结晶学期末总结答案.doc

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1、第一章晶体的特性1．什么是晶体？答：内部微粒(分子、原子或离子)按一定规则周期性排列而构成的固体、或具有格子构造的固体称为晶体2．晶体的基本性质？（1）自范性：晶体具有自发生长成一个结晶多面体的可能性，即晶体常以平面作为与周围介质的分界面，拉晶过程中，在放肩部位出现平整的晶面，在等径部位出现的棱线是自范性的表现。通常暴露在表面的晶面是具有最低表面能的微粒平面。（2）均匀性和各向异性：均匀性是指晶体的各个部位表现出的各种宏观性质是完全相同的。各向异性是指从不同方向上看，晶体内部的微粒排列情况的不同，导致在晶体内沿不同方向上的性质又有所差异。（3）对称性：所有的晶体在外型上和各种性质上都

2、或多或少地具有对称性。（4）最小内能和固定熔点:从气体，液体，和非晶体转变成晶体时要放热，相反地，从晶体转变为非晶体、液体和气体时都要吸热。这说明在一定的热力学条件(T，P)下，晶态的内能最小。3．晶体的类型和结合力?1)离子键和离子晶体如果组成晶体的两种元素的电负性之差比较大，一般ΔX>1.5时，则两者相互作用时价电子将几乎全部被电负性较大的原子所占有将形成正、负离子和离子键。离子晶体一般具有硬度较大，熔点较高，熔融后能导电及许多离子晶体能溶于极性溶剂(如溶于水)等特点。离子键的特点是没有饱合性和方向性。2)共价健和共价晶体同种元素原子之间，或夺取电子能力相近的两种元素的原子之间相

3、互作用时，ΔX＝0或ΔX<1.5，原子通过共用电子对的方式相结合。ΔX＝0,属于非极性共价键，或称典型的共价键；ΔX<1.5属于极性共价键极性共价键与典型的共价键结合的晶体有所差别。公用电子对将偏向电负性大的原子一边。即共价键中含有一定程度的离子键成份。共价键的特点:有方向性、饱和性，硬度和熔点一般比较高在常温下纯净的共价晶体一般不导电。硅、锗、砷化镓等共价晶体，通常要控制掺入一定量的杂质原子后才成为可以应用的半导体材料。3)金属键和金属晶体金属原子的电负性较小，原子对外层电子的吸引作用较低，因此金属原子之间相互作用时既不能形成离子键，也不能形成共价键，而是采取核外电子公有化。游离出

4、来的价电子为全部阳离子所有，称为“电子气”。电子气和阳离子之间的相互作用，形成金属键。金属晶体的特点：具有良好的导电性和延展性。4)分子键和分子晶体由分子之间作用力构成的晶体称分子晶体。分子键的特点是作用力比较弱。分子晶体的一般特点是硬度小，熔点低。电子云的分布并不是始终都是均匀分布的，热运动。电子云分布瞬间分布不均匀→瞬间偶极矩。分子间的作用力也称之为范德华力。分为以下三种形式：(1)静电力(葛生力)极性分子间相互作用(2)诱导力(德拜力)极性分子和非极性分子间相互作用(3)色散力(伦敦力)非极性分子间的相互作用力5)氢键和氢键型晶体具有-OH、-NH基的分子或HF分子间会产生另外

5、一种分子间作用力。O、N、F电负性大，O-H、N-H沿键轴方向间存在较大的极性及电偶极矩，H原子半径小，易伸入N、O原子的电子壳中去，彼此产生较强的静电吸引。氢键的特点：有饱和性，方向性，且作用力比较弱。氢键型晶体具有配位数低，密度小，熔点低等特点。6)混合价键型晶体对于一种晶体的结构中往往存在有多种类型的键，称这类晶体为混合键型的晶体。4．石墨，混合价键型晶体，价键类型和性能的关系。混合键型的晶体的典型例子是石墨晶体。其结构如图所示。石墨晶体的C是SP2杂化。(1)每个C原子与相邻的三个C原子以σ键结合，形成六角蜂巢状的平面结构层；(2)每个C原子还有一个P轨道，P电子生成大π键。

6、它们互相平行且垂直于SP2杂化构成的平面；(3)层与层之间具有分子键作用力。性质：有金属光泽，在层平面方向导电性好，层与层之间的作用力弱易滑移，耐高温。优良的导电固体润滑剂和高温电极。补充概念：(一)部分概念单晶：在整个晶体内部，微粒都是按一定规则周期性排列着的多晶：由许多小块单晶组成的晶体小块，小块晶体的大小取向又各不相同。拉单晶：将多晶通过提拉的方法变为单晶的过程。常见的有水平提拉法和竖直提拉法。微晶体(微晶)晶体中每个晶粒的尺寸在一个微米以下。液晶：相当多的有机物质，在从固体转变为液体之前，经历了一个或多个中间态，中间态的性质介于晶体和液体之间，称液晶态。这类可呈现液晶态的物质

7、称为液晶(二)晶体具有远程有序性：在一定方向的直线上，粒子有规则地重复千百万次，非晶体内的粒子的分布只具有近程有序性(三)晶体具有最小内能，起因于晶体内部微粒规则排列的特性。(四)晶体为什么具有固定熔点？当对晶体加热时，其格子构造中的微粒运动加剧。当达到某一个温度时，微粒会脱离平衡位置转入不规则排列的液相状态，由于整个晶体中微粒的排布结构完全相同，各个结构单元大小，构造完全相同，因此一个单元能被破坏，其他单元在同一温度下也能被破坏，于是整个体系在这一温度下