晶體結(jié)構(gòu)--復(fù)習(xí)提綱—材料科學(xué)基礎(chǔ)資料文檔

1、第2章晶體結(jié)構(gòu)提綱:2.1晶體學(xué)根底2.2金屬的晶體結(jié)構(gòu)2.3合金相結(jié)構(gòu)2.4離子晶體結(jié)構(gòu)2.5共價晶體結(jié)構(gòu)2.6聚合物的晶態(tài)結(jié)構(gòu)2.7非晶態(tài)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)要求：掌握晶體學(xué)根底及典型晶體的晶體結(jié)構(gòu),了解復(fù)雜晶體包括合金相結(jié)構(gòu)、離子晶體結(jié)構(gòu),共價晶體的結(jié)構(gòu),聚合物的晶態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)卜準(zhǔn)晶態(tài)結(jié)構(gòu)、液晶結(jié)構(gòu)和非晶態(tài)結(jié)構(gòu).1 .晶體學(xué)根底包括空間點(diǎn)陣概念、分類以及它與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系；晶胞的劃分,晶向指數(shù)、晶面指數(shù)、六方晶系指數(shù)、晶帶和晶帶定律、晶面間距確實定、極射投影；2 .三種典型金屬晶體結(jié)構(gòu)晶胞中的原子數(shù)、點(diǎn)陣常數(shù)與原子半徑、配位數(shù)與致密度、堆垛方式、間隙類型與大?。? .合金相結(jié)構(gòu)固溶體、中間相的概念、分

2、類與特征；4 .離子晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)那么及典型晶體結(jié)構(gòu)AB、AB2、硅酸鹽；5、共價晶的結(jié)構(gòu)規(guī)那么及典型晶體結(jié)構(gòu)體金剛石6、聚合物的晶態(tài)結(jié)構(gòu)、準(zhǔn)晶態(tài)結(jié)構(gòu)、液晶結(jié)構(gòu)和非晶態(tài)結(jié)構(gòu).重點(diǎn)內(nèi)容1 .選取晶胞的原那么；I選取的平行六面體應(yīng)與宏觀晶體具有同樣的對稱性；n平行六面體內(nèi)的棱和角相等的數(shù)目應(yīng)最多；m當(dāng)平行六面體的棱角存在直角時,直角的數(shù)目應(yīng)最多；IV在滿足上條件,晶胞應(yīng)具有最小的體積.2 .7個品系,14種布拉菲空間點(diǎn)陣的特征；1簡單三斜2簡單單斜底心單斜3簡單正交底心正交體心正交面心正交4簡單六方第1頁,共8頁共帶晶面是一個曲線或者橫軸或者縱軸吳氏網(wǎng)6.極射投影與Wulff網(wǎng);(5)簡單四方直角坐

3、標(biāo)系dhkl=(south)Representiplanenc投影面投射光源微觀滑動面a,b,c,n,d7 .三種典型金屬晶體結(jié)構(gòu)的晶體學(xué)特點(diǎn)；在金屬晶體結(jié)構(gòu)中,最常見的是面心立方(fcc)、體心立方(bcc)和密排六方(hcp)三種典型結(jié)構(gòu),其中fcc和hcp系密排結(jié)構(gòu),具有最高的致密度和配位數(shù).這三種典型結(jié)構(gòu)的晶胞分別含有4、2、6個原子.利用剛球模型可以算出晶體結(jié)構(gòu)中的間隙,以及點(diǎn)陣常數(shù)與原子半徑之間的關(guān)系.袤 2.2.5 5 三種典型金屬結(jié)構(gòu)的晶體學(xué)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特征晶體結(jié)構(gòu)類型面心立方(A1)(A1)體心立方(A2)(A2)密排六方(A3)(A3)曰陣常數(shù)aaaT Tc(t/uc(t/u1

4、.1.633)633)原子半徑尺僅 4 4a a.434a(當(dāng)/寫+_晶胞內(nèi)原子數(shù)L,.4L,.426 6配位數(shù)128 81212致密度0 074740.6S0.6S0,740,74西面體間膿數(shù)量大小S S0,2250,225 原12120.291W0.291W12120.225R0.225R八面體間隙救房大小4 40.414R0.414R6 60.154R0.154R0.633&0.633&?1111.5 5&414R&414R8 .晶體中的原子堆垛方式和間隙;第3頁,共8頁9 .固溶體的分類及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；固溶體保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu)類型.根據(jù)溶質(zhì)在固溶體點(diǎn)陣中的位置可分為置換固溶體和間隙固溶體

