晶体的结构
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Metal crystal
Ionic crystal
Molecular crystal and atom crystal
物质：气态 液态 固态
固态物质：晶体
非晶体
晶体：原子在空间呈有规则地周期性重复排列； 非晶体：原子无规则排列。
晶体中原子排列的作用
原子排列
组织
性能
研究固态物质的内部结构，即原子排列和分布规律是 了解掌握材料性能的基础，才能从内部找到改善和发 展新材料的途径。
晶体的微观结构是1912 年Laue开始用X－射线进行 分析，大量事实表明晶体内 部的质点具有周期性重复的 规律性，即整块晶体是由完 全等同的晶胞无隙并置地堆 积而成的.晶胞里原子的数 目、种类;晶胞的形状、取 向、大小、排列完全等同。 晶胞与它的比邻晶胞完全共 顶角、共面、共棱的，取向 一致，无间隙，可平移，整 个晶体的微观结构不可区别 。
非晶态不具有晶体微观 结构的平移对称性.
8
图3-7对比了晶态和 非晶态.可见,晶体 微观空间的原子排 列,无论是近程还是 远程,都是周期性有 序结构,而非晶态只 是近程有序而远程 无序,无周期性规律 .
3.2 晶胞(unit cell)-晶体中最有代表性的重复单元
3.2.1 晶胞的基本特征
(1) 晶胞具有平移性
边长:a=bc 夹角: = = =900 实例: Sn, SnCl2
四方
13
边长:a = bc 夹角: = =900 =1200 实例: Mg, AgI
六方
14
正交
15
边长:a bc 夹角: = = =900 实例: I2 HgCl2
单斜
16
边长:a bc 夹角: ==900 900 实例: S, KClO3
类； 4．理解金属晶体的堆积模型； 5．熟悉离子的特征、离子键、晶格能； 6．理解离子晶体的基本类型以及离子晶体结构模型。
2
本章教学内容
3.1 晶体 3.2 晶胞 3.3 点阵、晶系 （选学内容）
3.4 金属晶体
3.5 离子晶体
3.6 分子晶体与原子 晶体 (自学)
Crystal Uystem
三斜
17
边长:a bc 夹角: 900 实例: CuSO4.5H2O
菱方
边长:a = b=c 夹角: = = 90° 实例: Al2O3, CaCO3, As, Bi
18
3-2-3. 晶胞原子的坐标与计数(自学)
3-2-4 .素晶胞与复晶胞
素晶胞是晶体微观空间中的最小基本单元。 复晶胞是素晶胞的多倍体。即体心晶胞、面
10
◆晶胞有二个要素：
一是晶胞的大小、型式。晶 胞的大小、型式由a、b、c三 个晶轴及它们间的夹角 α .β .γ 所确定。 另一是晶胞的内容。由组成晶 胞的原子或分子及它们在晶胞 中的位置所决定。
11
3-2-2 .布拉维系----七大晶系
立方
12
边长: a=b=c 夹角: = = =900 实例: Cu , NaCl
H:六方
C: 底心
20
F:面心
3-3 点阵·晶系（选学）
3-3-1.点阵与阵点 3-3-2.点阵单位 3-3-3.点阵形式 3-3-4.晶系
21
3.4 金属晶体（metallic crystal） 3.4.1 金属键（metallic bond ）
周期表中4/5 的元素为金属元素，除汞外，其它金属室温下均为 晶体. 但它们的性质却显示出与离子型化合物和共价型化合物不同. 前面已经讲过金属晶体是用等径圆球紧密堆积起来的. 那么它们中间 的化学键是什么呢？
由不同的组合单元构成 不同类型的晶体
9
(2) 晶胞具有相同的顶角、相同的平面和相同的平行棱
◆ 所谓“相同”，包括“化学上相同”（原子或分子相同）和 “几何上相同”（原子排列与取向），不具有平移性就不是晶胞 。
◆ 可以选为晶胞的多面体很多。 只要它们可以无隙并置地充满整个 微观空间，即具有平移性，都可以 选用。但应强调指出，若不指明， 三维的“习用晶胞”都是平行六面 体。
m.p.
◆ 晶体具有规则的几何构形，这是晶体最明显 的特征，同一种晶体由于生成条件的不同， 外形上可能差别，但晶体的晶面角 (interfacial anglt)却不会变.
