晶体学基础知识点及思维导图
人教化学选修3第三章第一节 晶体的常识(共19张PPT)
5.晶体具有各向异性。如蓝晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上 的硬度不同；又如石墨在与层垂直的方向上的导电率与层平 行的方向上的导电率1∕104。晶体的各向异性主要表现在是： （）
①硬度 ②导热性 ③导电性 ④光学性质
A.①③
B.②④
C.①②③
D.①②③④
6．下列关于晶体自范性的叙述中，不正确的是
自范性
微观结构
晶体
有（能自发呈现多面体外 形）
非晶 没有（不能自发呈现多面
体 体外形）
原子在三维空间里 呈周期性有序排列
原子排列相对无序
自范性：①晶体自范性的本质：是晶体中粒子微观空间里呈现
周期性的有序排列的宏观表象。
②晶体自范性的条件之一：生长速率适当。
2、分类
归纳新知
晶体
离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体
D.玛瑙
2.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是：（ ）
A.晶体一定比非晶体的熔点高
B.晶体有自范性但排列无序
C.非晶体无自范性而且排列无序
D.固体SiO2一定是晶体
3.区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是：（ ）
A.熔沸点
B.硬度
C.颜色
D.x-射线衍射实验
4.下列过程不可以得到晶体的有：（ ） A.对NaCl饱和溶液降温，所得到的固体 B.气态H2O冷却为液态，然后再冷却成的固态 C.熔融的KNO3冷却后所得的固体 D.将液态的玻璃冷却成所得到的固体
为什么晶体呈现规则的几何外形 ，而非晶体没有规则的几何外形 呢？你认为可能和什么因素有关 ？
2、晶体自范性本质：
自范性条件之一：生长速率适当
知识拓 展
粒子微观空间里呈现周期性有序排列的宏观表 象
晶体学基础 图文解说
a
a
a
气态
物质三种聚集态
液态
晶体
固态 非晶体
准晶体
§7.1 晶体的点阵结构
7.1.1 晶体的特征
Nankai University
1. 晶体的均匀性和各向异性 晶体的均匀性
Long-range-order
-石英
Crystalline Solid
Glass (Amorphous Solid)
2
2
2
1 43
1 43
1 4
3
1
4 3
1
4 3
1
4 3
1 4
3
有6套等同点，2套C，4套H
判断结构基元的方法
找出所有等同点，指出套数和内容（每套的周 期必一样）
把点阵点设在其中任一套等同点的位置 每个点阵点代表一个结构基元，结构基元内容
为各套中的一个原子 结构基元的重复周期为一套点的周期
a 点阵点： 把点阵点设在一套C上 每个点阵点的内容—结构基元： 2C，4H 结构基元的重复周期： a
素单位(素格子)：每个单位摊到一个点阵点的单 位叫素单位。
复单位：每个单位摊到一个以上点阵点的单位 叫复单位(复格子)。
正当单位(正当格子)：
尽量选取具有较规则形状的、面积较小的平行 四边形单位叫正当单位。
平面点阵的正当单位可有四种形状，五种型式。
a b
a b
a b
a b
a b
正方
六方 矩形(带心)
1. 直线点阵(one-dimensional lattice) 定义：在一维方向上等间隔排列的无穷点列
几何形式： a
。。。。。。。。。。。。 。点阵点，相邻两点间的距离a 叫基本周期。 平移群：点阵的代数形式，能使点阵复原的全 部平移向量集称为平移群。
高中化学选修3课件-3.1 晶体的常识2-人教版
晶体可以看作是数量巨大的晶胞 “无隙并置”而成.
“无隙”指相邻的晶胞之间没有任何间隙；
一个晶胞与相邻的晶胞完全共顶点、共棱边、共面
“并置”指所有晶胞都是平行排列的，取向相同。
一个晶胞到另一个晶胞只需平移，不需转动
“完全等同” 指所有晶胞的形状、
内部的原子种类、个数及几何排列完全相同
平行六面体
无隙并置
4．三种典型立方晶体结构 简单立方 体心立方 面心立方
P63 图3-7
铜晶体的一个晶胞中含有 多少个铜原子?
