晶体学基础课程概论

什么是晶体？
天然矿物外部形态
——规则几何多面体，即其 外表多为平整的面所包围， 同时还具有由二个面相交的 直线和直线会聚的夹角（面、 棱、角）。
人们将这种天然生成的固体称为晶体，称其平面为晶 面，称晶面相交的直线为晶棱
绚丽多姿的晶体
晶体学的发展：
（1）1669年，丹麦学者斯丹诺（Steno N）提出“面角守
程——布拉格-乌尔夫方程”
X射线晶体学
组成与形态和结构之间的关系
晶体化学
➢ 一切晶体的内部质点(原子、离子或分子等)都是 在空间有规则地排列着。
➢ 晶体是由原子、离子或分子按照一定的周期性规 律在空间重复排列而成的固体物质。
NaCl的晶体结构
晶体的类型
离子晶体 共价晶体 金属晶体 分子晶体 氢键晶体
恒定律”
晶体形态学
19世纪，阿羽依提出“整数定律”，外斯提出“晶带
定律”
几何晶体学
（2）赫塞尔推导出（多加林证明）晶体多面体32种对称类
型，布拉维推导出“14种空间点阵”，费德洛夫和熊夫利
推导出“230种空间群”
晶体结构的几何理论
（3）20世纪，劳厄（Laue M）进行了晶体的X射线衍射实
验，布拉格和乌尔夫相继推导出“晶体X射线衍射的基本方
混合键型
微粒间相互作用
离子键 共价键 金属键 范德华力
氢键
晶体生长的热力学条件：
吉布斯自由能变 ΔG 0
晶体生长方式：
（1）由气相转变为晶体 热力学条件：蒸汽压过饱和
（2）由液相转变为晶体 d 从熔体中生长晶体：熔体过冷 从溶液中生长晶体：溶液过饱和
（3）由固体转变为晶体 由非晶转变为晶体 由一种晶相转变为另一种晶相
材料科学与工程
材料化学
材料物理
材料工程
材料制备
材料物理性能 的本质
材料应用
提供理论基础
提高性能、开发新性能、开发新表征技术
1Байду номын сангаас
三大固体材料（按组成分类）
➢ 金属材料 ➢ 无机非金属材料 ➢ 高分子材料
2
除了天然生成的固体，还需要大量人工合成 材料（控制组成和结构）——
➢ 金属和合金在一般条件下都是晶体 ➢ 大部分陶瓷材料是晶体 ➢ 高聚物在某些条件下也是晶体
课程性质与教学目的
• 课程性质： 材料学专业的专业基础课
• 教学目的： 通过本课程的学习，使学生掌握晶体学的基本概
念和基本理论，为学习材料物理性能、物理冶金原理、 材料现代研究方法、无机非金属材料基础等课程提供 必需的晶体学基础，使学生获得分析晶态物质结构和 理解晶态物质物理性能的能力。