二結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)

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1、2晶體結(jié)構(gòu)什么是晶體？晶體的本質(zhì)是什么？內(nèi)部質(zhì)點的排列與晶體的宏觀幾何外形有何關(guān)系？晶體的組成－結(jié)構(gòu)－性質(zhì)之間有何關(guān)系及其制約規(guī)律？材料－晶體2.1結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)本章內(nèi)容2.2晶體中質(zhì)點的結(jié)合力與結(jié)合能2.3晶體中質(zhì)點的堆積2.4單質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)2.5無機化合物結(jié)構(gòu)2.6硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)2.1結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)2.1.1晶體的基本概念A(yù)、內(nèi)部質(zhì)點在三維空間按周期性重復(fù)排列的固體；B、晶體是具有格子構(gòu)造的固體；C、離子、原子或分子按一定的空間結(jié)構(gòu)排列所組成的固體，其質(zhì)點在空間的分布具有周期性和對稱性。（因而，晶體具有規(guī)則的幾何外形）定

2、義：2.1.2空間點陣空間點陣由哪些要素構(gòu)成呢?圖1.1NaCl晶體結(jié)構(gòu)幾個術(shù)語：結(jié)點（等同點）、空間點陣、行列、結(jié)點間距、面網(wǎng)、空間格子。結(jié)點間距結(jié)點間距2.1.3晶體的基本性質(zhì)結(jié)晶均一性：晶體在其任一部位上都具有相同的性質(zhì)。各向異性：晶體在不同的方向上表現(xiàn)出性質(zhì)的差異稱為晶體的各向異性。自限性（自范性）：晶體能自發(fā)地形成封閉的凸幾何多面體外形的特征。（晶面、晶棱的概念介紹）對稱性：晶體中的相同部分（包括晶面、晶棱等）以及晶體的性質(zhì)能夠在不同的方向或位置上有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)，稱為晶體的對稱性。最小內(nèi)能性：在相同的熱

3、力學(xué)條件下，晶體與同組成的氣體、流體及非晶質(zhì)固體相比其內(nèi)能為最小。因此，晶體是最穩(wěn)定的。2.1.4晶體的宏觀對稱（1）對稱的概念對稱：指物體中相同部分之間的有重復(fù)。對稱要素：在進行對稱操作（變換）時所憑借的幾何要素－點、線、面等。A、對稱中心（C）：它是一個假想的幾何點，其相應(yīng)的對稱變換是對于這個點的倒反（反伸）。（2）晶體的對稱要素B、對稱面（P）：它是一個假想的平面，見上圖（B）。相應(yīng)的對稱變換是繞此平面的反映。C、對稱軸（Ln）：它是一根假想的直線，相應(yīng)的對稱變換是繞此直線的旋轉(zhuǎn)。物體在旋轉(zhuǎn)一周的過程中復(fù)原的

4、次數(shù)稱為該對稱軸的軸次。使物體復(fù)原所需的最小旋轉(zhuǎn)角稱為基轉(zhuǎn)角α。顯然，360°必然能被α整除。因此，軸次n可寫成：D、倒轉(zhuǎn)軸（Lin）－旋轉(zhuǎn)反伸軸它是一種復(fù)合對稱要素，由兩個幾何要素構(gòu)成―一根假想的直線和在此直線上的一個定點。相應(yīng)的操作是圍繞一根直線旋轉(zhuǎn)和對此直線上一個定點的反伸的復(fù)合操作。E、映轉(zhuǎn)軸－旋轉(zhuǎn)反映軸（Lsn）它是一種復(fù)合對稱要素，由一根假想的直線和垂直此直線的一個平面構(gòu)成。相應(yīng)的對稱變換是繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度以及對此平面的反映。2.1.5對稱要素的組合和對稱型宏觀晶體的幾何外形可以是多種多樣的，晶體中

5、存在的對稱要素也是不同的。有的晶體只有一個對稱要素，有的卻不止一個。幾個對稱要素共存時，它們在空間的分布也必符合于整體的對稱關(guān)系。因此，組合不是任意的。對稱型是指宏觀晶體中對稱要素的集合。從數(shù)學(xué)推導(dǎo)可以得出：在一切宏觀晶體中，總共只能有三十二種不同的對稱要素組合方式，即三十二種對稱型。（請參閱相關(guān)的結(jié)晶學(xué)書籍）2.1.6晶體的對稱分類宏觀晶體中可能存在的對稱型有三十二種?？捎镁w的對稱性對晶體分類。首選把晶體中是否存在高次軸及其數(shù)目將晶體劃分成三個晶族。高級晶族－高次軸多于一個。中級晶族－高次只有一個。低級晶族－無

6、高次軸。在每個晶族下又可按旋轉(zhuǎn)軸和倒轉(zhuǎn)軸的軸次和數(shù)目把晶體共分成七個晶系。高級晶族－僅有等軸（立方）晶系；中級晶族－六方晶系、四方晶系、三方晶系；低級晶族－正交（斜方，對稱軸和對稱面之和不少于三個）、單斜和三斜晶。2.1.7晶體結(jié)構(gòu)的基本特征晶體幾何外形是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定的。不同的晶體其格子構(gòu)造的形狀、質(zhì)點的種類和數(shù)目，以及質(zhì)點在空間分布的對稱性等是有區(qū)別的。但它們又有共同的規(guī)律性，這就是晶體結(jié)構(gòu)的基本特征。對應(yīng)于一個晶體結(jié)構(gòu)，可以抽象出一個相應(yīng)的空間點陣，結(jié)點相聯(lián)構(gòu)成空間格子。空間格子可被劃分成無數(shù)平行疊置的平

7、行六面體，為了更好地研究晶體結(jié)構(gòu)的基本特征，使所劃分出來的平行六面體具有充分的代表性。選擇平行六面體時要遵循如下原則：（1）所選平行六面體（即教材中所說單元）的對稱性應(yīng)符合整個空間點陣的對稱性；（2）在不違反對稱的條件下，棱與棱之間的直角關(guān)系為最多；（3）在遵循前二者的條件下，所選平行六面體的體積為最??；（4）當交角不為直角時，在遵循前三條的前提下，應(yīng)選擇結(jié)點間距小的行列作為平行六面體的棱，且棱間交角接近于直角的平行六面體。平面點陣劃分平等四邊形的幾種不同方式（A）具L44P的平面點陣　?。˙）具L22P的平面點陣

8、按上述原則得到的單位平行六面體，其三條相交一點的棱長a0、b0、c0以及三相互間的交角α、β、γ是表征它本身形狀、大小的一組參數(shù)，稱為單位平行六面體參數(shù)或點陣參數(shù)。2.1.8十四種布拉維格子劃分單位平行六面體時，結(jié)點都處于平行六面體的八個角頂上。實際上，符合相應(yīng)單位平行六面體選擇原則的格子有十四種，即十四種布拉維格子。(從結(jié)點在格子中的幾何位置特征分類可分為