离子晶格(ionic crystal lattice)是晶体结构中质点间的结合以离子键占主导地位的晶格。组成离子晶格的质点是离子(包括络离子),阳离子大多具有中等数值(6左右)的配位数。离子晶格晶体一般表现为透明或半透明,具非金属光泽,硬度和熔点一般较高,是电的不良导体,但熔融或溶解后能导电。
离子晶格其质点为离子,典型的离子晶体为氯化钠(NaCl),氯离子(C1-)与钠离子(Na+)。阴离子半径远远大于阳离子半径,所以可以认为紧密堆积的几何形状主要取决于阴离子的半径。因此,在离子晶格中可以视为阴离子的最紧密堆积,阳离子可以看成是充填于空隙之中,阴阳离子间距则取决于两者半径之和,为了使格子构造具有最好的位能。
在这类晶格中,结构单位为得到和失去电子的阴、阳离子,它们之间靠静电引力相互联系起来,从而形成离子键。它们的电子云一般不发生显著变形而具有球形的对称,即离子键不具有方向性和饱和性。因此,结构中离子间的相互配置方式,一方面取决于阴、阳离子的电价是否相等;另一方面取决于阳、阴离子的半径比值。通常阴离子呈最紧密或近于最紧密堆积,阳离子充填于其中的空隙并具有较高的配位数。 离子晶格中,由于电子都属于一定的离子,质点间的电子密度很小,对光的吸收较少,易使光通过,从而导致晶体在物理性质上表现为低的折射率和反射率、透明或半透明、具非金属光泽和不导电(但熔融或溶解后可以导电)等特征。晶体的机械性能、硬度与熔点等则随组成晶体的阴、阳离子电价的高低和半径的大小有较宽的变化范围。
2.因离子键的键力比金属键、分子键都强,因此离子晶体,一般地说硬度、熔点、机械强度部较高,多为非
金属光泽、折光率不高,往往透明和半透明。
自然界中绝大多数矿物为离子晶体。绝大多数含氧盐,常见的氧化物、
氢氧化物及卤化物类矽物,均属离子晶格类型。
一般说来.获得电子的负氧离子半径比失去电子的阳离子大。故大的负氧离子基本上呈密排结构,占领
面心立方结构中的顶点和面心位置。如果半径较小的金属离子全部占据八面体空隙,则氧离子与金属离子数的比例为1:1,即形成MO形式的氧化物。若金属离予全部占领四面体空隙,则氧离子数与金属离子的比例为1:2即形成MO形式的氧化物。
如
NaCl晶体中的Na+,Cl-的离子半径比为6配位,晶体的基本结构基元为NaCl6八面体,从八面体在晶体中的结晶方位来分析,八面体的顶角为Cl-,在{100}面显露,八面体的面与晶体中八面体0{111}相平行,见图1中图6.1-9,NaCl晶体腐蚀像中也显示了晶体结构的特征。在{100}面腐蚀为四方形,在{111}面则显示三方锥,在{110}面为不等边的三角锥,它们是NaCI6八面体在该面的显露,见图1中图6.1-10。
2.
闪锌矿型结构如图2所示。 如果氧离子呈密排立方结构,而金属离子只填充四面体空隙的一半则可能形成如图2闪锌矿(ZnS)结构。具有这种结构的化合物有ZnS、BeO和SiC等。
3.
萤石型结构与逆萤石型结构如图3所示。若金属离子如 呈密排(紧密堆积)
面心立方结构,而非金属离子填满其中的四面体空隙,则形成典型的萤石( )结构。