離子固體與晶體結構

氯化銫結構

如果說岩鹽是每個離子有六個鄰居的結構,那麼氯化銫就是能擠進八個鄰居的離子的結構。它是兩種經典的 1:1 立方結構中的第二種,出現在陽離子大到足以同時舒適地接觸八個環繞陰離子的時候。CsCl 本身是它的命名者,但同樣的花樣也出現在某些金屬間合金中。

想像八個氯離子構成一個簡單立方體,每個頂角一個。把一個銫離子放進立方體的正中心,它便平等地接觸全部八個氯——配位數為 8。由對稱性,每個氯也同樣被相鄰立方體中的八個銫環繞,所以這是 8:8 配位。一個有用的描述:兩套相互穿插的簡單立方點陣,一套是 Cs+、一套是 Cl-,一種離子坐在另一種立方體的體心。晶胞中只含一個 CsCl 化學式單元(Z = 1)——八個頂角氯各被八重分攤給出一個氯,再加上中心那一個銫。請注意,這裡的陰離子並非密堆積;這是簡單立方而非密堆積排列。

當陽離子與陰離子的半徑比較大時(約大於 0.732),氯化銫結構受青睞,因為只有這樣陽離子才大到能讓八個陰離子互不重疊。所以它被 CsCl、CsBr、CsI、適當溫度下的銨鹵化物,以及像 β-黃銅(CuZn)這樣的有序合金所採用。甚至同一化合物也能切換結構:KCl 等若干化合物在高壓下會從岩鹽轉變為氯化銫排列,高壓把離子壓進更高的配位。NaCl 與 CsCl 的對照,是教科書裡證明決定結構的是離子大小而不僅是電荷的經典例子。

銫與氯都是大離子,半徑比大於 0.732,所以 CsCl 形成 8:8 結構而非岩鹽結構。但若把岩鹽型的 KCl 加足夠的壓力,它也會翻轉成氯化銫排列——這證明配位是大小的一種平衡,壓力可以使其傾斜。

較大的半徑比使 CsCl 成為 8:8 結構;高壓能把半徑比較小的鹽推入同一形態。

CsCl 晶胞是簡單立方、體心有一個離子——嚴格來說它並非體心立方,因為頂角與中心是不同的離子種類,並非等價的點陣點。

又稱
CsCl structurecaesium chloride structure氯化铯型结构