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时间:2019-07-14
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1、第一部分X射线衍射分析1武汉理工大学资环学院管俊芳第二章.晶体结构概述(与X射线分析相关的)1晶体结构基本特点2空间格子3面网及面网的表示4面网间距5晶胞中的原子个数及晶胞体积6晶体结构描述7晶体结构化学式的计算2武汉理工大学资环学院管俊芳1晶体结构基本特点(1)1)空间格子(spacelattice)三维空间内成周期性重复排列。表示其规律性重复的几何图案即为空间格子。2)单位晶胞(unitcell)空间格子中的最小重复单元(平行六面体)即为单位晶胞,单位晶胞在三维空间的无限重复排列即构成晶体。单位晶胞用平行六面体的三个轴长a,b,c和三个轴角α,β,表
2、示,这六个参数即称为晶胞参数。第二章.晶体结构概述3武汉理工大学资环学院管俊芳1晶体结构基本特点(2)3)晶体的对称及单位晶胞的形状(symmetryofcrystalandtheshapeoftheunitecell)第二章.晶体结构概述4武汉理工大学资环学院管俊芳5武汉理工大学资环学院管俊芳2空间格子(1)在空间格子中分布有对应于晶体中原子的点,称之为结点。结点可以分布在格子中的角顶、晶棱、晶面、及晶胞内部。对各个不同晶系的空间格子,按结点的分布可以抽象出不同类型的空间格子:原始格子(Primitive)(P)体心格子(Body-Centered)(I
3、)底心格子(End-Centered)(A,B,orC)面心格子(Face-Centered)(F)每一个晶系都应该有四种类型的空间格子,但由于有的格子类型不符合所在晶系的对称要求,有的格子类型可以转化成另一种类型,因此总共只有14种空间格子,称之为14种布拉维空间格子(BravaisLattices)。第二章.晶体结构概述6武汉理工大学资环学院管俊芳2空间格子(2)第二章.晶体结构概述7武汉理工大学资环学院管俊芳8武汉理工大学资环学院管俊芳2空间格子(3)四方C心格子转化为原始格子图示。第二章.晶体结构概述9武汉理工大学资环学院管俊芳2空间格子(4)六方
4、格子(H)和三方格子(R)在描述的时候可以互相转化,但并非完全意义上的等同。一般情况下,在结构描述的时候,都按六方格子来描述。但三方格子在转化成六方格子时,其六方晶胞的形状虽然完全等同于六方格子,但其中结点的分布与真正的六方有一定差异。比如方解石(Calcite),其对称应该是R-3C,晶胞参数为:a=6.37Å;α=46.08度;转化成六方晶胞后a=4.989Å;c=17.062Å.第二章.晶体结构概述10武汉理工大学资环学院管俊芳2空间格子(5)自然界的物质分晶体和非晶体两大类,只要属于晶体,则必然可以归为14种Bravais空间格子中的一种。关于准晶
5、体(semi-crystal):介于晶体和非晶体之间,具有短程有序而无长程有序。超导材料(super-conductor)即具有准晶体结构。第二章.晶体结构概述11武汉理工大学资环学院管俊芳3面网及面网的表示(1)1)定义:表示在晶体结构中分布在一个平面上的结点。如下图所示:第二章.晶体结构概述12武汉理工大学资环学院管俊芳3面网及面网的表示(2)但实际上,要把面网理解为一组互相平行的,并且等间距的一组平面(其中有一个平面通过原点0,0,0)。之所以在晶体结构中存在这些等间距的面网组,这是由晶体的特性决定的(三维周期性等间距的无限重复)。这些等间距的面网是
6、物质结构解析的基础,无论是X射线衍射、电子衍射、中子衍射、质子衍射等等,都是直接地和这些等间距的面网相联系起来的。第二章.晶体结构概述13武汉理工大学资环学院管俊芳3面网及面网的表示(3)2)面网的表示:描述一组互相平行的、等间距的面网,用这一组面网中,最靠近原点、但由不通过原点的平面的米氏符号来表示,即该面在三个结晶轴分数截距的倒数。如右图所示的面,截距:11½倒数:112面网符号(112)即(112)代表互相平行、并且等间距的一组面网。第二章.晶体结构概述14武汉理工大学资环学院管俊芳3面网及面网的表示(4)表示面网的通用符号为(hkl)。一下为几例特
7、殊面网:(010)(020)(030)第二章.晶体结构概述15武汉理工大学资环学院管俊芳3面网及面网的表示(5)3)面网符号与晶面符号的差异:a)晶面符号总是化为最简单的整数,而面网符号不是;b)平行的晶面符号相同,而平行的面网符号则不一定相同;c)面网符合代表的是一组互相平行的,并且等间距的一组平面。第二章.晶体结构概述16武汉理工大学资环学院管俊芳4面网间距(distanceofnets)(1)1)定义:指一组面网之间的垂直距离。实际上,根据面网符号的定义可知,面网间距等一用来描述面网符号的那个平面到原点之间的垂直距离。对于符号为(hkl)的面网,其面
8、网间距记为dhkl。如对于(010),为d010。第二章.晶体结构
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