第1章 晶体与非晶体的概念

面网上单位面积内结点的数目称为面网密度。
互相平行的面网，面网密度相同；不平行的面网，面 网密度一般不等。 相互平行的相邻两面网之间垂直距离称为面网间距。

面
网
38
⑷平行六面体：是空间格子在三维空间上可划出的最
小重复单位。
由由六个两两平行而且相等的面
组成。在实际晶体结构中所划分 出这样的相应的单位称为晶胞。



非晶体不稳定，有自发地向晶体转化的趋向。
晶体和非晶体在一定条件下是可以相互转化的。非晶 体转化为晶体称为晶化或脱玻化；反之称为非晶化或 玻璃化。

6、定熔性：指晶体具有固定熔点的性质。
Hale Waihona Puke Baidu58
行
列
53

⑶

面网：结点在平面上的分布构成面网。
面网上单位面积内结点的数目称为面网密度。
互相平行的面网，面网密度相同；不平行的面网，面 网密度一般不等。 相互平行的相邻两面网之间垂直距离称为面网间距。

面
网
54
⑷ 单位平行六面体：是空间格子在三维空间上可
划出的最小重复单位。
由八个结点、六个两两平行而且
12
玻璃
13
电气石(碧玺)
14
15
石 墨
16
人造刚玉
多
17
软玉
18
翡翠
19
沙子
砂石
晶体？ 20

1912年，X射线晶体衍射实验成功，对晶体的研究从 晶体的外部进入到晶体的内部。
21

现已证明，一切晶体不论其外形如何，它的内部质点（原 子、离子、分子）都在三维空间有规律地周期性排列。
相等的面组成。在实际晶体结构 中所划分出这样的相应的单位称 为晶胞。
整个晶体可以视为晶胞在三维空
间平行地、毫无间隙地重复堆砌 而成。
平行六面体
55
二、晶体的基本性质
一切晶体所共有的，并且是由晶体的格子构造所决定的性 质，称为晶体的基本性质。

1、自限性：是指晶体在适当条件下可以自发地形成 规则几何多面体的性质。
§1.1 晶体的概念 §1.2 空间格子
§1.3 晶体的基本性质
§1.4 晶体学的主要研究内容
§1.1 晶体的概念
图 片
凡是具有非人工琢磨而成的几何多面体形态的 固
体都称之为晶体？
3
石 盐
4
无色水晶
5
水晶晶簇
6
黄 铁 矿
7
冰
州
石
8
石 榴 石
9
绿 柱 石
10
金 刚 石
11
萤
石
停，玻
基本性质25
基本性质26
penrose瓷砖
伊朗某清真寺的建筑设计，类似准晶的排列
27
以色列人达尼埃尔· 谢赫特曼以发现准晶体赢得2011年度诺贝尔化学奖。
28
准晶具有晶体所不允许的宏观对称性。
目前推导的准晶体点群共28种,
单形42个, 5个晶系。
晶系
五方 八方 十方 十二方 二十面体
对称元素特点
4～4.5 6～7
蓝晶石晶体的硬度
57

4、对称性：是指某种相同的性质在不同的方向或位置上作 有规律地重复。对称性是晶体非常重要的性质，也是晶体 分类的基础。 5、最小内能和稳定性：在相同的热力学条件下晶体与同种 物质的非晶质体、液体、气体相比较，其内能最小。 由于晶体具有最小内能，因而结晶状态是一个相对稳 定的状态，质点只在其平衡位置上振动。
看四种晶体
41
金属晶体
分子晶体
原子晶体
离子晶体
空间格子 + 结构基元
晶体结构
点阵点群与点阵点的位置点群
单胞
42
§1.3
晶体的基本性质
一、均一性 二、异向性 三、自限性 四、对称性 五、最小内能性
六、定熔性
43
一、均一性：同一晶体的各部分的物理化学性质相同。
二、异向性：同一晶体在不同方向上性质有所差异 三、自限性：是指晶体在适当条件下可以自发地形成封闭的
具几何意义，不代表任何质点。但在实际晶体中，结点的位 置可以被同种质点所占据。
⑵行列：结点在直线上的排列即构成行列。

行列中相邻结点间的距离称为该行列的结点间距。 同一行列或彼此平行的行列上结点间距相等； 不同方向的行列，其结点间距一般不等。
行
列
37

⑶面网：结点在平面上的分布构成面网。
和微观对称规律的科学。
几何结晶学：以几何或数学的理论研究晶体宏观（晶体外形）
晶体结构学：研究晶体内部质点排布规律及结构缺陷。
晶体化学：主要研究晶体的化学成分和结构的关系，并进而
探讨成分、结构与其性能和生成条件的关系。
晶体物理学：研究晶体的物理性质及其产生机理。
晶体生长学：研究晶体生长机理及控制和影响生长的因素。
⑴结点：空间格子中的点，代表晶体结构中的相当点，只
具几何意义，不代表任何质点。但在实际晶体中，结点的位 置可以被同种质点所占据。
⑵行列：结点在直线上的排列即构成行列。

行列中相邻结点间的距离称为该行列的结点间距。 同一行列或彼此平行的行列上结点间距相等； 不同方向的行列，其结点间距一般不等。
晶体通常被平的晶面所包围，晶
面相交成直的晶棱，晶棱汇聚成尖 的角顶。
晶体多面体形态，是其格子构造
在外形上的直接反映。晶面、晶棱 与角顶分别与格子构造中面网、行 列及结点相对应。
56

