第二章 晶体结构 ppt课件.ppt

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1、第二章晶体结构2.1结晶学基础2.2晶体化学基本原理2.3非金属单质晶体结构2.4无机化合物晶体结构2.5硅酸盐晶体结构一、晶体结构的定性描述晶体及空间点阵晶体的基本性质晶胞与晶胞参数晶系与点阵类型2.1结晶学基础二、晶体结构的定量描述—晶面指数、晶向指数外表特征点阵与结构对称性晶系/布拉菲点阵点阵几何认识晶体外：表现内：本质规律，工具划分/归纳/总结定量化表征晶体（crystal）定义：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。（具有格子构造的固体）。晶体的共同特征是内部质点在三维空间按周

2、期性的重复排列。不具备这一特征的固体就不是晶体。§2.1.1空间点阵一、晶体的概念2.1结晶学基础等同点、空间格子用空间几何图形来抽象的表示晶体结构，即把晶体质点的中心用直线连接起来。空间格子(lattice)等同点：在晶体结构中占据相同位置和具有相同环境的几何点。钠离子氯离子点阵等同点、空间点阵等同点是几何点，没有重量与尺度在三维空间找出所有的等同点，所有这些等同点一定也在三维空间按周期性排列。这些等同点在三维空间周期性重复排列空间点阵阵点、结点（节点）每种晶体结构都可以抽化出对应的一个空间点阵空间点阵定

3、义：将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点（阵点latticepoint），即可得到一个由无数几何点在三维空间排列成规则的阵列—空间点阵（spacelattice）。空间点阵是具体的晶体结构的几何抽象。空间点阵与晶体结构的异同空间点阵人为的、抽象的几何图形阵点是没有物质内容的几何点晶体结构●客观的●具有具体的物质内容，其基本的单元是结构单元（原子或离子空间点阵与晶体结构单元在空间排列的周期性是一致的空间点阵+结构单元＝晶体结构空间点阵的要素结点（节点）---质点的中心位置行列---在空间点阵上，分布在同一直线上

4、的结点构成一个行列。任意两个结点决定一个行列。行列同一行列中结点间距是相等的；在平行行列中结点间距是相等的；不同的行列中其结点间距一般是不相等的（某些方向行列结点间距较密，某些方向行列结点间距较疏）。面网---连接同一平面的结点构称一个面网。由任意两个相交的行列也可以决定一个面网。面网密度：面网上单位面积内结点的数目；面网间距：任意两个相邻面网的垂直距离。相互平行的面网的面网密度和面网间距相等；面网密度大的面网其面网间距越大。空间格子---连接分布在三维空间的结点构成空间格子。由三个不共面的行列就决定一个空

5、间格子。空间格子由一系列平行叠放的平行六面体构成结点分布在平行六面体的顶角；平行六面体的三组棱长就是相应三组行列的结点间距。二、晶体的特性1.自限性：晶体具有自发地形成封闭的凸几何多面体外形能力的性质，又称为自限性。金刚石方解石二、晶体的特性2.固定熔点3.均匀性（均一性）---一个晶体的各个部分性质都是一样的。4.各向异性---晶体在不同方向上具有不同的性质这里注意：均匀性与各向异性不同，前者是指观察晶体的方向（微观），后者是指晶体的位置（宏观）二、晶体的性质5．稳定性---晶体能长期保持其固有状态而不转

6、变成其它状态。最小内能决定。6．对称性---晶体的物理化学性质能够在不同方向或位置上有规律地出现，也称周期性7．晶面角守恒定律---晶面（或晶棱）间的夹角恒定不变。晶体非晶体本质内部质点排列有周期性质点排列无周期性外形整齐规则的几何外形无规则的几何外形物理性质-熔点有固定的熔点无固定的熔点物理性质-有序性远程有序近程有序，远程无序其他各向异性各向同性典型代表NaCl晶体、SiO2晶体（水晶）玻璃、松香、沥青、橡胶、塑料晶体与非晶体区别晶体非晶体晶化（脱玻化）：可自发非晶化：需要外能三、晶胞与晶胞参数晶胞—晶

7、胞是从晶体结构中取出来的反映晶体周期性和对称性的最小重复单元。不同晶胞的差别：不同晶体的晶胞，其形状、大小可能不同；围绕每个结点的原子种类、数量、分布可能不同。选取结晶学晶胞的原则：单元应能充分表示出晶体的周期性、对称性；单元的三条相交棱边应尽量相等，或相等的数目尽可能地多；单元的三棱边的夹角要尽可能地构成直角；单元的体积应尽可能地小。空间点阵及晶胞的不同取法晶胞晶胞----是晶体结构中的平行六面体单位，其形状大小与对应的空间格子中的平行六面体一致。晶胞有实在的具体质点所组成平行六面体由不具有任何物理、化学

8、特性的几何点构成。是指能够充分反映整个晶体结构特征的最小结构单位，其形状大小与对应的单位平行六面体完全一致，并可用晶胞参数来表征，其数值等同于对应的单位平行六面体参数。晶胞棱边长度a、b、c，其单位为nm,棱间夹角α、β、γ。这六个参数叫做点阵常数或晶格常数。晶胞参数：晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示，此即晶格特征参数，简称晶胞参数。它们是3条棱边的长度a、b、c和3条棱边的夹角、、，如图所示。图1-2