第二章晶体与晶体结构小结
高考物理晶体知识点总结
高考物理晶体知识点总结在高中物理学习中，物理学家对于物质的研究起到了举足轻重的作用。
在材料研究中，晶体是一个重要的概念。
晶体是一种由具有高度有序排列的原子、离子或分子组成的物质。
在高考物理考试中，晶体也是一个常见的命题内容。
本文将对高考物理晶体知识点进行总结。
1. 晶体结构晶体结构是晶体的内部结构排列方式。
常见的晶体结构有立方晶系、正交晶系、四方晶系、六方晶系、三斜晶系等。
其中最常见的是立方晶系，也是最简单的晶体结构。
其特点是晶体的边长相等，角度相等。
通过了解晶体结构，我们可以进一步了解晶体的性质。
2. 晶体的性质晶体的性质是由晶体结构和组成元素决定的。
晶体的性质包括晶体的硬度、熔点、导电性等。
晶体的硬度与结构紧密相关，一般来说，晶体结构越紧密，晶体的硬度越大。
而晶体的熔点则与晶体间的相互作用有关，一般来说，相互作用越强，晶体的熔点越高。
晶体的导电性则由晶体中的自由电子或离子决定，含有自由电子或离子的晶体具有较好的导电性。
3. 晶体的缺陷在晶体中，由于各种因素的影响，会产生一些结构上的缺陷。
常见的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷是指晶体中某个位置的原子或离子发生缺陷，例如缺失、取代等。
线缺陷是指某些晶胞中出现原子排列的错位，例如位错。
面缺陷是指晶体中某些平面的原子排列出现缺陷，例如晶界。
晶体的缺陷会影响晶体的性质和稳定性。
4. 晶体的衍射晶体的衍射是一个重要的物理现象。
晶体的衍射是指入射的光束在晶体结构内部发生折射、反射和干涉等现象，从而形成特定的衍射图样。
通过晶体的衍射图样，我们可以了解晶体的结构和晶胞参数等信息。
晶体衍射在X射线衍射和电子衍射等领域有着广泛的应用。
5. 晶体的应用晶体在生活中有着广泛的应用。
晶体的高硬度和透明度使其成为制造光学器件的理想材料，例如晶体振荡器、晶体管等。
晶体的独特的电学性质使其成为电子器件的核心材料，例如二极管、半导体等。
此外，晶体还广泛应用于化学、能源等领域。
晶体结构与性质知识点总结大一
晶体结构与性质知识点总结大一晶体结构与性质知识点总结晶体是由具有一定规则排列方式的原子、离子或分子组成的固体物质，拥有特定的结构和性质。
晶体结构与性质是材料科学与化学领域的重要基础知识，对于理解和研究材料的性质、制备工艺以及应用具有重要意义。
本文将对晶体结构与性质的相关知识点进行总结。
一、晶体结构1. 空间点阵：晶体的基本结构单位是晶胞，晶胞在空间的无限重复构成空间点阵。
六种常见的空间点阵包括：立方点阵、四方点阵、正交点阵、六方点阵、单斜点阵和三斜点阵。
2. 晶体的晶格参数：晶体的晶格参数是对晶格进行定量描述的基本参数，包括晶格常数、晶胞参数和晶胞角度。
晶格常数是指晶胞的尺寸，晶胞参数是指晶体中原子间距的大小，晶胞角度则描述了晶体中原子间的排列方式。
3. 晶体的晶系：根据晶体的对称性，可以将晶体分为七个晶系，分别为立方晶系、四方晶系、正交晶系、六方晶系、三斜晶系、单斜晶系和菱面晶系。
每个晶系都具有特定的组成、结构和性质。
4. 晶体结构类型：根据晶体结构的特征，可以将晶体分为离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体等。
各类晶体的结构特点不同，从而决定了它们的性质和用途。
5. 点阵缺陷：晶体中可能存在的点阵缺陷包括空位、层错、插入固溶体和间隙固溶体等。
这些点阵缺陷对晶体的导电性、热导率和力学性能等起着重要的影响。
二、晶体性质1. 光学性质：晶体在光的照射下表现出特定的光学性质，包括吸收、折射、散射和双折射等。
不同晶体的光学性质可用于光学器件、光纤通信和激光技术等领域。
2. 电学性质：晶体的电学性质与晶体结构和成分密切相关。
离子晶体具有良好的导电性，而共价晶体和分子晶体通常是绝缘体或半导体。
晶体的电导率、电介质性能和电子输运性质等是电学性质的重要指标。
3. 磁学性质：晶体的磁学性质与晶体结构和电子自旋有关。
常见的磁性晶体包括铁磁体、反铁磁体和顺磁体等。
磁性晶体在磁记录、磁存储和磁共振成像等方面具有广泛应用。
第二章 晶体结构与结晶
α-Fe
γ-Fe
2、固态转变的特点 ⑴形核一般在某些特定部 位发生（如晶界、 位发生（如晶界、晶内 缺陷、特定晶面等）。 缺陷、特定晶面等）。
锡 疫
固态相变的晶界形核
⑵由于固态下扩散困难，因 由于固态下扩散困难， 而过冷倾向大。 而过冷倾向大。 ⑶固态转变伴随着体积变化， 固态转变伴随着体积变化，
（2）细化晶粒的方法 ）细化晶粒的方法
1）增大过冷度——提高液体金属的冷却速 增大过冷度 过冷度——提高液体金属的冷却速 度。 2）变质处理——在金属中加入能非自发形 变质处理——在金属中加入能非自发形 核的物质，增加晶核的数量或者阻碍晶核长 核的物质， 大。 3）振动或搅拌——造成枝晶破碎细化（增 振动或搅拌——造成枝晶破碎细化 造成枝晶破碎细化（ 加新生晶核）。 加新生晶核）。
(2)晶核长大 (2)晶核长大
晶核长大：即金属结晶时， 晶核长大：即金属结晶时，晶粒长大成为 晶体的过程。 晶体的过程。 两种长大方式 —— 平面生长 与 树枝状生长 树枝 状生 长 平面生长
树枝状结晶
金 属 的 树 枝 晶 金 属 的 树 枝 晶 冰 的 树 枝 晶
金 属 的 树 枝 晶
枝晶形成的原因： 枝晶形成的原因：
式中 ΔT——过冷度（℃）； ΔT——过冷度 过冷度（ ——金属的理论结晶温度 金属的理论结晶温度（ T0 ——金属的理论结晶温度（℃）； ——金属的实际结晶温度 金属的实际结晶温度（ Tn ——金属的实际结晶温度（℃）。
金属的过冷度不是恒定值，它与冷却速度有关。 金属的过冷度不是恒定值，它与冷却速度有关。
