晶体结构和空间点阵.ppt

第2章 固体结构 2.1 晶体学基础 2.2 金属的晶体结构 2.3 合金相结构 2.4 离子晶体和共价键晶体结构 2.5 聚合物的晶态结构 2.6 非晶态结构 （4）对称性：晶体的相同性质在不同方向或位置上有 规律的重复出现，晶体的各项异性并不排除在某些特定方向上可以具有异向同性。 （5）稳定性：晶体内部粒子的规则排列是粒子之间引力和斥力相互作用的结果，在相同的热力学条件下，晶体的内能最小，从而具有稳定性。 晶体的以上性质都是晶体内部粒子规则排列的外在反映。 晶体非晶体可以相互转化，由外部环境条件和加工制备方法而定。 这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵，简称点阵。 根据晶胞选取原则，所选出的空间点阵的晶胞可以分为两大类一类为简单晶胞，即只在平行六面体的 8个顶点上有结点， 另一类为复合晶胞，除在平行六面体顶点位置含有结点之外，尚在体心、面心、底心等位置上存在结点。 晶体结构=结构基元+空间点阵 晶体结构是在每个空间点阵点上安放一个结构基元。 晶体结构是由结构基元在三维空间呈周期性重复排列，把结构基元抽象成一个点，晶体结构就抽象成空间点阵。 7×4＝28 Delete the 14 types which are identical 28－14＝14 + + + P I C F 120o 120o 120o 六方晶系只有简单六方点阵，在简单六方点阵的上下面中心添加结点后是否形成一个新的点阵——底心六方点阵，如果它满足六方晶系的对称性，那它就是一个新的点阵。 但是所形成的点阵不再具有6次旋转对称，因而不再是六方晶系，而带心点阵可以连成简单单斜点阵，因而不是新点阵。 为什么没有底心四方和面心四方？ 如果存在，从上图可以看出，底心四方可以连成体积更小的简单四方点阵，面心四方可以连成体积更小的体心四方点阵，因此不存在底心四方点阵和面心四方点阵。 由上图可以看出。4个简单四方可以连成一个底心四方， 4个体心四方可以连成一个面心四方，但面积都比原来 大，这与晶胞的选取原则相抵触。 为什么不存在体心单斜和面心单斜点阵？ 如果存在，由上图可以看出，2个体心和面心单斜都可以连成一个底心单斜点阵，因而不是新的点阵。 晶体结构和空间点阵的区别 空间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性，它是由几何点在三维空间理想的周期性规则排列而成，由于各阵点的周围环境相同，它只能有14种类型。 晶体结构则是晶体中实际质点（原子、离子或分子）的具体排列情况，它们能组成各种类型的排列，因此实际存在的晶体结构是无限的。 上图是金属中常见的密排六方晶体结构，但它不能看作一种空间点阵，这是因为位于晶胞内的原子与晶胞角上的原子具有不同的周围环境，这样的晶体结构应属简单六方点阵。 晶体结构和空间点阵的区别 图 几种晶体结构的点阵分析 (a) γ-Fe (b) NaCl (c) CaF2 (d) ZnS 尽管它们的晶体结构完全不同，但是它们的点阵类型相同，都是面心立方。 晶体结构和空间点阵的区别 任何一种晶体都有它自己的特定的晶体结构，不可能有两种晶体具有完全相同的晶体结构。因此，晶体结构的数目极多，为了便于研究晶体，可把它抽象为空间点阵。 一个晶体结构抽象成空间点阵的基本规则是：每一个点各自的物理和几何环境应该完全相同，这些点称为等同点。 图1-5 几种晶体点阵的平面图(a、b、c)和它们的空间点阵(d) 物质：气态 液态 固态 固态物质：晶体 非晶体 2.1 晶体学基础 空间点阵和晶胞、晶向指数和晶面指数、晶带、晶面间距、倒易点阵、晶体的对称性、 1、晶体 晶体的研究首先是从研究晶体几何外形的特征开始 在古代，无论中外，都把具有规则的几何多面体形态的水晶称为晶体 凡是具有（非人工琢磨而成）几何多面体形态的固体都称之为晶体 以上两种定义都是不正确的 一、晶体的基本概念 1912年，X射线晶体衍射实验成功，对晶体的研究从晶体的外部进入到晶体的内部，使结晶学进入一个崭新的发展阶段。 现已证明，一切晶体不论其外形如何，它的内部质点（原子、离子或分子）都是在三维空间有规律排列，主要表现为同种质点的周期重复，构成了所谓的“空间格子”。 所有晶体都具有格子构造——晶体的共同特点。 Cl- Na+ 晶体的正确的定义：晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体；或者说晶体就是具有空间格子的固体。 石 盐 晶 体 结 构 无色水晶 钻石原石 2、非晶体 有些状似固体的物质如玻璃、琥珀、松香等，它们的内部质点不作规则排列，不具有