◆ 晶体表现各向异性，例如热、光、电、硬
度
◆ 晶等体常都因有晶固体定取的向熔不点同，而玻异璃。在加热时却是先
t
软化，后粘度逐渐小，最后变成液体.
心晶胞、底心晶胞。
晶 素晶胞 胞
复晶胞
体心晶胞 面心晶胞 底心晶胞
19
--
菱方 (三方): Rhombohedral
3
2
边长: a=b=c
5
夹角: = = 900
14 种
实例: Bi, Al2O3
布
拉
根据晶体是否有“心”,
维
七大晶系又分为14种晶
点 阵
格
型 式
P:不带心
R:斜方,
I: 体心
7
3.1.2 晶体的微观特征-平移对称性
(1) 平移对称性
在晶体的微观空间中，原子 呈周期性的整齐排列。对于 理想的完美晶体，这种周期 性是单调的，不变的.在晶 体中相隔一定的距离,总有 完全相同的原子排列出现的 现象,叫做平移对称性.如图 3-5就是一个例子.
图3-6以氯化钠为例,描绘了晶体微观结构与宏观外形的 联系.通过对比微观和宏观的旋转轴的方位,以表明晶体 宏观特征是它的微观特征的体现.
5
3.1 晶体(crystal）
3.1.1 晶体的宏观特征 3.1.2 晶体的微观特征-平移对称性
黄铁矿
紫水晶
干冰
6
硫 石英 金刚石和石墨
3.1.1 晶体的宏观特征
固体物质按其中原子排列的有序程度不同可分为
晶体 (crystal)
无定形物质(amorphous solid)
单晶体
多晶体
(monocrystal) (polycrystal)
第 3 章 晶体结构
Chapter 3 Crystal Structure
本章教学要求
1．建立晶胞，立方、四方、正交、单斜、三斜、六方和菱方七 种布拉维晶胞的概念，晶胞参数的定义以及体心、面心和底心晶 胞的概念； 2．建立原子坐标、以及体心平移、面心平移和底心平移的概念； 3．理解金属键理论，特别是能带理论，会用能带理论解释固体分
Ionic crystal
Molecular crystal and atom crystal
物质：气态 液态 固态
固态物质：晶体
非晶体
晶体：原子在空间呈有规则地周期性重复排列； 非晶体：原子无规则排列。
晶体中原子排列的作用
原子排列
组织
性能
研究固态物质的内部结构，即原子排列和分布规律是 了解掌握材料性能的基础，才能从内部找到改善和发 展新材料的途径。
晶体的微观结构是1912 年Laue开始用X－射线进行 分析，大量事实表明晶体内 部的质点具有周期性重复的 规律性，即整块晶体是由完 全等同的晶胞无隙并置地堆 积而成的.晶胞里原子的数 目、种类;晶胞的形状、取 向、大小、排列完全等同。 晶胞与它的比邻晶胞完全共 顶角、共面、共棱的，取向 一致，无间隙，可平移，整 个晶体的微观结构不可区别 。
非晶态不具有晶体微观 结构的平移对称性.
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图3-7对比了晶态和 非晶态.可见,晶体 微观空间的原子排 列,无论是近程还是 远程,都是周期性有 序结构,而非晶态只 是近程有序而远程 无序,无周期性规律 .