（4）铸锭的缺陷 ）
1、缩孔（集中缩孔） 、缩孔（集中缩孔） --最后凝固的地方 最后凝固的地方 2、缩松（分散缩孔） 、缩松（分散缩孔） --枝晶间和枝晶内 枝晶间和枝晶内 3、气孔（皮下气孔） 、气孔（皮下气孔）
晶体结构与性质知识总结
晶体结构与性质知识总结晶体是由原子、离子或分子组成的固体，它们按照一定的规则排列而形成的，在空间上具有周期性的结构。
晶体的结构与性质密切相关，下面对晶体的结构和性质进行总结。
一、晶体的结构：1.晶体的基本单位：晶体的基本单位是晶胞，它是晶格的最小重复单位。
晶胞可以是点状（原子）、离子状（离子）或分子状（分子）。
2.晶格：晶格是一种理想的周期性无限延伸的结构，它由晶胞重复堆积而成。
晶格可以通过指标来描述，如立方晶系的简单立方晶格用（100）、（010）和（001）来表示。
3.晶系：晶体按照对称性的不同可以分为立方系、四方系、正交系、单斜系、菱面系、三斜系和六角系等七个晶系。
4.点阵：点阵是晶胞中原子、离子或分子的空间排列方式。
常用的点阵有简单立方点阵、体心立方点阵和面心立方点阵。
5.晶体的常见缺陷：晶体中常见的缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷包括空位、间隙原子和杂质原子等；线缺陷包括晶体的位错和附加平面等；面缺陷包括晶体的晶界、孪晶和堆垛疏松等。
二、晶体的性质：1.晶体的光学性质：晶体对光有吸收、透射和反射等作用，这取决于晶格结构和晶胞的对称性。
晶体在光学显微镜下观察时，有明亮的晶体颗粒。
2.晶体的热学性质：晶体的热学性质主要包括热容、热传导和热膨胀等。
晶体的热传导性能与晶胞的结构和相互作用有关，不同晶体的热传导性能差异很大。
3.晶体的电学性质：晶体的导电能力与晶体的结构和化学成分密切相关。
一些晶体可以具有金属导电性，例如铜、银和金等；而其他晶体可以具有半导体或绝缘体导电性。
4.晶体的力学性质：晶体的力学性质涉及到晶体的刚性、弹性和塑性等。
晶体在受力作用下可能发生形变，这取决于晶格的结构和原子、离子或分子之间的相互作用力。
5.晶体的化学性质：晶体的化学性质取决于晶体的成分和结构。
晶体可能与其他物质发生化学反应，形成新的物质。
晶体的化学性质对其功能和应用具有重要影响。
综上所述，晶体的结构与性质密切相关。
第二章晶体结构与常见晶体结构类型第二讲
最紧密堆积原理： 晶体中各离子间的相互结合，可以看作是球
体的堆积。球体堆积的密度越大，系统的势能 越低，晶体越稳定。此即球体最紧密堆积原理。
适用范围：典型的离子晶体和金属晶体。
质点堆积方式：
根据质点的大小不同，球体最紧密堆积方式分为等径
球和不等径球两种情况。
等径球的堆积
最密堆积方 式
理论结构类型 实际结构类型 实际配位数
AgCl 0. 123+0.172=0.295
0.277 0. 018 0.715 NaCl NaCl
6
AgBr 0.123+0.188=0.311
0.288 0.023 0.654 NaCl NaCl
6
AgI 0.123+0.213=0336
0.299 0.037 0.577 NaCl 立方 ZnS
面心立方最紧密堆积 六方最紧密堆积
最紧密堆积中的空隙 不等径球的堆积
等径球质点堆积
等径球最紧密堆积时，在平面上每个球与6个球相接触， 形成第一层（球心位置标记为A），如图2-5所示。此时， 每3个彼此相接触的球体之间形成1个弧线三角形空隙， 每个球周围有6个弧线三角形空隙，其中3个空隙的尖角 指向图的下方（其中心位置标记为B），另外3个空隙的 尖角指向图的上方（其中心位置标记为C），这两种空 隙相间分布。
表2-6 无机化合物结构类型
化学式类型 结构类型举例实例来自AX 氯化钠型NaCl
AX2 金红石型
TiO2
A2X3 刚玉型 -Al2O3
ABO3 钙钛矿型 CaTiO3
ABO4 钨酸钙型 PbMoO4
AB2O4 尖晶石型 MgAl2O4
构成晶体的基元的数量关系相同，但大小不同，其 结构类型亦不相同。如AX型晶体由于离子半径比不同有 CsCl型、NaCl型、ZnS型等结构，其配位数分别为8、6 和4。
物理晶体知识点总结
物理晶体知识点总结晶体是物质的固态形态之一，具有有序的结构和周期性的排列。
晶体的研究涉及到物理学、化学、材料科学等多个学科领域。
本文将从晶体的结构、性质、生长和应用等方面，对晶体的物理知识点进行总结。
一、晶体结构1. 晶体的定义晶体是由原子、离子或分子按照一定的几何规律和翻译对称性排列而成的固态物质。
2. 晶体的结构特征晶体具有三维周期性排列的结构，具有一定的对称性。
晶体的结构可以通过晶体结构分析进行研究。
3. 晶体的晶胞和晶体格晶体的基本单位是晶胞，晶胞是由一组原胞通过平移向量形成的最小重复单位。
晶体格是指晶胞中原子、离子或分子的排列方式和几何形状。
4. 晶体的晶系和晶体系晶体按照晶胞几何形状和角度不同，可分为七个晶系：立方晶系、四方晶系、六方晶系、正交晶系、斜方晶系、单斜晶系和三斜晶系。
而按照晶面对称性不同，又可分为32个晶体系。
5. 晶体的点阵晶体的点阵是指晶体排列的空间格子，可以通过布拉维格子进行描述。
点阵包括平移矢量和原子坐标。
二、晶体物理性质1. 晶体的电性晶体在外加电场下会发生极化现象，即晶体产生电偶极矩。
根据极化方向，晶体又可分为铁电体、铁磁体、反铁磁体和顺磁体。
2. 晶体的光学性质晶体对光的透射、反射、衍射和偏振等现象都具有特殊的性质，这些性质受晶体结构和化学成分的影响。
3. 晶体的热学性质晶体的热学性质包括热膨胀、热导率、比热容等，这些性质受晶体结构和化学成分的影响。
4. 晶体的机械性质晶体的硬度、弹性模量、断裂韧性等机械性质取决于晶体结构和原子键强度等因素。
三、晶体生长1. 晶体生长的原理晶体在固态化学反应、凝聚相变、蒸发结晶等过程中会发生生长，晶体生长遵循热力学和动力学原理。
