晶体化学考试整理资料.pdf

第一章 绪论 1. 晶体的概念和性质 定义1：晶体是由构成晶体的质点（原子、离子、分子）在空间有序排列而成的结构——点阵结构。定义2：晶体是原子或分子规则排布、微观结构具有 周期性和一定对称性、可以抽象出点阵结构的固体。 从热力学角度，任何晶态物质总是倾向于形成凸多面体（convex polyhedron）的外形，这称为晶体的自限性或自范性。第一个特性。 对称性相联系的方向上晶体生长速度一样，所以多面体会呈现多种对称性。晶体的物理性质随方向不同而不同的特性，称为晶体的各向异性 (anisotropy)。各向异性和对称性是晶体的第二个特性。 具有固定的熔点是晶体的第三个特征。晶体的第四个特征是对X 射线的衍射效应。 2. 点阵结构与结构基元 点阵定义：连结其中任意两个相邻阵点进行平移后能够复原的一组点。 阵点必须满足3 个条件：1. 阵点必须无穷多；2. 每个阵点必须处于相同的环境；3. 阵点在平移方向的周期必须相同。 结构基元定义：点阵结构中每个点阵点所代表的具体内容（分子、原子或离子），即晶体结构中周期重复的最小单元，称为结构基元。 晶体 = 点 阵结构 + 结构基元 晶体就是由质点（原子、分子或离子）在三维空间周期重复而成的点阵结构。 平面点阵和空间点阵都可按照自身的周期划分为无数并置的平行四边形或平行六面体，称平面格子或空间格子。 实际晶体的特点：1.大小有限； 2.质点在其平衡位置振动； 3.存在缺陷。 面角守恒定律：所有的同一物质的同种晶体，在同样条件（包括晶体生长条件）下，相应晶面或晶棱之间的角保持恒定。 晶体化学研究内容：晶体的化学组成；晶体的内部结构；化学组成与内部结构间关系；组成与结构对物理、化学性质的作用；晶体形成及其变化的物理 化学过程。 各种元素在晶体中的含量和存在状态；各种质点在晶体内部的排布、相互结合和作用；晶体的不完整性；晶体成分、晶体结构与晶体形成条件的关系 晶体化学研究方法：1.肉眼观察自然世界与晶体形态学2.光学显微镜研究与晶体形态学3.X 射线分析与晶体结构和晶体化学4.电子显微分析与晶体结构 和现代晶体化学5.现代纳米测试技术与晶体结构和现代晶体化学 第二章 晶体化学概论 1.密堆积理论，方式，最密堆积类型，空隙类型 无方向性的金属键、离子键、范德瓦尔斯力构成的晶体，其原子、离子或分子都堆积得十分紧密，尤其是金属键和离子键，其键力分布呈球形对称，其晶体 可以近似用球紧密堆积描述。 等径球的最紧密排列方式，每个球被周围6 个球包围且接触，每个球的配位数都是6，且每个球周围均有6 个三角形空隙。密堆积层只有这一种结构。 最密堆积类型：六方 A3 最密堆积：（hcp）……ABABABAB……；立方 A1 最密堆积 ccp：第二密置层的球心相间对准第一密置层的一半空隙，第三密置层球心 又相间对准另一半空隙，第四密置层的球心又对准第一密置层的球心。ABC、ABC、ABC 从堆积中划出立方晶体，是面心立方晶胞，故称面心立方密堆积。 立方 A2 密堆积: A2 堆积中，原子以体心立方空间点阵形式排列，其配位数为 8，它是由非密置层相互错开重复堆积起来的，从这种堆积中可划分出立方晶 胞，圆球呈体心立方晶格分布，故称为体心立方堆积。 空隙种类：由两个密置层组成的最密堆积称为密置双层。在密置双层结构中存在两种空隙四面体空隙和八面体空隙。 2.空间利用率的定义与计算 定义：构成晶体的原子、离子或分子在整个晶体空间中占有的体积百分比。表示堆积的紧密程度。 六方密堆积的空间利用率：每个六方单位中有两个球. 2 四面体的高= 3a 3 2 3a 四面体高 3 2 四面体边长 2a 3 2 四面体高= ×四面体边长 3 2 2 × ×a c 3 轴率：