2、均一性：由于晶体是具有格子构造的固体，在同一晶 体的各个不同部分，质点的分布一样，故晶体的各部分的 物理化学性质相同。
45
本节重点掌握：
1、概念：晶体、空间格子 2、晶体的基本性质
46
47
P211-213
7、
8、 11
48
晶莹的雪花

天然晶体，是在大自然中自发结晶形成的，一提起天 然晶体，您是否会想到雪花？雪花晶体就像是“仙女 散花”般地从天而落，给人们带来无限的遐想。可以 说，雪花是人们最熟悉的天然晶体之一，有着变化万 千的美丽的形态。而雪花作为晶体，则是枝晶的典型 例子。
凸几何多面体的性质。
四、对称性：是指同一晶体中的相同部分或某种相同的性质在
不同的方向或位置上作有规律地重复。 五、最小内能性：在相同的热力学条件下晶体与同种物质的非 晶质体、液体、气体相比较，其内能最小。 六、定熔性：指晶体具有固定熔点的性质。
4～4.5 6～7
蓝晶石晶体的硬度
云母、排队、
晶
§1.4 晶体学的主要研究内容
非晶体也具均一性，因不具格子构造，其均一性是统计的、平均近 似的均一，称为统计均一性；而晶体均一性取决于格子构造，称为 结晶均一性。两者有本质区别。


3、异向性：同一晶体的格子构造中， 在不同方向上质点的排列一般不同， 晶体的性质也就随着方向的不同而 有所差异。如蓝晶石的硬度、云母 的解理、石英折射率等。
整个晶体可以视为晶胞在三维空
间平行地、毫无间隙地重复堆砌 而成。
平行六面体
39
强调！！
区 别
40
注意：晶体结构和空间格子的区别（了解）
晶体结构是晶体中实际质点（原子、离子或分子）的具 体排列方式。它们能组成各种类型的排列，因此，实际 存在的晶体结构类型是无限的。
空间格子是晶体中质点排列的几何学抽象，用以描述和 分析晶体结构的周期性和对称性。由于各阵点的周围环 境相同，它只能有14种类型。 联系：晶体结构的结构基元与相应空间点阵的结点在空 间排列的周期一致
51
相当点在三维空间作规则排列而成的格子状几 何图形称为空间格子。
为研究晶体内部质点的重复规律不受晶体大小 限制，设想空间格子为无限图形。
例如：1mm3的NaCl晶
体结构中包含大约 7×1017个相当于一个 晶胞的小立方体，这 样的图形，完全可以 看成是无限的。
空 间 格 子
52
2、空间格子要素
21:01
雪花
49
不像晶体的晶体

我们身边天然存在的非生物固体物质中，绝大多数属 于晶体的范畴，其中，既有像食盐那样方方正正的外 表的单晶体，也有貌不惊人的多晶体。
砂石
沙子
泥土
21:01
50
相当点可以简单的定义为晶体结构中物质环境和几何环 境完全相同的点，也称“等同点”。
在氯化铯晶体结构中，无论原始点选在Cl－还是Cs＋的 中心，或其它任何地方，找出的相当点的分布相同。 相当点的分布可体 现晶体结构中所有 质点的重复规律。
动画 34
定义 35
从晶体结构中抽象出来的一系列在三维空间周期性排列
的几何点称为空间点阵。
空间格子是表示晶体内部中质点重复规律的几何图形。
空间格子为无限图形。
空间格子的要素：
•结点 •行列 •面网 •平行六面体
说 明
和外形的 关系
36
2、空间格子要素
⑴结点：空间格子中的点，代表晶体结构中的相当点，只
有唯一的 5 次轴 有唯一的 8 次轴 有 唯 一 的 10 次 轴 有 唯 一 的 12 次 轴 有 10 个 3 次 轴
29
液晶

液晶:介于固态和液态之间的各向异性的流体。 性质上：

既具有液体的可流动性、粘滞性， 又具有晶体的各向异性

结构上，


具有一维或二维近似有序晶，即分子按某一从优方向排列
平移无序或部分平移无序的
§1.2 空间格子
NaNO2
31
1、空间格子的概念
(a) 晶体结构
=
(b)结构单元
+
(C) 空间点阵
32
两个定
32
•相当点：是指晶体结构中占据相同质点和具有相同环境的 一系列几何点。 •结构基元：是指晶体结构中重复排列的基本单位。
CsCl 33
以氯化铯（CsCl）的晶体结构为例
食 盐
22
NaCl晶体结构

晶体★ ：晶体是内部质点（原子、离子或分子） 在三维空间呈周期性重复排列的固体。 有些固体如玻璃、琥珀、松香等，它们的内部质 点不作规则排列，称为非晶体。
比 较 图
23
古
液、准
24
准晶

准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体，内部结构具有近
程和远程有序，但不体现周期重复。
Crystallography




绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 总结
晶体及晶体学 晶体的面角恒等与投影 晶体的宏观对称 晶体定向与结晶符号 单形和聚形 晶体内部结构的微观对称 晶体生长简介 实际晶体的形态和规则连生
1
第一章 晶体及晶体学