第2章 结晶学基础.pptx

第2章 晶体学基础;2.1 结晶化学基本理论;晶体;2.1.1 晶体;霞石;2.1.2 键型;离子键和离子晶体;共价键和共价晶体（原子晶体）;金属键和金属晶体;范德华力和分子晶体;;2.1.3 离子堆积;等径球体密堆积中的空隙;2.1.4 结晶化学定律;;配位多面体连接方式;1928年Pauling给出5条规则 第一规则：“在正离子的周围形成负离子配位多面体，正、负离子之间的距离取决于离子半径之和，而配位数则取决于正、负离子半径比” 第二规则：电价规则：“在一个稳定的离子型结构中，每个负离子的电价等于或近似等于从邻近的正离子到该负离子的各种静电键强度的总和”;;第三规则：“在一个配体结构中，配位多面体共用棱，特别是共用面的存在，会降低这个结构的稳定性，尤其是电价高、配位数低的离子，这个效应更加显著”;第四规则：“在含有多种正离子的晶体中，高电价和低配位的正离子之间有尽可能彼此互不结合的趋势”;第五规则：“晶体中不同组成的配位多面体类型数量倾向于最少”;2.1.5 晶体的点阵结构;组成晶体的原子（或分子、原子集团）;例：Cu晶体的抽象操作;例：NaCl晶体的抽象操作;晶体结构与空间点阵的关系：;Cu;晶胞、晶系与布拉菲点阵;①晶胞的几何形状应充分反映出点阵的周期性和对称性； ②在满足①的基础上，单胞要具有尽可能多的直角； ③满足上述条件的情况下，晶胞的体积应最小。;晶胞参数 任一晶胞可由a、b、c、α、β、γ六个点阵参数唯一确定。 空间点阵中，任一阵点的位置： 其中，uvw表示该阵点的坐标。 晶胞体积：;布拉菲点阵和晶系 ;正(四)方 a = b ? c α=β=γ= 90? ;六角 a=b?c α=β=90? γ= 120? ; 菱方 a=b=c α=β=γ120? ?90?, ?60? ;;空间点阵学说的实验验证 ?? 劳厄的晶体 X 射线衍射实验;现代 X 射线衍射分析的理论基础是英国物理学家布拉格父子奠定的。;布拉格定律;当入射的 X 射线波长 ?、入射角? 和晶面间距 d 之间满足如下关系时，将产生衍射 ;;结点位置、晶向、晶面及其表示方法;晶向与晶面指数(Miller指数);晶向 点阵可在任何方向上分解为相互平行的直线组，结点等距离地分布在直线上。位于一条直线上的结点构成一个晶向。 同一直线组中的各直线，其结点分布完全相同，故其中任何一直线，可作为直线组的代表。 不同方向的直线组，其质点分布不尽相同。 任一方向上所有平行晶向可包含晶体中所有结点，任一结点也可以处于所有晶向上。; uvw代表具有相同原子排列，但位向不同的所有晶向。 如：立方晶系中 111： ★ 相反方向的晶向相差一个符号。;2、晶面指数;2、晶面指数的标定;(3)取截距的倒数，将其化为一组互质的整数，加圆括号，如果有一数为负值，则负号标在该数字的上方得到晶面指数（h k l） 。;例：;;{hkl}表示具有相同原子排列方式，只是空间位向不同的各组晶面，称为晶面族。以下是简单立方晶格的晶面族;(100);简单立方晶格的{1 1 0}晶面族;在立方晶系中，具有相同指数的晶面和晶向必定相互垂直。 如： 即：晶向 为晶面 的法向量。 ★ 因此，晶面指数可作为向量进行运算。 ;;例：;3、晶带与晶带定理;晶带定理;六方晶系指数;四指数法;;;;注意: (1)低指数晶面的面间距较大，而高指数晶面的面间距则较小。 (2)晶面间距愈大，则该晶面上原子排列愈密集，晶面间距愈小则原子排列愈稀疏。;;计算公式:;(010);课 堂 习 题 ;1）将{hkl}中的±h、±k、±l，改变符号和顺序，进行任意排列组合，就可构成这个晶面族所包括的所有晶面的指数。 2）晶带理论：与某晶向平行的所有晶面集合称为晶带。此晶向称为晶带轴，这些晶面是属于该晶带轴的晶带。 ;;