无机材料晶体结构及其与材料性能的关系2.pdfVIP

第五节 无机非金属材料的晶体结构 5.1 鲍林规则 5.2 同质多晶与类质同晶 5.3 无机材料典型的晶体结构 5.4 硅酸盐晶体结构  大多数无机材料为晶态材料，其质点的排列具有 周期性和规则性。不同的晶体，其质点间结合力 的本质不同，质点在三维空间的排列方式不同， 使得晶体的微观结构各异，反映在宏观性质上， 不同晶体具有截然不同的性质。  1912年以后，由于X射线晶体衍射实验的成功， 不仅使晶体微观结构的测定成为现实，而且在晶 体结构与晶体性质之间相互关系的研究领域中， 取得了巨大的进展。  许多科学家，如鲍林 （Pauling ）、哥希密特 （ Goldschmidt ）、查哈里阿生 （Zachariason ）等在 这一领域作出了巨大的贡献，本节所述内容很多 是他们研究的结晶。 5.1 鲍林规则  1928年，鲍林根据当时已测定晶体结构数据和晶格 能公式所反映的关系，提出了判断离子化合物结构 稳定性的规则──鲍林规则。  鲍林规则共包括五条规则: 配位多面体规则 电价规则 多面体共顶、共棱、共面规则 不同配位多面体连接规则 节约规则  鲍林第一规则——配位多面体规则：  “离子晶体中，正离子周围形成一个负离子多面体，正负 离子之间距离取决于离子半径之和，正离子的配位数取决于 离子半径比”。  第一规是对晶体结构的直观描述，如NaCl 晶体是由[NaCl ] 6 八面体以共棱方式连接而成。  鲍林第二规则──电价规则  “一个稳定离子晶体结构中，每一个负离子电荷数等于或近 似等于相邻正离子分配给这个负离子静电键强度的总和，其偏 差≤1/4价”。 + +  静电键强度S定义为：正离子电价数W 与其配位数n 之比。即 + + S=W /n W   第二规则，负离子的电价数为 ： W  Si (  ) i i n i 电价规则的作用：  判断晶体是否稳定 CaTiO 结构中： 3 2+ 4+ 2- Ca 、Ti 、O 配位数分别为：12、 6、6。 2- 2- O 配位多面体是[OCa Ti ]，则O 的电荷数，与 4 2 2- O 的电价相等，故晶体结构稳定。  判断共用一个顶点的多面体的数目。 2- 硅酸盐晶体中，一个[SiO ] 顶点的O 还可以 4 和另一个[SiO ] 相连接（2个配位多面体共用一 4 个顶点），或者和另外3个[MgO ] 相连接（4个配 6 2- 位多面体共用一个顶点），