Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Калин Физическое материаловедение Том 1 Физика твердого тела 2007.pdf
Скачиваний:
1918
Добавлен:
16.08.2013
Размер:
7.64 Mб
Скачать

В последние годы синтезированы кристаллы новых аллотропических форм углерода. Одной из таких форм является линейный полимер углерода − карбин.

Структурный тип β-вольфрама (А15). Пространственная группа Pm3п. Решетка Бравэ − примитивная, сингония − кубиче-

ская. Координаты атомов:WI − 0, 0, 0; 1/2, 1/2, 1/2; WII − 0, 1/4, 1/2; 0, 3/4, 1/2; 1/2, 0, 1/4; 1/2, 0, 3/4; 1/4, 1/2, 0; 3/4, 1/2, 0. В структуре различаются два сорта атомов (WI и WII) с различной координацией. Атом WI окружен 12 атомами WII ,атом WII находится в следующей координации: 2WII + 4WI + 8WII (рис. 1.56).

Рис. 1.56. Элементарная ячейка кристаллов, принадлежащих структурному типу β-вольфрама

Название структурного типа связано с ошибочным принятием оксида вольфрама WO3 за β-фазу вольфрама.

В настоящее время интерес к этому структурному типу связан с тем, что ряд низкотемпературных сверхпроводников обладает структурой А15, например Nb3Sn (Tc = 18,0 K), Nb3Ge (Tc = 23 K).

1.4.3. Структурные типы соединений типа АВ

Структурный тип каменной соли NaCl (В1). Пространствен-

ная группа Fm3m. Решетка Бравэ − гранецентрированная, сингония − кубическая. Элементарная ячейка NaCl − ГЦК. Анионы хлора занимают вершины и центры граней: 0, 0, 0; 1/2, 1/2, 0 3, т.е. находятся в узлах кубической гранецентрированной ячейки. Катионы натрия находятся на серединах ребер и в центре элементарной ячейки 1/2, 1/2, 1/2; 1/2, 0, 0 3, заполняя все октаэдрические пустоты, а тетраэдрические остаются свободными (рис. 1.57).

93

Рис. 1.58. Элементарная ячейка кристалла CsCl

Рис. 1.57. Элементарная ячейка кристалла NaCl

Каждый ион натрия окружен шестью ионами хлора, а каждый ион хлора − шестью ионами натрия:

к. ч. (NaCl) = к.ч. (ClNa) = 6.

Координационный многогранник − октаэдр. Во второй координационной сфере

к. ч. (ClCl) = к. ч. (NaNa) = 12.

Структурой типа NaCl обладают также оксиды переходных металлов TiO, MnO, FeO, NiO, нитриды и карбиды переходных подгрупп Ti и V.

Структурный тип хлорида цезия CsCl (В2). Пространственная группа Pm3m. Решетка Бравэ − примитивная, сингония − кубическая. Ионы хлора занимают вершины куба 0,0,0, а ионы цезия находятся в центре элементарной ячейки 1/2,1/2,1/2; к.ч. = 8, координационный многогранник − куб (рис. 1.58)

Несмотря на близкое химическое родство соединений NaCl и CsCl, их структуры принципиально различны. Ионные структуры устойчивы, если каждый ион соприкасается только с противоположно заряженными ионами. Из простых геометрических соображений можно показать, что если отношение rк/rа (rк − радиус катиона, rа − радиус аниона) находится в интервале 0,41−0,73, то устойчивым является координационный многогранник в виде октаэдра (к. ч. = 6), для отношения в интервале 0,73−1,0 − координа-

ционный многогранник в виде куба (к. ч. = 8).

Для NaCl rNa/rCl = 0,98/1,81 = 0,54, что соответствует ГЦК структуре с к.ч. = 6.

Для CsCl rCs/rCl = 1,65/1,81 = 0,91, что соответствует ОЦК структуре с к.ч. = 6.