A: 14
B: 4
C: 8
D: 6
答案: B 为什么呢?
请看:
84 51
顶点：1/8
棱边：1/4
中心 1
学与问 P64
2
2
8
8
练习1: 下面几种晶胞中分别含有几个原子?
各1/2个
各4个 绿色：8×1/8 + 6×1/2 = 4 灰色：12× ¼ + 1 = 4
练习2: 下面几种晶胞中分别含有几个原子?
看 图 写 化 学 式
A2BC2
挑战自我
1．现有甲、乙、丙、丁四种晶胞,可推
知：甲晶体中A与B的离子个数比为
31
42
73
面心：1/2
62 2
1
1
体心：1
5．晶胞中粒子个数的ຫໍສະໝຸດ 算方法：均摊法（或切割法） 原则：若粒子被n个晶胞共用，
均摊一个晶胞中为1／n
规律：对立方晶胞
体心：1
顶点：1/8
面心：1/2 棱边：1/4
晶胞中粒子个数计算规律（均摊法）
晶体学基础知识点及思维导图
HOMEWORKS知识点晶体结构Crystal structure 点阵结构Lattice晶胞Unit cells晶系Crystal systems布拉菲格子The Bravais lattices点群point group空间群space group关系Relationships/思维导图Mind mapping具体中文解释粒子抽象成点，形成了点阵结构，而这些点连接起来就形成了晶格，可以说点阵和晶格具有同一性，但区别于点阵具有唯一性，晶格不具有。
同样我们需要区别“lattice ”的意义 它在这应该准确的代表点阵结构而不是单单的点阵，点阵结构是具体的客观存在的而点阵是人为抽象出来的，相比于点阵对应的点阵点，点阵结构对应的就是结构基元。
晶胞堆砌成了点阵结构，晶胞又具有晶胞参数和晶胞内容两方面，也就是说可以这么表示晶胞=点阵格子+结构基元。
根据晶胞的晶胞参数我们可以把晶体的结构从宏观上分为七个方面，也就是七大晶系.七大晶系结合晶胞类型产生了14种Bravais晶格点群表示的是晶体中所包含所有点对称操作的（旋转、反应、反演）的集合。
（晶体的宏观性质不变)。
点群描述了分子结构和晶体的宏观对称性（后来老师讲点群只是对于结构基元里的原子的对称排布，我个人后来查阅思考了一下，这是局限的，点群所描述的对称性正是可以描述宏观的晶格以及肉眼可见的晶体的对称性，所以它才被引为宏观对称性。
）微观对称元素：点阵、滑移面、旋转轴（无数阶次）而晶体的宏观对称元素和微观对称元素在内的全部对称元素的一种组合就构成晶体的一种微观对称类型也就是空间群，它反应的是内部微观结构的对称性（结构基元内部原子）或者是微观的晶胞堆积方式的不同。
晶体的宏观对称性就是晶体微观对称性的宏观表现。
晶系与对称的关系：七种晶系从宏观的对称操作来看，有旋转、反射、反演，这些构成的是32种点群。
而晶系必须符合平移操作（晶体对称定律的要求），结合平移我们限定了它有14种Bravais 格子。
晶体学基础PPT课件
14
2.1.2 晶向指数和晶面指数
晶向：空间点阵中节点列的方向。空间中任两节点的 连线的方向，代表了晶体中原子列的方向。
晶面：空间中不在一直线任三个阵点的构成的平面， 代表了晶体中原子列的方向。 c
阵点坐标 op ua vb wc
b
a
15
1. 晶向指数
c
求法：
1）确定坐标系
[101]
3! 4 4组，如{111} 3!
