晶体的结构.pptx

§ 晶体结构的周期性和点阵
一、 晶体结构的特征
无定形态物质(玻璃体、非晶态物质)内部排列杂乱无章，或仅仅是短程有序，它们不能通过对称性相关联。
固体物质按原子(分子、离子)在空间排列是否长程有序
晶 体
无定形
晶体：是原子、离子、分子等微粒在空间按一定规律周期重复地排列构成的固体物质。
其结构特征是规则排列: 在空间上“一定数量种类的微粒”每隔一定距离重复出现,即所谓晶体的周期性.
晶态结构示意图 按周期性规律重复排列
非晶态结构示意图
晶体的基本特征
1)晶体能自发形成凸多面体外形(晶体的自范性)
F(晶面数)+V(顶点数)=E(晶棱数)+ 2
6+8=12+2
8+6=12+2
4+4=6+2
晶体的理想外形具有特定的对称性,这是内部结构对称性的反映
满足欧拉定理
2)各向异性
NaCl
石墨
石墨晶体在平行于石墨层方向上比垂直于石墨层方向上导电率大一万倍。
4) 晶体确定的熔点
5) 晶体的对称性
6)晶体对的X-射线衍射
晶体的周期性结构使它成为天然的三维光栅，周期与X光波长相当, 能够对X光产生衍射。
3)晶体的均匀性
一块晶体内部各个部分的宏观性质是相同的，如有相同的密度、相同的化学组成。
理想晶体的外形与其内部的微观结构是紧密相关的，都具有特定的对称性，而且其对称性与性质的关系非常密切。
(2) 周期性重复的大小与方向，即平移矢量。
周期性结构二要素:
(1) 周期性重复的内容结构基元(motif);
周期性结构的研究方法—点阵理论:
将晶体中的结构基元(重复的内容)抽象为几何学中的点,这些点按一定的方式在空间重复排列形成点阵(由点阵点组成)
二、晶体的点阵理论
1 、点阵(Lattice):
将晶体中重复出现的最小单元作为结构基元，用一个数学上的点来代表, 称为点阵点，整个晶体就被抽象成一组点,称为点阵。
由重复单位抽象出的几何学上的点
点 阵 点
点 阵 由点阵点在空间排布形成的图形
结构基元 点阵点所代表的重复单位的具体内容
1 点阵点必须无穷多；
2 每个点阵点必须处于相同的环境；
3 点阵在平移方向的周期必须相同。
点阵必须具备的三个条件
晶体结构 = 点阵 + 结构基元
lattice
点阵
structural motif
结构基元
Crystal structure
晶体结构
晶体结构 = 点阵 + 结构基元
晶体结构
点 阵
结构基元
+
所有点阵点分布在一条直线上。
所有点阵点分布在一个平面上。
所有点阵点分布在三维空间上。
直线点阵
平面点阵
空间点阵
点阵