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以下原则:1、每个离子的最近邻都应是异号离子;2、在满足条件1的前提下,配位数 越大越好。对于MX(M为阳离子,X为阴离子)型的离子晶体,其典型的晶体结构有三 种:氯化铯型结构、氯化钠型结构和闪锌矿型结构(参见§1.5)。在氯化铯型结构中的 阳、阴离子的配位数都是8,在氯化钠型结构中的阳、阴离子的配位数都是6,在闪锌 矿型结构中的阳、阴离子的配位数都是4。离子结合时究竟组成何种晶体,主要由阳、 阴离子半径的相对大小来决定。研究表明。如以r代表阳离子半径,rA代表阴离子半径, 则当0414>rc/A>0.225时,为闪锌矿型结构;0.732>rc/rA>0.414时为氯化钠型结构 rc/rA>0.732时为氯化铯型结构。表22列出了部分离子晶体的离子半径比及它们的晶体 结构。当然,由于实际情况比较复杂,离子晶体的结构不仅与离子半径,还与其他的因 素有关。表中的RbF、ZnS及CuCl等就是很好的例子。 表22部分离子晶体的及晶体结构类型 离子晶体 阳离子与阴离子的半径比rc/rA 晶体结构 CsCI 0.9091 氯化铯结构 CsBr 0.833 NaCl 0.526 氯化钠结构 0.714 RbF 1.l11 0.435 0.196 闪锌矿结构 Cuc 0.526 222离子晶体的结合能 离子晶体主要依靠吸引较强的静电库仑力而结合,其结构甚为稳固,结合能的数量 级约在800千焦耳/摩尔。结合的稳定性导致了其导电性能差、熔点高、硬度高和膨胀系 数小等特性。离子晶体结合能的经典理论是由玻恩、马德隆( Madlung)等人在量子力 学之前就已经建立了。他们根据离子的满壳层结构,近似地把组成离子晶体的正、负离 子看作是球形对称的,因此可以把它们作为点电荷来处理。 对于典型的NaCl型离子晶体,两离子之间的互作用势可以表示为: ()= (223) 将上式代入式(2.10),晶体总的结合能为: N b (2.24) 式(223)括号中正、负号分别对应于同种离子和异种离子间的互作用势能。为真空以下原则:1、每个离子的最近邻都应是异号离子;2、在满足条件 1 的前提下,配位数 越大越好。对于MX(M为阳离子,X为阴离子)型的离子晶体,其典型的晶体结构有三 种:氯化铯型结构、氯化钠型结构和闪锌矿型结构(参见§1.5)。在氯化铯型结构中的 阳、阴离子的配位数都是 8,在氯化钠型结构中的阳、阴离子的配位数都是 6,在闪锌 矿型结构中的阳、阴离子的配位数都是 4。离子结合时究竟组成何种晶体,主要由阳、 阴离子半径的相对大小来决定。研究表明。如以rc代表阳离子半径,rA代表阴离子半径, 则当 0.414>rC/rA >0.225 时,为闪锌矿型结构; 0.732> rC/rA >0.414 时为氯化钠型结构; rC/rA >0.732 时为氯化铯型结构。表 2.2 列出了部分离子晶体的离子半径比及它们的晶体 结构。当然,由于实际情况比较复杂,离子晶体的结构不仅与离子半径,还与其他的因 素有关。表中的RbF、ZnS及CuCl等就是很好的例子。 表 2.2 部分离子晶体的及晶体结构类型 离子晶体 阳离子与阴离子的半径比rC/rA 晶体结构 CsCl 0.9091 CsBr 0.833 氯化铯结构 NaCl 0.526 NaBr 0.5 KCl 0.714 RbF 1.111 氯化钠结构 ZnS 0.435 BeS 0.196 CuCl 0.526 闪锌矿结构 2.2.2 离子晶体的结合能 离子晶体主要依靠吸引较强的静电库仑力而结合,其结构甚为稳固,结合能的数量 级约在 800 千焦耳/摩尔。结合的稳定性导致了其导电性能差、熔点高、硬度高和膨胀系 数小等特性。离子晶体结合能的经典理论是由玻恩、马德隆(Madlung)等人在量子力 学之前就已经建立了。他们根据离子的满壳层结构,近似地把组成离子晶体的正、负离 子看作是球形对称的,因此可以把它们作为点电荷来处理。 对于典型的 NaCl 型离子晶体,两离子之间的互作用势可以表示为: ijij r b r e ru + 0 2 ij 4 )( πε = m (2.23) 将上式代入式(2.10),晶体总的结合能为: n j ' j j ' j r bN ) r e ( N U 10 1 2 42 2 ∑−= ∑+ πε m (2.24) 式(2.23)括号中正、负号分别对应于同种离子和异种离子间的互作用势能。ε0为真空 9
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