第七章 晶体结构PPT.ppt

第七章 晶体结构 固体 solids 8.1 晶体的特征 8.2 晶体的基本类型及其结构 8.3 离子的极化 8.1 晶体的特征 一、宏观特征 （一）规则外形（指天然或从溶液中生长的晶体，未经人工加工）； （二）固定熔点； （三）各向异性：导热、导电、膨胀系数、折射率等物理性质。 作为对比：无定形体（玻璃、沥青、石蜡等）冷却凝固时无规则外形、无固定熔点、物理性质是各向同性。 8.1 晶体的特征(续) 二、结构特征（微观） ——晶体夹角守恒定律：一个确定的晶体的表面夹角（ ? ， ? ， ? ，简称晶角）保持不变，不管其形成条件和宏观外形是否有缺陷。 晶胞参数: (教材P.208图9-1) 3个边长（a， b， c) 3个晶面夹角（? ， ? ， ?) 三、晶体7种晶系和14种晶格（点阵） 按晶体对称性划分，把晶体分为7种晶系，每种晶系又分为若干种晶格，共14种晶格。 教材P.209, 表9.1 (补充“晶格”一栏)： 晶系 晶格（点阵， Bravias ，教材P.210 图9-5） 立方 3 四方 2 正交 4 单斜 2 三斜 1 六方 1 三方 1 小计： 7 14 四、晶体的内部结构 （一）晶格（Crystal lattice）（几何概念） ——指组成晶体的质点，（原子、分子、离子、原子团等）在空间作有规则的周期性排列所组成的格子。 共14种晶格（见上），分属于7种晶系 （二）晶胞（Cell） ——能表达晶体结构的最小重复单位。 换言之：胞晶在三维空间有规则地重复排列组成了晶体。 （三）结点 ——即晶格结构中固定的点。 8.2 晶体的基本类型及其结构 ——按占据晶格结点在质点种类及质点互相间作用力划分为4类。 晶格类型 例 占据结点的质点 质点间作用力 金属晶体 Na, Fe 金属原子、阳离子 金属键 （不含自由电子） 离子晶体 NaCl, CaF2 阴离子、阳离子 离子键 原子晶体 金刚石,Si,SiC 原子 共价键 分子晶体 N2, H2O,CO2 分子 范德华力(可能有氢键) 一、金属晶体 表9-1 金属晶体的4种晶格（教材P。213 - 215） 一、金属晶体（续） （一）堆积方式 简单立方堆积： A.A 体心立方堆积: AB.AB 百心立方密堆积: ABC.ABC 六方密堆积： AB.AB A层六角形，B层三角形， 不同于体心立方堆积中的正方形。 （二）空间利用率计算 例1：体心立方晶胞中金属原子的空间利用率计算 (教材P.213, 图9-10) （1）计算每个晶胞含有几个原子: 1 + 8 × 1/8 = 2 体心立方晶胞：中心有1个原子， 8个顶点各1个原子，每个原子被8个 晶胞共享。 （二）空间利用率计算（续） （2）原子半径r 与晶胞边长a 的关系： 勾股定理： 2a 2 + a 2 = (4r) 2 底面对角线平方 垂直边长平方 斜边平方 得： （二）空间利用率计算（续） （3）空间利用率 ? = 晶胞含有原子的体积 / 晶胞体积 ? 100% = 例2：求面心立方晶胞的空间利用率 解：晶胞边长为a，原子半径为r. 据勾股定理： a 2 + a 2 = (4r)2 a = 2.83 r 每个面心立方晶胞含原子数目： 8 ? 1/8 + 6 ? ? = 4 8个顶点各1个原子，为8个晶胞共享； 6个面心，各1个原子，为2个晶胞共享. ? % = (4 ? 4/3 ?r 3) / a 3 = (4 ? 4/3 ?r 3) / (2.83 r ) 3 ? 1