科学基础,第2章,中的晶体结构学案.ppt

晶体结构的定性描述 晶体结构的定量描述—晶面指数、晶向指数 一、晶体结构的定性描述 晶体及其特征 晶体结构与空间点阵 晶胞与晶胞参数 晶系与点阵类型 1. 晶体及其特征 1）晶体：晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体，即晶体是具有格子构造的固体。 2）晶体的特征 自范性：晶体具有自发地形成封闭的凸几何多面体外形能力的性质，又称为自限性。 均一性：指晶体在任一部位上都具有相同性质的特征。 2. 晶体结构与空间点阵 空间点阵：把晶体中质点的中心用直线联起来构成的空间格架，简称晶格. 结点：质点的中心位置称为晶格的结点。结点仅有几何意义，并不真正代表任何质点。 结构基元：晶体中的质点如原子或原子集团。 晶体结构：结构基元+空间点阵 晶体中质点排列具有周期性和对称性。 整个晶体可看作由结点沿三个不同的方向按一定间距重复出现形成的，结点间的距离称为该方向上晶体的周期。 同一晶体不同方向的周期不一定相同。 晶胞： 可以从晶体中取出一个单元，表示晶体结构的特征。 取出的最小晶格单元称为晶胞。 晶胞是从晶体结构中取出来的反映晶体周期性和对称性的重复单元。 3.晶胞与晶胞参数 晶胞：是从晶体结构中取出来的反映晶体周期性和对称性的最小重复单元。 不同晶胞的差别： ①不同晶体的晶胞，其形状、大小可能不同； ②围绕每个结点的原子种类、数量、分布可能不同。 选取结晶学晶胞的原则： ①单元应能充分表示出晶体的周期性、对称性； ②单元的三条相交棱边应尽量相等，或相等的数目尽可能地多； ③单元的三棱边的夹角要尽可能地构成直角； ④单元的体积应尽可能地小。 空间点阵及晶胞的不同取法 晶胞参数：①晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示，此即晶格特征参。②它们是3条棱边的长度a、b、c和3条棱边的夹角?、?、?， 晶胞坐标及晶胞参数 4.晶系与点阵类型 晶胞参数确定之后，晶胞和由它表示的晶格也随之确定，方法是将该晶胞沿三维方向平行堆积即构成晶格。 空间点阵中所有阵点（结点）的周围环境都是相同的，或者说，所有阵点都具有等同的晶体学位置。 布拉菲（Bravais）依据晶胞参数之间关系的不同，把所有晶体划归为7类，即7个晶系，14种点阵，称为布拉菲点阵,见表2-1。 14种空间点阵称为布拉菲点阵 简单正交 二、晶体结构的定量描述 —晶面指数、晶向指数 1.晶面、晶向及其表征 2.六方晶系的晶面指数和晶向指数 3.晶向与晶面的关系 晶面：晶体中由一系列原子所组成的平面。 晶向：原子在空间排列的方向称为晶向。 1.晶面、晶向及其表征 1）晶面 （1）定义：晶体点阵在任何方向上可分解为相互平行的结点平面，称为晶面。 （2）特征： 晶面上的结点在空间构成一个二维点阵。 同一取向上的晶面，不仅相互平行、间距相等，而且结点的分布也相同。 不同取向的结点平面其特征各异。 （3）晶面指数： 结晶学中经常用（hkl）来表示一组平行晶面，称为晶面指数。 数字hkl是晶面在三个坐标轴（晶轴）上截距的倒数的互质整数比。 晶面指数求法： ①在所求晶面外取晶胞的某一顶点为原点O，三棱边为三坐标轴x，y，z； ②以棱边长a为单位，量出待定晶面在三个坐标轴上的截距； ③取截距之倒数，并化为最小 整数h，k，l； ④加以圆括号（h k l）即是。 例题：立方晶系晶面指数的标注 （4）晶面族： 晶体结构中原子排列状况相同但不平行的两组以上的晶面，构成一个晶面族。常存在对称性高的晶体（如立方晶系）中。 {110}晶面族 2）晶向： （1）定义： 点阵可在任何方向上分解为相互平行的直线组，结点等距离地分布在直线上。位于一条直线上的结点构成一个晶向。 （2）特征： 同一直线组中的各直线，其结点分布完全相同，故其中任何一直线，可作为直线组的代表。 不同方向的直线组，其质点分布不尽相同。 （3）晶向指数： 用[uvw]来表示。 其中u、v、w三个数字是晶向矢量在参考坐标系X、Y、Z轴上的矢量分量经等比例化简而得出。 晶向指数求法： ①确定坐标系； ②过坐标原点，作直线与待求晶向平行； ③在该直线上任取一点，并确定该点的坐标（x，y，z） ④将此值化成最小整数u，v，w并加以方括号[u v w]即是。 代表一组互相平行，方向一致的晶向。 例题：立方晶系晶向指数的标注 （4）晶向族： 晶体中原子排列周期相同的所有晶向为一个晶向族，用〈uvw〉表示。 111晶向族 2.六方晶系的晶面指数和晶向指数 六方晶系的晶胞如图2-7所示，是边长为a，高为c的六方棱柱体。 四轴定向：晶面符号一般写为（hkil），指数的排列顺序依次与a轴、b轴、d轴、c轴相对应，其中a、b、d三轴间夹角为120o，c轴与它们垂直。晶面指数和晶面族指数分别用（hkil）和{hkil}表示。其中