晶体的点阵结构 1.pptVIP

Chapter 6 晶体的点阵结构 与晶体的性质 前言：结晶化学的研究对象 物质有三态：气态、液态和固态，晶体是固态的一部份。 人吃的食盐NaCl是晶体， 生长完整的酒石酸钾钠晶体是做扬声器的材料， 加工后的NaCl、KBr晶休可作为光谱仪中的棱镜， 锗（Ge）和硅（Si）的单晶是半导体元件的重要材料。 各种晶体具有不同的性质，它是晶体的结构所决定的，晶体的结构又紧密地与晶体的化学组成联系在一起； 结晶化学主要就是研究晶体的化学组成与其内部结构的关系，晶体结构与晶体性质的关系。 根据结晶化学这样的研究对象，结晶化学这门课可由以下四部份内容组成： 晶体学基础（几何结晶学）——主要介绍点阵理论，晶体对称性，晶体学规律的结构基础等内容。 X射线结构分析——X射线是测定晶体结构的主要实验方法，所以在这部份内容中介绍X射线产生衍射的基本原理与实验方法，X—衍射在晶体结构分析中的应用等。 晶体化学——介绍单质、合金、无机物、有机物的晶体结构的一般性规律，一些典型晶体化合物的结构知识。 晶体物理学——介绍晶体的结构与某些物理性质之间的关系。 这一章是学习晶体学基础，是结晶化学中基础的理论知识，是为学习以后各章作准备的。 §6.1 晶体结构的周期性与点阵 一、晶体的特性 二、点阵 三、结构基元 一、晶体的特性 晶体是固体的一部份，但不是所有的固体都是晶体，例如玻璃是固体，但它不是晶体，也就是说晶体有它自己的特点。 1、晶体的均匀性 一块晶体，各部分的性质相同，这就是均匀性，它是由于晶胞重复排列的结果。气体、液体、无空形固体也具有均匀性，但它们的均匀生是由于微粒排列得极为混乱，各种性质都是平均值，所以在本质原因上与晶体不同。 2、晶体的各向异性 晶体中不同的方向上具有不同的性质，这就是晶体的各向异性，它是由于晶体内部各方向上微粒排布的情况不同所致。 例如石墨晶体的电导率，石墨层平行方向上的电导率要比垂直方向大104倍。 气体、液体、无空形固体不具有此性质，它们是各向同性的。 3、自发形成多面体外形 F （Face）+ V（Vertex） = E（Edge） + 2 4、晶体具有敏锐的熔点 将晶体加热，只有在到一定的温度时，晶体才开始熔融，非晶体无确定的熔点。(仅对无机晶体） 5、晶体的对称性 所有的晶体都或多或少地具有对称性，它是由晶体内部微粒排布的规律所致，非晶体不具有对称性。 为什么晶体会有这样一些性质？ 特性与晶体内部的结构有关，也就是各种晶体的内部结构肯定存在着一种所有的晶体都存在一种特点。 原子、分子、离子等微粒在空间有规则的排列即按点阵排布的物质称为晶体。 从晶体的内部结构上看，不管是什么样的晶体，只要是晶体，那么组成晶体的微粒在空间的排列都是有规则的，这个规则的排列就是使微粒在空间的排列具有周期性，即晶体中微粒的排列是按照一定的方式不断的重复。 二、点阵 晶体的重要特征就是组成晶体的微粒在空间的排列具有周期性，也就是晶体的微粒是按一定的方式不断重复。 晶体内部的微粒是按怎样的方式不断重复的？ 举例：下列三种图形的排列： 在研究晶体中微粒在空间的排列方式时，可以看成研究几何点在空间的排列方式 ，这就是点阵问题。 点阵可以分为三类：直线点阵（单维单阵）、平面点阵（二维点阵）、空间点阵（三维点阵）。 1、直线点阵 直线点阵是等距离的无限多的点组成的。 2、平面点阵 1）平面点阵 平面点阵是将直线点阵推广到二维空间的情况，在平面上有这样一些点如图： （2）平面格子 沿向量a和b方向，将点阵用直线连接起来就得到平面格子。 平面点阵可被划分为无数并置的平行四边形单位。 每个平行四边形包含一个点阵点的单位称为素单位或素格子，将每个单位包含一个以上点阵点的单位称为复单位。 对于一个平面点阵来讲，选取平行四边形可以有无限多种方式。但是研究点阵，即这些几何点在空间的排列方式是为研究晶体微粒在空间的排列方式服务的，点阵是晶体结构中客观存在的周期性所决定的，划分平行四边形单位是为了反映晶体结构中客观存在的周期性。 选取平面格子的原则： 划分格子时应尽量选取具有对称性较高（较规则形状）的，较小（点阵点数较少）的平行四边形单位，作为正当单位。 平面点阵的正当单位只可能有4种形状5种格子： 正方格子、 六方格子、 矩形格子、 带心矩形格子、 一般平行四边形格子 选取平面格子的原则要求我们注