结构化学晶体的结构推荐.pptVIP

* 第七章 第七章 晶体结构 一.晶体 固态物质按分子（原子、离子）的空间排列的有序和无序分为晶体和无定形体两大类。 所谓有序，是指分子（原子、离子）在空间呈周期性有规律的排列。 自然界绝大多数固体都是晶体。 研究晶体的组成、结构和性质之间的关系的科学称为结晶化学，包括晶体学、X射线结构分析、晶体化学和晶体物理学。 第七章 晶体结构 同一性（或均匀性）。晶体中各部分的性质是完全均匀一致、相同的。 各向异性。同一晶体在不同方向上具有不同的性质。 自范性。晶体在适宜条件下，能自发地形成封闭的几何多面体外形。 对称性。晶体的微观空间结构是对称的，宏观外形也一般具有或多或少的对称性。 固定的熔点。 晶体的性质 晶体的基本特征 从微观上说，晶体最基本的特征就是原子、分子或离子在空间周期性地有序排列。 晶体结构的周期性是晶体和非晶体最本质的区别。 晶体：具有微观周期性结构的固体。 二 晶体的对称性 空间点阵与晶体结构 晶系 我们可以用一系列几何点在空间的排布来模拟晶体中微粒的周期性排布规律。 点阵：由无数个没有大小、没有质量、不可分辨的几何点，按照一定的重复规律排布得到的几何图形。 点阵理论：用点阵的性质来探讨晶体的几何结构的理论。 (1) 点阵结构 1 空间点阵与晶体结构 相当点可选每一结构基元的任何位置，但其成分、环境应完全一致。 平移：使点阵中所有阵点在同一方向上移动同一距离的操作。移动一个单位矢量后，点阵完全复原。 阵点的个数是无限的，否则不能满足周期性要求。 直线点阵 (点)阵点 基本周期 ←a→ 基本向量 或素向量 结点 平面格子 二维点阵 各类点阵通过与其相应的单位矢量的平移，即可回复原状，简称复原。 每一单位的顶点、棱上阵点、面上阵点和内部阵点对每个单位的贡献分别为1/8、1/4、1/2和1。 包含一个阵点的单位称为素单位，包含一个以上阵点的称为复单位。 对称性高、含阵点较少的单位称为正当单位。 三维点阵 结点 空间格子 或单位 (2) 点阵结构与晶体 原子、离子或分子按点阵排布的固体。 晶体：具有微观周期性结构的固体。 复晶胞 素晶胞 晶棱 晶面 晶体 结构 基元 晶体 结构 复单位 素单位 直线 点阵 平面 点阵 空间 点阵 阵点 点阵 模型 每个阵点代表晶体中基本的结构单元，可以是离子、原子、分子或配合离子等。 几类典型的晶体结构 氯化钠 氯化铯 立方硫化锌 石墨 金刚石 六方硫化锌 碳酸钙 金红石 氟化钙 晶体外形是有限的。但整个晶体中的原子数是非常巨大的，而边缘上的原子是极少数，因而可近似作点阵结构处理。 晶体中的微粒总是在作振动运动，破坏了结构的周期性。但振幅很小。 晶体中可能有杂质、缺陷和位错。 严格地说，晶体不是点阵结构 用点阵理论来描述晶体只是一种较好的近似 (3) 晶面指数 由于点阵面必须通过阵点，所以OA/a、OB/b、OC/c必为整数。 Miller指数 立方晶体的几组晶面 二 晶系 1 七大晶系 根据边长和交角的不同，空间点阵的单位可分为7种。－七种晶胞。 晶胞最能代表晶体的性质，其形状可作为晶体分类的根据。－七类晶体、七大晶系。 七大晶系都有各自的特征对称元素。 七大晶系 七大晶系 十四种 空间格子 密堆积原理 面心立方最密堆积 (fcc) 六方最密堆积 (hcc) 体心立方密堆积 (bcc) 金属键，离子，范德华力没有饱和性，饱和性。 密堆积方式可以充分利用空间，从而使系统的势能尽可能降低，使得结构稳定。 最密堆积型式 三.密堆积原理和金属晶体结构 导体：导带，重带(满带与空带重叠) 晶体结构的能带理论 导带，满带，空带 禁带，重带 半导体，绝缘体都有禁带，满带与空带不重叠，无导带 绝缘体的禁带大于5eV 半导体的禁带小于3eV 导体，半导体，绝缘体 体系大小，N→∞ 在量子力学中，原子或分子等微观体系的能级是分离的，当体系大到一定程度时，体系的某些能级间隔就非常小，变成实际上连续的能带。 量子力学过渡到经典物理情形 (从微观到宏观) *