《结晶化学第一章》PPT课件

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1、结晶化学CrystalChemistry绪论第一节晶体的定义第二节结晶化学研究的对象和内容第三节本课程的主要内容晶体晶体是由内部原子周期性规则排列形成的固体。注意：此定义忽略了晶体缺陷，原子在晶体中的热运动金刚石石英萤石锆石CSiO2CaF2ZrSiO4Acrystalmaybedefinedasaregionofmatterwithinwhichtheatomsarearrangedinathree-dimensionaltranslationallyperiodicpattern.第一节晶体的定义

2、单晶体：原子或离子按一定的几何规律完成整个排列的整块晶体。如：金刚石，石英，萤石，锆石晶体等。多晶体：由许许多多单晶体微粒所形成的固体集合体。如：金属，土壤，粉末试剂等。单晶体(singlecrystal)和多晶体(polycrystal)单晶体singlecrystalpolycrystalparticle晶体的基本性质--各向异性--自范性--均匀性--对称性同一晶体在不同方向上所测得的性质表现出差异的特性。这是由于晶体内部各方向上微粒排列的情况不同所致。Note1：气体、液体（Asmolecul

3、armotioninagasorliquidisfreeandrandom）无定形体（therandomarrangementoftheirconstituentmolecules）都不具有各向异性，是各向同性的。Note2:晶体在多数性质上表现为各向异性,但不可认为无论何种晶体,它在什么方向上都表现出各向异性。试比较如下两个例子：各向异性晶体的各向异性各向异性力学各向异性：右图指出了NaCl晶体在c方向、b+c方向和在a+b+c方向上拉力的差异。各向同性各向异性由于晶体生长速度的各向异性，晶体具有自

4、发地形成封闭的几何多面体外形的能力的性质。自范性（自限性）明矾晶种在其饱和溶液中的生长过程图同一晶体的任何一个部分都具有相同的物理和化学性质的特性。晶体的均匀性只可能在宏观观察中表现出来，它是由于晶胞重复排列的结果。均匀性（均一性）各向异性:在晶体的每一点上按不同方向测量，电导率除对称性联系起来的方向外都是不同的；均匀性:在晶体的任一点按相同方向测量的电导率都相同。以电导率为例说明各向异性和均匀性如何表现在同一晶体中：对称性例如食盐晶体具有立方体外形，云母片上的蜡熔化图形呈椭圆形，而不是呈其他任意的不

5、规则形状，这些都说明有对称性存在。晶体(crystal)与非晶体(non-crystal)的异同non-crystal：Somesubstances,suchaswax,pitchandglass,whichpossestheoutwardappearanceofbeinginthesolidstate,yieldandflowunderpressure,andtheyaresometimesregardedashighlyviscousliquid.根本区别：质点是否在三维空间作有规则的周期性重复排

6、列。晶体熔化时具有固定的熔点,而非晶体无明显熔点,只存在一个软化温度范围。晶体具有各向异性,非晶体呈各向同性。(a)石英晶体(b)石英玻璃晶体内部粒子的分布有高度的规律性，因此晶体具有远程有序性。非晶体内的粒子的分布则只具有近程有序性，就是说只有近邻的一些粒子形成了有规则的结构。图中分别表示的是石英晶体和石英玻璃的平面结构示意图。构成两者的都是SiO2四面体，Si在四面体的中心，O在四面体的顶点上。然而，在石英晶体中这些四面体有规则地堆积起来，在石英玻璃中没有严格的堆积顺序，表明后者是非晶体，没有远程

7、有序性，只有短程有序。石英晶体和石英玻璃晶体与非晶体的温度-时间曲线晶体和非晶体的差异Crystalnon-crystal从晶体经过液态晶体到液体的各个阶段a-晶体（结构呈现周期性排列）b-各向异性的液体c-各向异性的液体（分子的轴向周期性已被破坏）d-各向同性的液体（分子的取向相同）(b,c)Liquidcrystals:moleculesalignedintoswarms;(d)isotropictrueliquid:moleculesinrandomarrangement.Liquidcryst

8、al:Astateofmatterwhichpossessestheflowpropertiesofliquidyetexhibitsomeofthepropertiesofthecrystallinestate.晶体与液晶(liquidcrystal)的异同准晶准晶是内部结构介于晶体和非晶之间的一种新状态，其内部结构具有长程有序，但不具有晶体结构的平移周期性。1984年以色列工学院材料科学家达尼埃尔·谢赫特曼(D.Shechtman)等首次在急冷Al-