第一章晶體的基本性質(zhì)

一、空間格子空間格子的概念

幾何結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)第一章晶體的基本性質(zhì)

用以表示晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列的規(guī)律性。是從實(shí)際晶體構(gòu)造中抽象出來(lái)的一種由相當(dāng)點(diǎn)排列而成的幾何圖形。

相當(dāng)點(diǎn)

為晶體構(gòu)造中的一系列幾何點(diǎn)，這些點(diǎn)周圍的環(huán)境是完全相同的，即各相當(dāng)點(diǎn)在相同的方向上隔相同的距離，有相同的質(zhì)點(diǎn)分布。

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一、空間格子

圖a為一晶體的平面結(jié)構(gòu)圖，我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)中任意選擇一個(gè)點(diǎn)（例如選在灰色的點(diǎn)），然后在結(jié)構(gòu)中找出此點(diǎn)的相當(dāng)點(diǎn)，將這套相當(dāng)點(diǎn)抽取出來(lái)，如圖b所示（在有些書籍中，將晶體結(jié)構(gòu)中的相當(dāng)點(diǎn)抽取出來(lái)所形成的一系列點(diǎn)的分布圖案，稱為點(diǎn)陣。）再將相當(dāng)點(diǎn)按一定規(guī)則相連就形成了空間格子，如圖c所示。

我們也可以選擇紅點(diǎn)或綠點(diǎn)或藍(lán)點(diǎn)作為相當(dāng)點(diǎn)，可以得到與灰點(diǎn)同樣的空間格子。即：晶體結(jié)構(gòu)中的任一點(diǎn)都可以找到與之滿足條件的相當(dāng)點(diǎn)，畫出空間格子。同一晶體中以不同套相當(dāng)點(diǎn)畫出的空間格子是完全相同的，如圖。

質(zhì)點(diǎn)（Cl-、Cs+）在晶體構(gòu)造中的任一方向上的相同部分呈等間距、周期性的重復(fù)出現(xiàn)，排列成三度空間的立體格子。

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一、空間格子空間格子的要素

⑴結(jié)點(diǎn)

是空間格子中的點(diǎn)，代表晶體構(gòu)造中的相當(dāng)點(diǎn)，在實(shí)際晶體構(gòu)造中，結(jié)點(diǎn)可以為相同的離子、原子或分子占據(jù)。但結(jié)點(diǎn)本身不代表任何質(zhì)點(diǎn),是只具有幾何意義的幾何點(diǎn)。

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一、空間格子⑵行列

由結(jié)點(diǎn)在直線上排列而成。空間格子中任意二結(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來(lái)的直線就是一條行列。行列中相鄰結(jié)點(diǎn)之間的距離稱為該行列的結(jié)點(diǎn)間距，同一行列中結(jié)點(diǎn)間距相等，彼此平行的行列結(jié)點(diǎn)間距也是相等的，不平行的行列，結(jié)點(diǎn)間距一般不等。

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一、空間格子⑶面網(wǎng)

由結(jié)點(diǎn)在平面上排列而成?？臻g格子中任意三個(gè)不在同一行列上的結(jié)點(diǎn)就可聯(lián)結(jié)成一個(gè)面網(wǎng)。面網(wǎng)上單位面積內(nèi)的結(jié)點(diǎn)數(shù)目稱為面網(wǎng)密度?；ハ嗥叫械南噜弮擅婢W(wǎng)之間的垂直距離稱為面網(wǎng)間距。

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一、空間格子1、相互平行的面網(wǎng)，面網(wǎng)密度必相同，且任二相鄰面網(wǎng)間的面網(wǎng)間距(interplanarspacing)也必定相等2、互不平行的面網(wǎng)，面網(wǎng)密度及面網(wǎng)間距一般不同。面網(wǎng)密度大的面網(wǎng)其面網(wǎng)間距亦大，反之，密度小，間距亦?、绕叫辛骟w

是空間格子的最小單位，由三對(duì)平行而且相等的面構(gòu)成。在實(shí)際晶體中，這樣劃分出來(lái)的最小單位稱為晶胞?？臻g格子可以看成是平行六面體在三度空間平行、無(wú)間隙地重復(fù)堆砌而成的。而整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)可以視為晶胞在三度空間平行、無(wú)間隙的重復(fù)堆砌。幾何結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)第一章晶體的基本性質(zhì)

一、空間格子

晶體的多面體外形是其格子構(gòu)造在晶體形態(tài)上的反映：晶體多面體為晶面所包圍，晶面相交成晶棱，晶棱匯聚成角頂。幾何結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)第一章晶體的基本性質(zhì)

