結(jié)晶化學(xué)習(xí)題答案

本文格式為Word版，下載可任意編輯——結(jié)晶化學(xué)習(xí)題答案

第一章〃習(xí)題與答題

1.晶體的兩個(gè)最顯著且重要的特點(diǎn)是什么？★

答：（1）化學(xué)元素是質(zhì)點(diǎn)，和（2）質(zhì)點(diǎn)在三維空間的周期重復(fù)?；蛘撸?）一定的化學(xué)成分，和（2）一定的晶體結(jié)構(gòu)。2.晶體一定是固態(tài)的嗎？

答：是。由于它的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間做周期性重復(fù)排列。3.簡(jiǎn)述晶體結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)要素。

答：晶體結(jié)構(gòu)：反映晶體結(jié)構(gòu)中全部基元之間關(guān)聯(lián)特征的整體。四種晶體結(jié)構(gòu)要素：

（1）質(zhì)點(diǎn)，即構(gòu)成晶體的離子、原子、離子團(tuán)或分子；（2）行列，是質(zhì)點(diǎn)在一維方向上周期重復(fù)排列構(gòu)成的直線；（3）面網(wǎng)，是質(zhì)點(diǎn)在二維方向上周期重復(fù)排列形成的平面；

（4）晶胞，晶體結(jié)構(gòu)的最小重復(fù)單位。將晶胞在三維空間無間隙平移就可建立起整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)。

4.綜合說明各晶體結(jié)構(gòu)要素之間的關(guān)系。

答：（1）構(gòu)成晶體結(jié)構(gòu)的質(zhì)點(diǎn)在一維空間按一定規(guī)律周期重復(fù)排列可以建立行列；在二維空間按一定規(guī)律周期重復(fù)排列可以建立面網(wǎng)，在三維空間按一定規(guī)律周期重復(fù)排列可以建立晶體結(jié)構(gòu)。

（2）在晶體結(jié)構(gòu)的任一行列上總可找出一單位行列，即質(zhì)點(diǎn)在該行列方向上的最小周期重復(fù)單位；沿該行列方向無間隙平移其單位行列即可建立該行列。找出晶體結(jié)構(gòu)中相互平行、但不同的行列，將它們沿另二維方向按一定的周期平移，整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)即可建立。

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（3）在晶體結(jié)構(gòu)的任一面網(wǎng)上總可以找出一個(gè)單位面網(wǎng)，將這個(gè)單位面網(wǎng)在該二維方向無間隙平移，可推導(dǎo)出該二維的整個(gè)面網(wǎng)。找出晶體結(jié)構(gòu)中平行、但不同的面網(wǎng)，將它們按一定周期在另一維方向平移，可以建立整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)。（4）將上述的中在晶體結(jié)構(gòu)中一定、也只能找到一個(gè)最小重復(fù)單位，晶胞，將晶胞在三維方向無間隙平移，可以獲得整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)。晶胞里可以找到所有的質(zhì)點(diǎn)、單位行列和單位面網(wǎng)（有些行列和面網(wǎng)需要拓展結(jié)構(gòu)以后才能看出）。5.簡(jiǎn)述晶體結(jié)構(gòu)要素分別與晶面、晶棱和角頂?shù)年P(guān)系。★

答：晶體結(jié)構(gòu)最外的那層面網(wǎng)就是晶面，最外的兩面網(wǎng)相交的一條行列即是晶棱，最外的三個(gè)面網(wǎng)或三根行列的交點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)就是角頂。6.指出晶體、準(zhǔn)晶體和玻璃體的異同，解釋為什么它們有此區(qū)別。

答：晶體同時(shí)具有短程有序、長(zhǎng)程有序、和長(zhǎng)程平移有序特征；準(zhǔn)晶體同時(shí)具有短程有序和長(zhǎng)城有序，但無長(zhǎng)程平移有序特征；玻璃體只有短程有序特征。7.根據(jù)晶體的定義，分別解釋晶體的對(duì)稱性、自限性、均一性、異向性和穩(wěn)定性。（提醒：從晶體結(jié)構(gòu)的角度）★

