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1、晶体的共性密堆晶体的共性密堆积你现在浏览的是第一页，共26页第一章第一章 晶体结构晶体结构你现在浏览的是第二页，共26页1.1.1 1.1.1 固体的分类固体的分类固体固体晶体晶体:非晶体非晶体:准晶体准晶体:长程有序长程有序不具有长程序的特点不具有长程序的特点,短程有序。短程有序。有长程取向性，而没有长程的平移对称性。有长程取向性，而没有长程的平移对称性。单晶体单晶体多晶体多晶体至少在微米量级范围内原子排列具有周期性。至少在微米量级范围内原子排列具有周期性。长程有序长程有序:1.1.固体分类固体分类(按结构按结构)晶体的特征晶体的特征你现在浏览的是第三页，共26页(a)a)晶体结构的规则网格
2、晶体结构的规则网格 非晶体中原子排列不具有长程的周期性，但基本保留了原子排非晶体中原子排列不具有长程的周期性，但基本保留了原子排列的短程序列的短程序，即近邻原子的数目和种类、近邻原子之间的距离，即近邻原子的数目和种类、近邻原子之间的距离(键长键长)、近邻原子配置的几何方位、近邻原子配置的几何方位(键角键角)都与晶体相近。都与晶体相近。(b)b)非晶体结构的无规则网格非晶体结构的无规则网格你现在浏览的是第四页，共26页(c)(c)Penrose)Penrose拼接图案拼接图案 准晶体具有长程的取向序，但没有长程的平移对称序，可准晶体具有长程的取向序，但没有长程的平移对称序，可以用以用Penros
3、e拼接图案显示其结构特点。拼接图案显示其结构特点。你现在浏览的是第五页，共26页 晶体所具有的自发地形晶体所具有的自发地形成封闭凸多面体的能力称为成封闭凸多面体的能力称为自限性。自限性。2.2.晶体的解理性晶体的解理性:晶体沿某些确定方位的晶面劈晶体沿某些确定方位的晶面劈裂的性质，称为晶体的解理性，这裂的性质，称为晶体的解理性，这样的晶面称为样的晶面称为解理面解理面。1abcd2晶体的宏观特性晶体的宏观特性1.1.自限性自限性:你现在浏览的是第六页，共26页 晶面的交线称为晶面的交线称为晶棱晶棱，晶棱互，晶棱互相平行的晶面的组合称为相平行的晶面的组合称为晶带晶带，如，如右图中右图中a，1，b，
4、2。1abcd2 互相平行的晶棱的共同互相平行的晶棱的共同方向称为该晶带的称为该晶带的带轴带轴，晶轴晶轴是重要的是重要的带轴。如右图中带轴。如右图中OO你现在浏览的是第七页，共26页3.3.晶面角守恒定律：晶面角守恒定律：属于同一品种的晶体，两个对应晶面间的夹角恒定不变。属于同一品种的晶体，两个对应晶面间的夹角恒定不变。石英晶体：石英晶体：a a、b b 间夹角总是间夹角总是1411414747；a a、c c 间夹角总是间夹角总是1131130808；b b、c c 间夹角总是间夹角总是1201200000。你现在浏览的是第八页，共26页4.4.晶体的各向异性晶体的各向异性在不同方向上，晶体
5、的物理性质不同。在不同方向上，晶体的物理性质不同。由右图可以看出，在不同的方向上晶由右图可以看出，在不同的方向上晶体中原子排列情况不同，故其性质不同。体中原子排列情况不同，故其性质不同。5.5.晶体的均匀性晶体的均匀性 晶体中任意两点晶体中任意两点(在同一方向上在同一方向上)的物理的物理性质相同。性质相同。注意：注意：气体、液体、玻璃体等的均匀性气体、液体、玻璃体等的均匀性 源于原子分布的统计规律源于原子分布的统计规律你现在浏览的是第九页，共26页6.6.晶体的对称性晶体的对称性:晶体在某几个特定方向上可以异向同性，这种相同的性晶体在某几个特定方向上可以异向同性，这种相同的性质在不同的方向上有
6、规律地重复出现，称为质在不同的方向上有规律地重复出现，称为晶体的对称性晶体的对称性。7.7.晶体固定的熔点晶体固定的熔点:给某种晶体加热，当加热到某一特定温度时，晶体开始熔化，给某种晶体加热，当加热到某一特定温度时，晶体开始熔化，且在熔化过程中保持不变，直到晶体全部熔化，温度才开始上升，且在熔化过程中保持不变，直到晶体全部熔化，温度才开始上升，即晶体有固定的熔点。即晶体有固定的熔点。你现在浏览的是第十页，共26页 晶体非晶体T0时间 t温度T你现在浏览的是第十一页，共26页晶体为什么具有这些宏观特性呢晶体为什么具有这些宏观特性呢?晶体的宏观特性是由晶体内部结构的周期性决定晶体的宏观特性是由晶体
