3.2 晶体化学基本原理(1)

    3.2.1 配位数和配位多面体

    1. 配位数（Coordination Number, CN）
    物质中所有质点无不处于其他质点的包围之中，也就是说物质中某个质点与其周围最邻近质点直接相邻而结合在一起，与次邻近质点或距离较远质点也有相互作用，当然这种作用随着距离加大而显著衰减。所以我们主要关心最邻近质点的配位情况：有几个质点、各质点的几何方位等，这些因素是决定晶体结构的要素之一。
    对于金属材料，配位数指金属晶体结构中，一个原子周围与它直接相邻结合的原子个数，常称为原子配位数。对于离子晶体材料，配位数指离子晶体结构中，一个正离子或负离子周围与它直接相邻结合的所有异号离子的个数，常称为离子配位数。对于高分子材料，物质结构中质点的配位情况非常复杂，几乎无法定义配位数。
    在单质晶体中，如纯金属、金刚石等物质，如果原子作最紧密堆积，则相当于等大球体的紧密堆积，无论是立方紧密堆积还是六方紧密堆积，每个原子的配位数都是12。如不是紧密堆积，那么配位数将小于12。在共价键晶体结构中，由于共价键具有方向性和饱和性，因此其配位数不符合紧密堆积原则，CN较低且一般不超过4。在离子晶体结构中，因为阳离子半径较小，一般处于尺寸较大的阴离子紧密堆积所形成的空隙中，其配位数一般为4或6。若阴离子不作紧密堆积，阳离子可能出现其他配位数。

    2. 配位多面体
    上已述及，物质结构中一个质点与其周围质点相邻结合，即形成配位关系，构成一个配位多面体。配位多面体是指物质结构中，与某个质点构成配位关系而相邻结合的各个质点中心连线所构成的多面体。该质点处于配位多面体的中心位置，而配位质点的中心处于配位多面体的顶角上。图3-2给出了几种最常见的配位方式及其相应的配位多面体形状。图中所表示的是按最理想的两两质点之间正好相切的情况。参见图3-3，如果中心质点尺寸较小，则该配位多面体是不稳定的，必然要转变成低配位数的配位多面体。如果中心质点尺寸较大，则可以将配位多面体撑大，使得配位质点不互相接触，这种结构也是可以稳定存在的，只不过堆积密度要下降。当中心质点尺寸增大到一定尺寸，就必然转变成较高配位数的配位多面体，此时结构更加稳定。需要注意，在某些情况下，当配位数相同时，配位多面体的形状可能不同，如CN = 6时，配位多面体可以是八面体，也可以是三方柱。