答：（1）對(duì)稱性：由于晶體結(jié)構(gòu)中的質(zhì)點(diǎn)在三維空間周期性重復(fù)排列，晶體結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，所以晶體必然是對(duì)稱的；

（2）自限性。已知晶體結(jié)構(gòu)由晶胞無間隙平移而成，而晶面是晶體結(jié)構(gòu)最外的一層面網(wǎng)。在晶體結(jié)構(gòu)中的面網(wǎng)一定是二維的平面，也就是說，無論晶體結(jié)構(gòu)有多少個(gè)面網(wǎng)暴露在最外層，它們始終都是平面，晶面與晶面的交線是晶棱（即晶體結(jié)構(gòu)最外部的一根行列）。圍繞晶體結(jié)構(gòu)存在的所有最外層面網(wǎng)相交只能形成直的晶棱或尖的角頂，因此，晶體自發(fā)地只能長(zhǎng)成凸幾何多面體形態(tài)。（3）均一性：晶體結(jié)構(gòu)是晶胞在三維空間周期性重復(fù)排列的結(jié)果，故晶體不

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同位置所取樣品的質(zhì)點(diǎn)種類和排列規(guī)律是完全一樣的，所以，晶體的不同部位的物理和化學(xué)性質(zhì)必然完全一樣。

（4）異向性。晶體結(jié)構(gòu)中，不同方向的面網(wǎng)在質(zhì)點(diǎn)種類、數(shù)量和排列規(guī)律上都有所一致，因此，晶體在不同方向上的性質(zhì)也必然有所不同。

（5）穩(wěn)定性：就同成分不同物態(tài)的物質(zhì)而言，晶體的內(nèi)能最小，結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定。

8.假使理想晶體的種的定義是“具有一致化學(xué)成分和一致晶體結(jié)構(gòu)的晶體歸為一個(gè)種〞，則知道：具有不同化學(xué)成分和不同晶體結(jié)構(gòu)的晶體屬于不同的種。請(qǐng)分別回復(fù)并解釋：“具有一致化學(xué)成分和不同晶體結(jié)構(gòu)的晶體〞和“具有不同化學(xué)成分和一致晶體結(jié)構(gòu)的晶體〞是否屬于同一個(gè)種？★

答：從晶體種的定義和晶體的定義知道：同種晶體應(yīng)具有一致的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)，故以上兩種表述的晶體均不屬于同一個(gè)種。

結(jié)晶化學(xué)〃其次章習(xí)題與思考題

1.單形的概念?！铩铩铩?/p>

答：?jiǎn)涡问菍?duì)稱要素聯(lián)系起來的一組晶面的組合。2.分別列出要求把握的16種幾何單形的名稱和幾何特征。

3.將16個(gè)單形（把握）中特征相像的單形歸成一組（至少3組）；當(dāng)你遇到其中一個(gè)時(shí)，請(qǐng)確鑿說出它的名稱和特征?！锎穑好骖悾?jiǎn)蚊?、平行雙面；

柱類：斜方柱、四方柱、三方柱、六方柱、立方體；

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錐類：斜方雙錐、四方雙錐、六方雙錐、八面體；

面體類：斜方周邊體、四方周邊體、周邊體、菱面體、菱形十二面體。4.解釋單形中一般形和特別形的概念，以及兩者的關(guān)系?！?/p>

答：一般形是指晶面與晶體中的對(duì)稱要素以任意角度相交的單形；特別形是指晶面垂直或平行于晶體中的任何一種對(duì)稱要素，或與一致對(duì)稱要素等角度相交。一般形和特別形是根據(jù)晶面與對(duì)稱要素的相對(duì)位臵來劃分的，一個(gè)對(duì)稱型中，只可能有一種一般形，晶類即以其一般形的名稱來命名。5.說明單形和結(jié)晶單形兩概念的異同。

