周公度第四版结构化学第七章-晶体的点阵结构和晶体的性质.ppt

晶体结构的周期性和点阵
晶体结构的对称性
点阵的标记和点阵平面间距
空间群及晶体结构的表达
晶体的结构和晶体性质
晶体的衍射
第七章晶体的点阵结构和性质
1
世界上的固态物质可分为二类,一类是晶态,另一类是非晶态。自然界存在大量的晶体物质,如高山岩石、地下矿藏、海边砂粒、两极冰川都是晶体组成。人类制造的金属、合金器材,水泥制品及食品中的盐、糖等都属于晶体,不论它们大至成千万吨,小至毫米、微米,晶体中的原子、分子都按某种规律周期性地排列。另一类固态物质,如玻璃、明胶、碳粉、塑料制品等,它们内部的原子、分子排列杂乱无章,没有周期性规律,通常称为玻璃体、无定形物或非晶态物质。
2
晶体结构的周期性和点阵
晶体的定义
晶体是由原子、离子、分子或离子基团在空间按一定规律重复地排列构成的固体物质。
非晶体物质中,内部原子或分子的排布没有周期性,而是杂乱无章的分布的。
非晶态结构示意图
晶态结构示意图
3
晶体具有以下性质:
均匀性:一块晶体内部各部分的宏观性质相同,如有相同的密度,相同的化学组成;
各向异性:晶体在不同的方向上具有不同的物理性质,如不同的方向具有不同的电导率,不同的折光率和不同的机械强度等;
对称性:晶体的外观与内部微观结构都具有特定的对称性;
自发地形成多面体外形(自范性);
具有明显确定的熔点;
对X射线的衍射。
晶体结构最基本的特征是周期性:每隔一定距离都能重复出现的性质。
4
1895年Roentgen(伦琴)发现X射线,1912年Bragg(布拉格)首次用X射线衍射测定晶体结构,标志现代晶体学的创立。晶体内部原子、分子结构的基本单元,在三维空间作周期性重复排列,我们可用一种数学抽象——点阵来研究它。若晶体内部结构的基本单元可抽象为一个或几个点,则整个晶体可用一个三维点阵来表示。
5
点阵、结构基元和晶胞
从晶体中无数个重复的等同基本单位抽象出来的无数个点,而且按连接其中任意两点的向量平移后能使这组点复原。则这组点就称为点阵(lattice)。
点阵中的点称为点阵点。
重复着的单位,即每个点阵点所代表的具体内容称为结构基元(structural motif)。
晶体结构=
点阵+ 结构基元
点阵和结构基元
6
构成点阵的条件:
①点阵点数无穷大;
②每个点阵点周围具有相同的环境;
③平移后能复原(同一个方向上相邻点之间的距离一样)。
结构基元必须满足的条件:
化学组成相同;
空间结构相同;
排列取向相同;
周围环境相同。
晶体结构= 点阵+ 结构基元
7
8
直线点阵
平面点阵
空间点阵
晶体结构=
点阵+ 结构基元
点阵的分类
9
点阵参数和晶胞参数
直线点阵(一维点阵)
在点阵中以直线连结各个点阵点,形成直线点阵,相邻两个点阵点的矢量a是这直线点阵的单位矢量,矢量的长度a =∣a∣称为点阵参数。
a
a
a
10