2. 晶体生长的方式晶体生长方式包括溶液晶体生长、气相晶体生长、熔体晶体生长等不同方式，每种方式都有其特定的生长条件和机制。
3. 晶体生长的控制晶体生长可以通过控制温度、浓度、溶剂、PH值等条件来实现，也可以通过添加配位剂、表面活性剂等控制剂实现晶体生长的选择性和形貌调控。
高二下晶体化学知识点总结
高二下晶体化学知识点总结晶体化学是化学的一个重要分支，研究物质在晶体状态下的性质和结构。
在高二下学期的化学学习中，我们学习了一些晶体化学的基本知识和概念。
下面是对这些知识点的总结。
一、晶体结构和结构类型在晶体化学中，最基本的概念是晶体结构和晶体结构类型。
晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式。
晶体结构类型根据原子、离子或分子之间的不同相互作用而分类，包括离子型、共价键型、金属型和分子型等。
二、晶体的晶格常数和晶体系晶体的晶格常数是描述晶体几何形态的重要参数。
其中，晶格常数a、b、c是指晶体结构中三个相邻晶格点之间的最小距离，而晶格角α、β、γ则描述了晶体结构中的角度关系。
晶体系根据晶格常数和晶格角的不同数值而分类，包括立方晶系、四方晶系、正交晶系、单斜晶系、斜方晶系和三斜晶系。
三、点阵的类别和平面族点阵是指描述晶体的简单周期性结构，它是晶体中最基本的构造单元。
晶体中常见的点阵包括立方点阵、正交点阵、四方点阵、六方点阵等。
平面族是指一组具有相同晶面间距的晶面构成的集合，常用[hkl]来表示。
每个[hkl]族都与晶格常数和晶体系相关联。
四、晶体的晶体导数在晶体结构中，晶格常数的倍数被称为晶格常数的晶体导数。
晶体导数与晶体的晶格常数和晶体系有关，不同的晶体导数呈现出不同的空间对称性。
五、晶体缺陷晶体中晶格发生的缺陷被称为晶体缺陷，包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷是指晶格位置上原子、离子或分子的缺失或者替代，线缺陷是指晶格中连续一系列晶格点的缺陷，而面缺陷是指晶体中存在的平面缺陷。
六、晶体的晶体学计算及应用晶体学通过各种仪器和方法对晶体进行研究和计算，包括X射线衍射、电子显微镜等。
晶体学的应用非常广泛，例如在材料科学、药物研发、酶学等领域都有重要应用。
通过对高二下晶体化学的学习，我们对晶体结构和性质有了更深入的了解。
掌握了晶体化学的基本知识，我们能够更好地理解物质的结构与性质之间的关系，并在实际应用中发挥更大的作用。
机械工程材料 第二章 金属的晶体结构与结晶
均匀长大
树枝状长大
2-2
晶粒度
实际金属结晶后形成多晶体，晶粒的大小对力学性能影响很大。 晶粒细小金属强度、塑性、韧性好，且晶粒愈细小，性能愈好。
标准晶粒度共分八级， 一级最粗，八级最细。 通过100倍显微镜下的 晶粒大小与标准图对 照来评级。
2-2
• 影响晶粒度的因素
• （1）结晶过程中的形核速度N（形核率） • （2）长大速度G（长大率）
面心立方晶 格
912 °C α - Fe
体心立方晶 格
1600
温 度
1500 1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700 600 500
1534℃ 1394℃
体心立方晶格
δ - Fe
γ - Fe
γ - Fe
912℃
纯铁的冷却曲线
α – Fe
体心立方晶 格
时间
由于纯铁具有同素异构转变的特性，因此，生产中才有可能通过 不同的热处理工艺来改变钢铁的组织和性能。
2-3
• 铁碳合金—碳钢+铸铁，是工业应用最广的合金。 含碳量为0.0218% ~2.11%的称钢 含碳量为 2.11%~ 6.69%的称铸铁。 Fe、C为组元，称为黑色金属。 Fe-C合金除Fe和C外，还含有少量Mn 、Si 、P 、 S 、 N 、O等元素，这些元素称为杂质。
2-3
• 铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC。 • 含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。 • 实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。
2-2
物质从液态到固态的转变过程称为凝固。 材料的凝固分为两种类型：
第二章材料中的晶体结构
TiO2
体心四方
1个正离子 2个负离子
6
3
八面体 VO2, NbO2, MnO2, SnO2, PbO2, …
7. MgAl2O4(尖晶石)晶型
8.Al2O3(刚玉)晶型
第四节 共价晶体的结构
一、共价晶体的主要特点 1. 共价键结合，键合力通常强于离子键 2. 键的饱和性和方向性，配位数低于金属和离 子晶体 3. 高熔点、高硬度、高脆性、绝缘性
(2) 求投影．以晶格常数为单位，求待定 晶向上任一阵点的投影值。
(3) 化整数．将投影值化为一组最小整数。
(4) 加括号．［uvw］。
2.晶面指数及其确定方法
1) 晶面指数 — 晶体点阵中阵点面的 方向指数。 2) 确定已知晶面ห้องสมุดไป่ตู้指数。
(1) 建坐标．右手坐标，坐标轴为晶胞 的棱边，坐标原点不能位于待定晶面内。
cph
a=b≠c
a 2r
5. 致密度 — 晶胞中原子体积占总体积的分数
bcc
fcc
cph
3 0.68
8
2 0.74
6
2 0.74
6
6. 间隙 — 若将晶体中的原子视为球形，则相 互接触的最近邻原子间的空隙称为间隙。
间隙内能容纳的最大刚性球的半径称为
间隙半径 rB。 间隙大小常用间隙半径与原子半径 rA之
比 rB / rA 表示。
1) 面心立方结构晶体中的间隙 正八面体间隙：位于晶胞各棱边中点及体心位置.