d）h k l 有一个为0，应除以2，则有
3! 4 12组，如{1 2 0} 2
有二个为0，应除以22，则有
3! 2!22
4
3组，如{1
0
0}
24
3.六方晶系指数
三坐标系 a1，a2，c
120°
四轴坐标系 a1，a2，a3，c
120°
120°
（h k i l ) [u v t w]
晶胞 原胞
差别：晶胞能完整反映晶体内部原 子或离子在三维空间分布；原胞一 般不能保持晶体结构的对称性
8
5.晶系与布拉菲点阵 七个晶系，14个布拉菲点阵
• 简单晶胞（初级晶胞）：只有在平行六面体每个顶角上有一阵点 • 复杂晶胞： 除在顶角外，在体心、面心或底心上有阵点
9
5.晶系与布拉菲点阵 七个晶系，14个布拉菲点阵
第二章 固体结构 The structure of Solids
气态
物质
液态 固态
晶体：原子在空间呈有规则的周期性重复排列 非晶体： 原子在空间无规则排列
金的原子力 显微照片
1
高分辨率电镜直接观察晶体中原子的排列
2
※ 2.1 晶体学基础
晶体结构的基本特征：原子（或分子、离子）在三维空 间呈周期性重复排列，即存在长程有序
华科-工程材料学-思维导图 二.材料的晶体结构
标定(晶向指数)，方括号，无逗号，负号置上， 相互平行，方向一致
晶向族(方向不同的晶向同等)，任意交换指数 位置和符号
标定(晶面指数)，圆括号，无逗号，负号置上， 相互平行
晶面族，大括号，任意交换指数位置和符号
α-Fe
原子数，2
点阵常数，a
原子半径，√3*a/4
BCC
配位数，8
致密度，0.68
密排方向，<111>，1.16/a
原子半径，a/2
配位数，12
致密度，0.74
原子半径，
致密度，
概念
配位数，
晶向原子密度
晶面原子密度
概念
单晶体(一个晶粒)(各向同性)，多晶体(各向异 性)晶Biblioteka ，晶界(不一定平整)组织，相
空位
点缺陷
间隙原子
置换原子
晶体缺陷
线缺陷
位错，正常排列的晶体中，某一部分多了一层 或少了一层
附近有晶格畸变
特点
异类原子密度高于平均值 位错可以移动(塑性变形的原因)
基本知识 二.材料的晶体结构
特点
晶体结构，三维空间有序排列的特征
晶格，
基本概念
晶胞，晶格中的最小立体单元(一般为平行六 面体)
晶格常数，三棱边长度，a,b,c
晶系(7个)(14个不拉菲点阵)
简单晶系和复杂晶系。区分，只有角点有一个 原子
角顶原子(1/8)，面上原子(1/2)，胞内原子(1)
晶向 晶向与晶面指数
可以与异类原子，位错作用
面缺陷(形式为晶界，亚晶界)
密排面，{110}，1.4/a^2
注，密排方向是晶向族，密排面是晶面族
Ag,Au
原子数，4
晶体常识(免费)
思考： 1.如何鉴别晶体和非晶体? （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。 2、晶体的形成有那些途径？ （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.
A、MgB
B、 MgB2
C、Mg2B D、Mg3B2
典例分析
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
Mg2B
本节小结：
一、晶体与非晶体
晶体：质点（分子、离子、原子）在空间有规则地排列成的具有整齐外形， 以多面体出现的固体物质。【微观有序，宏观有型】
1、结构特点 微观结构：原子在三维空间里呈周期性有序排列（本质） 宏观表现：有自范性—晶体能自发地呈现多面体外形的性质（表现）
晶胞一般是平行六面体，整块晶体可看作数量巨大 的晶胞“无隙并置”而成。
（1）无隙——晶胞间无间隙：
晶胞间通过共用面连接
（2）并置——晶胞平行排列，取向相同：
平移一个晶胞单位能和相邻晶胞完全重叠
NaCl 晶体 结构 示意 图：
晶胞
Cl-
Na+
非晶胞
NaCl晶体结构和晶胞
金刚石的多面体外形、晶体结构和晶胞示意图
[课堂练习]
1、如图所示晶体中每个阳离子A或阴离子B，均可被 另一种离子以四面体形式包围着，则该晶体对应的化 学式为
A．AB C．AB3
B．A2B D．A2B3
2、右面图形是石墨晶体的层面结构图， 试分析图形推测层面上每个正六边型拥有的 共价键数和碳原子数是分别： A、6，6 B、2，4 C、2，3 D、3，2
晶体常识PPT课件
2、性质特点 （1）晶体的某些物理性质如强度、导热性、光学性质等常常表现出各向异 性（非晶体不具有各向异性） （2）晶体具有固定的熔点（非晶体不具有固定的熔点）
思考： 1.如何鉴别晶体和非晶体? （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。 2、晶体的形成有那些途径？ （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.
