《晶体和非晶质体》PPT课件

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1、结晶学与结晶化学主讲：王金香参考资料：《结晶学及矿物学》潘兆橹地质出版社《结晶化学导论》钱逸泰中科大出版社绪论一、结晶学与结晶化学以晶体为研究对象的一门自然科学研究：晶体发生、生成、物化性质、外部形态、内部结构、制备、结构、化学组成及性质之间的关系研究对象－晶体食盐冰糖雪花钻石红宝石蓝宝石二、研究内容几何结晶学研究晶体外形的几何规律晶体生长学研究晶体发生、成长机理、控制和影响生长的因素及晶体的人工合成晶体结构学研究晶体内部结构中质点的排布规律及结构缺陷晶体化学研究晶体的化学成分与结构及性质(物理化学性质)之间的关系晶体物理学研究晶体的物理性质及产生机制三、结晶学与其它

2、学科关系1、与矿物学的关系2、与基础学科－数学、物理学、化学的关系3、与应用技术科学部门－有的直接以晶体为研究对象：选矿学、陶瓷工艺学、水泥工艺学、玻璃工艺学；－有的直接应用晶体作为核心部件，如半导体、超声波、激光技术等技术领域。（1）材料制品大多是晶体或由结晶体所组成的。4、结晶学是材料学科的理论基础①金属材料：纯金属、合金、金属化合物、金属铸件基本都是晶体集合体②无机非金属材料：除玻璃制品外，可分为两类单晶材料：单晶硅、水晶、金刚石、红宝石等多晶材料：陶瓷、水泥熟料、耐火材料等（2）工业原料主要组成是晶体。①天然矿石原料：无机非金属材料工业的所用天然矿石原料也都以

3、结晶相为主要成分。水泥工业常用石灰岩、大理岩、铝矾土、石英、萤石等作原料。玻璃工业常用长石、石英、芒硝、纯碱、大理岩、石灰石等作原料．耐火材料工业常用菱镁矿、白云岩、粘土岩、铝土矿等作为原料。陶瓷工业上，石英、长石、粘土矿物等作为原料②化工原料：天然矿石经加工或提取获得，主要用来制造新型无机材料，或作为硅酸盐制品得辅助原料。如：电子陶瓷主要应用的化工原料，如钛白粉(TiO2)、氧化铅(PbO)等，它们都是晶体。③工业废渣和工业尾矿：可作为无机非金属材料工业的原料。如：水泥工业大量使用的矿渣、粉煤灰、煤渣等。这些也主要由晶体组成。（3）指导材料制品的研制和开发应用A、金

4、刚石，石墨B、Al2O3+Cr硬度、耐磨C、微晶玻璃四、课程特点及性质性质：非金属专业重要专业基础课。学习材料学、硅酸盐工艺学及材料现代分析测试方法等课程提供必需的晶体学基础应用于材料的生产及研制利用.所以又具有专业课的性质。特点：抽象性、空间性、共性五、课程教学内容一、晶体及非晶体二、晶体的宏观对称三、晶体定向与结晶符号四、单形和聚形五、晶体生长六、晶体的规则连生七、晶体内部结构的微观特征八、晶体化学本课程以晶体形态对称规律及晶体内部结构对称规律为主，简介晶体化学与晶体生长。第一章晶体及非晶体主要内容晶体概念空间格子的概念、空间格子的要素非晶体概念、准晶态的含义晶体

5、的基本性质石英最早发现石英晶体有这样一些特征：是一种固体，有棱有角，有规则的几何外形远古年代的定义：天然具有规则几何外形的固体§1.1晶体的概念晶体内部质点有序性的证明：1912年德国科学家劳厄用晶体作光栅，使X射线产生衍射，证明晶体内部质点是有序排列的1914年英国科学家布拉格父子用各种各样的晶体作大量的衍射实验三位科学家研究成果揭示了一切晶体皆具有格子构造的秘密氯化钠内部质点排列晶体的定义：晶体是内部质点（分子、原子或离子）在三维空间成周期性重复排列的固体。或者说，晶体是具有格子构造的固体。氯化钠氯化钠内部质点排列晶体分单晶和多晶两类单晶指的是单晶体，主要是天然的

6、矿物晶体和人造的晶体材料，如：天然的水晶、长石、萤石和人造的云母、单晶硅、金刚石、红宝石等；多晶则是由无数颗细小的单晶体聚合而成的，如金属，土壤，粉末试剂等。单晶和多晶冰糖单晶冰糖多晶石英单晶石英晶簇§1.2空间格子1、空间格子的定义表示晶体内部结构中质点重复排列规律的几何图形NaCl相当点(等同点)：在晶体结构中的种类相同，分布位置或周围环境也相同的一类点相当点必须具备的两个条件点的内容（或种类)相同点周围环境相同(a)晶体平面结构(b)相当点(c)空间格子导出空间格子的方法：首先在晶体结构中找出相当点，再将相当点按照一定的规律连接起来就形成了空间格子。例1空间格子

7、推导晶体平面结构中多套相当点及空间格子晶体结构中等同点的分布（A）空间格子推导例2相当点（B）氯化钠的晶体结构(a)(b)与空间格子(c)(a)(b)(c)CsCl的晶体结构与空间格子注意：空间格子与具体的晶体结构的区别具体的晶体结构是多种原子、离子组成的，使得其重复规律不容易看出来，而空间格子就是使其重复规律突出表现出来。空间格子仅仅是一个体现晶体结构中的周期重复规律的几何图形，比具体晶体结构要简单的多。注意:实际晶体中，结点的位置由同种质点所占据，但同种质点却并不一定只占据同一套结点金红石晶体结构平面示意图性质：不代表任何质点,它只具有几何意义，