金红石结构

多数油漆、防晒霜和牙膏里的白色颜料是二氧化钛，它最常见的晶体形态以矿物金红石命名。金红石是众多 MX2 化合物的标准结构，这些化合物的阳离子太小、无法采用萤石那样的八配位，于是退而求其次取六配位。它是四方结构——一个被拉长的盒子，而非完美立方——因此与所有立方结构形成有用的对照。

想象每个钛离子位于六个氧离子构成的八面体中心（配位 6），每个氧离子被三个钛共享、处于一个平面三角形排列中（配位 3）。所以金红石是 6:3 配位，而 6 比 3 正是 TiO2 的 1 比 2 化学计量。TiO6 八面体通过共棱连成贯穿晶体的链，链与链之间则通过共顶角相连。从空隙的角度看，可把它视为氧离子的近似六方密堆积阵列，钛离子填满了一半的八面体空隙。晶胞为四方，含两个 TiO2 单元（Z = 2）。

凡阳离子中等偏小的二氧化物和二氟化物，多采用金红石结构：TiO2 本身，还有 SnO2、MnO2，以及二氟化物 MgF2、ZnF2、FeF2 等。结构的选择追随半径比：当阳离子大到无法在氧之间取六配位时，便改取萤石（八配位）结构，这正是为何 ZrO2（较大的 Zr4+）是萤石、而 TiO2（较小的 Ti4+）是金红石。金红石由此凑齐了常见 MX2 结构三人组（大阳离子取萤石、中等取金红石、最共价者取层状结构），巧妙地说明了大小如何把化合物分进不同的结构家族。