基本介紹
簡介,結構特點,一些化合物,相關概念,晶體結構,
簡介
金紅石型結構是指以金紅石(二氧化鈦的一種)為代表的一類AB2型化合物的離子晶體結構。
結構特點
屬四方晶系,簡單四方點陣,空間群為P4/mmm。晶胞中共有2個陽離子A,1個陰離子B。在這類結構中,陰離子B(如(氧離子)作近似六方密堆,陽離子A(如鈦離子 )填充可利用的氧八面體位置的一半,並致使近密堆的晶格發生畸變。每個陰離子同時被3個(AB2)所共有。正負離子配位數分別為6和3,半徑比大多數在0.732-0.111之間。
一些化合物
具有金紅石型結構的AB2型化合物有氧化物二氧化鍺、二氧化錫、二氧化鉛、二氧化猛、二氧化鎝、二氧化鉬、二氧化鎢、二氧化鈷以及二氟化錳、二氟化鋅、二氟化鈷、二氟化鐵、二氟化鎂等。
相關概念
金紅石是就是較純的二氧化鈦,一般含二氧化鈦在95%以上,是提煉鈦的重要礦物原料,但在地殼中儲量較少。它具有耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、高強度、小比重等優異性能,被廣泛用於軍工航空、航天、航海、機械、化工、海水淡化等方面。金紅石本身是高檔電焊條必須的原料之一,也是生產金紅石型鈦白粉的最佳原料。
晶體結構
金紅石型結構是AX2型化合物的典型結構之一。O離子作為六方最密堆積,Ti離子位於相似規則的八面體空隙中,CN=6;O離子位於以Ti離子為角頂所組成的平面三角形的中心,CN=3。這樣就形成了一種以[TiO6]八面體為基礎的晶體結構。[TiO6]八面體彼此以棱相連形成了沿c軸方向延伸的比較穩定的[TiO6]八面體鏈,鏈間則是以[TiO6]八面體的共用角頂相聯結。[TiO6]的共用棱O-O=0.246nm,非共用棱O-O=0.295-0.278nm;而對於未扭曲的正常的[TiO6]八面體而言,O-O=0.277nm。共用棱的縮短,非共用棱的增長,系由於中心陽離子斥力的影響所致,從而使八面體稍有畸變。這一結構特徵可以明顯地解釋金紅石沿c軸伸長的柱狀或針狀晶形和平行伸長方向的解理。TiO2的三種變體金紅石、板鈦礦和銳鈦礦的晶體結構都是以[TiO6]八面體共棱為基礎的,但每個[TiO6]八面體與其它[TiO6]八面體共棱的數目在金紅石中為2,在板鈦礦中為3,在銳鈦礦中為4。配位多面體共棱或共面使中心陽離子間距縮短,降低了晶體結構的穩定性。從多種AX2型化合物具金紅石型結構,以及自然界中金紅石分布較廣,而銳鈦礦比較少見,也正說明了由金紅石、板鈦礦至銳鈦礦,結構的穩定性是遞減的。