结晶化学习题答案

结晶化学习题答案

第一章〃习题与答题

1. 晶体的两个最显著且重要的特点是什么？★

答：（1）化学元素是质点，和（2）质点在三维空间的周期

重复。或者（1）一定的化学成分，和（2）一定的晶体结构。 2. 晶体一定是固态的吗？

答：是。因为它的内部质点在三维空间做周期性重复排列。

3. 简述晶体结构和晶体结构要素。

答：晶体结构：反映晶体结构中全部基元之间关联特征的整体。四种晶体结构要素：

（1）质点，即构成晶体的离子、原子、离子团或分子；

（2）行列，是质点在一维方向上周期重复排列构成的直线；

（3）面网，是质点在二维方向上周期重复排列形成的平面；

（4）晶胞，晶体结构的最小重复单位。将晶胞在三维空间无

间隙平移就可建立起整个晶体结构。

4. 综合说明各晶体结构要素之间的关系。

答：（1）构成晶体结构的质点在一维空间按一定规律周期重

复排列可以建立行列；在二维空间按一定规律周期重复排列可以

建立面网，在三维空间按一定规律周期重复排列可以建立晶体结构。

（2）在晶体结构的任一行列上总可找出一单位行列，即质点在该行列方向上的最小周期重复单位；沿该行列方向无间隙平移其单位行列即可建立该行列。找出晶体结构中互相平行、但不同的行列，将它们沿另二维方向按一定的周期平移，整个晶体结构即可建立。

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（3）在晶体结构的任一面网上总可以找出一个单位面网，将这个单位面网在该二维方向无间隙平移，可推导出该二维的整个面网。找出晶体结构中平行、但不同的面网，将它们按一定周期在另一维方向平移，可以建立整个晶体结构。（4）将上述的中在晶体结构中一定、也只能找到一个最小重复单位，晶胞，将晶胞在三维方向无间隙平移，可以获得整个晶体结构。晶胞里可以找到所有的质点、单位行列和单位面网（有些行列和面网需要拓展结构以后才能看出）。 5. 简述晶体结构要素分别与晶面、晶棱和角顶的关系。★

答：晶体结构最外的那层面网就是晶面，最外的两面网相交的一条行列即是晶棱，最外的三个面网或三根行列的交点处的质点就是角顶。 6. 指出晶体、准晶体和玻璃体的异同，解释为什么它们有此区别。

答：晶体同时具有短程有序、长程有序、和长程平移有序特征；准晶体同时具有短程有序和长城有序，但无长程平移有序特

征；玻璃体只有短程有序特征。 7. 根据晶体的定义，分别解释晶体的对称性、自限性、均一性、异向性和稳定性。

（提示：从晶体结构的角度）★

答：（1）对称性：因为晶体结构中的质点在三维空间周期性重复排列，晶体结构是对称的，所以晶体必然是对称的；

（2）自限性。已知晶体结构由晶胞无间隙平移而成，而晶面是晶体结构最外的一层面网。在晶体结构中的面网一定是二维的平面，也就是说，无论晶体结构有多少个面网暴露在最外层，它们始终都是平面，晶面与晶面的交线是晶棱（即晶体结构最外部的一根行列）。围绕晶体结构存在的所有最外层面网相交只能形成直的晶棱或尖的角顶，因此，晶体自发地只能长成凸几何多面体形态。（3）均一性：晶体结构是晶胞在三维空间周期性重复排列的结果，故晶体不

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同位置所取样品的质点种类和排列规律是完全一样的，所以，晶体的不同部位的物理和化学性质必然完全一样。

（4）异向性。晶体结构中，不同方向的面网在质点种类、数量和排列规律上都有所相同，因此，晶体在不同方向上的性质也必然有所不同。

（5）稳定性：就同成分不同物态的物质而言，晶体的内能最小，结构最为稳定。

8. 如果理想晶体的种的定义是“具有相同化学成分和相同晶体结构的晶体归为一个种”，则知道：具有不同化学成分和不同晶体结构的晶体属于不同的种。请分别回答并解释：“具有相同化学成分和不同晶体结构的晶体”和“具有不同化学成分和相同晶体结构的晶体”是否属于同一个种？★

答：从晶体种的定义和晶体的定义知道：同种晶体应具有相同的化学成分和晶体结构，故以上两种表述的晶体均不属于同一个种。

结晶化学〃第二章习题与思考题

1. 单形的概念。★★★★

答：单形是对称要素联系起来的一组晶面的组合。 2. 分别列出要求掌握的16种几何单形的名称和几何特征。

3. 将16个单形（掌握）中特征相似的单形归成一组（至少3组）；当你遇到其中一个时，请准确说出它的名称和特征。★ 答：面类：单面、平行双面；

柱类：斜方柱、四方柱、三方柱、六方柱、立方体；

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锥类：斜方双锥、四方双锥、六方双锥、八面体；

面体类：斜方四面体、四方四面体、四面体、菱面体、菱形十二面体。 4. 解释单形中一般形和特殊形的概念，以及两者的关系。★

答：一般形是指晶面与晶体中的对称要素以任意角度相交的单形；特殊形是指晶面垂直或平行于晶体中的任何一种对称要素，或与相同对称要素等角度相交。一般形和特殊形是根据晶面与对称要素的相对位臵来划分的，一个对称型中，只可能有一种一般形，晶类即以其一般形的名称来命名。 5. 说明单形和结晶单形两概念的异同。

答：在概念上，单形包含了几何单形和结晶单形，一般泛指几何单形；而结晶单形同时考虑了单形的对称性和几何形态。

6. 举例说明为什么中、低级晶族的晶体上必然会存在聚形现象。★

答：晶体的自限性指出晶体不可能有敞开的空间，因此，开形类的单形不可能独立地出现在晶体上，如柱类和单锥类，它们必须与低级晶族的平行双面或单面或者与其它单形相聚合构成一个封闭的空间。例如低级晶族的斜方柱，必须与平行双面聚合；又如中级晶族的三方单锥，需与单面聚合。 7. 判断后述表述的真伪并说出判别依据：① 已知高级晶族的单形都是闭形，所以高级晶族的晶体上不会出现聚形现象；② 推导单形时，当属于同一晶系的两个点群中同时出现名称相同的结晶单形时，这两个结晶单形的对称程度一定不同，而几何形态是一样的；③ 四面体可以有两个不同的单形符号；④ 在书写点群的国际符号时，立方晶系和四方晶系对称要素的三个选择方向是一样的。★★★★