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第一章 晶体与非晶质体;晶体的定义
空间格子的概念
十四种布拉维格子
晶胞概念
晶体的基本性质
非晶质体
准晶体;晶体的初步认识;碧玺(电气石);常林钻石158.786克拉(1克拉=0.2克);绿柱石;红宝石和兰宝石;月光石 锰锂榴石;;a-LiIO3 ;;;多晶材料;石英晶体 石盐晶体及解理块;第一章 晶体和非晶质体;从外表看,石英晶体有这样一些特征:
是一种固体,有棱有角,有规则的几何外形
它是在一定环境下形成的。
它有它自己的基本形态,而且这些形态在多种环境下保持相对的稳定性。
;从外表特征描述,晶体是天然具有规则几何外形的固体
晶面:晶体的外表平面
晶棱:两晶面相交直线
角顶:晶棱汇聚的点
;晶体的本质
晶体内部质点的有序排列决定晶体的外表特征:规则的几何外形
晶体内部质点不同排列方式决定晶体外表特征的差异。;晶体内部质点有序性的证明:
1912年德国科学家劳厄用晶体作光栅,使X射线产生衍射,证明晶体内部质点是有序排列的
1914年英国科学家布拉格父子用各种各样的晶体作大量的衍射实验
三位科学家研究成果揭示了一切晶体皆具有格子构造的秘密;晶体的共性:
一切晶体,不论外形如何,其内部质点(原子、离子、离子团或分子)都是有规律排列的。即晶体内部相同质点在三维空间均呈周期性重复。
;NaCl的晶体结构;晶体定义;整个晶体就是由晶胞周期性的在三维空间并置堆砌而成的。;第一章 晶体和非晶体;空间格子:相当点在三维空间作格子状排列所构成的图形。
氯化钠晶体中,任选一个点,然后在结构中找出与此点完全相同的全部几何点,就构成了上图的形状;等同点;;;空间点阵 表示晶体结构中等同点排列规律的几何图形称为空间点阵。
空间格子表明了晶体物质在三维空间质点作周期性重复排列这一根本的性质,因此,晶体可定义为:晶体是具有格子构造的固体。;1.2.2 空间格子的特点;2·空间格子要素A·结点:定义:空间格子中的点代表晶体结构中的相当点。结点的位置可为同种质点所占据。性质:不代表任何质点, 它只具几何意义。;B·行列定义:结点在直线上的排列称为行列。空间格子中任何两结点联结起来就是一条行列的方向结点间距:行列中相邻两结点之间的距离性质:同一行列中结点间距相等,在平行行列中结点间距不变;C·面网结点在平面上的分布空间格子中不在同一行列上的三个结点可构成一面网。任意两相交行列决定一个面网。;D·平行六面体:空间格子的最小单位,又叫单位密度空间格子。平行六面体由六个两两平行的面网组成,结点分布于角顶上,平行六面体的三个棱长,是三条相应行列的结点间距。; 1.2.3 14种空间格子;十四种布拉维格子;简单立方、面心立方、体心立方
简单四方、体心四方
三方菱面体格子、六方格子
正交原始、体心格子、底心格子、面心格子
;晶胞;;·最小内能 在相同的热力学条件下,与同种化学成分的非晶体如液体、气体比较,其内能最小物质的内能包括动能与势能,晶体内部的质点的有规律排列,是质点间引力与斥力达到平衡的结果,这时的质点只能在某一位置作振荡而不能成为自由粒子,其动能与势能都是很低的,因此内能最小。同种温度的非晶质体要变为晶体,必须要放出结晶热才能实现其转变过程。;·最大稳定性 在相同的热力学条件下,具有相同的化学成分的晶体与非晶体比较,晶体是最稳定的。这是因为晶体的内能最小,内部质点在一定位置上振动保持格子的平衡,晶体总是处于最稳定状态。;·对称性 晶体中相等的晶面、晶棱、角顶以及晶体的物理化学性质在不同方向或位置上有规律地重复出现。晶体的宏观对称是由晶体内部格子构造的对称性所决定的。;;·异向性(各向异性)晶体的性质因方向不同而有差异。这是因为晶体在不同的方向上质点的排列方式不同而决定的。 如兰晶石在不同的方向上硬度有很大差异。 ;·均一性:同一晶体的各个不同部分具有相同的性质。
因为晶体的具有格子构造的固体,在晶体的各个不同部分质点的分布与排列都是一样的。晶体中原子排布的周期很小,宏观观察分辨不出微观的不连续性。;晶体是具有格子构造的固体,因此所有晶体也有它们所共有的格子构造所决定的性质。·自限性(自范性):晶体在适当条件(能自由生长)下,可以自发形成规则几何多面体。;;晶体的基本性质;晶体的基本性质;1.4 非晶质体(固体);棉花、蚕丝、毛发、人造纤维:具有不完整的一维周期性特征,并沿纤维轴择优取向,称为纤维多晶物质。;1.4 非晶质体;;第一章 晶体和非晶体;石英玻璃的结构特点:
石英玻璃结构内硅、氧原子的排列和石英晶体不一样(研究图)。
一个硅原子周围也有四个氧原子,但只
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