（2）晶体具有固定的熔点（非晶体不具有固定的熔 点）
思考：
1.如何鉴别晶体和非晶体?
（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。
.
16
2、晶体的形成有那些途径？ （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.
第三章 晶体结构与性质 第一节 晶体的常识
.
1
胆
冰
矾
糖
晶
体
明
矾
晶
水体晶. Nhomakorabea2
水晶石
.
3
.
4
祖母绿
.
5
绿宝石
.
6
猫眼石
.
7
紫水晶
.
8
黄水晶
.
9
NaCl晶体结构示意图：
Cl-
Na+
.
10
金刚石晶体 结构示意图
.
11
干 冰 晶 体 结 构
.
化学选修二晶体种类及相关知识(思维导图)
晶体物态固态晶态 以晶体形式存在 非晶态以非晶体形式存在液态特例：离子液体熔点不高的仅由离子组成的液体物质液体物质不一定由分子组成液晶态熔点至澄清点温度范围内物质聚集状态 各向异性(晶体)，流动性(液体)塑晶态一定温度条件下保持固态晶体典型特征但有一定塑性气态特例：等离子体由电子，阳离子和电中性粒子组成的整体上呈 电中性的气态物质气体物质不一定由分子组成晶体特点本质特征原子在三维空间里呈周期性有序排列 自范性本质原因原子在三维空间里呈周期性有序排列晶体能自发呈现多面体外形的性质 条件晶体生长的速率适当各向异性物理性质如强度，导热性，光学性质等制备途径熔融态物质凝固生长速率适当 溶质从溶液中析出 KH2PO4单晶气态物质凝华 化学气相沉积制备钻石 判别X射线衍射实验最为可靠的科学方法熔点固定，熔化过程中温度不变 各向异性测试晶体某些性质具有各向异性折光率测试描述晶胞：描述晶体结构的基本单元无隙 相邻晶胞间没有间隙 并置晶胞平行排列，取向相同晶胞的原子计数：均摊法方法沸点 比较一般：共价晶体>离子晶体>分子晶体，金属晶体沸点区间广先分类，每一类下具体讨论晶体类型结构图法 结构图与已知的某种晶体类似，则晶体类型相同 物质种类见”各种晶体常见物质类别“计算 方法晶体密度计算顺序：晶胞原子计数--物质的量--晶胞质量-- 晶胞体积--晶体密度由关系式得出各参量关系，从中解得待求量共价晶体微观空间里没有分子微粒间作用力：共价键键长越短，键能越大，键越强 物理性质熔点高，硬度大熔化时克服共价键任何情况不导电 难溶于任何溶剂举例 晶体B，金刚石分子晶体定义：只含分子的晶体特性熔点低，硬度小范德华力越大，熔点越高，含氢键的高 范德华力：分子量，极性烷烃类碳原子数越多，支链越少，熔点越高原因：靠分子间作用力相互吸引作用力 范德华力/氢键种类所有的非金属氢化物，部分非金属单质，部分非金属氧化物； 几乎所有的酸；绝大多数有机物（AlCl3）金属晶体构成微粒：原子 微观空间没有分子作用力：金属键概念 金属阳离子和自由电子间 存在的强的相互作用特点无饱和性，方向性强弱金属原子半径越小，价电子数越多，金属键越强 成键粒子金属阳离子与自由电子结构等径圆球密堆积面心六方最密堆积体心立方堆积描述电子气理论 延展性，导电性，导热性，光泽性性质特征性质 金属键越强，金属熔点越高，硬度越大合金改性离子晶体构成微粒：阴阳离子作用力：主要离子键强弱 离子半径越小，电荷数越高， 离子键越强性质 无方向性，饱和性，为静电作用特点离子晶体中可能存在共价键，氢键物理性质熔点高，硬度大，脆 离子键越强，熔沸点越高不导电，溶于水/熔融导电导电是化学变化无延展性 错动使得同性离子相互排斥 溶解性易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂结构NaCl,CsCl,ZnS,CaF2四种主要类型过渡晶体特点四种晶体都有过渡类型离子/共价离子键百分数举例石墨层内共价键，层间范德华力sp2杂化形成平面六元并环结构硬度低，层间可相对滑动熔点高于金刚石。
人教版化学选修三晶体的常识ppt
I2的晶胞
金刚石的晶胞
2、图是超导化合物一钙钛矿晶体中最小 重复单元(晶胞)的结构.请回答： 该化合物的化学式为___C_a_T_iO_3.