二、晶面發(fā)育的一般規(guī)律1.科塞爾原理科塞爾提出地晶面生長(zhǎng)規(guī)律：如圖所示：1（三面凹角位置）→2（兩面凹角位置）→3（新的一層的起點(diǎn)），即先長(zhǎng)完一條行列，然后再長(zhǎng)相鄰行列，長(zhǎng)滿一層面網(wǎng)或再長(zhǎng)第二層面網(wǎng)。晶面是平行地向外推移的。幾何結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)第一章晶體的基本性質(zhì)

二、晶面發(fā)育的一般規(guī)律2.布拉維法則生長(zhǎng)速度大的晶面逐漸縮小、消失；速度小的擴(kuò)大，保留。

生長(zhǎng)速度主要受面網(wǎng)本身的性質(zhì)（密度）影響，即與晶面的面網(wǎng)密度成反比關(guān)系。

晶體為面網(wǎng)密度大的晶面所包圍幾何結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)第一章晶體的基本性質(zhì)

二、晶面發(fā)育的一般規(guī)律3.面角恒等定律

在理想條件下，相同面網(wǎng)密度的晶面生長(zhǎng)速度相同，應(yīng)是同形等大的。但在外界條件影響下，這些晶面得不到相等的發(fā)育，形成偏離理想晶體的歪晶，使這些晶面大小懸殊、形狀各異。

但是，成分和構(gòu)造相同的所有晶體，其對(duì)應(yīng)晶面間的夾角恒等，稱為面角恒等定律。

可用格子構(gòu)造解釋：成分和構(gòu)造相同的晶體，其對(duì)應(yīng)晶面的面網(wǎng)相同，其夾角必然相等。晶體生長(zhǎng)時(shí)晶面又是平行向外推移的，因此，不論晶體生長(zhǎng)的形態(tài)如何，其晶面間的夾角是不會(huì)改變的。幾何結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)第一章晶體的基本性質(zhì)

二、晶面發(fā)育的一般規(guī)律1.自限性(selfconfinement)

晶體具有自發(fā)的形成幾何多面體形態(tài)的性質(zhì)，即自限性。非晶質(zhì)是無(wú)定形的，不能自發(fā)的形成幾何多面體形態(tài)，如玻璃。

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三、晶體的基本性質(zhì)2.均一性和異向性(homogeneity&anisotropy)

晶體的均一性和異向性是格子構(gòu)造在晶體性質(zhì)上的反映。同一晶體的各個(gè)部分的性質(zhì)是一樣的，即均一性。主要指各部分的成分、比重等。幾何結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)第一章晶體的基本性質(zhì)

三、晶體的基本性質(zhì)

同一格子構(gòu)造中，在不同方向上質(zhì)點(diǎn)排列一般是不一樣的，因此，晶體的性質(zhì)也隨方向的不同而有所差異，這就是晶體的異向性。如礦物藍(lán)晶石（又名二硬石）的硬度，隨方向的不同而有顯著的差別，平行晶體延長(zhǎng)的方向的AA可用小刀刻動(dòng)，而垂直于晶體延長(zhǎng)的方向的BB則小刀不能刻動(dòng)。晶體具有異向性，但并不排除在某些特定的方向上性質(zhì)相同（這些方向上質(zhì)點(diǎn)的排列是一樣的），即可具有對(duì)稱性。非晶質(zhì)體一般不具有異向性，而表現(xiàn)為等向性。3.最小內(nèi)能和穩(wěn)定性

三、晶體的基本性質(zhì)

第一篇幾何結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)⑴最小內(nèi)能（minimuminternalenergy）

晶體與同種物質(zhì)的非晶體、液體、氣體比較，具有最小內(nèi)能。晶體結(jié)晶時(shí)，溫度保持恒定，是因?yàn)橐合嘟M分由無(wú)規(guī)則狀態(tài)狀為規(guī)律排列的結(jié)晶格子時(shí)，伴有能量的析出，反映在一定溫度壓力條件下，晶體與成分相同但處于其它狀態(tài)的物體相比，具有最小內(nèi)能。第一章晶體的基本性質(zhì)

3.最小內(nèi)能和穩(wěn)定性

三、晶體的基本性質(zhì)

第一篇幾何結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)⑴最小內(nèi)能（minimuminternalenergy）

物體的內(nèi)能包括動(dòng)能和位能，動(dòng)能與溫度有關(guān)，而位能決定于質(zhì)點(diǎn)間的距離與排列，故只有內(nèi)能可用以比較晶體與非晶體的內(nèi)能大小。

晶體具有格子構(gòu)造，質(zhì)點(diǎn)間的規(guī)律排列使其間的引力與斥力達(dá)到平衡，各部分處于位能最低狀態(tài)。非晶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)間排列紊亂，其間的距離不是平衡距離，位能較大。第一章晶體的基本性質(zhì)

⑵穩(wěn)定性（stability）3.最小內(nèi)能和穩(wěn)定性

三、晶體的基本性質(zhì)

第一篇幾何結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)

由于晶體具有最小內(nèi)能，所以處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)