晶質(zhì)與非晶質(zhì)(空間格子)

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1、結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)一、結(jié)晶學(xué)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)1.晶體與非晶質(zhì)的區(qū)別；2.晶體對(duì)稱的特點(diǎn)及對(duì)稱要素（對(duì)稱軸、對(duì)稱面、對(duì)稱中心的概念）；3.晶體的分類：七大晶系；4.單形、聚形的概念；5.類質(zhì)同象與同質(zhì)多象概念及意義；6.解理與裂理的概念和區(qū)別；7.硬度的概念及摩氏硬度計(jì)；二、結(jié)晶學(xué)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)1.晶體對(duì)稱的概念和空間想象；2.晶體的定向和分類；3.空間格子的概念；4.類質(zhì)同象的概念；5.解理與裂理的區(qū)別；第二章晶體與非晶體一、晶體的概念要理解什么是晶體，我們先從晶體概念的形成來理解：1．一般人對(duì)晶體的理解，請(qǐng)幾個(gè)學(xué)

2、生講自己所認(rèn)為的晶體是什么。2．古代人對(duì)晶體的理解：古人將凡是天然具有（非人工琢磨而成）幾何多面體形態(tài)的固體稱為晶體。如水晶、石鹽。相傳古羅馬人在阿爾卑斯山中初得水晶時(shí)，以為它是由冰所變，甚為驚奇。英文的“crystal（水晶）”一詞即源于希臘語的“Krystallos”，亦即“透明的水”。中國古人更是認(rèn)定水晶乃“多年老冰”，所以又賦予其“水精”、“水玉”、“玉晶”、“千年冰”等惹人遐思的名稱。“此冰凝水晶，后世猶如此，則其說之深入人心也久矣”（語見章鴻釗《石雅》）。3．認(rèn)識(shí)的進(jìn)步：在現(xiàn)實(shí)生活中，

3、我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象：相同的物質(zhì)，其所有性質(zhì)都相同，但外形不同，如晶體味精與粉狀味精，粗鹽與精鹽，前者具有幾何多面體，后者則不具備。除此而外，其它性質(zhì)均相同，我們就不能把前者稱為晶體而將后者視為非晶體。由此說明，僅僅利用有無規(guī)則的幾何多面體外形來定義晶體是不恰當(dāng)?shù)?。?784年誕生—結(jié)晶學(xué)。1895年X—射線。1912年X—射線結(jié)構(gòu)研究應(yīng)用。本質(zhì)：在一切晶體中，組成它們的質(zhì)點(diǎn)（原子、離子、離子團(tuán)、分子等）在空間都是按格子構(gòu)造的規(guī)律來分布的。例如，石墨、石英。結(jié)論：一定化學(xué)成分的礦物，大部分都具有

4、由原子規(guī)則排列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。4．晶體的概念近代應(yīng)用X射線分析的方法，揭示了大量晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明：一切晶體，不論其外形如何，化學(xué)組成如何，它的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）都是作規(guī)律性排列的。也就是說，只要是晶體，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)都是有規(guī)律排列的。前例提到的粗鹽（具立方體外形）與精鹽（粉狀），盡管其外形不同，但它們內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)Na與Cl的排列規(guī)律都是一樣的（以NaCl晶體模型舉例說明）。氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)的本質(zhì)：氯化鈉晶體－－－－立方體的外形。X—衍射分析：每個(gè)小立方體中質(zhì)點(diǎn)排列的方式是完全相同的。Cl-離子

5、Na+離子氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)這種規(guī)律排布，目前已可借助于高分辨透射電子顯微鏡直接觀察到。由NaCl結(jié)構(gòu)模型的觀察我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的規(guī)則排列表現(xiàn)為質(zhì)點(diǎn)的周期重復(fù)（舉Na與Cl的周期重復(fù)排列的例子）。可以看出：三方向，Cl-與Na+是每隔0.563nm的距離重復(fù)一次。內(nèi)部結(jié)構(gòu)：Cl-離子和Na+離子在三維空間均成周期性重復(fù)的規(guī)則排列而構(gòu)成一種格子狀的構(gòu)造。其他晶體也如此。（長石：架狀硅酸鹽）綜上所述，我們對(duì)晶體作出如下定義：晶體是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間成周期性重復(fù)排列的固體；或者說，晶體是

6、具有格子構(gòu)造的固體。我們將質(zhì)點(diǎn)的這種周期性重復(fù)排列稱為格子構(gòu)造。具體地說，一切晶體，不論其外形如何，它的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）都是作規(guī)律排列的。這種規(guī)律表現(xiàn)為質(zhì)點(diǎn)在三維空間作周期性的平移重復(fù)，從而構(gòu)成了格子構(gòu)造。因此，按照現(xiàn)代的概念，凡是質(zhì)點(diǎn)作規(guī)律排列具有格子構(gòu)造的物質(zhì)即稱為結(jié)晶質(zhì)，結(jié)晶質(zhì)在空間的有限部分即為晶體。晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間的周期性要重復(fù)排列，就體現(xiàn)了晶體結(jié)構(gòu)的平移有序性。那么，什么是晶體結(jié)構(gòu)的平移有序性呢？重要！晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平移有序性對(duì)照NaCl結(jié)構(gòu)模型講解：該模型是從NaC

7、l晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)中割取出來的最小的一部分，而NaCl結(jié)構(gòu)就是由若干這樣的部分沿三度空間碓砌而成，所以這一小部分的周期性重復(fù)排列就構(gòu)成了NaCl的晶體結(jié)構(gòu)。在1mm3的NaCl晶體內(nèi)，就包含1立方納米大的立方體小塊達(dá)到7×1017個(gè)。若在NaCl晶體結(jié)構(gòu)中，將一立方體小塊按一定的規(guī)律移動(dòng)一段距離后，便會(huì)與另一立方體小塊重合，這就體現(xiàn)了晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平移有序性。晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有三維平移有序性。（以NaCl模型演示）以上從NaCl的晶體結(jié)構(gòu)說明了晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平移有序性，對(duì)于其它任何晶體，不管是原子種類有

8、多少，也不管這些質(zhì)點(diǎn)在空間排列的具體形式上有多么復(fù)雜，但所有這些質(zhì)點(diǎn)在三維空間都是成周期性平移重復(fù)規(guī)則排列的。只不過不同的晶體，其周期性重復(fù)排列的規(guī)則不同而已。所以，晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的這種三維平移有序性是一切晶體的共同特征。二、晶體的空間格子構(gòu)造規(guī)律（一）空間格子（二）空間格子要素1.結(jié)點(diǎn)2.行列3.面網(wǎng)4.平行六面體（三）14種空間格子（一）空間格子晶體的本質(zhì)在于內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間作平移周期重復(fù)?？臻g格子是表示這種重復(fù)規(guī)律的幾何圖形。如氯化鈉（NaCI）的晶體結(jié)構(gòu)。先在結(jié)構(gòu)中選出任一