《晶体的结构和性质》课件.pptVIP

*****************课程目标了解晶体的基本概念掌握晶体的定义、性质和种类。理解晶体的结构学习晶体的对称性、晶系和晶格结构。认识晶体的缺陷分析点缺陷、线缺陷和面缺陷对晶体性质的影响。掌握晶体结构分析方法了解X射线衍射原理及其在晶体结构分析中的应用。晶体的定义和性质定义晶体是由原子、离子或分子在空间周期性排列而成的固体物质。性质晶体具有固定的熔点、沸点和折射率，以及各向异性等特性。特点规则的外形固定的熔点各向异性晶体的种类11.金属晶体由金属原子组成，金属原子之间通过金属键结合。22.离子晶体由金属阳离子和非金属阴离子通过静电作用结合而成。33.共价晶体由非金属原子通过共价键结合而成。44.分子晶体由分子通过范德华力或氢键结合而成。晶体的对称性对称性定义晶体对称性是指晶体中存在各种对称元素。晶体中存在对称元素，并按照一定规律排列。对称元素对称面对称轴对称中心这些元素可以使晶体在空间中重复出现。晶体的七大晶系立方晶系三个晶轴长度相等，三个晶轴夹角都为直角。四方晶系两个晶轴长度相等，第三个晶轴长度不同，三个晶轴夹角都为直角。六方晶系三个晶轴长度相等，三个晶轴夹角中两个为直角，另一个为120度。正方晶系三个晶轴长度相等，三个晶轴夹角都为直角。三维晶格和平面晶格1三维晶格晶体内部原子排列的周期性结构2平面晶格三维晶格在特定平面的投影3晶胞晶格的最小重复单元4晶向和晶面晶体内部原子排列的方向和平面三维晶格是晶体结构的本质体现，而平面晶格则是三维晶格在特定平面的投影，能够帮助我们更直观地理解晶体的结构特征。晶体的基本元胞定义晶体结构中，最小的重复单元称为基本元胞。元胞的形状和大小反映晶体的结构特征。意义利用基本元胞，可以完整地描述整个晶体结构，方便理解晶体内部原子排列方式和性质。Bravais晶格基本元胞Bravais晶格由十四种基本元胞组成，每个元胞包含一个或多个晶体结构中的原子。空间群这十四种基本元胞可通过平移和旋转操作，形成230种空间群，代表所有可能的晶体结构。周期性Bravais晶格描述了晶体结构中原子排列的周期性和对称性。晶体学Bravais晶格在理解晶体结构和性质方面至关重要，是晶体学的基础。晶面指数晶面指数是用来描述晶体中不同晶面的符号。每个晶面都可以用三个整数来表示，称为晶面指数。晶面指数表示的是晶面与三个晶轴的截距的倒数，并将其化为最简整数比。例如，一个晶面与x轴、y轴、z轴的截距分别为1、2、3，则该晶面的晶面指数为(123)。晶面指数可以帮助我们理解晶体的结构和性质，并进行晶体结构分析。晶面间距晶面间距是指晶体中相邻平行晶面之间的距离。它是晶体结构的一个重要参数，与晶体的物理性质密切相关，例如硬度、熔点、弹性模量等。晶面间距可以通过X射线衍射等方法测定。dd晶面间距hklhkl晶面指数aa晶胞参数nn晶面间距的整数倍数晶体的缺陷晶体结构并非完美无缺，其中存在着各种缺陷。这些缺陷会导致晶体性质的改变，如强度、导电性和光学性质等。缺陷可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。缺陷的类型和数量会影响晶体的性能。点缺陷空位晶格中原子缺失形成空位，影响晶体性质。间隙原子原子从正常位置移动到晶格间隙，造成应力。替代原子不同种类原子取代正常位置原子，影响晶体性质。线缺陷和面缺陷1线缺陷线缺陷也称为位错，是晶体内部的一种一维缺陷。它是指晶体内部原子排列的局部不规则，形成一维的缺陷线。2刃型位错刃型位错可以想象成在晶体中插入一个额外的半平面原子，导致晶体内部出现应力场，从而影响晶体的力学性质。3螺型位错螺型位错可以想象成将晶体切开，然后将切口的一边相对另一边旋转一定角度，再将切口重新合起来，就会形成螺型位错。4面缺陷面缺陷是指晶体内部的一种二维缺陷，比如晶界、孪晶界和堆垛层错等。它对晶体的物理性质影响很大。晶体的结构分析方法X射线衍射利用X射线照射晶体，观察衍射图样，分析晶体的结构和性质。电子显微镜通过电子束照射晶体，利用电子与原子之间的相互作用，观察晶体的微观结构。原子力显微镜通过探针与晶体表面原子之间的相互作用，获得晶体表面形貌和性质信息。X射线衍射原理X射线产生X射线是一种电磁辐射，其波长比可见光短得多。X射线衍射当X射线照射到晶体时，会发生衍射现象，即X射线被晶体中的原子散射，形成衍射图案。布拉格定律布拉格定律描述了X射线衍射的条件，即当入射角等于出射角时，衍射光束最强。晶体结构信息通过分析X射线衍射图案，可以