晶体的点阵结构和晶体材料

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1、第9章晶体的点阵结构和晶体材料沙粒雪花晶体~Crystal~源于希腊文“洁净的冰晶”三维空间的周期性均匀性各向异性（玻璃为各向同性）多面体（F+V=E+2，符合欧拉公式）有明确的熔沸点（玻璃只有软化温度）对称性衍射效应（均匀性）x-ray，电子，中子衍射，有特征的衍射图谱一、晶体结构的特征石英晶体的不同外形与晶面石英晶体（长程有序）硅酸盐玻璃（长程无序）点阵（晶格lattice)：晶体中的重复单元，用一个抽象的点表示，一组无限的点，有平移对称性例：一维点阵：ABABABAB二维点阵（平面点阵）三维点阵金属钠、钾的体心立方点阵晶体对X-射线的衍射

2、W.H.Bragg和W.L.Bragg父子把Laue的衍射理论简化为反射原理Bragg方程2dsin=nn取正整数多晶X-射线衍射图晶胞(cell):按晶体结构的周期性，把晶体划分为平行六面体单位，称为晶胞，晶胞代表晶体的基本重复单位，包括大小、形状和内容晶胞参数，a,b,c,(边长），，晶胞晶体的对称性平移对称性螺旋轴滑移面七个晶系立方a=b=c;===90°四方a=bc;===90°六方a=bc;==120°正交abc;===90°三方，单斜，三斜体心立方晶胞简单立方晶胞CsCl的晶胞CsCl

3、的简单立方点阵NaCl的晶胞NaCl的面心立方点阵金刚石的立方晶胞石墨的六方晶胞原子坐标（000,100…)等径圆球的密堆积非密置层密置层（最密堆积）配位数12每个原子周围平均有2个四面体空隙1个八面体空隙二、金属的等径圆球密堆积BBBBBAAAAAAAABB六方最密堆积(hcp)立方最密堆积(ccporfcc)ABABABABCABCABC空间占有率74%空间占有率74%ABABAB六方密堆ABCABC立方密堆Chapt.13.14C60的立方密堆六方晶胞面心立方晶胞体心立方堆积，空间利用率68%1、离子化合物的结构类型阴离子按照hcp,fc

4、c,bcc等形式堆积阳离子填入阴离子堆积的八面体、四面体或立方体空隙阴离子和阳离子的半径匹配三、离子化合物的结构离子化合物中正负离子作用的势能图主要的离子化合物形式：NaCl型：Na+在Cl-的八面体空隙（6配位）ZnS型（立方）：Zn2+在S2-的四面体空隙（4配位）CsCl型：Cs+在Cl-的立方体空隙（8配位）r+/r-越大，阳离子的配位数越高空隙类型配位数例子平面三角空隙3[BO3]，[CO3]四面体空隙4ZnS，SiO2八面体空隙6NaCl立方体空隙8CsClChapt.13.13NaClCsClTiO2（金红石）NiAs的六方晶胞Z

5、nS(立方)ZnS(六方)原子坐标表示原子在晶胞中的位置CsCl的原子坐标：Cs:(1/2,1/2,1/2)Cl:(0,0,0),(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1),(1,1,1)…..NaCl的原子坐标：Na:(0,0,1/2),(1/2,0,0)….Cl:(0,0,0),(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1),(1,1,1)…..NaCl的晶胞2、离子半径与周期表中的位置有关，Li+

6、导材料YBa2Cu3O7-x(x~0.2)晶体中的Schottky缺陷(空位）晶体中的Frenkel缺陷(位错）分子晶体冰的结构a=4.504b=4.504C=7.334=90=90=120V=128.8Z=4空间群p63/mmc普通冰的x-射线衍射图石英(六方）方石英(立方）原子晶体SiO2的结构化合物的合成：有机化合物，无机化合物，纳米材料1、元素分析,原子光谱（原子吸收，原子发射）等离子光谱（ICP），X-光荧光分析2、有机化合物的结构和官能团分析，分子振动光谱（IR，Raman），核磁共振（NMR）四、化学物质的（合成）和表征金属

7、有机化合物的红外光谱图CO的紫外光电子能谱图磁天平3、化合物的价态和电子结构，UV，EPR，光电子能谱,磁天平4、晶体的物相分析：X-射线衍射，中子衍射，电子衍射JCPDS标准卡片数据确认物相Al2O3+Y2O3Y3Al5O12(钇铝石榴石）TiO2+BaCO3BaTiO3产物是单一物相还是混合物相？是否是所需物相？例如：“Al2O3”有Al2O3，Al2O3，Al2O3，Al2O3,无定形的Al2O3.xH2O,超细氧化铝x-射线衍射测定晶体结构示意图Y2O3的多晶X-射线衍射图Y3Al5O12的X-射线多晶衍射图（立

8、方晶系，晶胞参数a在a=12.009Å，稀土离子和Al分别位于O的立方体空位和八面体空位中）XRDpatternofY2O2S:Eu3+XRDpatt