注意：
在使用均摊法计算规律时一定先 看清楚晶胞构型；若晶胞构型不 是立方体，晶胞中的微粒数视情 况而定！！
二氧化硅的分子式？ SiO2
1mol的二氧化硅分子中有多少摩尔的共价键 4mol
晶胞
思考
1.每个晶胞中平均有 4 个Na+ 4 个Cl-？
2.NaCl晶体中，每个Na+周
围最近距离的Cl-有 6 个？ 每Na个+有Cl6-周个围？最近距离的
3.在NaCl晶体中，每个Na+周 围最近距离的Na+有12个？
4.该晶胞中，若Na+和Cl-间的最近距离为 0.5ax10-10m，则晶体的密度？ 0·39/a3 （g/cm3）
晶胞 2.NaCl晶体中，每个Na+周围最近距离的
Cl-有 6 个
31
42
每个Cl-周围最近距离的Na+有 6 个
Cl-
Na+
83
74
51
62
晶胞
3.在NaCl晶体中，每个Na+周
习惯采用的晶胞是平行六面体，整 块晶体可看作数量巨大的晶胞“无 隙并置”而成（相邻晶胞间无间隙； 平行排列，取向相同）
问题（P63 图3-7）：
铜晶体的一个晶胞中含有 4个铜原子
为什么呢?
晶胞对质点（粒子）的占有率
顶点： 1/8
第三章第一节晶体的常识PPT课件
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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晶体结构Crystal structure
点阵结构Lattice
晶胞Unit cells
晶系Crystal systems
布拉菲格子The Bravais lattices 点群point group
空间群space group
关系Relationships/思维导图Mind mapping
具体中文解释
粒子抽象成点，形成了点阵结构，而这些点连接起来就形成了晶格，可以说点阵和晶格具有同一性，但区别于点阵具有唯一性，晶格不具有。
同样我们需要区别“lattice”的意义它在这应该准确的代表点阵结构而不是单单的点阵，点阵结构是具体的客观存在的而点阵是人为抽象出来的，相比于点阵对应的点阵点，点阵结构对应的就是结构基元。
晶胞堆砌成了点阵结构，晶胞又具有晶胞参数和晶胞内容两方面，也就是说可以这么表示晶胞=点阵格子+结构基元。
根据晶胞的晶胞参数我们可以把晶体的结构从宏观上分为七个方面，也就是七大晶系.七大晶系结合晶胞类型产生了14种Bravais晶格
点群表示的是晶体中所包含所有点对称操作的（旋转、反应、反演）的集合。
（晶体的宏观性质不变)。
点群描述了分子结构和晶体的宏观对称性（后来老师讲点群只是对于结构基元里的原子的对称排布，我个人后来查阅思考了一下，这是局限的，点群所描述的对称性正是可以描述宏观的晶格以及肉眼可见的晶体的对称性，所以它才被引为宏观对称性。
）
微观对称元素：点阵、滑移面、旋转轴（无数阶次）
而晶体的宏观对称元素和微观对称元素在内的全部对称元素的一种组合就构成晶体的一种微观对称类型也就是空间群，它反应的是内部微观结构的对称性（结构基元内部原子）或者是微观的晶胞堆积方式的不同。
晶体的宏观对称性就是晶体微观对称性的宏观表现。
晶系与对称的关系：七种晶系从宏观的对称操作来看，有旋转、反射、反演，这些构成的是32种点群。
而晶系必须符合平移操作（晶体对称定律的要求），结合平移我们限定了它有14种Bravais 格子。
再结合微观对称元素，就会得到230种空间群。