03-晶体结构(教案)end

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1、(InorganicChemistry)孝感学院化学与材料科学学院CollegeofChemistryandMaterialScience,XiaoganUniversitySept.052010第10章晶体结构第一节晶体结构概述第二节晶体结构的密堆积原理第三节晶体类型第四节金属晶体第五节离子晶体第六节分子晶体本章学习要求与作业第一节晶体结构概述一、晶体的分类天然晶体(宝石、冰、砂子)按来源分人工晶体(各种人工晶体材料)原子晶体：金刚石离子晶体：NaCl成键特点分类分子晶体：冰/干冰金属晶体：AuCu二、晶体的定义及晶体结构特征晶体：由原子或分子在空间按一定规律

2、周期性地重复排列所构成的固体物质。结构特征：规则的几何外形、各项异性、固定的熔点、X-射线衍射特性等。注意：（1）一种物质是否是晶体是由其内部结构决定的，而非由外观判断；（2）周期性是晶体结构最基本的特征。晶体不仅与我们的日常生活密不可分，而且在许多技术领域有着重要的应用。晶体的外观和性质都是由其内部结构决定的：决定晶体结构晶体性能反映图片1方解石矿物晶体图片2方解石矿物晶体族图片3NaCl天然晶体三、晶体性质⑴均匀性(均一性)；⑵各向异性(差异性)；⑶自范性(自发地形成多面体外形F+V=E+2其中，F-晶面，V-顶点，E-晶棱)；⑷有一定的熔点；⑸有特定的对称

3、性；⑹使X－射线衍射特性。*晶格理论基本概念:晶格：1)一种几何概念：点线面体；2)用点和线反映晶体周期性，是从晶体结构中抽象出来，以表示晶体周期性结构的规律。晶格图示四、晶胞空间点阵必可选择3个不相平行的连结相邻两个点阵点的单位矢量a，b，c，它们将点阵划分成并置的平行六面体单位，称为点阵单位。相应地，按照晶体结构的周期性划分所得的平行六面体单位称为晶胞。矢量a，b，c的长度a，b，c及其相互间的夹角α，β，γ称为点阵参数或晶胞参数。晶胞是充分反映晶体对称性的基本结构单位。胞晶在三维空间有规则地重复排列组成了晶体。图片4NaCl晶胞晶胞结构图:晶胞晶胞与晶格晶

4、胞概念要点：晶胞一定是一个平行六面体，其三边长度a,b,c不一定相等，也不一定垂直。划分晶胞要遵循2个原则：一是尽可能反映晶体内结构的对称性；二是尽可能小。整个晶体就是由晶胞周期性的在三维空间并置堆砌而成的。并置堆砌整个晶体就是由晶胞周期性的在三维空间并置堆砌而成的。上节学习内容：一、晶体的分类二、晶体的定义及结构特征三、晶体性质四、晶胞概念晶胞概念补充两点：1、晶胞是描述晶体结构特性的最小基本单元；2、注意晶胞的边或者轴abc与夹角αβγ的对应关系。晶胞中质点个数的计算五、晶系根据晶体的对称性，按有无某种特征对称元素为标准，将晶体分成7大晶系：1.立方晶系

5、(c)：在立方晶胞4个方向体对角线上均有三重旋转轴(a=b=c,α=β=γ=90º)2.六方晶系(h)：有1个六重对称轴(a=b,α=β=90º,γ=120º)3.四方晶系(t)：有1个四重对称轴(a=b,α=β=γ=90º)4.三方晶系(h)：有1个三重对称轴(a=b,α=β=90º,γ=120º)5.正交晶系(o)：有3个互相垂直的二重对称轴或2个互相垂直的对称面(α=β=γ=90º)6.单斜晶系(m)：有1个二重对称轴或对称面(α=γ=90º)7.三斜晶系(a)：没有特征对称元素晶体的7大晶系14种晶格-1：14种晶格-2：六、晶体结构的表达及应用1.一般

6、晶体结构需给出：2.晶系；3.晶胞参数；4.晶胞中所包含的原子或分子数Z；5.特征原子的坐标。MZ七、密度计算NV晶体结构的基本重复单位是晶胞，只要将一个晶胞的结构剖析透彻，整个晶体结构也就掌握了。利用晶胞参数可计算晶胞体积(V)，根据相对分子质量(M)、晶胞中分子数(Z)和Avogadro常数N，可计算晶体的密度：第二节晶体结构的密堆积原理1619年，开普勒模型（开普勒从雪花的六边形结构出发提出：固体是由球密堆积成的）开普勒对固体结构的推测冰的结构密堆积的定义密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子总是

7、趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构。密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能尽可能降低，而结构稳定。常见的密堆积类型面心立方最密堆积（A1）最密常见密堆积型式六方最密堆积（A3）体心立方密堆积（A2）非最密1.面心立方密堆积(A1)和六方密堆积(A3)两层球的堆积情况图:84两层堆积情况分析：1.第1层上堆积第2层时，形成最密堆积，须把球放在第2层的空隙上。有半数的三角形空隙被填，而另一半空隙上方是第2层的空隙。2.第1层上填球的一半三角形空隙，被4个球包围形成四面体空隙；另一半其上方是第2层球的空隙，被6个球包围，形成八面体空隙。三层

8、球堆积情况分析:第2层堆