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晶体结构 PPT课件

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结构可以看成是由C-C四面体共顶连接 而成。
金刚石的类型
晶格中N和B常替代C。N含量一般为 0.001% ~0.25%。按照N的含量将经金 刚石划分为不同类型/
Ⅰ型 (含N) Ⅰa型:N为N2、N3 、N n, 98%的天然无色--黄色钻石属于此类。 Ⅰb 型:N为孤N, 多数合成钻石属于此类。 Ⅰ型金刚石的主要用途:刀具、拉丝 模、砂轮、钻头等。
O2-位于立方晶胞晶棱的中点, Ca2+位于 立方晶胞的中心,配位数为12;Ti4+位于 晶胞的角顶,配位数为6;O 周围有4 个 Ca, 2个Ti。[TiO6]八面体共角顶连接。
CaTiO3的立方原始晶胞
Ti4+与八面体角顶的6个O2-配位
Ca2+
Ti4+ O2-
理想钙钛矿的晶胞
一般将等轴晶系钙钛矿结构称为理想 钙钛矿,典型代表是SrTiO3。这种结 构的钙钛矿很少见。只有当离子半径 满足(rA+rX) =1.414(rB+rX)。才能形成 理想的钙钛矿型结构。
方解石(CaCO3)的结构模型
每一个Ca2+与属于不同的CO32-离子团 中的六个氧离子配位,碳的氧离子配 位数为3 。
Ca2+与不同的CO32-离子团中的六个O2-配位,
(2)钙钛矿(CaTiO3)型晶体结构 高温下为等轴晶系,空间群Pm3m,
ao=0.385nm,Z=1。
钙钛矿结构可看成是较大的Ca2+和O2作立方最紧密堆积,Ti4+充填在由六个 氧形成的八面体空隙中。
10.1 元素单质的晶体结构
1.金属单质的晶体结构
典型的金属单质晶体,原子之间以金属键 结合,结构看成是由等大球紧密堆积而 成,原子配位数高。

常见九种典型的晶体结构课件

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41
具有闪锌矿型结构的物质
物质类型 物质名称
物质名称ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
氯化物 氯化铜(CuCl)
碳化物 碳化硅 (SiC)
氮化物 氮化硼(BN)
氮化镓(Ga)
磷化物 磷化硅(SiP) 磷化铝(AlP)
磷化硼(BP) 磷化铟(InP)
硫化物 硫化镉(CdS) 毒砂 (HgS)
硫化锡(SnS)
氧化物 氧化镉(CdO)
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40
从图可看出,[SZn4] 四面体([ZnS4] 四面体 也是一样)共角顶联成的
四面体基元层与[111]方 向垂直。
由于S2-和Zn2+都呈配位四面体,所以闪锌矿只用一种配位 多面体结构形式表达(S和Zn互换是一样的)。
如果将闪锌矿结构中的Zn和S都变成C,则结构变成金刚
石结构(Fd3m)。
常见九种典型的晶体结构
1 金属单质结构 2 氯化铯结构 3 CaI2结构 4 萤石结构 5 食盐结构
6 闪锌矿结构 7 金刚石结构
8 钙钛矿结构
9 层状P硅PT学酸习交流盐结构
1
1 金属单质结构
(1) 立方面心结构:空间群:Fm3m, 相当于等大 球立方最紧密堆积。
• 属于该结构的物质主要有:铝、铜、金、银、铂、
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22
阴离子配位立方体:全部共棱形成萤石结构。 [CaF8] 配位立方体沿3维方向相间排列而成。
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反萤石型结构
球键图
阳离子四面体配位 阴离子立方体配位
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25
反萤石型结构可看作:阴离子做立方最紧密堆积,阳离

第二章 晶体结构ppt课件

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1-1 晶向指数 [u v w]
建立步骤: ①建立坐标系。以某一阵点为坐标原点,三个棱边为 坐 标轴,并以点阵常数(a、b、c)作为各个坐标轴的单位长度; ②作 OP // AB ; ③确定P点的三个坐标值(找垂直投影); ④将坐标值化为互质的最小整数,并放入到[ ] 中,则 [uvw]即为所求;
1.晶体结构与空间点阵(续)
1-4 晶胞 ①定义:在空间点阵中,能够代表晶格中原子排列特征的最小单元体。 晶胞通常是平行六面体,将晶胞作三维的重复堆砌就构成了空间点 阵。 ②晶胞的选取原则:
几何形状与晶体具有同样的对称性; 平行六面体内相等的棱与角的数目最多; 当平行六面体棱间有直角时,直角数目最多; 在满足上述条件下,晶胞的体积应最小。
o o a a a c , 9 0 , 1 2 0 1 2 3

