第十章 晶体结构.pdf

第十章第十章晶晶体体结结构构
晶体的特征
晶体的基本类型及其结构
化学键键型和晶体构型的变异
晶体的缺陷⋅非晶体
晶晶体体的的特特征征
石英
钻石
雪花
.edu/~atomic/snowcrystals/
photos/
¾¾ 晶体的特征晶体的特征
(1) 具有规则的几何外形,而非晶体没有一定的外形(俗称无定形体)。
(2) 具有固定的熔点,而非晶体则无固定熔点。
(3) 各向异性(anisotropy),而非晶体显各向同性(isotropy)。
(Left) Quartz is a crystalline form
of silica, SiO2, with the atoms in
an work, represented
here in two dimensions.
(Right) When molten silica
solidifies, it es glass. Now
the atoms form a disorderly
network.
¾¾ 晶面夹角守恒定律:晶面夹角守恒定律:
晶体学的第一个定律,17世纪中叶丹麦矿物学家Steno发现。
石英晶体为例,石英晶面的形状大小尽管变化多端,但对应晶面间
的夹角都相等。即不论哪一种形状的石英晶体,其a面与b面所成的
夹角都相等,b面与c面,a面与c面之间的夹角也相等。
石英晶体的不同外型与晶面
¾¾ 晶格理论晶格理论
晶体内部的结构单元(原子、分子、原子团或离子)在空间作有
规则的周期性排列。
(19世纪Bravais, ΦëЛopoB, Shoenflies等提出,20世纪初由Laue, Bragg用X射线
衍射实验直接证明)
晶格理论把晶体中的每个结
构单元(原子、分子或离子)抽象
为一个点,许多点排成一行直线
点阵,行内各点间的距离相等;
(a)
许多行直线点阵平行排列而形成
一个平面点阵,各行之间距离也
相同;许多平面点阵平行排列即
形成三维空间点阵,各平面点阵(b) (c)
间距离也相等。把这些点联结在点阵
一起即为晶格,也叫空间格子。(a) 直线点阵; (b) 平面点阵,平面格子; (c) 空间点阵,空间格子
¾¾ 晶胞与晶胞参数:晶胞与晶胞参数:
晶胞:组成晶体的结构单元位于晶格
的结点上,呈规则的周期性排列,从
中可以划出一个大小形状完全相同的
平行六面体,它代表晶体的基本重复
单位,叫作晶胞(unit cell)。
晶胞的含义既包括晶格的形式和
大小,也包括位于晶格结点上的微粒。
它在空间平移无隙地堆砌而成晶体。
晶胞参数:晶胞的大小和形状可用六
面体的3个边长a, b, c和由bc, ca, ab所
成的3个夹角αα, ββ, γγ来描述,这6个数
值总称为晶胞参数。它们之间的相互晶胞
关系由晶体内部结构的对称性决定。
简单立方
四方正交三方
单斜三斜六方
按对称性特征的不同,晶体可分为七种晶系按对称性特征的不同,晶体可分为七种晶系
77种晶系种晶系**
晶系边长夹角晶体实例
立方(Cubic) a = b = c αα= ββ= γγ= 90° Cu NaCl
四方(Tetragonal) a = b ≠ c αα= ββ= γγ= 90° Sn SnO2
正交(Rhombic) a ≠ b ≠ c αα= ββ= γγ= 90° I2 HgCl2
αα= ββ= γγ≠ 90°
三方 a = b = c
αα= ββ= 90° Bi Al O
(Rhombohedral)* a = b ≠ c 2 3
a = b ≠ c γγ=120°
αα= ββ= 90°
六方(Hexagonal) a = b ≠ c Mg AgI
γγ=120°
单斜(Monoclinic) a ≠ b ≠ c αα= γγ=90° ββ≠ 90° S KClO3
三斜(Triclinic) a ≠ b ≠ c αα≠ββ≠γγ≠ 90° CuSO4·5H2O
* 三方晶系的晶系参数可以有两类:一是取菱面体形式如图所示,3个边长相等,3个夹
角相等,但不都相等于90°,并小于120°;也可以取六方体的形式。它们都具有三重
对称轴,所以同属三方晶系
晶系的晶系的1414种种BraviasBravias空间点阵型式空间点阵型式
(1) (2) (3)
在7中晶系中,立方晶系又可分为
(1)简单立方、(2)立方体心、(3)立方
面心3种型