一个晶胞中共有4个.
rB / rA 0.414
正四面体间隙：位于晶胞体对角线的四分之一处. 一个晶胞中共有8个.
rB / rA 0.225
2) 体心立方结构晶体中的间隙 扁八面体间隙：位于晶胞各棱边中点及面心处. 一个晶胞中共有6个. rB / rA 0.155
第2章 晶体学基础2.1
晶体与非晶体的区别：
1. 原子规排：晶体中原子（分子或离子）在三维空间呈周 期性重复排列，而非晶体的原子无规则排列的。 2. 固定熔点：晶体具有固定的熔点，非晶体无固定的熔点， 液固转变是在一定温度范围内进行。 3. 各向异性：晶体具有各向异性（anisotropy），非晶体为 各向同性。
二、空间点阵和晶胞
晶 格 常 数 示 意 图
3. 空间点阵类型（晶系）
根据６个参数间相关系可将全部空间点阵归为七大类，十四种（称为 布拉菲点阵）。
1）七大晶系
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
三斜晶系（Triclinic System） 单斜晶系（Monoclinic System） 正交晶系（斜方晶系，Orthogonal System） 四方晶系（正方晶系，Tetragonal System） 立方晶系（Cubic System） 六方晶系（Hexagonal System） 菱形晶系（Rhombohedral System）
晶体结构的微观特征 晶体可看作某种结构单元（基元）在三维空间作周期 性规则排列 质点或基元(basis)：原子、分子、离子或原子团 (组 成、位形、取向均同)
抽象为 质点 抽象为
阵点
质点的三维空间周期排列
空间点阵
1. 空间点阵
空间格子：把晶体中质点的中心用直线联起来构成的空 间格架即空间格子(Lattice)。 晶体点阵：由这些结点构成的空间总体称为晶体点阵。 晶体结点为物质质点的中心位置。 空间点阵中结点仅有几何意义，并不真正代表任何质点。
⑦菱形晶系（RHOMBOHEDRAL SYSTEM） 特点：对称轴和单胞的一个轴 （设a轴）夹角为某一角度α， 另外两个轴和对称轴夹角亦为 α并且长度相等。这三个轴构 成的六面体就是一个菱形单胞。 菱形晶系点阵常数间的关系为：
大学材料科学基础第二章材料中的晶体结构
4．晶面间距（Interplanar crystal spacing）
两相邻近平行晶面间的垂直距离—晶面间 距，用dhkl表示,面间距计算公式见(1-6)。 通常，低指数的面间 距较大，而高指数的 晶面间距则较小 晶面间距愈大，该晶 面上的原子排列愈密 集；晶面间距愈小， 该晶面上的原子排列 愈稀疏。
晶体结构 = 空间点阵 + 结构单元
如：Cu, NaCl, CaF2有不同的晶体结构， 但都属于面心立方点阵。 思考题：空间点阵与布拉菲点阵。
三、 晶向指数与晶面指数
（Miller Indices of Crystallographic Directions and Planes） 在晶体中，由一系列原子所组成的平面称 为晶面，原子在空间排列的方向称为晶向。 晶体的许多性能都与晶体中的特定晶面和晶 向有密切关系。为区分不同的晶面和晶向， 采用晶面和晶向指数来标定。
5．晶带 (Crystal zone) 所有平行或相交于同一直线的晶面构 成一个晶带，此直线称为晶带轴。
晶带轴[u v w]与该晶带的晶面（h k l） 之间存在以下关系： hu + kv + lw = 0 凡满足此关系的晶面都属于以[u v w]为 晶带轴的晶带，律应用举例
1 晶胞中原子数 (Number of Atoms in Unit Cell)
一个晶胞内所包含的原子数目。 体心立方晶胞：2个。 面心立方晶胞：4个。 密排六方晶胞：6个。
2 原子半径 r 与点阵常数 a 的关系
严格的说，原子半径并不是一个常数，它 随外界条件（温度）、原子结合键、配位数而 变，在理论上还不能精确地计算原子半径。 定义为晶胞中原子密排方向上相邻两原子 之间平衡距离的一半，用点阵常数表示。
第二章 晶体的结合
固体材料是由大量的原子(或离子)组成约1 mol / cm 3原子(或离子)结合成晶体时,外层电子作重新分布,外层电子的不同分布产生了不同类型的结合力.Na Cl ＋＝NaCl 离子键共价键金属键结合力类型决定了晶体的微观结构乃至宏观物理性质.本章主要介绍不同结合类型中原子间相互作用与晶体内能、晶体的微观结构和宏观物理性质之间的联系.共价键结合（金刚石）－－原子间束缚非常强，导电性差金属键结合（金属Cu ）－－对电子束缚较弱，良导体——原子的电子分布核外电子的分布遵从泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则.能量最低原理电子在原子核外排布时，要尽可能使电子的能量最低1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、4d……泡利不相容原理每一轨道中只能客纳自旋相反的两个电子.洪特规则电子在原子核外排布时，将尽可能分占不同的轨道，且自旋平行——原子的电子分布_----电离能_----电离能_----电离能_----电子亲和能_----原子电负性_----原子电负性2．Pauling鲍林提出的电负性计算方法（较通用）：_----原子电负性•横向•电离能•亲和能•电负性按结合力的性质和特点，晶体可分为5种类型：离子晶体（离子结合）共价晶体（共价结合）金属晶体（金属结合）氢键晶体（氢键结合）如何理解各种晶体呢？离子晶体:正离子与负离子的吸引力就是库仑力.共价结合:靠近的两个电负性大的原子各出一个电子形成电子共享的形式.