最新固体化学晶体学基础课件PPT.ppt

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1、固体化学晶体学基础内容提要晶体的基本性质晶体结构几何理论的历史发展简况点阵平面点阵与空间点阵的性质晶体的点阵结构晶胞典型晶体结构举例晶向指数与面指数晶体结构的对称性第一节晶体的基本性质晶体具有固定的外形，各向异性，固定的熔点。微细单晶体的集合体，称为多晶体取向杂乱的单晶体集合成的多晶体，显示出各向同性择优取向的多晶体呈现出各向异性非晶体没有固定的外形，各向同性，没有固定的熔点。一.晶体与非晶体在宏观性质上的区别二.最早提出的晶体结构几何理论布拉菲于1855年确定了晶体结构有14种布拉菲格子即14种布拉菲点阵费多洛夫于1889年第一个推导出230种空间群(费多洛夫群)14种布拉菲格子和230种

2、费多洛夫群的提出，标志着晶体原子结构的几何理论已基本完成晶体几何理论发展简况三.晶体结构几何理论新发展的几个方面球体紧密堆垛配位多面体构型倒易点阵的理论约化胞的理论晶体几何理论发展简况球体紧密堆垛Fig.(a)Asquarearrayofspheres,(b)Aclose-packedlayerofspheres.Fig.Twolayersofclose-packedspheres.第三节点阵晶体中周围环境完全相同的点抽取出来便构成了点阵。一.点阵的定义：根据晶体结构中微粒排列的一般规律可给点阵定义如下：一组无限的、周围环境完全相同的点列。点阵中的每一个点称为点阵点。点阵能够充分而形象地体现

3、晶体中的微粒在三维空间中周期性地重复排列的情况。二.点阵的性质点阵是由无限多个周围环境完全相同的等同点组成的；从点阵中任意一个点阵点出发，按连接其中任意两个点阵点的矢量进行平移，当矢量的一端落在任意一个点阵点时，矢量的另一端必定也落在点阵中的另一个点阵点上。换句话说，可以把点阵看作是一种无限的图形，当按连接其中任意两个点阵点所得矢量将整个点阵平移时，整个点阵图形必能复原。点阵的这两条基本性质也正是判断一组点是否为点阵的依据。点阵三.直线点阵、平面点阵与空间点阵能使一个点阵复原的全部平移矢量组成的一个平移群(它符合数学上群的定义)称为该点阵对应的平移群。点阵和平移群有一一对应的关系。一个点阵所

4、对应的平移群能够反映出该点阵的全部特征。点阵是反映结构周期性的几何形式，平移群的表达式则是反应结构周期性的代数形式。点阵点阵和平移群1.直线点阵(一维点阵)分布在同一直线上的点阵称为直线点阵(一维点阵)直线点阵对应的平移群为：其中a称为直线点阵的基本向量或素向量点阵图1-32.平面点阵(二维点阵)若点阵分布在同一个平面上就称为平面点阵或二维点阵。平面点阵对应的平移群可用下式表示：点阵其中a和b为平面点阵中两个独立而不平行的基本向量。平面格子：平面点阵按确定的平行四边形划分后所形成的格子称为平面格子。单位格子：只包含一个点阵点的格子叫单位格子。复单位：即每一个格子单位分摊到一个以上的点阵点。图

5、1-4平面点阵单位上图所示，平行四边形I和II都只分摊到一个点阵点，故它们都是单位格子；平行四边形III分摊到两个点阵点，故它是复单位。点阵3.三维点阵(空间点阵)分布在三维空间的点阵叫空间点阵。空间点阵对应的平移群可用下式表示：点阵图1-5空间点阵单位空间格子：空间点阵按确定的平行六面体单位划分后所形成的格子称为空间格子。基本单位：每个平行六面体格子单位只分摊到1个点阵点，称为空间点阵的基本单位。我们把所有阵点可用位矢(1.1)、(1.2)或(1.3)来描述的点阵称为布拉菲点阵。点阵第四节平面点阵与空间点阵的性质平面点阵必可分解为一组平行的、周期和间距相等的直线点阵。从平面点阵中必可取出一

6、个平行四边形的基本单位来。不论基本单位取法如何，平行四边形基本单位的面积恒不变。直线点阵的间距越大，则直线点阵的周期越短。一.平面点阵的性质二.空间点阵的性质空间点阵必可分解为一组平行的、基本单位面积和间距相等的平面点阵。空间点阵必存在一个平行六面体的基本单位。不论取法如何，基本单位体积保持不变。平面点阵组中平面点阵间距越大，则平面点阵的基本单位面积越小。平面、空间点阵的性质第五节晶体的点阵结构点阵结构：任何经平移能复原的几何图形均叫点阵结构结构基元：点阵结构中被平移重复的结构单元称为该点阵结构的结构基元点阵结构＝点阵＋结构基元点阵结构的特点是具有周期性一.一般的点阵结构二.晶体的点阵结构晶

7、体：凡原于、分子、离子或基团按点阵结构作周期性地排列而成的物质都叫晶体。特点：晶体的最大特点就是其空间点阵结构(它决定了晶体的许多共同的基本特征)而点阵结构的最大特点则是它的周期性。晶体的点阵结构一切实际晶体的结构都只是近似的空间点阵结构。晶体有一定的大小在其平衡位置附近作热振动含有杂质原子晶体的结构基元：原子、分子、离子或基团以及它们的某种组合。晶体结构＝点阵十晶体的结构基元晶体的点阵结构三.单晶体与多晶体