7、内部结构的周期性决定的的,即晶体的宏观特性是微观特性的反映。即晶体的宏观特性是微观特性的反映。自限性、晶面角守恒、解理性、晶体的各向异性、晶体的均匀自限性、晶面角守恒、解理性、晶体的各向异性、晶体的均匀性、晶体的对称性、固定的熔点（晶体的稳定性）。性、晶体的对称性、固定的熔点（晶体的稳定性）。晶体的宏观特性：晶体的宏观特性：你现在浏览的是第十二页，共26页晶体由大量微小的平行六面体堆积而成。晶体由大量微小的平行六面体堆积而成。解释了晶体几何外形的规则性解释了晶体几何外形的规则性自十七世纪来就开始尝试用堆积模型去解释晶体特征：自十七世纪来就开始尝试用堆积模型去解释晶体特征：典型代表：典型代表：(
8、1)17(1)17thth cent.,Huygen cent.,Huygen 椭球堆积模型椭球堆积模型：解释方解石的双折射现象。解释方解石的双折射现象。(2)18(2)18thth cent.cent.，HaiiyHaiiy（18011801年）年）“塑变理论塑变理论”-1.2 1.2 密堆积密堆积外部特征外部特征内部结构内部结构你现在浏览的是第十三页，共26页如图所示:用立方体基本单元分别构造菱面12面体和五边形12面体你现在浏览的是第十四页，共26页简单立方简单立方u原子球在一个平面原子球在一个平面内内呈现为正方排列呈现为正方排列u平面的原子层叠加起平面的原子层叠加起来得到简单立方格子来
9、得到简单立方格子u用圆点表示原子的位用圆点表示原子的位置得到简单立方结构置得到简单立方结构你现在浏览的是第十五页，共26页体心立方体心立方体心立方结构体心立方结构原子球排列形式原子球排列形式体心立方原子球排列方式表示体心立方原子球排列方式表示：AB AB AB 你现在浏览的是第十六页，共26页密堆积、配位数密堆积、配位数1.1.配位数配位数一个粒子周围一个粒子周围最近邻的粒子数最近邻的粒子数称为称为配位数配位数。它可以描述晶体中粒子排列的紧密程度，粒子排列越紧密，配它可以描述晶体中粒子排列的紧密程度，粒子排列越紧密，配位数越大，结合能越低，晶体结构越稳定。位数越大，结合能越低，晶体结构越稳定。
10、2.2.密堆积密堆积 如果晶体由完全相同的一种粒子组成，而粒子被看作小圆球，如果晶体由完全相同的一种粒子组成，而粒子被看作小圆球，则这些全同的小圆球最紧密的堆积称为则这些全同的小圆球最紧密的堆积称为密堆积密堆积。密堆积特点密堆积特点：结合能低，晶体结构稳定；配位数最大为：结合能低，晶体结构稳定；配位数最大为1212。你现在浏览的是第十七页，共26页u全同小圆球平铺在平面上，任一个球都与全同小圆球平铺在平面上，任一个球都与6 6个球相切个球相切每三个相切的球的中心构成一等边三角形每三个相切的球的中心构成一等边三角形u每个球的周围有每个球的周围有6 6个空隙个空隙构成一层构成一层 A A层层u第二
11、层是同样的铺排第二层是同样的铺排B B层层u第三层是同样的铺排第三层是同样的铺排C C层层六角密堆积六角密堆积你现在浏览的是第十八页，共26页B层原子球排列A层原子球排列你现在浏览的是第十九页，共26页C C层原子球排列之一层原子球排列之一 六角密堆晶格六角密堆晶格C层原子球排列你现在浏览的是第二十页，共26页原子球排列：原子球排列：AB AB AB AB AB AB 六角密堆晶格结构晶体六角密堆晶格结构晶体Be、Mg、Zn、Cd你现在浏览的是第二十一页，共26页C层原子球排列之二 面心立方晶格面心立方（立方密排）面心立方（立方密排）B层原子球排列C层原子球排列你现在浏览的是第二十二页，共26
12、页原子球排列：原子球排列：ABC ABC ABC ABC ABC ABC 层的垂直方向是对称性为层的垂直方向是对称性为3 3的轴，是立方体的空间对角线的轴，是立方体的空间对角线面心立方晶格结构晶体面心立方晶格结构晶体 CuCu、AgAg、AuAu、AlAl你现在浏览的是第二十三页，共26页配位数的可能值配位数的可能值配位数的可能值为：配位数的可能值为：12(12(密堆积：密堆积：fcc,hcp)fcc,hcp)，8(8(bcc,bcc,氯化铯型结构氯化铯型结构)，6(6(sc,sc,氯化钠型结构氯化钠型结构)，4(4(ZnS,ZnS,金刚石型结构金刚石型结构)，3(3(石墨层状结构石墨层状结构)，2(2(链状链状结构结构)。你现在浏览的是第二十四页，共26页致密度致密度 致密度表示晶体中原子在空间堆积的紧密程度，致密度表示晶体中原子在空间堆积的紧密程度，等于晶胞内原子所占总体积与晶胞体积的比率。等于晶胞内原子所占总体积与晶胞体积的比率。不同晶体结构有不同的致密度。不同晶体结构有不同的致密度。你现在浏览的是第二十五页，共26页例题试计算简立方晶胞的致密度。解：设简立方晶胞的边长为a，则堆垛成简立方晶胞的原子半径最大为a/2。由于简立方中只有一个原子，所以你现在浏览的是第二十六页，共26页