晶体结构周期性1.ppt

第七章 晶体结构与晶体的结合 晶态固体的内部，至少在微米量级的范围是有序排列的 —— 长程有序 在熔化过程中，长程有序解体时对应一定的熔点 非晶体 —— 不具备长程有序特点 —— 在凝结过程中不经过结晶的阶段非晶体中分子与分子的结合是无规则的 Be2O3晶体内部结构 Be2O3玻璃的内部结构 §1、在实空间中对晶体结构周期性的描述 一、晶体中原子排列的一些具体形式举例： 1 简单立方晶格： ① 原子球在一个平面内呈现为正方排列 ②平面的原子层叠加起来得到简单立方格子 用圆点表示原子的位置 —— 得到简单立方晶格结构 2 体心立方晶格 体心立方晶格结构的金属 如 : Fe(910°C) , Fe(1400°C) , 钒 , 铌 , 鉭 , 钼 , 钡 , 钨等30多种金属具有这种晶体结构 . 3 面心立方晶格 六角密排是指：全同小圆球平铺在平面上，任一个球都与6个球相切每三个相切的球的中心构成一等边三角形 ——六角密排的情况之一 Fe , Cu , Ni , Al , Ag等20多种金属具有这种晶体结构 。 二、布喇菲晶格： 基元 + 布喇菲晶格 = 晶体结构 1、基元： 是由一种或多种原子组成的构成晶体的基本结构单元。 ① 基元的构成: 必要条件：基元中所包含的原子必定是不等价的。 ② 基元的特点： 基元所含的原子的种类、 数量和空间分布，可以反 映晶体的组成成分。 ③ 结点与空间点阵 ： 表示晶体基元质心所在位置的点 ------ 结点 , 结点的总体被称为空间点阵。 基元可以是晶体中的原子 , 分子 , 离子或原子集团 .基元在晶体中呈有规则 , 周期性的排列 . 基元与结点示意图 2、布喇菲晶格： 结点的总体称为布喇菲点阵或布喇菲晶格，它可以反映晶体结构的几何性质。 ① 布喇菲晶格的判断标准：在布喇菲晶格中，每个格点在几何上必定是完全等价的，这是判断一个晶格是否为布喇菲晶格的标准。 ② 同一种原子组成的布喇菲晶格：如果晶体由完全相同的一种原子组成，这种原子所组成的网格就是布喇菲晶格。 ③ 复式格子：如果晶体的基元中包含两种或两种以上的原子，则每个基元中，相应的同种原子各构成和结点相同的网格，由于这些网格之间相对地有位移从而形成复式格子。------复式格子是由若干相同的布喇菲格子相互位移套构而成。 3、布喇菲晶格的数学表示： 三、原胞与晶胞： 1、原胞： ① 这样的结构单元平行排列可以充满整个晶格，互相既无空隙又无交叠。 ② 每个格点都处在平行六面体的顶角上，每一个原胞共有八个顶角，每个顶角又为相邻的八个原胞所共有，所以每个原胞实际只含有一个格点。 ③ 原胞的体积为： 等于晶体中每个格点平均所占据的体积。 —— 原胞是体积最小的结构单元。 2、 维格纳 – 赛茨原胞： 原胞的选取不是唯一的，也不一定是平行六面体，只要求它是体积最小的结构单元即可。 以任意格点为中心作它与最近邻（有时也包括次近邻等各格点）连线的垂直平分面，由这些面所围成的最小的封闭多面体，也满足原胞的要求。 —— 维格纳 – 赛茨原胞。 ① 每个维格纳 – 赛茨原胞只含一个格点且位于原胞中心。 ② 维格纳 – 赛茨原胞外形的对称性高于平行六面体原胞。 它是一种对称性原胞，它具有晶体所属点阵点群的全部对称性。一切保持点阵不变的旋转、 反映和反演操作都将保持 W-S原胞不变。 简单立方情况下的 维格纳 — 塞茨原胞： 原点和6个近邻格点连线的 垂直平分面围成的立方体。 面心立方晶格情况下的维格纳—塞茨原胞： 原点和12个近邻格点连线的垂直平分面围成的正十二面体 面心立方结构配位数示意图 3、晶胞： 原胞是只考虑点阵周期性的最小重复单元，而晶胞是同时计及周期性和对称性的最小重复单元 周期性和对称性是晶体结构的两大特点，原胞能很好的描述晶体结构的周期性，但有时不能兼顾对称性 八个面是正六边形，六个面是正四边形 体心立方情况下的维格纳—塞茨原胞： 原点和8个近邻格点连线的垂直平分面围成的正八面体，和沿立方轴的6个次近邻格