结晶化学 第一章发给同学课件

Crystal Chemistry
徐立强 化学与化工学院 Email: xulq@ Phone: 88364543(o) 地址: 老晶体所北楼306

绪论
结晶化学研究的对象 本课程的主要教学内容和参考书目 本课程的学习方法和考察方式
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本课程的主要教学内容
几何结晶学
介绍晶体的特征，并讲述晶体的空间点阵理论及点 群、空间群理论，这是研究晶体结构的理论基础。
X射线衍射晶体学
介绍X射线衍射理论和实验方法，这是研究晶体结 构的最主要工具 。
晶体化学
介绍配位多面体理论、原子间化学键理论及密堆积理 论等晶体化学基础知识 。
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课外主要参考书目
１. X射线晶体学基础 梁栋材 周贵恩 肖序刚 R.C. Evans J. W. Mullin 2．结晶学 3．晶体结构几何理论 4．结晶化学导论 5．结晶学
6．晶体结构的周期性和对称性 周公度 7 ．现代晶体学 （苏）伐因斯坦
• 网上电子资源
(International Union of Crystallography)
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本课程的学习方法和考察方式
学习方法：从几何的角度出发
考察方式: 闭卷考试
（成绩：笔试占 成绩：笔试占80-85% 80-85%， ，PPT PPT专题（ 专题（10-15% 10-15%）、作业及考勤占 ）、作业及考勤占5-10% 5-10%）
空间群；点群；倒易点阵； 等效点系透射电镜；择优取向；结 构精修； 电子衍射标定；物相结构衍化规律等 （请大家提前做准备，PPT报告10分钟，初步计划11月中下旬左右开始） 5

第一节 晶体概念的发展 第二节 晶体定义及其基本性质 第三节空间点阵与点阵结构
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第一节 晶体概念的发展
人类认识晶体首先是从观察天然 矿物的外部形态开始。 古代采矿时发现了像冰一样透明的石英、称作水晶，古希 腊称为Κρuσταλλος（冰）相称，而晶体crystal是 有演变的 拉丁文crystallum 转化来的。 中世纪人们研究了许多矿物晶体后形成一个初步的概念： 晶体是具有规则多面体外形的固体。 如石英、食盐、金刚石、方解石.
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随着对晶体内部本质结构的认识加深，许多事实说明，仅 从几何外形来判断是否晶体是不充分的。 矿石，沙子，水泥，糖，骨骼，牙齿直到眼角膜都是晶体。
赤铁矿
方解石
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在科学发展过程中，晶体概念得到不断深化和完善:
(一) 惠更斯理论 (二) 晶体构造理论
(三) 点阵结构理论
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(一) 惠更斯理论
1690年惠更斯提出：晶体中质点的有序排列导致晶体具有 某种多面体外形。
惠更斯对方解石晶体结构的臆测
The regularity of external form must have its origin in some more deep seated regularity if internal arrangement, and that this, in its turn, must determine other properties of crystals.

1784年，浩羽把各种外形的方解石打碎后，发现方解石晶体是沿着一定方向劈开（解理性），而且所得到的这些小碎块都是非常相似的平行六面体，他们具有相同的面角。他认为晶体分到最后就是小到不可再分的平行六面体，它们是组成晶体的实心的“分子”。方解石晶体就是这些最小的平行六面体“分子”并排密积地堆砌成的。

(二) 晶体构造理论

11As a consequence of

studies on cleavage,

envisaged calcite

crystals, of whatever

habit, as built up by

the packing together

of “constituent

molecules”in the

form of minute

rhombohedral units .

浩羽理论中方解石偏三角面体的结构示意图

晶体构造理论

第一，同一种晶体是由同样的平行六面体的单位组成的，所以不论外形如何不同，同一种晶体都具有完全一致的内部构造；第二，这些平行六面体是用并排密积的方式堆砌起来的。

晶体构造理论大大推动了结晶学的发展。但它也有一些缺点：第一，理论所根据的解理性不太可靠。

第二，把最小的平行六面体单位称为组成晶体的“分子”。

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(三) 点阵结构理论

布拉威(A.Bravais)等人在总结前人工作的基础上，逐渐

建立了晶体的点阵结构理论。

点阵结构理论认为，晶体结构是晶胞在三维空间平移延伸而来的。

1848年，布拉威确定了十四种空间点阵型式。但这种理论一直到1912年用X射线研究晶体的方法发现以后，才在实验

上得到证实。

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第二节晶体(crystal)及其基本性质

定义：晶体是由许多质点（原子、离子或分子）在三维空间作有规则的周期性重复排列而构成的固体。

注：此定义忽略了晶体缺陷，原子在晶体中的热运动等

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根据离子的种类和相互作用晶体可分为:

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单晶体：原子或离子按一定的几何规律完成整个排列的整块晶体(或由同一空间点阵结构贯穿着的晶体) 。如：金刚石，石英，萤石，锆石晶体等。single crystal

：

a body of crystalline material that contains no large-angle boundaries or twin boundaries

多晶体：由许许多多单晶体微粒所形成的固体集合体。 如：金属，土壤，粉末试剂等。

polycrystal ：a solid aggregation composed of many crystallites

单晶体(single crystal )和多晶体(polycrystal )单晶体多晶体

根据外观分类