第六章晶体结构基础ppt课件.ppt

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1、第六章晶体结构基础生活中常见的金属器材，实验室中的固体试剂，自然界的砂子、岩石等，绝大多数是由晶体构成的。有些固体物质不是晶体，如玻璃、松香、明胶等，称为玻璃体、无定形体或非晶态物质。晶体可以由非晶态的固体物质转化而成。可以由液体物质凝聚而成。也可以由气态物质凝华而成。还可以从溶液中结晶出来。在物理性质上具有异向性。例如在不同的方向具有不同的电导率、不同的热膨胀系数、不同的折光率以及不同的机械强度等等。晶体在生长过程中自发地形成晶面，两个晶面的交线成为晶棱，多个晶面的交线会聚成顶点，因此晶体具有多面体外形。在理想环境中将长成凸多面

2、体。当温度升高，热振动加剧，晶体开始熔化时，各部分需要同样的温度，因而有一定的熔点。晶体结构具有周期性，其各部分都按同一方式排列。晶体是由原子、分子或离子在空间按一定规律周期性重复排列构成的固体物质。6.1.1晶体和点阵6.1晶体结构基本概念在一维空间中的排列过于简单。我们先研究二维空间中的排列规律，最后解决三维空间中的问题。最重要的是三维空间中的晶体。最简单的周期性重复排列方式几种这种晶体重复排列的最小单位是或暂且不考虑对称性，重复排列的最小单位是1个粒子重复排列的最小单位为一一两个粒子晶体中这种重复排列的最小单位，称为晶体的结

3、构基元。不同种类的粒子必须全部出现在结构基元中。将每个结构基元用一个几何点表示则得到空间有序排列的一组点将每个结构基元用一个几何点表示则得到空间中有序排列的一组点例如用位置上的几何点表示也得到空间有序排列的一组点也可以用位置上的几何点表示不论选取哪个点作为基元的代表，得到的一组点都是相同的。关键是选取的那些点在基元中的位置必须一致。将结构基元抽象成一个几何点，所得到的空间的一组点，可以很好地体现晶体的排列规律。将这一组点，称为晶体的点阵。将点阵的每一个点称为阵点。左图是晶体右图是晶体的点阵左图是晶体右图是晶体的点阵在晶体点阵的每个

4、阵点上按同一种方式安置结构基元，则得到晶体。晶体＝点阵+结构基元结构基元为一一两个粒子晶体的点阵粒子的种类相同，且每个粒子均处于由3个粒子构成的正三角形的中心。但是一类粒子处于一个顶角向上的三角形的中心这种粒子相当于右图中的红色粒子还有一类粒子处于一个顶角向下的三角形的中心这种粒子相当于右图中的黑色粒子我们称这两种粒子的化学环境不一致。结构基元为晶体的点阵两个粒子相同种类、但不同化学环境的粒子必须全部出现在结构基元中两种不同的晶体可能具有同一点阵点阵更具有代表性氯化钠晶体结构基元为一一两个离子氯化钠晶体点阵结构基元为一一两个离子氯

5、化铯晶体点阵硫化锌晶体点阵结构基元为一一两个离子金属钾晶体金属钾晶体点阵结构基元为一个粒子NaCl与ZnS，是完全不同的两种晶体它们具有完全相同的点阵可见用点阵去研究晶体粒子的排列规律和晶体的对称性更具有代表性。验证所选结构基元的正确性，可以考虑如下的方法：满足下面条件，即能说明结构基元的选择是正确的。若任意一个结构基元沿着某一方向通过一定距离的平移能得到另一个结构基元，则沿着此方向每平移该距离都将得到一个结构基元。点阵是空间有规律排列着的一些几何点，这种排列规律并不是很容易看清楚的。尤其是立体图形的平面表示下面的讨论就围绕如何认

6、清点阵中阵点的排列规律展开。在点阵中可以找到8个顶点均为阵点的平行六面体，如下图的A整个空间点阵可以看成是以这个平行六面体为单位并置而成的这个平行六面体称为空间点阵的点阵单位点阵单位并不是唯一的，图中的A，B和C均属于这样的平行六面体D也属于这样的平行六面体平行六面体上的阵点的位置可分为4种:顶点、面上、棱上和内部位于顶点的阵点为相邻的8个平行六面体所共用。18每个阵点只有属于所讨论的平行六面体。位于面上的阵点为相邻的两个平行六面体所共用。12每个阵点只有属于所讨论的平六面体。位于棱上的阵点为相邻的4个平行六面体所共用。14每个阵

7、点只有属于所讨论的平行六面体。位于平行六面体内部的阵点完全属于所讨论的平行六面体。A只在顶点处有阵点，因而A只含有1个阵点。只含有1个阵点的平行六面体点阵单位称为点阵的素单位。B含有个阵点。C含有个阵点。两两D含有个阵点。4含有1个以上阵点的平行六面体点阵单位称为点阵的复单位。不仅点阵的复单位有很多种。点阵的素单位也有很多种，例如E。点阵单位、点阵素单位、点阵复单位等概念，为认清点阵的结构规律提供了方便条件。将一种素单位上下、左右、前后无限多地并置起来形成的图形称为空间格子或晶格。晶格和点阵是同义词。晶格和点阵都可以很好地表示晶体

8、的空间结构规律：点阵以点表示这种规律，而晶格是以直线网格表示这种规律。根据晶体的结构特点，即晶体所具有的特征对称元素，晶体可以分成7种不同的晶系。6.1.2晶系和点阵型式例如将具有4个3重对称轴的归为一类，称为立方晶系这4个三重轴就是立方晶系的特征