菱方:简单菱方 o a b c , 9 0

单斜:简单单斜 底心单斜
a b c ,
9 0
o
三斜:简单三斜
a b c ,
9 0
第二章 晶体结构
第一节 晶体的特征
各项异性 晶体由于具有按照一定几何规律排列的内 部结构,空间不同方向上原子排列的特征不同, 如原子间距及周围环境,因而在一般情况下, 单晶体的许多宏观物理量(如弹性模量、电阻 率、热膨胀悉数、折射率、强度及外表面化学 性质等)的大小是随测试方向的不同而改变的, 这个性质称为各项异性。晶体断裂的解理性就 是晶体具有各项异性的最明显例子。
晶体具有确定的熔点
熔点是晶体物质的结晶状态与非结晶状态互相转 变的临界温度,晶体熔化时发生体积变化。 晶体有一些其他共同特征:晶体中存在不完整性, 晶体内原子排列并不是理想的有序排列,而是有 缺陷的;晶体的原子周期排列促成晶体有一些共 同的性质,如均匀性、自限性和对称性等。

晶体学基础PPT课件

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➢ 单位格子:只包含一 个点阵点的格子叫单 位格子 。
➢ 复单位:即每一个格 子单位分摊到一个以 上的点阵点。
点阵
图1-4 平面点阵单位 上图所示,平行四边形I和II都 只分摊到一个点阵点,故它们 都是单位格子;平行四边形III 分摊到两个点阵点,故它是复 单位。
点阵
3.三维点阵(空间点阵)
➢分布在三维空间的点阵叫空间点阵。 ➢空间点阵对应的平移群可用下式表示:
T m n m p n a p b ,m c ,n ,p 0 , 1 , 2 (1 .
图1-5 空间点阵单位
点阵
➢空间格子:空间点阵按确定的 平行六面体单位划分后所形成 的格子称为空间格子 。
➢基本单位:每个平行六面体格 子单位只分摊到1个点阵点, 称为空间点阵的基本单位 。
我们把所有阵点可用位矢(1.1)、(1.2)或(1.3) 来描述的点阵称为布拉菲点阵。
➢ 点阵的这两条基本性质也正是判断一组点是否 为点阵的依据。
点阵
三.直线点阵、平面点阵与空间点阵
点阵和平移群
➢ 能使一个点阵复原的全部平移矢量组成 的一个平移群(它符合数学上群的定义) 称为该点阵对应的平移群。
➢ 点阵和平移群有一一对应的关系。一个 点阵所对应的平移群能够反映出该点阵 的全部特征。
第一章 晶体学基础
内容提要
晶体的基本性质 晶体结构几何理论的历史发展简况 点阵 平面点阵与空间点阵的性质 晶体的点阵结构 晶胞 典型晶体结构举例 晶向指数与面指数 晶体结构的对称性
第一节 晶体的基本性质
一.晶体与非晶体在宏观性质上的区别
➢晶体具有固定的外形,各向异性,固定 的熔点。 • 微细单晶体的集合体,称为多晶体 • 取向杂乱的单晶体集合成的多晶体, 显示出各向同性 • 择优取向的多晶体呈现出各向异性

固体物理学--ppt课件

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简立方(Simple Cubic,简称 SC )
三个基矢等长并且互相垂直。
a3 a
a2
原胞与晶胞相同。 a1
a1 ai a 2 aj a3 ak
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23
体心立方(Body
问题一
Centered
Cub8ic以1, 体B1心C原C2子个)为原顶子
点,分8别向三个顶角
体心立方晶胞中含有几个原子? 原子引基矢。
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11
固体物理学原胞(原胞)特点:
只反映晶格周期性特征 体积最小的周期性重复单元 结点必为顶点,边长等于该方向周期的平行六
面体 六面体内部和面上皆不含其他的结点
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12
结晶学原胞(晶胞)的特点:
除反映晶体周期性特征外,还反映其特有 的对称性;
不一定是最小的重复单元; 结点不仅在顶角上,还可在体心或面心; 原胞边长总是一个周期,并各沿三个晶轴
任何基元中相应原子周围的情况相同,但每个基 元中各原子周围情况不同。
c 基元
b a
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10
3、晶格、原胞
晶格:通过点阵中 的结点,做许多平 行的直线族和平行 的晶面族,点阵就 成为一些网格,即 晶格。
原胞:用来反映晶 体周期性(及对称 性)特征的六面体 单元,有:
固体物理学原胞 结晶学原胞
问题二
体心立方原胞如何选取?
问题三
原胞的基a1矢 a形2 式 a?3
1 2
a3
问题原四胞体a1积 a?2 (i
j
k)
a2
a 2
(i
j
k)
a3
a 2
(i
j
k)
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金属的晶体结构PPT课件

