无视化 第三章晶体结构 医药化工学院无机化学教研室 www.yyhg.tzc.edu.cn
1 医药化工学院 无机化学教研室 www.yyhg.tzc.edu.cn 第三章 晶体结构
学习要求
2 学习要求
本章内容 第一节晶体的特征 第二节晶胞 第三节离子晶体 紫水晶 第四节金属晶体 第五节分子晶体与原子晶体 第六节晶体的缺陷 黄铁矿 硫 石英 干冰 金刚石和石墨 3
3 本章内容 第一节 晶体的特征 第二节 晶胞 第三节 离子晶体 第四节 金属晶体 第五节 分子晶体与原子晶体 第六节 晶体的缺陷 硫 石英 金刚石和石墨 干冰 紫水晶 黄铁矿
第一节 晶体的特征 1-1晶体的定义和分类 固体物质按其中原子排列的有序程度不同可分为 质点在空间有 规则地排列成 具有整齐外形 晶体(crystal) 无定形物质(amorphous solid) 以多面体出现 的固体物质。 单晶体 多晶体 晶簇 (monocrystal) (polycrystal) 单一的晶体多面体许多单晶以不同 看不到规则外 取向连在一起 形的晶态物质
4 第一节 晶体的特征 1-1 晶体的定义和分类 单一的晶体多面体 晶簇 许多单晶以不同 取向连在一起 看不到规则外 形的晶态物质 固体物质按其中原子排列的有序程度不同可分为 晶体 (crystal) 无定形物质(amorphous solid) 单晶体 (monocrystal) 多晶体 (polycrystal) 质点在空间有 规则地排列成 具有整齐外形 以多面体出现 的固体物质
1.2晶体的宏观特征 1.晶体结构的周期性 晶体中微粒的排列按一定的方式不断重复出现；即“自范性” 2.晶体外形的对称性外表特征具有一定的，整齐的规则的几何外形 这是晶体最明显的特征，同一种晶体由于生成条件的不同， 外形上可能差别，但晶体的晶面角(interfacial anglt)却不会变 晶体宏观对称性只有32种可能组合，称为32晶类或32点群 图8-1晶体的外形
5 晶体宏观对称性只有32种可能组合,称为32晶类或32点群 1.2 晶体的宏观特征 １. 晶体结构的周期性 晶体中微粒的排列按一定的方式不断重复出现;即“自范性” ２. 晶体外形的对称性 外表特征具有一定的,整齐的,规则的几何外形 这是晶体最明显的特征，同一种晶体由于生成条件的不同， 外形上可能差别，但晶体的晶面角(interfacial anglt)却不会变
12晶体的宏观特征 3.晶体的均匀性 一块晶体的各个部分都具有相同的性质 4.晶体具有各向异性 晶体都有固定的熔点，玻璃在加热时却是 先软化，后粘度逐渐小，最后变成液体 晶体的物理性质如导电、导热、折光率、膨 胀系数、偏振、压电性等物理性质在不同的 方向上是不同的（石墨电导率平行方向是垂 直方向的104倍，云母具解理性能撕成薄片)
6 ◆ m.p. t ３. 晶体的均匀性 一块晶体的各个部分都具有相同的性质 晶体都有固定的熔点，玻璃在加热时却是 先软化，后粘度逐渐小，最后变成液体 ４. 晶体具有各向异性 晶体的物理性质如导电、导热、折光率、膨 胀系数、偏振、压电性等物理性质在不同的 方向上是不同的（石墨电导率平行方向是垂 直方向的104倍，云母具解理性能撕成薄片） 1.2 晶体的宏观特征
1-3晶体的微观特征--平移对称性 在晶体的微观空间中，原子呈周期性整齐排列。对于 理想的完美晶体，这种同期性是单调的，不变的。因 此晶体的普遍特征是平移对称性。 。00·00·00 晶体外形的对称性正是晶体 Q0OO·QOQO 的平移对称性这种微观特征 ·Q0。OO。O。 的表象。 Q0Q0·00·Q0 Q000.Q0·00 而非晶态物质没有晶体微观结构 的平移性，只在近距有序而远距 图3-5晶体微观特征 则无序，无周期性规律 平移对称性 (图中斜上箭头方向的一个平移量约相当于 向上箭头方向一个平移量的5倍) 无