3.2 晶胞(unit cell)-晶体中最有代表性的重复单元
3.2.1 晶胞的基本特征
(1) 晶胞具有平移性
边长:a=bc 夹角: = = =900 实例: Sn, SnCl2
四方
13
边长:a = bc 夹角: = =900 =1200 实例: Mg, AgI
六方
14
正交
15
边长:a bc 夹角: = = =900 实例: I2 HgCl2
单斜
16
边长:a bc 夹角: ==900 900 实例: S, KClO3
类； 4．理解金属晶体的堆积模型； 5．熟悉离子的特征、离子键、晶格能； 6．理解离子晶体的基本类型以及离子晶体结构模型。
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本章教学内容
3.1 晶体 3.2 晶胞 3.3 点阵、晶系 （选学内容）
3.4 金属晶体
3.5 离子晶体
3.6 分子晶体与原子 晶体 (自学)
Crystal Uystem
三斜
17
边长:a bc 夹角: 900 实例: CuSO4.5H2O
菱方
边长:a = b=c 夹角: = = 90° 实例: Al2O3, CaCO3, As, Bi
18
3-2-3. 晶胞原子的坐标与计数(自学)
3-2-4 .素晶胞与复晶胞
素晶胞是晶体微观空间中的最小基本单元。 复晶胞是素晶胞的多倍体。即体心晶胞、面
10
◆晶胞有二个要素：
一是晶胞的大小、型式。晶 胞的大小、型式由a、b、c三 个晶轴及它们间的夹角 α .β .γ 所确定。 另一是晶胞的内容。由组成晶 胞的原子或分子及它们在晶胞 中的位置所决定。
11
3-2-2 .布拉维系----七大晶系
立方
12
边长: a=b=c 夹角: = = =900 实例: Cu , NaCl
H:六方
C: 底心
20
F:面心
3-3 点阵·晶系（选学）
3-3-1.点阵与阵点 3-3-2.点阵单位 3-3-3.点阵形式 3-3-4.晶系
21
3.4 金属晶体（metallic crystal） 3.4.1 金属键（metallic bond ）
周期表中4/5 的元素为金属元素，除汞外，其它金属室温下均为 晶体. 但它们的性质却显示出与离子型化合物和共价型化合物不同. 前面已经讲过金属晶体是用等径圆球紧密堆积起来的. 那么它们中间 的化学键是什么呢？
由不同的组合单元构成 不同类型的晶体
9
(2) 晶胞具有相同的顶角、相同的平面和相同的平行棱
◆ 所谓“相同”，包括“化学上相同”（原子或分子相同）和 “几何上相同”（原子排列与取向），不具有平移性就不是晶胞 。
◆ 可以选为晶胞的多面体很多。 只要它们可以无隙并置地充满整个 微观空间，即具有平移性，都可以 选用。但应强调指出，若不指明， 三维的“习用晶胞”都是平行六面 体。
m.p.
◆ 晶体具有规则的几何构形，这是晶体最明显 的特征，同一种晶体由于生成条件的不同， 外形上可能差别，但晶体的晶面角 (interfacial anglt)却不会变.
◆ 晶体表现各向异性，例如热、光、电、硬
度
◆ 晶等体常都因有晶固体定取的向熔不点同，而玻异璃。在加热时却是先
t
软化，后粘度逐渐小，最后变成液体.
心晶胞、底心晶胞。
晶 素晶胞 胞
复晶胞
体心晶胞 面心晶胞 底心晶胞
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--
菱方 (三方): Rhombohedral
3
2
边长: a=b=c
5
夹角: = = 900
14 种
实例: Bi, Al2O3
布
拉
根据晶体是否有“心”,
维
七大晶系又分为14种晶
点 阵
格
型 式
P:不带心
R:斜方,
I: 体心
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3.1.2 晶体的微观特征-平移对称性
(1) 平移对称性
在晶体的微观空间中，原子 呈周期性的整齐排列。对于 理想的完美晶体，这种周期 性是单调的，不变的.在晶 体中相隔一定的距离,总有 完全相同的原子排列出现的 现象,叫做平移对称性.如图 3-5就是一个例子.
图3-6以氯化钠为例,描绘了晶体微观结构与宏观外形的 联系.通过对比微观和宏观的旋转轴的方位,以表明晶体 宏观特征是它的微观特征的体现.
5
3.1 晶体(crystal）
3.1.1 晶体的宏观特征 3.1.2 晶体的微观特征-平移对称性
黄铁矿
紫水晶
干冰
6
硫 石英 金刚石和石墨
3.1.1 晶体的宏观特征
固体物质按其中原子排列的有序程度不同可分为
晶体 (crystal)
无定形物质(amorphous solid)
单晶体
多晶体
(monocrystal) (polycrystal)
第 3 章 晶体结构
Chapter 3 Crystal Structure
本章教学要求
1．建立晶胞，立方、四方、正交、单斜、三斜、六方和菱方七 种布拉维晶胞的概念，晶胞参数的定义以及体心、面心和底心晶 胞的概念； 2．建立原子坐标、以及体心平移、面心平移和底心平移的概念； 3．理解金属键理论，特别是能带理论，会用能带理论解释固体分