武汉工程大学《材料科学基础》..pdfVIP

第一章晶体结构

第一部分重点定义

1.空间点阵：这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全相同的周

围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵，简称

点阵。

2.阵点：为了便于分析研究晶体中质点的排列规律性，可先将实际晶

体结构看成完整无缺的理想晶体并简化，将其中每个质点抽象为规则

排列于空间的几何点，称之为阵点。

3.晶胞：具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵的组成

单元，称为晶胞。将晶胞作三维的重复堆砌就构成了空间点阵。

4.配位数：配位数(CN)是指晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离

的原子数。

5.空间利用率：晶体结构中原子体积占总体积的百分比。如以一个晶

胞来计算，则空间利用率就是晶胞中原子体积与晶胞体积之比值，即

nV式中CP为空间利用率；n为晶胞中原子数；v是一个原子的

CP

V

体积。

6.反萤石结构：这种结构与萤石完全相同，只是阴、阳离子的个数及

位置刚好与萤石中的相反，即金属离子占有萤石结构中F—的位置，

而02—离子或其他负离子占Ca2+的位置，这种结构称为反萤石结构。

7.离子极化：离子极化指的是在离子化合物中，正、负离子的电子云

分布在对方离子的电场作用下，发生变形的现象。

8.离子极化对晶体结构产生的影响：其会导致粒子间距缩短，离子配

位数降低，同时变形的电子云相互重叠，使键性由离子键向共价键过

度，最终使晶体结构发生变化。

9.最紧密堆积原理：在形成晶体的过程中，物质质点之间趋向于尽可

能靠近，从而形成最紧密堆积。最紧密堆积分等大球体的最紧密堆积

和不等大球体的紧密堆积两种。适用于适用于典型的离子晶体和金属

晶体.

10.不等大球体的紧密堆积时，较大的球将按六方和立方最紧密堆积

方式进行堆积，而较小的球则按自身体积的大小填入其中的八面体空

隙中或四面体空隙中。

11晶体结构：晶体结构＝点阵＋基元

12.晶胞所具有的条件：

a)选取的平行六面体能代表整个空间点阵的对称性；

b)平行六面体内相等的棱和角的数目最多；

c)平行六面体棱间的直角最多；

d)在满足上述条件下，晶胞应具有最小的体积。

总之，晶胞的选择既要考虑周期性，又要考虑宏观对称性

13.布拉菲点阵：7个晶系，14种晶格

14.声电效应

15.电光效应

16.压电效应

二．重点结论

1.等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种，一个球的周围

有8个四面体空隙、6个八面体空隙。

2.n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空

隙。

3.三种常见晶体结构

项目面心立方体心立方密排六方

晶胞原子数426

点阵常数a2(2)Ra4(3/3)Ra2R

配位数12812

堆积系数74.05%68.02%74.05%

4.重点离子化合物结构

化合物晶系晶格配位数Z

NaCl

CsCl

立方ZnS

六方ZnS

CaF2

5.硅酸盐晶体结构非常复杂，但不同的结构之间具有下面的共同特

点：

（1）结构中的Si4+离子位于O2-离子形成的四面体中心，构成硅酸

盐晶体的基本结构单元[SiO4]四面体。Si-O-Si是一条夹角不等的折

线，一般在145°左右。

（2）[SiO4]四面体的每个顶点，即O2-离子最多只能为两个[SiO4]四

面体所共用。

（3）两个相邻的[SiO4]四面体之间只能共顶而不能共棱或共面连接。

（4）[SiO4]四面体中心的Si4+离子可以部分地被Al3+离子所取代，

取代后结构本身不发生太大变化，即所谓的同晶取代，但晶体的性质

发生了很大的变化。这为材料的改