第3章 晶体结构 Chapter 3 Crystal Structure
Chapter 3 Crystal Structure 第 3 章 晶体结构
本章教学要求 1.建立晶胞，立方、四方、正交、单斜、三斜、六方和菱方七 种布拉维晶胞的概念，晶胞参数的定义以及体心、面心和底心晶 胞的概念； 2.建立原子坐标、以及体心平移、面心平移和底心平移的概念； 3.理解金属键理论，特别是能带理论，会用能带理论解释固体分 类： 4.理解金属晶体的堆积模型； 5.熟悉离子的特征、离子键、晶格能； 6. 理解离子晶体的基本类型以及离子晶体结构模型。 上页下页 节首 节尾
2 本章教学要求 1．建立晶胞，立方、四方、正交、单斜、三斜、六方和菱方七 种布拉维晶胞的概念，晶胞参数的定义以及体心、面心和底心晶 胞的概念； 2．建立原子坐标、以及体心平移、面心平移和底心平移的概念； 3．理解金属键理论，特别是能带理论，会用能带理论解释固体分 类； 4．理解金属晶体的堆积模型； 5．熟悉离子的特征、离子键、晶格能； 6．理解离子晶体的基本类型以及离子晶体结构模型
本章教学内容 3.1晶体 Crystal 3:2晶胞 Unit of cell 3.3点阵、晶系 Space lattice and (选学内容) crystal system 3.4金属晶体 Metal crystal 3.5离子晶体 Ionic crystal 3.6分子晶体与原子 Molecular crystal and 晶体（自学) atom crystal 结束
3.1 晶体 Crystal 3.2 晶胞 Unit of cell 本章教学内容 3.4 金属晶体 Metal crystal 3.5 离子晶体 Ionic crystal 3.6 分子晶体与原子 晶体 (自学) Molecular crystal and atom crystal 3.3 点阵、晶系 （选学内容） Space lattice and crystal system
物质：气态←液态→固态 固态物质：晶体一→非晶体 晶体：原予在空间呈有规则地周期性重复排列； 非晶体：原子无规则排列。 结束
物质：气态 液态 固态 固态物质：晶体 非晶体 晶体：原子在空间呈有规则地周期性重复排列； 非晶体：原子无规则排列
晶体中原子排列的作用 原子排列 组织 性能 研究固态物质的内部结构，即原子排列和分布规律是 了解掌握材料性能的基础，才能从内部找到改善和发 展新材料的途径。 上页下页 节首 节尾
5 晶体中原子排列的作用 原子排列 研究固态物质的内部结构，即原子排列和分布规律是 了解掌握材料性能的基础，才能从内部找到改善和发 展新材料的途径。 组织 性能
3.1晶体(crystal) 3.1.1晶体的宏观特征 石英 3:1.2晶体的微观特征-平移对称性 黄铁前 6 上页下页 节首节尾
6 3.1 晶体(crystal） 3.1.1 晶体的宏观特征 3.1.2 晶体的微观特征-平移对称性 黄铁矿 紫水晶 干冰 金刚石和石墨 石英 硫
3,1.1晶体的宏观特征 固体物质按其中原子排列的有序程度不同可分为 rphous solid) 单 (mono m.p 晶体具有现则的几八何构形，这是晶体最明显 的特征，同一种晶体由于生成涤件的不同， 外形上可能差别，但晶体的晶面角 (interfacial anglt)却不会变. ◆晶体表现各向异性，例如热、光、电、硬度 等常因晶体取向不同而异。 ◆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 上页下页节首 节尾
7 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) ◆ 晶体具有规则的几何构形，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. ◆ 晶体表现各向异性，例如热、光、电、硬度 等常因晶体取向不同而异。 ◆ 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. 3.1.1 晶体的宏观特征 m.p. t
3.1.2 晶体的微观特征一平移对称性 ()平移对称性 在晶体的微观空间中，原子 呈周期性的整齐排列。对于 ·Q0.00·2· 理想的亮美晶体，这种周期 Q○。O0。○O。 性是单调的，不变的.在晶 Q0QO。QO·OO ·0000·Q0。 体中相隔一定的距离，总有 完全相同的原子排列出现的 图3-5品体微观特征一 平移对称性 (图中斜上箭头方向的一个平移量约相当于 现象，叫做平移对称性如图 向上前头方向一个平移量的5销) 3-5就是一个例子 图3-6以氯化钠为例，描绘了晶体微观结构与宏观外形的 联系通过对比微观和宏观的旋转轴的方位，以表明晶体宏 图3·7对比了晶态和 观特征是它的微观特征的体现。 非晶态可见晶体微 观空间的原子排列， 无论是近程还是远 非晶态不具有晶体微观 程，都是周期性有序 结构的平移对称性 结构，而非晶态只是 近程有序而远程无 序，无周期性规律。 上页 下页 节首 节尾
8 (1) 平移对称性 在晶体的微观空间中，原子 呈周期性的整齐排列。对于 理想的完美晶体，这种周期 性是单调的，不变的.在晶 体中相隔一定的距离,总有 完全相同的原子排列出现的 现象,叫做平移对称性.如图 3-5就是一个例子. 非晶态不具有晶体微观 结构的平移对称性. 3.1.2 晶体的微观特征-平移对称性 图3-6以氯化钠为例,描绘了晶体微观结构与宏观外形的 联系.通过对比微观和宏观的旋转轴的方位,以表明晶体宏 观特征是它的微观特征的体现. 图3-7对比了晶态和 非晶态.可见,晶体微 观空间的原子排列, 无论是近程还是远 程,都是周期性有序 结构,而非晶态只是 近程有序而远程无 序,无周期性规律
3.2 晶胞(unit cel川-晶体中景有代表性的重复单元 3.2.1 晶胞的基本特征 (1)晶胞具有平移性 Incident rays Reflected rays 晶体的微观结构是1912 年Laue开始用X-射线进行 分析，大量事实表明晶体内 部的质点具有周期性重复的 规律性，即整块晶体是由完 全等同的晶胞无隙并置地堆 积而成的晶胞里原子的数 目、种类晶胞的形状、取 向、大小、排列完全等同。 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，可平移，整 个晶体的微观结构不可区别 由不同的组合单元构成 不同类型的晶体 上页 下页节首节尾
9 (1) 晶胞具有平移性 晶体的微观结构是1912 年Laue开始用X－射线进行 分析，大量事实表明晶体内 部的质点具有周期性重复的 规律性，即整块晶体是由完 全等同的晶胞无隙并置地堆 积而成的.晶胞里原子的数 目、种类;晶胞的形状、取 向、大小、排列完全等同。 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，可平移，整 个晶体的微观结构不可区别 。 由不同的组合单元构成 不同类型的晶体 3.2.1 晶胞的基本特征 3.2 晶胞(unit cell)-晶体中最有代表性的重复单元
(2) 晶胞具有相同的顶角、相同的平面和相同的平行棱 ◆所谓“相同”，包括“化学上相同”（原子或分子相同）和 “几何上相同”（原子排列与取向），不具有平移性就不是晶胞 ◆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 选用。但应强调指出，若不指明， 三维的“习用晶胞”都是平行六面 体。 0 上页 下页 节首 节尾
10 (2) 晶胞具有相同的顶角、相同的平面和相同的平行棱 ◆ 所谓“相同”，包括“化学上相同”（原子或分子相同）和 “几何上相同”（原子排列与取向），不具有平移性就不是晶胞 。 ◆ 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 选用。但应强调指出，若不指明， 三维的“习用晶胞”都是平行六面 体