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2.2 金属的晶体结构
主要内容
金属晶体结构类型 合金相结构
固溶体 金属间化合物
一、金属的晶体结构
金属中常见的晶体结构类型
体心立方(BCC)
a=b=c, ===90°
铁(-Fe)、钨(W) 、铬(Cr)、 钼(Mo)、钒(V)等
面心立方(FCC)
a=b=c, ===90°
铝(Al)、铜(Cu)、 银(Ag)、 金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、 铁(-Fe)等
间隙固溶体
如陶瓷材料中的 MgO-CoO、MgO-CaO、
PbTiO3-PbZrO3、Al2O3-Cr2O3 Cu-Zn系 和 固溶体
在合金中较为常见,的是金属和 H、B、C、N等元素形成的固溶 体
按固溶浓度不同
无限固溶体
溶质和溶剂可以按任意比例 相互固溶所生成的固溶体
A sse sse d A l-M g p h a se d ia g r a m .
a, c (c/a=1.633)
a 1 a2 c2
(
)
22 3 4
6
12
0.74 12 0.225R 6
0.414R
其它类型结构
A4结构
结构特点:由于共价键的饱和性和方向性的特点,使得共价键晶
体中原子的配位数要比离子型晶体和金属型晶体的小。
常见结构:典型的共价晶体有金刚石(单质型)、石墨、Ge、Si、
二、合金中的相结构
金属元素 非金属元素
添加
主体金属
添加


新型合金
新型合金 中的合金相
固溶体 金属间化合物
Hale Waihona Puke 相的分类结构固溶体:晶体结构与其某一组元相同的相。溶剂-溶质。 中间相(金属化合物):组成原子有固定比例,其结构与组成组元均不相

