化學(xué)課件晶體學(xué)基礎(chǔ)

化學(xué)課件晶體學(xué)基礎(chǔ)第一頁，共三十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)晶體的結(jié)構(gòu)1、晶體的分類按來源分為：天然晶體（寶石、冰、砂子等）人工晶體（各種人工晶體材料等）

第二頁，共三十五頁，2022年，8月28日一、晶體的分類按成鍵特點分為：原子晶體：金剛石離子晶體：NaCl

分子晶體：冰金屬晶體：Cu第三頁，共三十五頁，2022年，8月28日晶體的定義“晶體是由原子或分子在空間按一定規(guī)律周期性地重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)?！弊⒁猓海?）一種物質(zhì)是否是晶體是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，而非由外觀判斷；（2）周期性是晶體結(jié)構(gòu)最基本的特征。第四頁，共三十五頁，2022年，8月28日晶體不僅與我們的日常生活密不可分，而且在許多高科技領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用。晶體的外觀和性質(zhì)都是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的：決定結(jié)構(gòu)性能反映第五頁，共三十五頁，2022年，8月28日圖片１第六頁，共三十五頁，2022年，8月28日圖片2第七頁，共三十五頁，2022年，8月28日圖片3第八頁，共三十五頁，2022年，8月28日圖片4第九頁，共三十五頁，2022年，8月28日圖片5BBO晶體第十頁，共三十五頁，2022年，8月28日二、晶體性質(zhì)

⑴均勻性⑵各向異性⑶自發(fā)地形成多面體外形F+V=E+2

其中，F(xiàn)-晶面，V-頂點，E-晶棱⑷有明顯確定的熔點⑸有特定的對稱性⑹使X射線產(chǎn)生衍射第十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日三、晶體的點陣結(jié)構(gòu)概念：在晶體內(nèi)部原子或分子周期性地排列的每個重復(fù)單位的相同位置上定一個點，這些點按一定周期性規(guī)律排列在空間，這些點構(gòu)成一個點陣。點陣是一組無限的點，連結(jié)其中任意兩點可得一矢量，將各個點陣按此矢量平移能使它復(fù)原。點陣中每個點都具有完全相同的周圍環(huán)境。第十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)基元：在晶體的點陣結(jié)構(gòu)中每個點陣所代表的具體內(nèi)容，包括原子或分子的種類和數(shù)量及其在空間按一定方式排列的結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)=點陣+結(jié)構(gòu)基元第十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日（1）直線點陣第十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日（2）平面點陣第十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日（3）晶胞空間點陣必可選擇3個不相平行的連結(jié)相鄰兩個點陣點的單位矢量a，b，c，它們將點陣劃分成并置的平行六面體單位，稱為點陣單位。相應(yīng)地，按照晶體結(jié)構(gòu)的周期性劃分所得的平行六面體單位稱為晶胞。矢量a，b，c的長度a，b，c及其相互間的夾角α，β，γ稱為點陣參數(shù)或晶胞參數(shù)。第十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日晶胞結(jié)構(gòu)圖

第十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日晶胞晶胞與晶格第十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日晶胞的劃分對稱性晶系正當(dāng)晶胞正當(dāng)晶胞素晶胞：含1個結(jié)構(gòu)基元復(fù)晶胞：含2個以上結(jié)構(gòu)基元第十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日晶胞的二個要素晶胞的二個基本要素：一是晶胞大小和形狀；二是晶胞中各原子坐標(biāo)位置。晶胞大小和形狀可用晶胞參數(shù)表示；晶胞中原子位置可用分?jǐn)?shù)坐標(biāo)表示。第二十頁，共三十五頁，2022年，8月28日原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)晶體中原子的坐標(biāo)參數(shù)是以晶胞的3個軸作為坐標(biāo)軸，以3個軸的軸長作為坐標(biāo)軸單位的:

因為x、y、z1，所以我們將x、y、z定義為分?jǐn)?shù)坐標(biāo)。第二十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日晶胞知識要點晶胞一定是一個平行六面體，其三邊長度a,b,c不一定相等，也不一定垂直。整個晶體就是由晶胞周期性的在三維空間并置堆砌而成的。劃分晶胞要遵循2個原則：一是盡可能反映晶體內(nèi)結(jié)構(gòu)的對稱性；二是盡可能小。第二十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日并置堆砌

整個晶體就是由晶胞周期性的在三維空間并置堆砌而成的。第二十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日晶胞種質(zhì)點個數(shù)的計算第二十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)、晶體結(jié)構(gòu)的對稱性一、晶體的對稱性第二十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日1晶系

根據(jù)晶體的對稱性，按有無某種特征對稱元素為標(biāo)準(zhǔn)，將晶體分成7個晶系：1.立方晶系(c)：在立方晶胞4個方向體對角線上均有三重旋轉(zhuǎn)軸(a=b=c,α=β=γ=90o)2.六方晶系(h)：有1個六重對稱軸(a=b,α=β=90o,γ=120o)第二十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日晶系3.四方晶系(t)：有1個四重對稱軸(a=b,α=β=γ=90o)4.三方晶系(h)：有1個三重對稱軸(a=b,α=β=90o,γ=120o)5.正交晶系(o)：有3個互相垂直的二重對稱軸或2個互相垂直的對稱面(α=β=γ=90o)第二十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日晶系6.單斜晶系(m)：有1個二重對稱軸或?qū)ΨQ面(α=γ=90o)7.三斜晶系(a)：沒有特征對稱元素第二十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日1晶系立方

Cubica=b=c,===90°四方Tetragonala=bc,===90°正交Rhombicabc,===90°三方

Rhombohedrala=b=c,==90°a=bc,==90°=120°六方

Hexagonala=bc,==90°,=120°單斜

Monoclinicabc==90°,90°三斜

Triclinicabc===90°第二十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日2空間點陣型式

根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的對稱性，將點陣空間的分布按正當(dāng)單位形狀的規(guī)定和帶心型式進(jìn)行分類，得到14種型式：⑻簡單六方(hP)⑼R心六方(hR)⑽簡單四方(tP)⑾體心四方(tI)⑿簡單立方(cP)⒀體心立方(cI)⒁面心立方(cF)⑴簡單三斜(ap)⑵簡單單斜(mP)⑶C心單斜(mC,mA,mI)⑷簡單正交(oP)⑸C心正交(oC,oA,oB)⑹體心正交(oI)⑺面心正交(oF)第三十頁，共三十五頁，2022年，8月28日第三十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日空間點陣型式要點有素晶胞和復(fù)晶胞立方晶系：復(fù)晶胞：體心立方（cI）、面心立方（cF）和素晶胞：簡單立方（cP）第三十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日晶體結(jié)構(gòu)的對稱性晶系空間點陣型式晶胞類型堆積方式：A1,A3,A2,A4第三十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日二、晶體結(jié)構(gòu)的表達(dá)及應(yīng)用一般晶體結(jié)構(gòu)需給出：晶系空間群（不作要求）晶胞參數(shù)；晶胞中所包含的原子或分子數(shù)