7 1-3 晶体的微观特征----平移对称性 在晶体的微观空间中，原子呈周期性整齐排列。对于 理想的完美晶体，这种同期性是单调的，不变的。因 此晶体的普遍特征是平移对称性。 晶体外形的对称性正是晶体 的平移对称性这种微观特征 的表象。 而非晶态物质没有晶体微观结构 的平移性，只在近距有序而远距 则无序，无周期性规律
第二节晶胞 晶体是由完全相同的晶胞无隙并置地堆积而成的： “化学上相同”指晶胞里原子数目和种类完全相同 完全相同 “几何上等同”指所有晶胞的形状、取向、大小等同。 晶胞里原子的排列完全相同 无隙并置” 即一个晶胞与它的比邻晶胞完全共顶角、共面、共棱的， 取向一致，无间隙，从一个晶胞到另一个晶胞只需平移， 不需转动，进行或不进行平移操作，整个晶体的微观结构 不可区别即晶胞具有平移性 可以选为晶胞的多面体很多，只要它们可以无隙并 置地充满整个微观空间，即具有平移性，都可以选 取，但“习用晶胞”都是平行六面体即布拉维晶胞
8 第二节 晶胞 晶体是由完全相同的晶胞无隙并置地堆积而成的。 完全相同 “化学上相同” 指晶胞里原子数目和种类完全相同 “几何上等同”指所有晶胞的形状、取向、大小等同。 晶胞里原子的排列完全相同 无隙并置” 即一个晶胞与它的比邻晶胞完全共顶角、共面、共棱的， 取向一致，无间隙，从一个晶胞到另一个晶胞只需平移， 不需转动，进行或不进行平移操作，整个晶体的微观结构 不可区别即晶胞具有平移性 可以选为晶胞的多面体很多，只要它们可以无隙并 置地充满整个微观空间，即具有平移性，都可以选 取，但“习用晶胞”都是平行六面体即布拉维晶胞
晶胞(nit cell0 晶胞是与单位点阵相对应、存在于晶体中的实际概念，是点阵的最小重复 单元·晶胞的大小和形状由六个参数决定，称为晶胞参数或点阵参数( lattice parameters) 金刚石 图3一8哪个是氯化钠晶胞？哪个是金刚石晶胞？ 6 任何点阵结构都可分解为某种平行六面体的单位点阵.因而按照晶胞 参数之间的关系，可将晶体分为7大晶系和14空间格子
9 晶胞是与单位点阵相对应、存在于晶体中的实际概念，是点阵的最小重复 单元. 晶胞的大小和形状由六个参数决定，称为晶胞参数或点阵参数（ lattice parameters）. 任何点阵结构都可分解为某种平行六面体的单位点阵. 因而 按照晶胞 参数之间的关系，可将晶体分为7 大晶系和 14 空 间格子. 晶胞(unit cell)
*布拉维晶胞 晶胞参数 布拉维晶胞的边长与夹角 布拉维晶胞的七个晶胞七大晶系 立方cubic(c) a=b=ca=B=Y=900 1个晶胞参数a 四方tetragonal(t) a=b≠ca=B=y=900 2个晶胞参数ac 正交orthorhomic(o) a≠b≠ca=B=y=900 3个晶胞参数abc 单斜monoclinic(m) a≠b≠ca=y=90°B≠900 4个晶胞参数abcB 三斜anorthic(a) a≠b≠ca≠β≠Y 6个晶胞参数abcaBy 六方hexagonal(h) a=b≠ca=B=900y=1200 2个晶胞参数ac 菱方rhombohedeal(R) a=b=c a=B=Y 2个晶胞参数aa 10
10 *布拉维晶胞 布拉维晶胞的七个晶胞 七大晶系 立方cubic(c) a=b=cα=β=γ=900 1个晶胞参数a 四方tetragonal(t) a=b≠ c α=β=γ=900 2个晶胞参数a c 正交orthorhomic(o) a≠ b≠ c α=β=γ=900 3个晶胞参数a b c 单斜monoclinic(m) a≠ b≠ c α=γ=900 β ≠ 900 4个晶胞参数a b c β 三斜anorthic(a) a≠ b≠ c α≠ β≠ γ 6个晶胞参数a b c α βγ 六方hexagonal(h) a= b≠ c α=β=900 γ=1200 2个晶胞参数a c 菱方rhombohedeal(R) a=b=c α=β=γ 2个晶胞参数a α 晶胞参数 布拉维晶胞的边长与夹角