金紅石型結構

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。屬四方晶系。其中陰離子B(如O)作近似六方密堆積，陽離子A(如Ti4+)填充在由陰離子構成的八面體空隙中的半數。A-B間為離子鍵聯繫，其配位數分別為6和3。這類化合物中離子半徑比R+/R-大多數在0.732和0.414之間。

基本介紹

• 中文名：金紅石型結構
• 外文名：rutile structure
• 性質：AB2型離子晶體
• 類型：晶體

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P42/mnm(136)。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、二氧化錳、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。