反螢石結(jié)構(gòu)晶胞常數(shù)計算方法

反螢石結(jié)構(gòu)晶胞常數(shù)計算方法一、什么是晶體？晶體(crystal)是由大量微觀物質(zhì)單位(原子、離子、分子等)按一定規(guī)則有序排列的結(jié)構(gòu)，因此可以從結(jié)構(gòu)單位的大小來研究判斷排列規(guī)則和晶體形態(tài)。晶體特征：(1)自然凝結(jié)的、不受外界干擾而形成的晶體擁有整齊規(guī)則的幾何外形，即晶體的自范性。(2)晶體擁有固定的熔點，在熔化過程中，溫度始終保持不變。(3)單晶體有各向異性的特點。(4)晶體可以使X光發(fā)生有規(guī)律的衍射。宏觀上能否產(chǎn)生X光衍射現(xiàn)象，是實驗上判定某物質(zhì)是不是晶體的主要方法。(5)晶體相對應(yīng)的晶面角相等，稱為晶面角守恒。晶體按其結(jié)構(gòu)粒子和作用力的不同可分為離子晶體、原子晶體、分子晶體、金屬晶體等四大典型晶體。二、什么是晶格？晶體內(nèi)部原子是按一定的幾何規(guī)律排列的。為了便于理解，把原子看成是一個球體，則金屬晶體就是由這些小球有規(guī)律堆積而成的物體。為了形象地表示晶體中原子排列的規(guī)律，可以將原子簡化成一個點，用假想的線將這些點連接起來，構(gòu)成有明顯規(guī)律性的空間格架。這種表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架叫做晶格，又稱晶架。為了清楚的表明原子在空間的排列規(guī)律，人為地將原子看作一個點，再用一些假想線條，將晶體中各原子的中心連接起來，便形成了一個空間格子，這種抽象的、用于描述原子在晶體中規(guī)則排列方式的空間幾何圖形稱為結(jié)晶格子，簡稱晶格。晶格中的每個的點稱為結(jié)點。晶格中各種不同方位的原子面，稱為晶面。三、什么是晶胞？構(gòu)成晶體的最基本的幾何單元稱為晶胞(UnitCell)，其形狀、大小與空間格子的平行六面體單位相同，保留了整個晶格的所有特征。晶胞是能完整反映晶體內(nèi)部原子或離子在三維空間分布之化學(xué)-結(jié)構(gòu)特征的平行六面體最小單元。其中既能夠保持晶體結(jié)構(gòu)的對稱性而體積又最基本特稱"單位晶胞"，但亦常簡稱晶胞。一般情況下，晶胞都是平行六面體。整塊晶體可以看成是無數(shù)晶胞無隙并置而成的。四、等徑圓球的堆積方式有哪些？原子和離子都具有一定的有效半徑，因而可看成是具有一定大小的球體。金屬晶體可被理解為數(shù)目很大的正離子圓球的堆積和一群自由電子的結(jié)合體；對于離子晶體（不考慮極化），離子間的結(jié)合可看成是球體的相互堆積(球徑大的先堆積，球徑小的再填充)，并且為使引力和斥力達到平衡，使晶體具有最小內(nèi)能，要求離子間作最緊密堆積。簡而言之，類似于等徑圓球的堆積。1.等徑球體的次緊密堆積（1）體心立方堆積等徑球體還有另一種堆積方式，雖不是最緊密的，但是一種有效的和對稱的——體心立方結(jié)構(gòu)堆積。第一層：排列面近似于密排面，每個原子與四個最鄰近原子相接觸；第二層：放置于第一層的凹坑處；第三層：重復(fù)第一層的排列方式。如此堆積，質(zhì)點就按體心立方格子分布，在這種堆積方式中可找出體心立方晶胞。體心立方結(jié)構(gòu)的堆積，即在體對角線上球互相接觸?？臻g利用率是68%，空隙為32%。配位數(shù)是8。晶格中原子坐標為[0,0,0]，[1/2,1/2,1/2]。晶胞中原子數(shù)為2。常見體心立方結(jié)構(gòu)的有V、Cr、Nb、Mo、Ta、W、Ba及堿金屬Li、Na、K、Rb、Cs等。（2）簡單立方堆積第一層球，每個球與周圍4個求相接觸；第二層球的位置與第一層球重合……球和球在棱上互相接觸?？臻g利用率為52%。2.等徑球體的最緊密堆積等徑球體的最緊密堆積方式有兩種：六方和立方最緊密堆積。（1）六方最緊密堆積方式第一層（A）：各球在同一平面上彼此盡量靠攏，每個球相鄰有六個球，每三個球之間形成一個三角形空隙，一半尖角向下，另一半尖角向上；第二層（B）：球體放在第一層球面的空隙上，中心落在尖角向下的三角形空隙上（也可落在尖角向上的三角形空隙上）。第三層：重復(fù)第一層的排列方式六方最緊密堆積的排列層序是：ABABAB……每兩層重復(fù)一次。將這些球的球心聯(lián)結(jié)起來，便形成六方原始格子，即在這種堆積中可找出六方晶胞，故稱為六方最緊密堆積。Zn、Mg、Li等是常見的六方最緊密堆積（密排六方結(jié)構(gòu)）的金屬，原子分布除了簡單六方點陣的每個陣點[0,0,0]上有原子外，在六方棱柱體內(nèi)還有3個原子。如用平行六面體坐標表示，其坐標為[1/3,2/3,1/2]或[2/3,1/3,1/2]。在六方柱晶胞中，頂點的每個原子為6個晶胞所共有，上下底面中心的原子為2個晶胞所共有，所以六方柱晶胞所包含的原子數(shù)為：具有HCP結(jié)構(gòu)的元素晶體有：Be、Mg、Sc、Y、Ti、Zr、Zn、Cd和大多數(shù)稀土金屬Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Lu。（2）面心立方最緊密堆積方式第一層（A）和第二層（B）球體與六方密堆方式相同；第三層（C）：球體放在第一層球間的另外三個相應(yīng)的空隙上（即尖角向上的三角形空隙C處）的位置上，與第二層球相互交錯，使三層球的排列方式并不重復(fù)。而是第四層與第一層重復(fù)。面心立方最緊密堆積的排列層序是：ABCABC……,即每三層重復(fù)一次。在這種堆積方式中可以找出面心立方晶胞，其中的相當點按面心立方格子分布，所以稱為面心立方最緊密堆積。常見面心立方的金屬有Cu、Au、Co、Pt、Al、Sc、Ca、Sr、及固態(tài)稀有氣體Ne、Ar等，晶格結(jié)構(gòu)中原子坐標分別為[0,0,0]，[0,1/2,1/2],[1/2,0,1/2],[1/2,1/2,0]。晶胞中所含原子數(shù)為4。五、關(guān)于晶胞的計算有哪些？（四）、晶胞密度計算原理：密度ρ=m/V,在晶胞中，若用m球表示晶胞中粒子（原子、分子或離子）的總質(zhì)量，V晶胞表示晶胞的體積，則密度ρ=m球/V晶胞；若用m0表示每個粒子的質(zhì)量，則m0=M/NA（M代表粒子的摩爾質(zhì)量，NA代表阿伏伽德羅常數(shù)）,用N表示晶胞中粒子的個數(shù)，則m球=Nm0=NM/