晶体的点阵结构和晶体的性质ppt课件.ppt

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1、第七章晶体的点阵结构和晶体的性质17.1晶体结构的周期性和点阵晶体是由原子或分子在空间按一定规律周期重复地排列构成的固体物质。原子、分子、离子在空间按周期性规律排列是晶体结构最基本的特征。晶体结构：按周期性规律重复排列晶体（具有周期性）非晶态物质（无周期性）固态物质非晶体结构27.1.1点阵、结构基元和晶胞晶体的周期性结构使得我们可以把它抽象成“点阵”来研究。在晶体内部，原子和分子按照周期性重复排列，就要有重复单位，每个重复单位的化学组成相同，空间结构相同，周围环境也相同。（周期性重复的内容）晶体中

2、重复出现的最小单元，为结构基元。各个结构基元相互之间化学内容相同，它们所处的环境也完全相同。每个结构基元可以用一个数学上的点来代表，称为点阵点（或结点）。于是，整个晶体就被抽象成一组点，称为点阵。一、结构基元与点阵3点阵（lattice）：一组无限的点，连结其中任意两点可得一向量，将此向量平移能使它复原（即当向量的一端落在点阵点上时，另一端也必然落在点阵点上）。点阵中每个点都具有完全相同的环境。结构基元（structuralmotif）：点阵结构中每个点阵点所代表的具体内容，包括原子或分子的种类和数

3、量及其在空间按一定方式排列的结构单元。晶体结构（crystalstructure）=点阵+结构基元或晶体结构=结构基元@点阵晶体（点阵结构）把结构基元抽象为几何点把结构基元放回到点阵上点阵定义关系4周期性结构点阵结构基元与点阵点（方框中为结构基元）周期性结构点阵周期性结构点阵几种简单的一维周期性结构:如何从周期性结构中辨认结构基元(右图中用方框标出),进而画出点阵.5一维周期性结构与直线点阵Se螺旋链点阵点阵伸展聚乙烯链6二维周期性结构与平面点阵Cu（111面）的点阵（红线画出的是一个平面正当格子）

4、：二维周期性结构与平面点阵Cu（111面）密置层（每个原子就是一个结构基元，对应一个点阵点）：7不难想象，若将所有结构基元沿某一方向平移到另一个结构基元位置上，晶体不会有任何变化（假设不考虑表面原子），即可以复原。相应地，若将所有点阵点沿此方向平移到相邻或不相邻的另一个点阵点位置上，点阵也不应当发生任何变化。从数学角度给出点阵的定义:点阵是按连接其中任意两点的矢量将所有的点平移而能复原的一组无限多个点。8实例：如何从石墨层抽取出平面点阵小黑点为平面点阵.为比较二者关系,暂以石墨层作为背景，其实点阵不

5、保留这种背景.石墨层C原子C原子点阵点910若将每个C原子都抽象成点阵点……11实例：NaCl(100)晶面如何抽象成点阵？矩形框中内容为一个结构基元，包括一对正负离子Na+和Cl-，可抽象为一个点阵点。安放点阵点的位置是任意的，但必须保持一致。这就得到点阵:12三维周期性结构与空间点阵下列晶体结构如何抽象成点阵？Mn(立方简单)LiNaKCrMoW…...(立方体心)以上每一个原子都是一个结构基元，都可以抽象成一个点阵点。13CsCl型晶体结构CsCl型晶体中A、B是不同的原子，不能都被抽象为点阵

6、点。否则，将得到错误的立方体心点阵！这是一种常见的错误：14立方体心虽不违反点阵定义，却不是CsCl型晶体的点阵！试将此所谓的“点阵”放回晶体，按“点阵”上所示的矢量，对晶体中的原子平移，原子A与B将互换，晶体不能复原！15正确做法是按统一取法把每一对离子A-B作为结构基元，抽象为点阵点,就得到正确的点阵——立方简单。CsCl型晶体的点阵——立方简单16NaCl型晶体中，按统一的方式将每一对离子A-B抽象为一个点阵点。于是，点阵成为立方面心。NaCl型晶体结构NaCl型晶体的点阵——立方面心17Mg

7、金属晶体结构如果这样做,得到的所谓“点阵”违反点阵定义。一个晶胞晶胞俯视图18正确的做法是按统一的取法把一对原子Mg-Mg作为一个结构基元，抽象成为一个点阵点，就得到正确的点阵：六方简单点阵。Mg金属晶体的点阵——六方简单19这些实例表明，将晶体抽象成点阵的关键是正确地辨认结构基元。当把一种晶体抽象成一组点以后，应当问自己两个问题：1.这一组点符合点阵的定义吗?按连接其中任意两点的矢量将所有的点平移而能复原。将Mg晶体中每个原子都抽象成“点阵点”,得到的一组点就违反了点阵定义,不是点阵.2.它是所研

8、究晶体的点阵吗?将CsCl型、NaCl型晶体中的每个原子都抽象成点阵点，得到的一组点并不违反点阵定义，但却不是所研究的晶体的点阵.207.1.2点阵参数和晶胞参数晶体可以抽象成点阵，点阵是无限的。只要从点阵中取一个点阵单位即格子（反映晶体结构的周期性），就能认识这种点阵。那么，如何从点阵中取出一个点阵单位呢？根据点阵中点阵点的分布情况（排列的维数），可将点阵分成三类：直线点阵，平面点阵，空间点阵。我们从一维的直线点阵开始讨论。21<1>直线点阵1.连接相邻两个点阵点的