2.6 晶体结构.ppt

第六章　晶体结构初步
奥林匹克化学竞赛研究
主要内容
晶体的特征
1
晶体的基本类型及结构
2
晶体密度的计算
3
第一节 晶体的特征
一、宏观特征
1. 规则外形（指天然或从溶液中生长的晶体，未经人工加工）；
2. 固定熔点；
3. 各向异性：导热、导电、膨胀系数、折射率等物理性质。
作为对比：无定形体（玻璃、沥青、石蜡等）冷却凝固时无规则外形、无固定熔点、物理性质是各向同性。
晶体夹角守恒定律：
一个确定的晶体的表面夹角（  ，  ，  ，简称晶角）保持不变，不管其形成条件和宏观外形是否有缺陷。
晶胞参数(点阵常数):

3个边长（a， b， c)
3个晶面夹角（ ，  ， )
 : b 、c 边夹角；
 : a、c 边夹角；
 : a、b 边夹角
二、结构特征（微观）
第一节 晶体的特征
三、晶体7个晶系和14种晶格（点阵）
按晶体对称性划分，把晶体分为7个晶系，每个晶系又分为若干种晶格，共14种晶格。

晶系 晶格 （ Bravias点阵）
立方 3 （简单，体心，面心立方）
四方 2 （四方，四方体心）
正交 4 （正交 ，正交体心，正交底心，正交面心）
单斜 2 （单斜 ，单斜底心）
三斜 1
六方 1
三方 1
小计： 7 14

（金属晶体分属立方、六方2个晶系，共 4种晶格：简单，体心，面心立方，六方）
第一节 晶体的特征
7个晶系和14种晶格（点阵）
立方
四方
正交
六方 三方
(右)
单斜
三斜
四、晶体的内部结构
1. 晶格（Crystal lattice）（几何概念）
——指组成晶体的质点（原子、分子、离子、原子团等）在空间作有规则的周期性排列所组成的格子。
共14种晶格（见上），分属于7个晶系。
2. 晶胞（Cell）
——能表达晶体结构的最小重复单位。
换言之：晶胞在三维空间有规则地重复排列组成了晶体。
3. 结点
——即晶格结构中固定的点。
第一节 晶体的特征
第二节 晶体的基本类型及其结构
按占据晶格结点在质点种类及质点互相间作用力划分为4类。
晶格类型 例 占据结点的质点 质点间作用力

金属晶体 Na, Fe 金属原子、阳离子 金属键
（不含自由电子）

离子晶体 NaCl, CaF2 阴离子、阳离子 离子键

原子晶体 金刚石, Si 原子 共价键

分子晶体 H2O, CO2 分子 范德华力
(可能有氢键)
一、金属晶体
金属晶体的4种晶格
金属原子堆积方式
晶格类型
.
（配位数）
空间
利用率
/ %
实例
简单立方堆积（scp）
简单立方
（个别 ）
6
52
-Po 钋
（极少 ）
体心立方堆积（bcp）
体心立方
（少）
8
68
Li, Na, K, Rb, Cs, V, Nb, Ta, Cr, Mn, Fe …
面心立方密堆积（fcp）
面心立方
（50多种金属）
12
74
Ca, Sr, Ba, Pt, Pd, Cu, Ag …
六方密堆积（hcp）
六方
（多）
12
74
Be, Mg, Sc, Ti, Zn, Cd …
简单立方堆积：
体心立方堆积: (正方形)
面心立方密堆积:
六方密堆积：