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第一章 结晶学基础 第一章 几何结晶学基础 认识晶体/非晶体的过程: 自然界存在的外形规则的物体→人工合成晶体 非晶体也可以呈现出规则外形;晶体在非理想生长条件下可以呈 现出不规则外形 晶体现代定义:内部质点以一定周期性方式在三维空间规则排列的物质 晶体学包含的主要内容 结晶学基础的主要内容 1、晶体生长学：研究晶体的形成、生长和变化的过程与机理以及影响晶体生长的因素。 2、几何结晶学：晶体外表几何多面体的形状和规律。 3、晶体结构：完整晶体内部结构中质点排列的规律性以及有缺陷晶体结构的不完整性。 4、晶体化学：晶体的组成、结构与性质之间的关系。 5、晶体物理：研究晶体的物理性质及其机理。 主要人工晶体及其用途 §1-1 晶体的基本概念与性质 一、 晶体的基本概念 1、晶体的基本概念 以NaCl晶体为例 5.628? 晶体：内部质点在三维空间按 周期性重复排列的固体； 或者说晶体是具有格子构造的固体。 注意: 晶体生长环境对其外形有影响 规则的几何外形是内部结构决定的 “晶体是物质存在的一种状态” 2、空间格子 等同点：性质相同在晶体结构中占据相同的位置和具有相同的环境的点。----三同 以NaCl晶体为例，等同点可以选在Na离子或Cl 离子的中心，也可以选在其它部位。如左下图所示： 结论:无论等同点取在何处，都构成面心立方格子。 空间格子:等同点在三维空间做周期性重复排列构成的几何图形。 注意:体现三维空间做周期性重复排列规律 不同空间格子差别是方向和周期的不同 空间格子的要素： 结点——空间格子中的等同点 行列—— 结点沿直线方向排列成为行列 结点间距：相邻两结点之间的距离叫结点间距。同一 行列或平行行列的结点间距相等。 面网——结点在平面上的分布即构成面网 任意两个相交行列便可以构成一个面网。 面网密度：面网上单位面积内的结点数目 面网间距：两个相邻面网间的垂直距离。相互平行的面网，面网间距相等。 平行六面体——结点在三维空间的分布构成空间格子，空间格子的最小体积单位是平行六面体。 3.空间点阵与实际晶体的区别 非晶体内部质点在三维空间近程有序而远程无序它不遵循晶体所共有的空间格子规律，因此也不具有晶体的那些基本性质。 非晶体内能较高，有自发转变为晶体的趋势。 二、晶体的基本性质 自范（自限）性:凸多边形 各向异性:不同方向上质点排列周期不同 均一性:平行不旋转改变测量点位置 对称性:某些特殊方向上质点排列相同 最小内能和最大稳定性:热力学要求 固定的熔点:质点规则排列宏观表现 所有的晶体都是对称的； 受到格子构造控制晶体的对称是有限的。 对称体现在外形上、物理、化学性质上。 二.晶体的宏观对称要素和对称操作 对称操作:指能使对称物体中各相同部分作有 - 规律重复的动作。 对称要素：对称操作时所凭借的几何要素---- 点、线、面等。 晶体的宏观对称操作与对称要素 旋转重复时所旋转的最小角度称为基转角 ? n=360/ ? 旋转反伸轴以Lin表示，i是反伸的意思，n为轴次。 倒转轴 Li1 Li2 Li3 Li4 Li6 国际符号 1 2 3 4 6 等效关系