陶瓷的晶体结构是怎样的？

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陶瓷是无机质材料。虽然也有玻璃那样的非晶质，但大部分是结晶质。这里对结构学作一简介。物质的状态有三种，即气体，液体和固体。在气体状态时，原子或分子分散在广阔的空间，但在液体、固体状态时，其空间排列的秩序性增加，尤其在固体状态下，原子间的引力克服使其分散的各种热效应，开始周期性地排列。要理解晶体结构，必须知道原子的结构。解释这一问题不是本节的目的，故省略，但这一问题与陶瓷的结合强度有密切关系。原子之间的键分为离子键、共价键、范德瓦斯键，还有金属键。陶瓷中的氧化物，离子键占大部分。共价键可在非氧化物（碳化硅、氮化硅）中看到，是方向性很强的结合形式。氧化物的晶体结构大体取决于O2-离子的填充状态，阳离子与其在O2-离子之间的存在状态有关。这种情况下，在阳离子周围形成阴离子配位的配位多面体。一个阳离子周围的阴离子数，称为配位数。这种配位数取决于离子半径比决定的几何模型。其结果是实际观察到的配位多面体与计算结果有着良好的一致性。最密堆积的阴离子（这时为氧）配位多面体通常有下列几种：正三角形、四面体、正方形、正八面体、立方体。它们形成空间排列的三维晶体结构。

在矿物中，虽然具有同一化学组成，但也有结晶系、物理、化学性质不同的现象。将这种有关系而又相互不同的矿物称为同质二相。也可以看到涉及数种这种关系的现象，将它们总称为同质多相（Polymorphism），也有将其称为多形的。例如，SiO2有石英、方石英、鳞石英TiO2有金红石、锐钛矿、板钛矿。另外，碳有金刚石和石墨等同质多形。将与此有关的同质多相结晶状态称为该物质的变态（modification），将其结构的相应变化称为多晶转变（transformation）。这些用语因为频繁出现，所以最好要牢记。

氧化物中有若干典型结构。立方晶系的岩盐（NaCl）型、闪锌矿（β-ZnS）型六方晶系的纤锌矿（α-ZnS）型立方晶的氟石（CaF2）型金红石（TiO2）型六方晶的刚玉Ca-Al2O3型其他的还有钙钛矿（CaTiO3）尖晶石（MgAl2O4）型等各种结构，分别构成物理、化学性质极为相似的一系列陶瓷物质。

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