第八章晶體的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)

1、晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),第一節(jié) 晶體的結(jié)構(gòu),1、晶體的分類 按來源分為： 天然晶體（寶石、冰、 砂子等） 人工晶體（各種人工晶體材料等）,一、晶體的分類,按成鍵特點分為： 原子晶體：金剛石 離子晶體：NaCl 分子晶體：冰

2、 金屬晶體： Cu,晶體的定義,“晶體是由原子或分子在空間按一定規(guī)律周期性地重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)?！?注意： （1）一種物質(zhì)是否是晶體是由其內(nèi)部結(jié) 構(gòu)決定的，而非由外觀判斷； （2）周期性是晶體結(jié)構(gòu)最基本的特征。,晶體不僅與我們的日常生活密不可分，而且在許多高科技領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用。晶體的外觀和性質(zhì)都是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的： 決定

3、 結(jié)構(gòu) 性能 反映,圖片１,圖片2,,圖片3,圖片4,,圖片5,BBO晶體,二、晶體性質(zhì),⑴均勻性⑵各向異性⑶自發(fā)地形成多面體外形 F+V=E+2 其中，F(xiàn)-晶面，V-頂點，E-晶棱⑷有明顯確定的熔點⑸有特定的對稱性⑹使X射線產(chǎn)生衍射,三、晶體的點陣結(jié)構(gòu),概念：在晶體內(nèi)部原子或分子周期性地排列的每個重復(fù)單位的相同位置上定一個點，這些點按一定

4、周期性規(guī)律排列在空間，這些點構(gòu)成一個點陣。點陣是一組無限的點，連結(jié)其中任意兩點可得一矢量，將各個點陣按此矢量平移能使它復(fù)原。點陣中每個點都具有完全相同的周圍環(huán)境。,結(jié)構(gòu)基元： 在晶體的點陣結(jié)構(gòu)中每個點陣所代表的具體內(nèi)容，包括原子或分子的種類和數(shù)量及其在空間按一定方式排列的結(jié)構(gòu)。,晶體結(jié)構(gòu) = 點陣 + 結(jié)構(gòu)基元,（1）直線點陣,（2）平面點陣,（3）晶胞,空間點陣必可選擇3個不相平行的連結(jié)相鄰兩個點陣點的單位矢量a，b，

5、c，它們將點陣劃分成并置的平行六面體單位，稱為點陣單位。相應(yīng)地，按照晶體結(jié)構(gòu)的周期性劃分所得的平行六面體單位稱為晶胞。矢量a，b，c的長度a，b，c及其相互間的夾角α，β，γ稱為點陣參數(shù)或晶胞參數(shù)。,晶胞結(jié)構(gòu)圖,,晶胞,晶胞與晶格,晶胞的劃分,對稱性 晶系 正當(dāng)晶胞,,,正當(dāng)晶胞,素晶胞：含1個結(jié)構(gòu)基元,復(fù)晶胞：含2個以上結(jié)構(gòu)基元,晶胞的二個要素,晶胞的二個基本要素：

6、 一是晶胞大小和形狀； 二是晶胞中各原子坐標(biāo)位置。 晶胞大小和形狀可用晶胞參數(shù)表示； 晶 胞中原子位置可用分?jǐn)?shù)坐標(biāo)表示。,原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo),晶體中原子的坐標(biāo)參數(shù)是以晶胞的3個軸 作為坐標(biāo)軸，以3個軸的軸長作為坐標(biāo)軸 單位的: 因為x、y、z ? 1，所以我們將x、y、z定 義為分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。,晶胞知識要點,晶胞一定是一個平行六面體，其三邊長度a,b,c不一定相等，也不一定垂直

7、。,,整個晶體就是由晶胞周期性的在三維空間并置堆砌而成的。,劃分晶胞要遵循2個原則：一是盡可能反 映晶體內(nèi)結(jié)構(gòu)的對稱性；二是盡可能小。,,并置堆砌,整個晶體就是由晶胞周期性的在三維空間并置堆砌而成的。,晶胞中質(zhì)點個數(shù)的計算,第二節(jié)、晶體結(jié)構(gòu)的對稱性,一、晶體的對稱性,1 晶系,根據(jù)晶體的對稱性，按有無某種特征對稱元素為標(biāo)準(zhǔn)，將晶體分成7個晶系：1.立方晶系(c)：在立方晶胞4個方向體對角線上均有三重旋轉(zhuǎn)軸(a=b=c,α=β=γ=9

8、0º)2.六方晶系(h)：有1個六重對稱軸(a=b, α=β=90º, γ=120º),晶系,3. 四方晶系(t)：有1個四重對稱軸(a=b, α=β=γ=90º)4.三方晶系(h)：有1個三重對稱軸(a=b, α=β=90º, γ=120º)5.正交晶系(o)：有3個互相垂直的二重對稱軸或2個互相垂直的對稱面(α=β=γ=90º),晶系,6.單斜晶系(m)：有

9、1個二重對稱軸或?qū)ΨQ面(α=γ=90º)7.三斜晶系(a)：沒有特征對稱元素,1 晶系,立方 Cubica=b=c, ?=?=?=90°,四方 Tetragonala=b?c, ?=?=?=90°,正交 Rhombica?b?c, ?=?=?=90°,三方 Rhombohedrala=b=c, ?=?=??90°a=b?c, ?=?=90° ?=1

10、20°,六方 Hexagonal a=b?c, ?=?=90°, ?=120°,單斜 Monoclinic a?b?c ?=?=90°, ??90°,三斜 Triclinica?b?c ?=?=?=90°,2 空間點陣型式,根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的對稱性，將點陣 空間的分布按正當(dāng)單位形狀的規(guī)定和帶心型式進行分類，得到14種型式：,⑻簡單六方(hP)⑼R心六方(hR)⑽

11、簡單四方(tP)⑾體心四方(tI)⑿簡單立方(cP)⒀體心立方(cI)⒁面心立方(cF),⑴簡單三斜(ap) ⑵簡單單斜(mP)⑶C心單斜(mC,mA,mI)⑷簡單正交(oP)⑸C心正交(oC,oA,oB)⑹體心正交(oI)⑺面心正交(oF),空間點陣型式要點,有素晶胞和復(fù)晶胞立方晶系：復(fù)晶胞：體心立方（cI）、面心立方（cF）和素晶胞：簡單立方（cP）,晶體結(jié)構(gòu)的對稱性,晶

12、系 空間點陣型式,,,晶胞類型,,堆積方式：A1, A3, A2, A4,二、晶體結(jié)構(gòu)的表達及應(yīng)用,一般晶體結(jié)構(gòu)需給出：晶系空間群（不作要求）晶胞參數(shù)；晶胞中所包含的原子或分子數(shù)Z；特征原子的坐標(biāo),密度計算,晶體結(jié)構(gòu)的基本重復(fù)單位是晶胞，只要將一個晶胞的結(jié)構(gòu)剖析透徹，整個晶體結(jié)構(gòu)也就掌握了。利用晶胞參數(shù)可計算晶胞體積(V)，根據(jù)相對分子質(zhì)量(M)、晶胞中分子數(shù)(Z)和Avogadro常數(shù)N，可計算晶體的密度?：