第三章第一节晶体的常识PPT课件

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B
A、MgB B、 MgB2 C、Mg2B D、Mg3B2
Mg原子的数目: 12×1/6+2×1/2=3 B原子的数目:6 故化学式可表示为
MgB2
5、涉及密度的计算
1
a
ρ = m = nM =
V
V
2 NA
M
a3
或者:
Na+ Cl-
ρ=
4 NA
M
(2a)3
三、晶体分类
根据组成晶体的微粒的种类及微粒之间的 作用不同而分成四种类型:
不导电
良好
溶解性
典型实例
多Na数ONNH易aaO2、O溶H等N、于aCN水la、ClH、相CHHl、似Ce、Cl相、lP2 溶C4、、l2S、S、等C金不O刚2、溶石金SiO、刚2S、石i、S、i一数等Si般与CN、不水a、溶反NFAea,应、l、少CAul
(1)性质差异——如外形、硬度、熔点、折 光率
(2)区分晶体和非晶体最科学的方法是对固
体进行X-射线衍射实验。
思考:根据已有知识,举例说明如何制得晶体?
5、晶体形成的途径: ①熔融态物质凝固. ②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华). ③溶质从溶液中析出.
小结:晶体和非晶体的差异
固体 外观 微观结构
定义: 晶体——具有规则几何外形的固体 非晶体——没有规则几何外形的固体
2、晶体的特点和性质:
(1)自范性 : 即晶体能自发地呈现多面体外形的性质
(2)各向异性 (3)有固定的熔点 (4)均一性 (5)对称性
3、晶体和非晶体的本质区别是什么?
构成固体的粒子在三维空间里是 否呈现周期性的有序排列
4、晶体和非晶体的鉴别:
晶体
非晶 体
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[思考]:
在每个Na+周围最近且等距离的Cl-有 6 个, 在每个Cl-周围最近的等距离的Na+有 6 个,
每个Na+周围最近的等距离的Na+有 12 个, 在每个Cl-周围最近且等距离的Cl-有 12 个 该氯化钠晶胞相当于 4 个“NaCl”分子。3
在氯化钠晶体中, 每个Na+周围与 之最接近且距离 相等的Cl-共有 个;6 这几个Cl-在 空间构成的几何 构型 为 正八面体 。
该晶胞相当于 4 个“CsCl”分子。
6
(3)二氧化碳晶体 干冰晶体是一个立方面心结构,每8个CO2分
子构成立方体且再在6个面的中心又各占1个 CO2。 (见图已)。
7
(3)二氧化碳晶体
[思考];在每个CO2周围最近且等距离的CO2有 12 个
该晶胞相当于有 4 个CO2分子。
8
(4)金刚石晶体 每个C原子与4个C原子紧邻。由5个碳原子
个O形成4个共价键,前者位于正四面体的中 心.后者位于正四面体的顶点;每个Si周围又 有4个O,每个O的周围有2个Si,实际上SiO2晶 体是由Si原子和O原子按1:2的比例组成的原子 晶体(见图丁)。
12
二氧化硅晶体
[思考]: 1.由共价键构成最
小环状结构中有 12个原子; 2.晶体中每个硅原子被12个
晶体之所以具有规则的几何外形,是因其内部的 质点作规则的排列,实际上是晶体中最基本的结 构单元重复出现的结果。
我们把晶体中重复出现的最基本的结
构单元叫晶体的基本单位—— 晶胞
晶胞对组成晶胞的各质点(晶格点)的占 有率如何呢(以立方体形晶胞为例)?如果 是六棱柱形晶胞又如何?
15
晶胞对组成晶胞的各质点的占有率
形成正四面体结构单元。 (见图丙)。
9
金 刚 石
10
(4)金刚石晶体
[思考]: 1.由共价键构成最小环状结构中有 6 个
碳原子,不在同一平面上。
2.晶体中每个碳原子被 12个最小碳环共有; 3.晶体中C原子数与共价键数之比为 1:2 ; 4.晶体中C原子数与六元环数之比为 1:2 ;
11
(5)二氧化硅晶体 SiO2晶体是一种立体网状结构。每个Si与4
4
(2)氯化铯晶体 CsCl晶体是一种立方体心结构,每8个
Cs+,8个Cl-各自构成立方体, (见图乙)。
5
(2)氯化铯晶体
[思考]:
在每个Cs+周围最近且等距离的Cl-有 8 个,
在每个Cl-周围最近且等距离的Cs+有 8 个,
在每个Cl-周围最近且等距离的Cl-有 6 个,
在每个Cs+周围最近且等距离的Cs+有 6个,
晶体的组成表达式:A
,B

C
,D

18
巩固练习:
某离子晶体的晶胞结构如右 图所示: ●表示X离子,位于立 方体的顶点;○表示Y离子,位 于立方体的中心。试分析: ①该晶体的化学式为 Y2X 。 ②晶体中距离最近的2个X与一个 Y形成的夹角为___1_0_9_02_8_′_____
19
最小环共有; 3.晶体中Si原子数与共价键
数之比为 4 ;
13
(6)石墨晶体---过渡型晶体 每个平面六边形有6个C原子。由共价键形
成的6个碳原子环为平面六边形。晶体中每个C 原子由3个六边形共用。 (见图戊)。
[思考]:每一碳环中C原子个数与 C-C键数之比为 _2:_3_ .
14
2:晶体的微观结构分析及计算----均摊法
典型晶体结构
1
1:晶体结构的想象;
(1)氯化钠晶体 氯化钠是一种简单立 方体结构,Na+、Cl-交 替占据立方体的顶点而 向空间延伸。(见图甲)。
2
(1)氯化钠晶体
另外晶体的观察还可以按不 同的层去观察,比如若中心 离子是钠,最近的等距的氯 离子有6个可以围成以钠为圆 心的球,氯均匀地分布在球 上。在往外是钠层。
体心: 1

方 面心: 1/2
晶 胞
棱边: 1/4
顶点: 1/816源自如图晶体的一个晶胞 中,有c粒子:12×1/4+1=4个,有d粒子: 8×1/8+6×1/2=4个,c:d=1:1,晶体的化学式 为cd或dc。
17
[例1] 有下列离子晶体空间结构示意图:(● 阳离子 ○阴离子)
以M代表阳离子,以N表示阴离子,写出各离子
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