《晶体结构》PPT课件

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1、第三章晶体结构主要内容1.晶体2.晶胞3.点阵晶系4.金属晶体5.离子晶体6.分子晶体与原子晶体重难点教学方法晶胞的概念；原子坐标以及体心平移、面心平移、底心平移；晶体结构模型；3-1晶体1、晶体的宏观特征远古时期,人类从宝石开始认识晶体。红宝石、蓝宝石、祖母绿等晶体以其晶莹剔透的外观，棱角分明的形状和艳丽的色彩，震憾人们的感官。名贵的宝石镶嵌在帝王的王冠上，成为权力与财富的象征，而现代人类合成出来晶体，如超导晶体YBaCuO、光学晶体BaB2O4、LiNbO3、磁学晶体NdFeB等高科技产品，则推动着人类的现代化进程。晶体具有以下性质1）均匀性2）各向异性3）各种晶体生长中会自

2、发形成确定的多面体外形4）晶体有确定的熔点而非晶态没有5）晶体具有对称性2、晶体的微观特征宏观晶体的规则外形正是晶体的平移对称性微观特征的表象。晶体内部原子、分子结构的基本单元,在三维空间作周期性重复排列，我们可用一种数学抽象——点阵来研究它。若晶体内部结构的基本单元可抽象为一个或几个点，则整个晶体可用一个三维点阵来表示。点阵是一组无限的点，点阵中每个点都具有完全相同的周围环境。在平移的对称操作下，（连结点阵中任意两点的矢量，按此矢量平移），所有点都能复原，满足以上条件的一组点称为点阵。平移——点阵：平移是晶体结构中最基本的对称操作，可用T来表示Tmnp＝ma＋nb＋pc    

3、    m，n，p为任意整数即一个平移矢量Tmnp作用在晶体三维点阵上，使点阵点在a方向平移m单位，b方向平移n单位，c方向平移p单位后，点阵结构仍能复原。我们研究的晶体含有各种原子、分子，它们按某种规律排列成基本结构单元，我们可按结构基元抽象为点阵点。3-2晶胞晶体中最有代表性的重复单位。晶胞有二个要素：一是晶胞的大小、型式，另一是晶胞的内容。晶胞的大小、型式由a、b、c三个晶轴及它们间的夹角α.β.γ所确定。晶胞的内容由组成晶胞的原子或分子及它们在晶胞中的位置所决定。图7-7 为CsCl的晶体结构。Cl与Cs的1:1存在。1.晶胞基本特征若CS+Cl－取一点阵点，我们可将点阵

4、点取Cl－的位置。根据Cl－的排列，我们可取出一个a=b=c，α=β=γ＝90º的立方晶胞，其中8个Cl原子位于晶胞顶点，但每个顶点实际为8个晶胞共有，所以晶胞中含8×1/8=1个Cl原子。Cs原子位于晶胞中心。晶胞中只有1个点阵点。故为素晶胞。图为8个CsCl晶胞。右上角为一个单胞。上图 是金刚石的晶胞。金刚石也是一个a=b=c，α=β=γ＝90º的立方晶胞，晶胞除了顶点8×1/8=1个C原子外，每个面心位置各有1个C原子，由于面心位置C原子为2个晶胞共有。故6×1/2=3个C原子，除此晶胞内部还有4个C原子，所以金刚石晶胞共有1＋3＋4＝8个C原子。  对于晶胞的棱心位置的原

5、子，则为4个晶胞共有，计数为1/4个。2.布拉维系----七大晶系边长:a=b=c夹角:===900实例:Cu,NaCl立方边长:a=bc夹角:===900实例:Sn,SnCl2四方正交边长:abc夹角:===900实例:I2HgCl2边长:abc夹角:==900900实例:S,KClO3单斜边长:abc夹角:900实例:CuSO4.5H2O三斜边长:a=bc夹角:==900=1200实例:Mg,AgI六方4.素晶胞与复晶胞素晶胞是晶体微观空间中的最小基本单元。复晶胞是素晶胞的多倍体。即体心晶胞、面心晶胞、底心晶胞。3.

6、晶胞原子的坐标与计数三方:Rhombohedral边长:a=b=c夹角:==900实例:Bi,Al2O3根据晶体是否有“心”,七大晶系又分为14种晶格P:不带心R:斜方,I:体心H:六方C:底心F:面心514种布拉维点阵型式3-3点阵·晶系（选学）1.点阵与阵点2.点阵单位3.点阵形式4.晶系金属键的形象说法:“失去电子的金属离子浸在自由电子的海洋中”.金属离子通过吸引自由电子联系在一起,形成金属晶体.这就是金属键.1.金属键3.4金属晶体金属键无方向性,饱和性。金属键的强弱和自由电子的多少有关,也和离子半径、电子层结构等其它许多因素有关,很复杂.金属键的强弱可以用金属原

7、子化热等来衡量.金属原子化热是指1mol金属变成气态原子所需要的热量.金属原子化热数值小时,其熔点低,质地软;反之,则熔点高,硬度大.金属可以吸收波长范围极广的光,并重新反射出,故金属晶体不透明,且有金属光泽.在外电压的作用下,自由电子可以定向移动,故有导电性.受热时通过自由电子的碰撞及其与金属离子之间的碰撞,传递能量.故金属是热的良导体。金属受外力发生变形时,金属键不被破坏,故金属有很好的延展性.与离子晶体的情况相反1）自由电子模型简单金属的自由电子模型是个很简单的模型，价电子