晶体结构3

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1、课件下载地址：ftp://202.38.68.228User:ustcPassword:ustc一.晶体结构的表达方法二.晶向、晶面和它们的标志三.晶面间距四.典型晶体结构五.多晶型现象和结构相变1.3几种常见的晶体结构晶体结构的表达方法指出晶体所属的点阵、晶系、点群和空间群类型是在不同层次上对晶体结构做描述。以NaCl为例说明。面心立方点阵说明了它属于立方晶系，可以用a=b=c,α=β=γ=90°面心立方晶胞表示其原子周期排列特点。点群为Oh，说明了它的外形具有的宏观对称性。空间群为Oh5-Fm3m,指出了它的原子排列规律。至此我们才可以说对NaCl晶体的几何结构特点有了比较充分的认识。对

2、晶体结构几何特征的了解归结为绘出它的结晶学晶胞（包括基元中原子的种类、数量、相对取向及位置的点阵惯用晶胞），定出全部原子的位置，并确定出它的晶胞参量：a,b,c和α,β,γ通过X－光衍射等实验方法即可以做到这些。对NaCl晶体结构的测定，使我们得到了左面的反映其完整结构的晶胞图（测定原理见1.5节）Cl-1Na+1a=5.628ÅzyxNaCl结构中的原子排列NaCl晶体为八面体群的说明：Oh,它的每个原子都处在不同原子组成的8面体体心位置。考虑它的晶场时就要注意到这个特点。点群对称操作：体对角线是3重轴；3条棱边是4重轴；棱对角线是2重轴，体心是反演中心。原子位置的表示：绘制晶胞时需要明确

3、指出基元中各原子的位置。基元中第j个原子的中心位置相对于作为坐标原点的格点位置可以表示为：如果以晶胞各边长度做单位，NaCl中，Cl原子位置为：Na原子位置为：CsCl晶体为简立方晶胞，Cs原子在000，Cl原子在。xyz简单晶格和复式晶格：许多元素晶体，其最小重复单元就是一个原子，知道了它的点阵类型，把阵点换成原子，就是它的晶胞，我们常称它具有简单晶格。例如：具有体心立方结构的碱金属Li、Na、K，和具有面心立方结构的Cu，Ag，Au晶体都是简单晶格。简单晶格晶体中所有原子是完全等价的，它们不仅化学性质相同而且在晶格中处于完全相同的位置，有完全相同的环境，比如近邻、次近邻原子数目、原子种类

4、等。但有些元素晶体和所有化合物晶体，其最小重复单位（基元）至少包含2个或2个以上的原子，它们的每一个原子虽然都构成同样的点阵类型（即同样的周期排列方式），但绘成晶胞时，要绘出基元原子之间位置上的相互关系，所以是同样的点阵类型的叠加，我们称这些晶体具有复式晶格。例如：CsCl晶体是两个原子各自构成简立方点阵后，沿晶胞对角线方向移动二分之一距离的叠加。NaCl晶体是两个原子各自形成一个面心立方点阵后，沿立方边方向移动二分之一晶胞边长距离的叠加。上述复式晶格中，每种原子自身是等价的，有完全相同的环境，但两类原子是不等价的，它们的几何环境是完全不同的。CsCl晶体中，Cs离子的最近邻是8个Cl离子，

5、而Cl离子的最近邻则是8个Cs离子，NaCl晶体中，Na离子的最近邻是6个Cl离子，Cl离子的最近邻则是6个Na离子。元素晶体也不都是简单晶格，例如密堆六方（hcp）晶体Be，Mg，Zn，Gd等，它的基元包含2个原子，虽是同种原子，但它们的几何环境是不等价的，从一个A层原子看上下两层原子的三角形，和从一个B层原子看上下两层原子的三角形是不同的。它是复式晶格，它的基元有2个原子。A层A层B层晶体Cu,Al,Au,AgNaCl,MgO金刚石型Si,Ge,闪锌矿立方ZnS点阵类型fccfccfccfcc点群类型OhOhOhTd空间群其他符号A1B1A4B3几种立方晶系晶体结构的表示二.晶向、晶面和

6、它们的标志：晶体的一个基本特点是各向异性，沿晶格的不同方向晶体的性质不同，因此有必要识别和标志晶格中的不同方向。点阵的格点可以分列在一系列平行的直线系上，这些直线系称作晶列。同一点阵可以形成不同的晶列，每一个晶列定义一个方向，称作晶向。如果从一个阵点到最近一个阵点的位移矢量为：(以基矢为单位）则晶向就用来标志。按照上述方法确定的简立方晶格的晶向如图所示，晶向指数和坐标系的选取有关，OA的反方向记做，由于立方晶格的对称性，沿立方边的6个晶向是等价的，记做：同样，代表了8个体对角线晶向。晶体点阵的所有格点也可以看成是排列在一系列相互平行、等间距的平面系上，这些平面叫晶面，很明显，对每个晶面系来说

7、，格点在各晶面中的分布是相同的；一个晶面系必须包含所有格点，晶格中可以有很多个（严格说是无穷个）晶面系。以后讨论晶体的性质时常要指出具体晶面，因此需要确定晶面系的名称——晶面指数。晶面指数的一般确定方法：在一组相互平行的晶面中任选一个晶面，量出它在三个坐标轴上的截距并用点阵周期a,b,c为单位来量度；2.写出三个截距的倒数，和一个坐标轴平行、截距为∞时，倒数记做零；3.将三个倒数分别乘以分母的最小公倍数，把它