金属结合:原子实依靠原子实与电子云间的库仑力紧紧地吸引着.氢键结合:氢先与电负性大的原子形成共价结合后, 氢核与负电中心不在重合, 迫使它通过库仑力再与另一个电负性大的原子结合.分子结合:电偶极矩把原本分离的原子结合成了晶体. 电偶极矩的作用力实际就是库仑力.可见, 所有晶体结合类型都与库仑力有关.原子间相互作用势能----结合力的共性吸引力排斥力库仑引力库仑斥力泡利原理引起(1)吸引力和排斥力都是原子间距离r 的函数.注:(2)吸引力是长程力,排斥力短程力.(3)当r =r 0时, 原子间合力为零, 原子处于平衡.类比于弹簧振子()()⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−=−=++11n m r nB r mA dr r du r f 为什么排斥力是短程力？()()()B A r u r u r u +−=+=()()⎜⎛−−=−=nB mA r du r f设晶体中第i个原子与第j个原子之间的相互作用势能u(r)为ij()()∑∑∑==NNNr u r u U 1晶体的结合能：()()∑=N r u Nr u晶格常数由于晶格具有周期性，设临近两原子间距R，则晶体体积可写成体弹性模量单位压强引起的体积的相对变化率。
物理高中晶体知识点总结
物理高中晶体知识点总结1. 晶体的结构晶体的结构主要有原子晶体、离子晶体、分子晶体和合金晶体。
原子晶体是由同一种原子组成，例如金属晶体；离子晶体是由正负离子组成，例如NaCl；分子晶体是由分子组成，例如甘油；合金晶体是由两种或两种以上不同的金属原子组成，例如青铜。
2. 晶体的晶格晶体的结构是由晶格和晶体的基本单位组成的。
晶格是晶体内部空间周期性排列的结构，晶格可以分为立方晶系、四方晶系、六方晶系、菱面晶系、单斜晶系、三斜晶系。
晶体的基本单位是指构成晶体的最小部分，可以是原子、离子或分子。
3. 晶胞和晶系晶体是由晶体的基本单位重复堆叠而成的。
晶胞是晶体结构最小的重复单元，不同的晶体结构形成不同的晶胞结构。
晶系是由晶胞的平行和垂直关系来确定的，晶系有七种：立方晶系、四方晶系、六方晶系、菱面晶系、单斜晶系、三斜晶系和三斜晶系。
4. 晶体的晶体类别晶体可以分为单晶、多晶和非晶体。
单晶是晶体中晶粒具有一定的形状和方向。
多晶是晶粒方向规则排列，但没有固定的晶粒形状。
非晶体是晶体没有任何长程周期性排列的结构，它的原子、离子或分子具有较弱的相互作用。
5. 晶体的衍射晶格的结构可以通过衍射现象进行分析。
当入射光波照射到晶体上时，晶格的周期性结构会导致光波的衍射现象，形成衍射图样。
通过观察衍射图样的规则性，我们可以得知晶体的结构。
6. 晶格的缺陷晶格中存在着一些缺陷，包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷包括空位缺陷、间隙原子、替位原子和杂质原子等；线缺陷包括位错和蠕滑体等；面缺陷包括晶界和位错堆垛等。
7. 晶体的物理性质晶体的物理性质包括晶体的热物性、光学性质、电学性质和力学性质等。
晶体的热物性质包括热膨胀、导热性和热容量等；光学性质包括吸收、散射和折射等；电学性质包括介电常数和电导率等；力学性质包括硬度、弹性模量和塑性等。
8. 晶体的应用晶体在电子学、光电子学、材料科学和生物科学等领域有着广泛的应用。
晶体材料可以用于制造半导体器件、激光器件、光学元件、电子元件和传感器等。
晶体知识点总结
晶体知识点总结晶体是指在一定条件下，原子或分子按照一定的规律排列组合而成的具有一定几何形状和对称性的固体。
晶体学是研究晶体结构和性质的学科。
晶体学的发展为科学家们研究固体的结构和性质提供了重要的工具和方法。
本文将对晶体学的基本概念、晶体的结构和性质、晶体的生长和应用等方面进行总结。
一、晶体学的基本概念1. 晶体的定义和分类晶体是由一定数量的原子或分子根据一定的对称性和有序规律排列组合而成的固体。
晶体根据其对称性可以分为立方晶系、四方晶系、正交晶系、单斜晶系、三斜晶系和六角晶系六类。
根据其结构可以分为金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体等。
2. 晶体的对称性晶体的对称性是指晶体在不同的方向上具有相同的结构特征或具有对称性，可以分为旋转对称性和平移对称性。
旋转对称性是指晶体绕某个轴旋转一定角度后，其结构特征不发生变化。
平移对称性是指晶体在一定方向上进行平移后，其结构特征保持不变。
晶体的对称性是晶体学研究的重要内容之一。
3. 晶体的晶格晶体的晶格是指晶体中原子或分子排列的周期性和规律性。
晶体的晶格可以分为原子晶格和离子晶格。
原子晶格是指晶体中原子的排列规律，原子之间的距离和方向是有规律的。
离子晶格是指晶体中离子的排列规律。
晶格的性质直接影响着晶体的物理性质和化学性质。
4. 晶体的晶体结构晶体结构是指晶体中原子或分子排列的空间结构特征。
根据晶体结构的不同，晶体可以分为简单周期晶体和复杂周期晶体。
简单周期晶体是指晶体结构具有简单重复周期的特征，例如金属晶体。
复杂周期晶体是指晶体中存在复杂的周期结构，例如离子晶体和分子晶体。
二、晶体的结构和性质1. 基本结构单元晶体的基本结构单元是晶体中最小的重复单元，晶格中的原子或分子就是以基本结构单元为基础进行排列组合的。
不同类型的晶体具有不同的基本结构单元。
例如，金属晶体的基本结构单元是原子，而离子晶体的基本结构单元是离子。
2. 晶体的晶体形貌晶体的晶体形貌是指晶体在外形上的特征。
第二章4 晶体结构与塑性变形之小结