Структурному типу CsCl принадлежит много кристаллических структур бинарных соединений с близкими радиусами атомов.

94

Структурный тип цинковой обманки (сфалерита) ZnS (В3).

Пространственная группа F 4 3m. Решетка Бравэ − гранецентрированная, сингония − кубическая. Координаты атомов: Zn − 0, 0, 0;

1/2, 1/2, 0 3; S − 1/4, 1/4, 1/4; 3/4, 3/4, 1/4 3.

 

 

 

Структуру

можно

рассматривать как

 

 

 

 

 

 

плотнейшую

кубическую упаковку

атомов

 

 

 

серы. В половине тетраэдрических пустот

 

 

 

находятся атомы Zn (рис. 1.59).

 

 

 

 

Координационный

многогранник

атомов

 

 

 

цинка − тетраэдр, к.ч. = 4. Координационный

 

 

 

многогранник атомов серы − также тетраэдр,

 

 

 

к.ч. = 4.

 

 

 

 

Рис. 1.59. Элементарная

 

У сфалерита нет

центра симметрии,

 

ячейка кристалла

 

сфалерита

структура полярна.

 

 

 

 

 

 

 

 

Структурный тип вюрцита ZnS (В4). Пространственная груп-

па P63mc. Решетка Бравэ − примитивная, сингония − гексагональ-

ная. Координаты атомов: S − 0, 0, 0; 2/3, 1/3, 1/2; Zn − 2/3, 1/3, 1/8; 0, 0, 5/8.

Структуру можно рассматривать как плотнейшую гексагональную упаковку атомов серы, где в половине тетраэдрических пустот находятся атомы Zn (рис. 1.60). Координационные многогранники − правильные тетраэдры, к.ч. = 4.

Рис. 1.60. Элементарная ячейка кристалла вюрцита

Структурный тип арсенида никеля NiAs (B8). Пространст-

венная группа P63/mmc. Решетка Бравэ − примитивная, сингония − гексагональная. Координаты атомов: Ni − 0, 0, 0; 0, 0, 1/2; As − 2/3, 1/3 ,1/4; 1/3, 2/3, 3/4, к.ч. = 6 (NiAs6, AsNi6), Z = 2.

Мышьяк образует плотнейшую гексагональную упаковку, в которой все октаэдрические пустоты заняты атомами никеля (рис. 1.61).

95

Рис. 1.61. Элементарная ячейка кристалла арсенида никеля

1.4.4. Структурные типы соединений типа АВ2

Структурный тип флюорита CaF2 (C1). Пространственная группа Fm3m. Решетка Бравэ − гранецентрированная, сингония − кубическая. Ионы Ca2+ занимают вершины и центры граней кубической ячейки (рис. 1.62).

Рис. 1.62. Элементарная ячейка кристалла флюорита

Ионы Fнаходятся в аналогичных позициях, занимая все тетраэдрические пустоты в решетке, образованной Ca2+. Координаты атомов: Ca − 0, 0, 0; 1/2, 1/2, 0 3; F − 1/4, 1/4, 1/4; 3/4, 3/4, 3/4; 1/4, 1/4, 3/4 3; 3/4, 3/4, 1/4 3.

Каждый Fокружен четырьмя Ca2+, расположенными по вершинам правильного тетраэдра; в свою очередь, каждый Ca2+ находится внутри координационной сферы из восьми F, образующих куб.

Для F по Ca к.ч. = 4, а для Ca по F к.ч. = 8.

В структурном типе флюорита плотнейшую упаковку образуют не анионы (ионы фтора), а катионы (ионы кальция).

Существуют кристаллические структуры, которые формально соответствуют структурам флюорита с той лишь разницей, что плотнейшую упаковку образуют анионы, а катионы заполняют все тетраэдрические пустоты. Структура типа флюорита, в которой позиции катионов заняты анионами, а позиции анионов катионами,

называется антифлюоритовой.

96

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.