5、；按固溶度那么分為有限固溶體和無限固溶體；而按溶質(zhì)在固溶體中的排布那么分為無序固溶體和有序固溶體； 假設(shè)按溶劑分類那么有第一類固溶體和第二類固溶體之分.10 .影響固溶體固溶度的因素；i 組元的晶體結(jié)構(gòu)crystalstructureof你們ponents晶體結(jié)構(gòu)相同是組元之間形成無限固溶體的必要條件Cr在華Feii原子尺寸因素thesizefactoreffectA30%,不易形成置換固溶體iii化學(xué)親和力電負(fù)性因素theelectrochemicaleffect合金組元間電負(fù)性差越大,傾向于生成化合物；生成的化合物越穩(wěn)定,溶解度減小；只有電負(fù)性相近的元素,較大的溶解度.iv電子濃度原子價因

6、素therelativevalencyeffect合金中各組元的價電子總和e與組元的原子數(shù)總和a之比11 .超結(jié)構(gòu)的類型和影響有序化的因素；有序固溶體也稱為超結(jié)構(gòu)或超點(diǎn)陣,它在X射線衍射圖上會出現(xiàn)附加的線條,稱為超結(jié)構(gòu)線.12 .中間相的分類及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；中間相的晶體結(jié)構(gòu)不同于其組元的結(jié)構(gòu),它通常可用化合物的化學(xué)分子式表示.中間相根據(jù)其主導(dǎo)影響因素可分為正常價化合物,電子化合物,間隙相與間隙化合物,拓?fù)涿芏严嗟?第4頁,共8頁13 .離子晶體的結(jié)構(gòu)規(guī)那么；離子晶體是以正負(fù)離子為結(jié)合單元的,其結(jié)合鍵為離子鍵.Pauling在實驗根底上,用離子鍵理論,歸納總結(jié)出離子晶體的如下結(jié)構(gòu)規(guī)那么： 負(fù)離子配

7、位多面體規(guī)那么、電價規(guī)那么、負(fù)離子多面體共用頂、棱和面的規(guī)那么,不同種類正離子配位多面體間連接規(guī)那么和節(jié)約規(guī)那么等.它們在分析、理解晶體結(jié)構(gòu)時簡單明瞭,突出了結(jié)構(gòu)特點(diǎn).14 .NaCl型、AR型和硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；r+/r-0-0.1550.155-0.2550.255-0.4140.414-0.7320.732-11配位數(shù)2346812形狀啞鈴狀三角形四面體八面體立方體立方八面體15 .金剛石型共價晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；最典型的共價晶體結(jié)構(gòu)是金剛石結(jié)構(gòu).它屬于復(fù)雜的fcc結(jié)構(gòu),可視為兩個fcc晶胞沿體對角線相對位移1/4距離穿插而成.第5頁,共8頁P(yáng)erovskitePerovskite n n口

8、16 .聚合物品態(tài)結(jié)構(gòu)模型,晶體形態(tài)及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；聚合物品態(tài)結(jié)構(gòu)是其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)三次結(jié)構(gòu)中的一大類.由于大分子結(jié)構(gòu)的緣故,聚合物的結(jié)晶是分子結(jié)晶,一個大分子可以貫穿假設(shè)干個晶胞,結(jié)晶速度慢且存在結(jié)晶不完整性.17 .非晶態(tài)結(jié)構(gòu)及其性能與晶體結(jié)構(gòu)的區(qū)別.由于非晶態(tài)物質(zhì)內(nèi)的原子排列在三維空間不具有長程有序和周期性,故決定了它在性質(zhì)上是各向同性的,且沒有固定的熔點(diǎn)對玻璃而言,存在一個玻璃轉(zhuǎn)變溫度.但是應(yīng)注意固態(tài)物質(zhì)雖有晶體和非晶體之分,然在一定條件下,兩者是可以相互轉(zhuǎn)換的.內(nèi)容提要固態(tài)物質(zhì)可分為晶體和非晶體兩大類.晶體的性能是與內(nèi)部結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的.為了便于了解晶體結(jié)構(gòu),首先引入一個“空間點(diǎn)陣的概念.根

9、據(jù)每個陣點(diǎn)的周圍環(huán)境相同和六個點(diǎn)陣參數(shù)間的相互關(guān)系,可將晶體分為7個晶系,14種布拉菲點(diǎn)陣.晶胞是能反映點(diǎn)陣對稱性、具有代表性的根本單元最小平行六面體,其不同方向的晶向和晶面可用密勒指數(shù)加以標(biāo)注,并可采用極射投影方法來分析晶面和晶向的相對位向關(guān)系.在晶體結(jié)構(gòu)中,最常見的是面心立方fcc、體心立方bcc和密排六方hcp三種典型結(jié)構(gòu),其中fcc和hcp系密排結(jié)構(gòu),具有最高的致密度和配位數(shù).這三種典型結(jié)構(gòu)的晶胞分別含有4、2、6個原子.利用剛球模型可以算出晶體結(jié)構(gòu)中的間隙,以及點(diǎn)陣常數(shù)與原子半徑之間的關(guān)系.金屬晶體的結(jié)合鍵是金屬鍵,故往往構(gòu)成具有高度對稱性的簡單晶體結(jié)構(gòu),如fcc、bcc和hcp等.