冷加工: 冷加工: 在金属的再结晶温度以下的塑性 变形加工。如低碳钢的冷轧、冷拔、冷冲等， 变形加工。如低碳钢的冷轧、冷拔、冷冲等， 有加工硬化的现象产生。 有加工硬化的现象产生。 热加工: 热加工 在金属的再结晶温度以上的塑性变 形加工。如碳钢的热轧、锻造等， 形加工。如碳钢的热轧、锻造等，因有动态再 结晶发生, 无加工硬化现象产生。 结晶发生 无加工硬化现象产生
一﹑金属的晶体结构
1.三种常见的金属晶体结构: 三种常见的金属晶体结构:
体心立方晶格; 面心方晶格; 体心立方晶格; 面心方晶格; 密排六方立方晶格 单晶体：晶体内部的晶格位相完全一致。 单晶体：晶体内部的晶格位相完全一致。 多晶体：由许多小单晶体组合成的晶体。 多晶体：由许多小单晶体组合成的晶体。实际金属 晶体是多晶体结构。 晶体是多晶体结构。
三、回复和再结晶
(一).回复 加热温度较低，晶内原子移动,点线缺陷复合消失、减少。 加热温度较低，晶内原子移动,点线缺陷复合消失、减少。晶 粒和显微组织仍保持变形后的形态，不发生明显变化。 粒和显微组织仍保持变形后的形态，不发生明显变化。 强度和硬度只略有降低， 塑性有所增高， 残余应力大大降低。 强度和硬度只略有降低 ， 塑性有所增高 ， 残余应力大大降低 。 去应力退火就是利用回复过程、 消除冷变形金属残余内应力， 去应力退火就是利用回复过程 、 消除冷变形金属残余内应力 ， 保留加工硬化效果的工艺方法。 保留加工硬化效果的工艺方法。 (二).再结晶 加热温度较高，原子扩散能力增大，被压扁拉长、 加热温度较高，原子扩散能力增大，被压扁拉长、破碎的晶 粒重新生核、长大变成新的均匀、 粒重新生核、长大变成新的均匀、细小的等轴晶称再结晶 再结晶后，内应力全部消失，金属的强度和硬度明显降低， 再结晶后，内应力全部消失，金属的强度和硬度明显降低， 而塑性和韧性大大提高,加工硬化现象被消除。 而塑性和韧性大大提高,加工硬化现象被消除。 物理、化学性能基本上恢复到变形前的水平,晶格类型不变。 物理、化学性能基本上恢复到变形前的水平,晶格类型不变。 ).晶粒长大 (三).晶粒长大 继续加热保温会发生晶粒长大。 继续加热保温会发生晶粒长大。粗大的晶粒组织使金属的强 硬度、塑性、韧性等机械性能都显著降低。 度、硬度、塑性、韧性等机械性能都显著降低。
晶体知识点总结归纳
晶体知识点总结归纳一、晶体结构1、晶体的周期性结构晶体的原子或者分子按照一定的规则排列，形成周期性的结构。
这种周期性结构能够使得晶体在空间中呈现出一定的几何形状，比如正方体、六棱柱等。
晶体的周期性结构是晶体学的基础，它决定了晶体的物理性质和化学性质。
2、晶体的晶胞晶体的周期性结构可以用一个最小的单位来描述，这个单位就是晶胞。
晶胞是一个由原子或者分子组成的空间结构，它能够通过平移操作重复填充整个晶格。
晶胞的几何形状可以是立方体、正六边形、正八面体等。
晶胞之间的排列方式可以分为立方晶系、四方晶系、正交晶系、六方晶系、单斜晶系和三斜晶系六种。
3、晶体的结构体系晶体学根据晶体的结构特点将晶体分为七种结构体系：三斜晶系、单斜晶系、正交晶系、六方晶系、三方晶系、四方晶系和立方晶系。
每种结构体系又可以进一步细分为不同的晶体族和晶体面。
4、晶体的晶面和晶向在晶体的结构中，晶面和晶向是两个非常重要的概念。
晶面是晶体中原子或者分子排列的平行表面，它通过Miller指数来进行描述。
晶向是晶体中原子或者分子排列的方向，它通过晶向指数来进行描述。
晶面和晶向的概念对于描述和理解晶体的外观和物理性质有着重要的作用。
5、晶体的点阵和空间群晶体的周期性结构可以用点阵和空间群来描述。
点阵是晶体结构中最小的重复单元，它能够通过平移操作重复填充整个晶格。
空间群是晶体结构中具有平移、旋转和镜像对称性的一种对称操作。
点阵和空间群的描述能够完整地描述晶体的结构和对称性。
二、晶体的生长1、晶体生长的方式晶体生长是晶体学中一个非常重要的研究领域，它研究的是晶体是如何从溶液或者气态中长大的。
晶体生长的方式包括溶液生长、气相生长和固相生长三种。
溶液生长是晶体从溶液中长大的过程，这是晶体生长中最常见的一种方式。
气相生长是晶体从气态中长大的过程，它常用于生长单晶膜和纳米颗粒。
固相生长是晶体从固态中长大的过程，它常用于生长大尺寸的单晶材料。
2、晶体生长的控制晶体生长的过程受到各种因素的影响，比如温度、浓度、界面能等。
02.1第二章 晶体结构及晶体学(1)
第一节 晶体结构排列的物
第一节 晶体结构 二、晶体的特性
自限性 均匀性 各向异性 对称性 稳定性
第一节 晶体结构 三、晶体的结构
基本概念
基元 点阵 晶格参数 晶胞 空间点阵类型
NaCl 晶体结构
•黄球表示钠离子(Na+) •绿球表示氯离子(Cl-) 在氯化钠晶体中，钠离子与氯 离子通过离子键相结合 每个钠离子与和它紧邻的6个氯 离子相连 每个氯离子与和它紧邻的6个钠 离子相连 钠离子和氯离子在三维空间上 交替出现，并延长形成氯化钠晶 体 氯化钠晶体中没有氯化钠分子， NaCl只是代表氯化钠晶体中钠离 子的个数和氯离子的个数为1:1
7．晶格 把点阵中的结点假想用一系列平行直线连接 起来构成空间格子称为晶格。 8．晶胞 构成晶格的最基本单元。 由于晶体中原子排列的规律性，可以用晶 胞来描述其排列特征。 9．晶格常数 晶胞的棱边长度a、b、c和棱间夹角α、β、γ 是衡量晶胞大小和形状的六个参数，其中a、 b、c称为晶格常数或点阵常数。 其大小用A来表示（1A=10-8cm） 若a=b=c，α=β=γ=90°这种晶胞就称为简单 立方晶胞。具有简单立方晶胞的晶格叫做简 单立方晶格。
