化學課件晶體學基礎

化學課件晶體學基礎第1頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)晶體的結構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2頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一一、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3頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一晶體的定義“晶體是由原子或分子在空間按一定規(guī)律周期性地重復排列構成的固體物質?！弊⒁猓海?）一種物質是否是晶體是由其內部結構決定的，而非由外觀判斷；（2）周期性是晶體結構最基本的特征。第4頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一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域也有著重要的應用。晶體的外觀和性質都是由其內部結構決定的：決定結構性能反映第5頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一圖片１第6頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一圖片2第7頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一圖片3第8頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一圖片4第9頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一圖片5BBO晶體第10頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一二、晶體性質

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11頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一三、晶體的點陣結構概念：在晶體內部原子或分子周期性地排列的每個重復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，這些點構成一個點陣。點陣是一組無限的點，連結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原。點陣中每個點都具有完全相同的周圍環(huán)境。第12頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一結構基元：在晶體的點陣結構中每個點陣所代表的具體內容，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構。晶體結構=點陣+結構基元第13頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一（1）直線點陣第14頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一（2）平面點陣第15頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一（3）晶胞空間點陣必可選擇3個不相平行的連結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。相應地，按照晶體結構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16頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一晶胞結構圖

第17頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一晶胞晶胞與晶格第18頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一晶胞的劃分對稱性晶系正當晶胞正當晶胞素晶胞：含1個結構基元復晶胞：含2個以上結構基元第19頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一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數(shù)坐標表示。第20頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一原子分數(shù)坐標晶體中原子的坐標參數(shù)是以晶胞的3個軸作為坐標軸，以3個軸的軸長作為坐標軸單位的:

因為x、y、z1，所以我們將x、y、z定義為分數(shù)坐標。第21頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一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結構的對稱性；二是盡可能小。第22頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一并置堆砌

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23頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一晶胞種質點個數(shù)的計算第24頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)、晶體結構的對稱性一、晶體的對稱性第25頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一1晶系

根據(jù)晶體的對稱性，按有無某種特征對稱元素為標準，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26頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一晶系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27頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一晶系6.單斜晶系(m)：有1個二重對稱軸或對稱面(α=γ=90o)7.三斜晶系(a)：沒有特征對稱元素第28頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一1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29頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一2空間點陣型式

根據(jù)晶體結構的對稱性，將點陣空間的分布按正當單位形狀的規(guī)定和帶心型式進行分類，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30頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一第31頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一空間點陣型式要點有素晶胞和復晶胞立方晶系：復晶胞：體心立方（cI）、面心立方（cF）和素晶胞：簡單立方（cP）第32頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一晶體結構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33頁，共35頁，2023年，2月20日，星期一二、晶體結構的表達及應用一般晶體結構需給出：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