10、但是,工業(yè)上廣泛使用的金屬材料絕大多數(shù)是合金.由于合金元素的參加,使形成的合金相結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜.合金組元之間的相互作用及其所形成的合金相的性質(zhì)主要是由它們各自的電化學(xué)因素、原子尺寸因素和電子濃度三個因素限制的.合金相根本上可分為固溶體和中間相兩大類.固溶體保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu)類型.根據(jù)溶質(zhì)在固溶體點(diǎn)陣中的位置可分為置換固溶體和間隙固溶體；按固溶度那么分為有限固溶體和無限固溶體；而按溶質(zhì)在固溶體中的排布那么分為無序固溶體和有序固溶體；假設(shè)按溶劑分類那么有第一類固溶體和第二類固溶體之分.中間相的晶體結(jié)構(gòu)不同于其組元的結(jié)構(gòu),它通?？捎没衔锏幕瘜W(xué)分子式表示.中間相根據(jù)其主導(dǎo)影響因素可分為正常價化合物,電

11、子化合物,間隙相與間隙化合物,拓?fù)涿芏严嗟?離子晶體是以正負(fù)離子為結(jié)合單元的,其結(jié)合鍵為離子鍵.Pauling在實驗第6頁,共8頁根底上,用離子鍵理論,歸納總結(jié)出離子晶體的如下結(jié)構(gòu)規(guī)那么：負(fù)離子配位多面體規(guī)那么、電價規(guī)那么、負(fù)離子多面體共用頂、棱和面的規(guī)那么,不同種類正離子配位多面體間連接規(guī)那么和節(jié)約規(guī)那么等.它們在分析、理解晶體結(jié)構(gòu)時簡單明瞭,突出了結(jié)構(gòu)特點(diǎn).典型的離子晶體結(jié)構(gòu)是NaCl型,自然界有幾百種化合物都屬于此種結(jié)構(gòu).它屬于立方晶系,Fm3而問群,可以看成分別由Na和CL構(gòu)成兩個fcc結(jié)構(gòu)相互在棱邊上穿插而成.在無機(jī)非金屬材料中,硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)尤其復(fù)雜,有孤島狀、組群狀、鏈狀、層狀和

12、骨架狀結(jié)構(gòu)等.但它們有一個共同特點(diǎn),即均具有SiO44一四面體,并遵循由此導(dǎo)出的硅酸鹽結(jié)構(gòu)定律.共價晶體是以共價鍵結(jié)合.共價晶體的共同特點(diǎn)是配位數(shù)服從8-N法那么N為原子的價電子數(shù).最典型的共價晶體結(jié)構(gòu)是金剛石結(jié)構(gòu).它屬于復(fù)雜的fcc結(jié)構(gòu),可視為兩個fcc晶胞沿體對角線相對位移1/4距離穿插而成.聚合物品態(tài)結(jié)構(gòu)是其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)三次結(jié)構(gòu)中的一大類.由于大分子結(jié)構(gòu)的緣故,聚合物的結(jié)晶是分子結(jié)晶,一個大分子可以貫穿假設(shè)干個晶胞,結(jié)晶速度慢且存在結(jié)晶不完整性.聚合物的品態(tài)多種多樣,主要由單晶、片晶、球晶、樹枝狀晶、李晶和用品等.由于聚合物的晶態(tài)結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜,可用纓狀微束模型、折疊鏈模型、伸直鏈模型、用晶

13、或球晶結(jié)構(gòu)模型以及Hosemanrt真型來加以描述.固態(tài)物質(zhì)中除各種晶體外,另一大類稱為非晶體.由于非晶態(tài)物質(zhì)內(nèi)的原子排列在三維空間不具有長程有序和周期性,故決定了它在性質(zhì)上是各向同性的,且沒有固定的熔點(diǎn)對玻璃而言,存在一個玻璃轉(zhuǎn)變溫度.但是應(yīng)注意固態(tài)物質(zhì)雖有晶體和非晶體之分,然在一定條件下,兩者是可以相互轉(zhuǎn)換的.重要概念與名詞晶體,非晶體；晶體結(jié)構(gòu),空間點(diǎn)陣,陣點(diǎn),晶胞,7個晶系,14種布拉菲點(diǎn)陣；宏觀對稱元素,微觀對稱元素,點(diǎn)群,空間群；極射投影,極點(diǎn),吳氏網(wǎng),標(biāo)準(zhǔn)投影；晶向指數(shù),晶面指數(shù),晶向族,晶面族,晶帶軸,共帶面,晶面間距；面心立方,體心立方,密排立方,多品型性,同素異構(gòu)體；點(diǎn)陣常數(shù),晶胞原子數(shù),配位數(shù),致密度,四面體間隙,八面體間隙；合金,相,固溶體,中間相,短程有序參數(shù)a,長程有序參數(shù)S;置換固溶體,間隙固溶體,有限固溶體,無限固溶體,無序固溶體,有序固溶體;正常價化合物,電子化合物,電子濃度,間隙相,間隙化合物,