30
晶向族： —— 加 < >
1. 立方晶系，数字相同，仅正负号、数字排序不同的属 同一晶向族
2. 一个晶向指数代表一系列相互平行、方向相同的晶向 3. 一个晶向族代表一系列性质地位相同的晶向 [111] [ 1 11] [1 1 1] [11 1 ] = < 111 >
[ 1 1 1] [ 1 1 1 ] [1 1 1 ] [ 1 1 1 ]
请绘出下列晶向： [001] [010] [100] [110] [1 1 0] [10 1 ] [112] 请绘出下列晶面： (001) (010) (100) (110) (1 1 0) (10 1 ) (112)
晶体结构与性质知识总结（完善）
晶体结构与性质知识总结（完善）晶体结构与性质知识总结(完善)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN3-1、晶体的常识⼀、晶体和⾮晶体1、概述——⾃然界中绝⼤多数物质是固体，固体分为和两⼤类。
微观空间⾥呈现周期性有序排列的宏观表象。
* 晶体不因颗粒⼤⼩⽽改变，许多固体粉末⽤⾁眼看不到规则的晶体外形，但在显微镜下仍可看到。
* 晶体呈现⾃范性的条件之⼀是晶体⽣长的速率适当，熔融态物质凝固速率过快常得到粉末或没有规则外形的块状物。
* 各向异性——晶体的许多物理性质如强度、热导性和光导性等存在各向异性即在各个⽅向上的性质是不同的⼆、晶胞1、定义——描述晶体结构的基本单元。
2、特征——（1）习惯采⽤的晶胞都是体，同种晶体所有的晶胞⼤⼩形状及内部的原⼦种类、个数和⼏何排列完全相同。
（2）整个晶体可以看作是数量巨⼤的晶胞“⽆隙并置”⽽成。
<1> 所谓“⽆隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙；<2> 所谓“并置”是指所有晶胞都是平⾏排列的，取向相同。
3、确定晶胞所含粒⼦数和晶体的化学式——均摊法分析晶胞与粒⼦数值的关系（1）处于内部的粒⼦，属于晶胞，有⼏个算⼏个均属于某⼀晶胞。
（2）处于⾯上的粒⼦，同时为个晶胞共有，每个粒⼦有属于晶胞。
（3）处于90度棱上的粒⼦，同时为个晶胞共有，每个粒⼦有属于晶胞。
（4）处于90度顶点的粒⼦，同时为个晶胞共有，每个粒⼦有属于晶胞；处于60度垂⾯顶点的粒⼦，同时为个晶胞共有，每个粒⼦有属于晶胞；处于120度垂⾯顶点的粒⼦，同时为个晶胞共有，每个粒⼦有属于晶胞。
4、例举三、分类晶体根据组成粒⼦和粒⼦之间的作⽤分为分⼦晶体、原⼦晶体、⾦属晶体和离⼦晶体四种类型。
3-2、分⼦晶体和原⼦晶体⼀、分⼦晶体1、定义——只含分⼦的晶体。
2、组成粒⼦——。
3、存在作⽤——组成粒⼦间的作⽤为（），多原⼦分⼦内部原⼦间的作⽤为。
* 分⼦晶体中定含有分⼦间作⽤⼒，定含有共价键。
第二章 晶体结构
第二章晶体结构内容提要大多数无机材料为晶态材料，其质点的排列具有周期性和规则性。
不同的晶体，其质点间结合力的本质不同，质点在三维空间的排列方式不同，使得晶体的微观结构各异，反映在宏观性质上，不同晶体具有截然不同的性质。
1912年以后，由于X射线晶体衍射实验的成功，不仅使晶体微观结构的测定成为现实，而且在晶体结构与晶体性质之间相互关系的研究领域中，取得了巨大的进展。
许多科学家，如鲍林（Pauling）、哥希密特（Goldschmidt）、查哈里阿生（Zachariason）等在这一领域作出了巨大的贡献，本章所述内容很多是他们研究的结晶。
要描述晶体的微观结构，需要具备结晶学和晶体化学方面的基本知识。
本章从微观层次出发，介绍结晶学的基本知识和晶体化学基本原理，以奠定描述晶体中质点空间排列的理论基础；通过讨论有代表性的无机单质、化合物和硅酸盐晶体结构，以掌握与无机材料有关的各种典型晶体结构类型，建立理想无机晶体中质点空间排列的立体图像，进一步理解晶体的组成－结构－性质之间的相互关系及其制约规律，为认识和了解实际材料结构以及材料设计、开发和应用提供必要的科学基础。
2.1 晶体化学基本原理由于天然的硅酸盐矿物和人工制备的无机材料制品及其所用的原料大多数是离子晶体，所以在这一节主要讨论离子晶体的晶体化学原理。
一、晶体中键的性质（键性的判别）过去的教学中，以电子云的重要情况讨论键型。
Na－Cl认为是典型的离子键。
硅酸盐晶体中比较典型的结合键方式：Si－O Al－O M e－O （M代表许多碱、碱土金属）Me－O、Al—O键通常认为是比较典型的离子键，而Si－O键中Si－O键离子键、共价键成分相当。
为了方便，通常也认为是离子键。
那么键的成分是如何确定的？即通常如何判断键的类型呢？Pauling通过大量的研究发现，可以根据各元素的电负性差别判断键的类型（由于电负性反映元素粒子得失电子的能力）。
元素电子的电负性x＝元素电子的电离能力I＋元素原子的电子亲和能E。
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小结
第二章晶体与晶体结构
内容:
金属的晶体结构：
合金的晶体结构
实际金属的晶体结构
第一节金属的晶体结构
晶体与非晶体
1. 晶体：指原子呈规则、周期性排列的固体。
常态下金属主要以晶体形式存在。
晶体具有各向异性。
非晶体：原子呈无规则堆积，和液体相似，亦称为“过冷液体”或“无定形体”。
在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。
2. 区别
(a)是否具有周期性、对称性
(b)是否长程有序
(c)是否有确定的熔点
(d)是否各向异性
3金属的晶体结构
