917725-晶体学基础-晶体化学基础-课件1

从晶系到空间群
7个晶系 （按照晶胞的特征对称元素分类）
反映，旋转，反演，旋转反演
平移
14种布拉菲格子
32个点群
螺旋轴，滑移面
230个空间群

• 空间群常用简略Herman-Mauguin符号来指定，其中包含能 产生所有其余对称元素所必需的最少对称元素。 • 由此可确定晶系、Bravais点阵、点群和对称元素和取向。
P21/c表示简单单斜结构，在b周方向 有一个c滑移面垂直于21螺旋轴。

I41md表示体心四方结构，在c轴方向存在41螺旋轴， a轴 方向存在对称面，面对角线（a+b）方向存在d滑移面。

Fm3m表示面心立方结构，在c轴方向存在对称面，体对角 线方向存在3次轴，面对角线方向存在对称面。

空间群
空间群的国际符号 格子类型
晶系
P n m a (#62)
1 [001] [001] [100] [010] 2 [111] [100] [010] 3 [110] [110] [001]
1
2 3
三个位所表示的方向(依次列出) 1 2 3 a+b a+b c
a+b+c c 立方 c a 四方 a b 斜方 b 单斜 三斜 任意方向 a 三、六方 c 3轴定向！
2a+b
任意方向 [001] [100]
[210]

从空间群符号确定点群
点群类型可以从简略H-M符号变换得出： 1. 把所有滑移面全部转换成镜面； 2. 把所有螺旋轴全部转换成旋转轴。 例如： • 空间群= Pnma →点群= mmm •空间群= P42/n →点群= 4/m

第五章
晶体化学基础
¾ 原子结构与元素周期表 ¾ 原子半径和离子半径 ¾ 密堆积原理 ¾ 配位数和配位多面体 ¾ 化学键和晶格类型

晶体化学
晶体化学：研究晶体结构和晶体化学组成与其性质之间
的关系和规律性的分支学科。
材料科学：

晶体结构=空间点阵+基元
Na+ Cl-
•晶体结构中的质点（阵点或基元）可以是原子、离子 或分子。 •晶体化学主要阐述这些质点的特性：离子类型、离子 和原子半径等； •讨论质点在组成晶体结构时的相互作用和规律：离子 或原子相互结合时的堆积方式和配位形式、键和晶格 类型。

解释α粒子散射使遇到困难。电子

正电荷汤姆孙的原子模型

“西瓜模型”或“枣糕模型”

•道尔顿首先发现原

子，认为其不能再分。

•1897年，汤姆孙对

阴极射线研究时发现

了电子，说明原子是

可再分的，原子是中

性的，并推断出原子

中还有带正电的物质。

•汤姆逊的原子模型：原子是一个球

体，正电荷均匀分布在整个球体内，

电子镶嵌其中。

卢瑟福提出原子的核式结构模型1909～1911年，英国物理学家卢瑟福进行了α粒子散射实验。提出在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核。原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里。带负电的电子在核外空间绕着核旋转。

汤姆逊（电子）卢瑟福（质子）查德威克（中子）科学的传承

William Thomson Ernest Rutherford

James

Chadwick

提出原子结构模型

David Bohr 玻尔

原子结构图

x

z

y

y

x

z

z

y

x

p

x

p y p z

y

x

z

d x 2-y 2

z

x

y

d xz

z

y

x

d xy

x

y

z

d yz

z

y

x

d z 2

原子的电子构型和周期表：

（1）元素所处周期数，等于原子中电子的主量子数；

（2）每一周期所含元素的数目，等于填满相应能级组轨道所需要的电子数；（3）每一周期的最后一个元素（稀有气体元素）的最外层电子数是8（第一周期是2）——8电子稳定结构。

元素的原子半径和共价半径

元素的原子半径和共价半径

•密堆结构：由2维密排原子面以最密排的方式堆积而得。密排面堆积方式-面心立方结构•密排面中每个球与6个球相切，周围有6个间隙。

面心立方结构：

{111}面

按…ABCABC …

顺序排列

A A A sites

B sites

B B B B B B B 2D Projection

C sites C C C A B C

面心立方晶胞

•金属键无饱和性和方向性，使其晶

体结构倾向于最紧密堆垛。

•将原子看作刚性球，构成相互接触

圆球模型，更确切表示原子排列。•面心原子shared by

2 cells: 6 x 1/2 = 3

•顶角原子shared by

8 cells: 8 x 1/8 = 1

面心立方结构金属：γ-Fe, Al, Cu, Ni, Au, Ag 和Pt 等。

面心立方结构

•结构符号A1，

Pearson 符号c F4。

•每个晶胞含4个原子。

(0,1/2,1/2)●(0,0,0)●(1/2,1/2,0)●●(1/2,0,1/2)