答：在概念上，單形包含了幾何單形和結(jié)晶單形，一般泛指幾何單形；而結(jié)晶單形同時(shí)考慮了單形的對(duì)稱性和幾何形態(tài)。

6.舉例說明為什么中、低級(jí)晶族的晶體上必然會(huì)存在聚形現(xiàn)象?！?/p>

答：晶體的自限性指出晶體不可能有敞開的空間，因此，開形類的單形不可能獨(dú)立地出現(xiàn)在晶體上，如柱類和單錐類，它們必需與低級(jí)晶族的平行雙面或單面或者與其它單形相聚合構(gòu)成一個(gè)封閉的空間。例如低級(jí)晶族的斜方柱，必需與平行雙面聚合；又如中級(jí)晶族的三方單錐，需與單面聚合。7.判斷后述表述的真?zhèn)尾⒄f出判別依據(jù)：①已知高級(jí)晶族的單形都是閉形，所以高級(jí)晶族的晶體上不會(huì)出現(xiàn)聚形現(xiàn)象；②推導(dǎo)單形時(shí)，當(dāng)屬于同一晶系的兩個(gè)點(diǎn)群中同時(shí)出現(xiàn)名稱一致的結(jié)晶單形時(shí)，這兩個(gè)結(jié)晶單形的對(duì)稱程度一定不同，而幾何形態(tài)是一樣的；③周邊體可以有兩個(gè)不同的單形符號(hào)；④在書寫點(diǎn)群的國(guó)際符號(hào)時(shí)，立方晶系和四方晶系對(duì)稱要素的三個(gè)選擇方向是一樣的?！铩铩铩?/p>

答：①該表述為偽。由于每個(gè)點(diǎn)群都可以推導(dǎo)出7個(gè)結(jié)晶單形，它們可以相

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聚成聚形，與開形和閉形無關(guān)。②該表述為真。由于它們是不同的結(jié)晶單形。③該表述為真。當(dāng)周邊體取兩種不同定向方位時(shí)，其單形形號(hào)是不同的。（即所謂正形和負(fù)形）。④該表述為偽。兩晶系點(diǎn)群國(guó)際符號(hào)的三個(gè)選擇方位不同。

8.已知四方雙錐的對(duì)稱型是L44L25PC，而表2.2的最終一列顯示：與L44L25PC對(duì)應(yīng)的晶類叫做“復(fù)四方雙錐晶類〞。這可能是的筆誤吧？請(qǐng)給出你的判斷?！铩?/p>

答：不是筆誤；由于點(diǎn)群L44L25PC的一般形是復(fù)四方雙錐。根據(jù)晶類的命名原則，具點(diǎn)群L44L25PC的晶類叫做“復(fù)四方雙錐晶類〞。

9.幾何單形在聚合時(shí)，有哪些基本原則需要遵守。它們嚴(yán)謹(jǐn)嗎？為什么？10.結(jié)晶單形在聚合時(shí)遵守的基本原則是什么？試舉一例說明之。該聚合原則嚴(yán)謹(jǐn)嗎？★★

答：結(jié)晶單形聚合的原則是：屬于一致的結(jié)晶單形才能聚合。例如，點(diǎn)群L44L25PC可以推導(dǎo)出5種結(jié)晶單形，2四方柱，2四方雙錐，1復(fù)四方柱，1平行雙面和1復(fù)四方雙錐，它們的點(diǎn)群一致，但幾何形態(tài)不同。該聚合原則嚴(yán)謹(jǐn)。

11.用Ln，Lin，P和C的形式，寫出4個(gè)對(duì)稱要素組合定理。12.利用對(duì)稱要素組合定理，分別推導(dǎo)出常見的10個(gè)對(duì)稱型?！铩?/p>

答：①L2×P⊥=L2PC，根據(jù)定理2。②L2×L2⊥=3L2，（定理1）；L2×P⊥=L2PC（定理2）；L2×P//=L22P（定理3)，得