晶体结构描述了晶体中原子（离子、分子）的排列方式。
1）理想晶体——实际晶体的理想化
·三维空间无限延续，无边界
·严格按周期性规划排列，是完整的、无缺陷。
·原子在其平衡位置静止不动
2）理想晶体的晶体学抽象
（晶体）空间规则排列的原子→刚球模型→晶格（刚球抽象为晶格结点，构成空间格架）→晶胞（具有周期性最小组成单元）。
晶体学参数：a,b,c,α,β,γ
晶格常数：a,b,c
晶系：根据晶胞参数不同，将晶体分为七种晶系。
90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。
立方晶系：a=b=c，α=β=γ=90︒
六方晶系：a1=a2=a3≠ c, α=β=90︒, γ=120︒
原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半。
晶胞原子数：一个晶胞内所包含的原子数目。
配位数：晶格中与任一原子距离最近且相等的原子数目。
致密度：晶胞中原子本身所占的体积百分数。
二.常见的金属晶格
晶胞晶体学参数原子半径晶胞原子数配位数致密度
2 8 68% BCC a=b=c,α=β
=γ=90o
FCC a=b=c, α=
4 12 74%
β=γ=900
HCP a=b c,
a/2 6 12 74% c/a=1.633, α
=β=90o, γ
=120o
第二节实际金属的晶体结构
理想晶体+晶体缺陷——实际晶体
实际晶体——单晶体和多晶体
单晶体：内部晶格位向完全一致，各向同性。
多晶体：由许多位向各不相同的单晶体块组成，各向异性。
晶粒\\晶界\\亚晶粒\\亚晶界
二、晶体缺陷：实际晶体中存在着偏离（破坏）晶格周期性和规则性的部分。
1．点缺陷——晶格结点处或间隙处，产生偏离理想晶体的变化；
空位：晶格结点处无原子；
置换原子：晶格结点处为其它原子占据；
间隙原子：原子占据晶格间隙；
点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，称晶格畸变。
从而强度、硬度提高，塑性、韧性下降。
2.线缺陷(位错)—二维尺度很小，另一维尺度很大的原子
错排
位错：晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移，滑移面上滑移区与未滑移区的交界线称作位错。
有刃型位错和螺型位错两种类型。
位错对性能的影响：金属的塑性变形主要由位错运动引起，因此阻碍位错运动是强化金属的主要途径。
从ρ- σ关系可以看出，减少或增加位错密度都可以提高金属的强度。
3. 面缺陷——一维尺度很小，而二维尺度较大的原子
错排区域。
分为晶界、亚晶界、表面等
第三节非金属晶体
离子键特点：结合力很大
离子晶体性能：硬度高，强度大，热膨胀系统小，但脆性大。
共价键特点：结合力很大
共价晶体性能：强度高，硬度高，脆性大，熔点高，沸点高和挥发性低。
金属键特点：
①良好的导电性和导热性。
②正的电阻温度系数。
③不透明并呈现特有的金属光泽。
④良好的塑性变形能力，金属材料的强韧性好。
分子键特点：范特瓦尔斯力很弱，由分子键结合的固体材料熔点低、硬度也很低，因无自由电子，因此材料有良好的绝缘性。
金属键分子键和共价键离子键、共价键多种结合键
第四节金属的结晶
1 .结晶与凝固的区别
2.纯金属的冷却曲线和过冷现象
3.纯金属的结晶过程
4. 金属晶粒的大小与控制
一次结晶、二次结晶
a.当温度T>T0时，Fs>FL, 液相稳定
b.当温度T<T0时，Fs<FL, 固相稳定
c.当温度T=T0时，Fs=FL, 平衡状态
T0：理论结晶温度（熔点或平衡结晶温度）在该温度下, 液体和晶体处于动平衡状态。
纯金属结晶时的冷却曲线
过冷与过冷度
液态金属在理论结晶温度以下开始结晶的现象称过冷。
理论结晶温度与实际结晶温度的差∆T称过冷度。
∆T= T0 –T1
过冷度大小与冷却速度有关，冷速越大，过冷度越大。
过冷是结晶的必要条件。
二、金属的结晶过程
结晶：由晶核的形成和晶核的长大两个基本过程组成。
液态金属中存在着原子排列规则的小原子团，它们时聚时散，称为晶坯。
在T0以下，经一段时间后（即孕育期），一些大尺寸的晶坯将会长大，称为晶核。
晶核形成后便向各方向生长，同时，又有新的晶核产生。
晶核不断形成，不断长大，直到液体完全消失。
每个晶核最终长成一个晶粒，两晶粒接触后形成晶界。
晶体长大的方式：
⑴平面状长大（小体积液体）
⑵树枝状长大（实际金属）
实际金属的结晶主要以树枝状长大。
这是由于晶核棱角处的散热条件好，生长快，先形成一次轴，一次轴又会产生二次轴…，树枝间最后被填充。
三.影响晶核的形核率和晶体长大率的因素
1.晶粒度：表示晶粒大小的尺度。
晶粒度可用晶粒的
平均面积或平均直径表示。
标准晶粒度共分八级，一级最粗，八级最细。
2.决定晶粒度的因素
晶粒的大小取决于晶核的形成速度和长大速度。
单位时间、单位体积内形成的晶核数目叫形核率(N)。
单位时间内晶核生长的长度叫长大速度(G)。
N/G比值越大，晶粒越细小。
因此，凡是促进形核、抑制长大的因素，都能细化晶粒。
3.控制晶粒度的因素
①提高过冷度
过冷度ΔT提高，N提高、G提高
过冷度ΔT太高，D降低——N降低、G降低
所以，过冷度ΔT↑，N↑↑，G↑——N/G增大，细化
②变质处理又称孕育处理
即有意向液态金属内加入非均匀形核物质从而
细化晶粒的方法。
所加入的非均匀形核物质叫
变质剂（或称孕育剂）。
③振动，搅拌等
对正在结晶的金属进行振动或搅动，一方面可
靠外部输入的能量来促进形核，另一方面也可
使成长中的枝晶破碎，使晶核数目显著增加。