晶体结构基础.ppt

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1、晶体结构基础认为一个几何图形有对称性，是指这个图形凭借某个几何元素进行某种操作之后能恢复原状。一对称性如，等腰三角形绕着底边上的高旋转180°后，图形复原。我们说等腰三角形有对称性。凭借底边上的高所进行的操作称为对称操作——旋转。借以进行旋转操作的底边上的高称为对称元素——对称轴。旋转和对称轴正方形绕着经过对角线交点且垂直于正方形所在平面的直线旋转，每90°图形复原一次。我们说这条直线是正方形的4重对称轴，或4重轴。即每旋转图形复原一次，或说旋转360°图形将复原4次。360°4我们说是该对称轴是该图形的n重对称轴，或n重轴。若图形绕对称轴旋转，每旋转图形复原一次，或者说旋转3

2、60°图形将复原n次360°n思考题正方形的4重轴有几条？有没有2重轴？有几种2重轴？每种各有几条？反映和对称面正六面体中通过一组（4条）互相平行的棱的中点的平面正六面体的各部分凭借这个平面进行平面镜成像操作后，图形复原。平面镜成像这种对称操作称为反映，反映操作所凭借的平面称为对称面。思考题正六面体中有几个这样的对称面？有几个？其他种类的对称面还有吗？反演和对称中心矩形的对角线交点为Oo矩形上的所有的点沿着其与O点的连线及其延长线按等距离移到O点的另一方后，图形复原。o上述操作称为反演，反演操作所凭借的O点称为对称中心。o思考题下列几何图形哪些有对称中心？平行四边形正三角形五角

3、星形正四面体正三棱柱正八面体找出正六面体的所有对称元素，并与正八面体相比较。一个有限的几何图形只能有一个对称中心吗？思考题晶体是由原子、分子或离子在空间按一定规律周期性重复排列构成的固体物质。二晶体和点阵在一维空间中的排列过于简单。我们先研究二维空间中的排列规律，最后解决三维空间中的问题。最重要的是三维空间中的晶体。最简单的周期性重复排列方式几种称其为晶体的结构基元这种晶体重复排列的最小单位是或暂且不考虑对称性，结构基元是1个粒子结构基元为不同种类的粒子必须全部出现在结构基元中一一两个粒子将每个结构基元用一个几何点表示则得到空间有序排列的一组点将每个结构基元用一个几何点表示则得

4、到空间中有序排列的一组点可以用位置上的几何点表示也可以用位置上的几何点表示也得到空间有序排列的一组点不论选取哪个点作为基元的代表，得到的一组点都是相同的。关键是选取的那些点在基元中的位置必须一致。将结构基元抽象成一个几何点，所得到的空间的一组点，可以很好地体现晶体的排列规律。将这一组点，称为晶体的点阵。将点阵的每一个点称为阵点。左图是晶体右图是晶体的点阵左图是晶体右图是晶体的点阵在晶体点阵的每个阵点上按同一种方式放置结构基元，则得到晶体。晶体＝点阵＋结构基元结构基元为晶体的点阵一一两个粒子结构基元为晶体的点阵两个粒子相同种类、但不同化学环境的粒子必须全部出现在结构基元中点阵更具

5、有代表性两种不同的晶体可能具有同一点阵氯化钠晶体结构基元为一一两个离子下图所示的NaCl正六面体晶体中结构基元数分别为4个12—个氯化钠晶体确切地说，右图中将点阵划分成若干平行六面体的一套直线网格，应称为晶格。晶体的点阵点阵通过点来表示晶体结构的周期性晶格通过线来表示晶体结构的周期性晶体点阵晶格氯化铯晶体结构基元为一一两个离子结构基元可以看成由与其左上方的组成。由位置的点，代表结构基元得到点阵或晶格。下图所示的晶体中结构基元数分别为8个1个晶体晶格三晶胞晶胞是晶体的代表。晶胞并置起来，则得到晶体。晶胞的代表性体现在以下两个方面：一是代表晶体的化学组成；二是尽可能地代表晶体的对称

6、性。代表晶体的对称性即与晶体具有尽可能相同的对称元素——对称轴，对称面和对称中心晶胞是具有上述代表性的体积最小、直角最多的平行六面体。一是代表晶体的化学组成；二是代表晶体的对称性。乙讨论NaCl的晶胞甲和乙哪一个是NaCl的晶胞？甲1：1组成有代表性4=12184=1218甲共4个面中心6=312顶点8=118乙共4个体中心1棱上12=314乙共4个共4个Cl－和Na+的个数比为1：1，组成有代表性。有4重轴——黄色的线乙有与边垂直的对称面——黄色的面乙对称性与晶体相同。有对称中心——红色的点乙甲没有4重轴；没有与边垂直的对称面；没有对称中心……其对称性不能代表晶体。

7、甲晶胞是具有上述两种代表性的、体积最小、直角最多的平行六面体。乙为NaCl的晶胞NaCl晶胞的空间结构的特点是什么？晶胞的空间结构特点要通过其空间点阵加以讨论。在正六面体的8个顶点上各有个阵点，在6个面的中心各有个阵点。1218晶胞由4个结构基元构成。面心立方NaCl的点阵类型为如图是CsCl的一个晶胞组成有代表性8=111=118配位数为8。对称性亦有代表性。晶体晶格在正六面体的8个顶点上各有个阵点。18晶胞由1个结构基元构成。CsCl的点阵类型为简单立方。简单立方也称为立方素格。如图