結(jié)構(gòu)化學(xué)(第七章)(1)_第1頁
結(jié)構(gòu)化學(xué)(第七章)(1)_第2頁
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文檔簡介

1、結(jié)構(gòu) 化 學(xué) 課程 內(nèi) 容原子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)(第 2 章)量子力學(xué)基礎(chǔ) (第 1 章)概述單電子原子結(jié)構(gòu)多電子原子結(jié)構(gòu)原子光譜多原子分子結(jié)構(gòu)分子光譜和光電子能譜金屬晶體和離子晶體結(jié)構(gòu)(第 3-5章)分子對稱性雙原子分子結(jié)構(gòu)(第 7-9 章)(第 3 章)(第 3 章)(第 5 章)(第 4 章)(48學(xué)時(shí))(第 7 章)(第 8-9 章)2第七章第七章 晶晶 體體 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)物質(zhì)氣體液體固體晶體非晶體聚集狀態(tài)(周期性排列)晶體結(jié)構(gòu)的周期性晶體結(jié)構(gòu)的對稱性晶體結(jié)構(gòu)的測定準(zhǔn)晶體37.7.1 1 晶體結(jié)構(gòu)的周期性和點(diǎn)陣晶體結(jié)構(gòu)的周期性和點(diǎn)陣教學(xué)重點(diǎn):教學(xué)重點(diǎn): 1 1、晶體的特性、晶體的特性

2、2 2、點(diǎn)陣、點(diǎn)陣與點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與點(diǎn)陣結(jié)構(gòu) 3 3、點(diǎn)陣與晶體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系、點(diǎn)陣與晶體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系 4 4、晶胞晶胞 5 5、晶面和晶面指標(biāo)的計(jì)算、晶面和晶面指標(biāo)的計(jì)算 4晶體多有漂亮對稱的外形5一、晶體結(jié)構(gòu)的特征(一、晶體結(jié)構(gòu)的特征(P P250)250) 晶體是由原子或分子在空間按一定的規(guī)律周期晶體是由原子或分子在空間按一定的規(guī)律周期性的重復(fù)排列構(gòu)成的物質(zhì),周期性規(guī)律是晶體結(jié)構(gòu)性的重復(fù)排列構(gòu)成的物質(zhì),周期性規(guī)律是晶體結(jié)構(gòu)的最突出的特征。的最突出的特征。 內(nèi)部原子或分子按周期性規(guī)律的排列,使晶體內(nèi)部原子或分子按周期性規(guī)律的排列,使晶體具有如下共同性質(zhì):具有如下共同性質(zhì):1 1、均勻性、均勻性

3、 表現(xiàn):同種晶體內(nèi)部各部分的宏觀性質(zhì),如密表現(xiàn):同種晶體內(nèi)部各部分的宏觀性質(zhì),如密度、化學(xué)性質(zhì)是相同的。度、化學(xué)性質(zhì)是相同的。 原因:晶體中原子排列的周期性很小原因:晶體中原子排列的周期性很小, ,宏觀上宏觀上分辨不出微觀的不連續(xù)性。分辨不出微觀的不連續(xù)性。62 2、各向異性、各向異性 表現(xiàn):晶體中不同方向具有不同的物理性表現(xiàn):晶體中不同方向具有不同的物理性質(zhì)。如在不同的方向上具有不同的電導(dǎo)率、熱質(zhì)。如在不同的方向上具有不同的電導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、折光率以及機(jī)械強(qiáng)度等。膨脹系數(shù)、折光率以及機(jī)械強(qiáng)度等。 原因:周期性結(jié)構(gòu)中,不同方向原子或分原因:周期性結(jié)構(gòu)中,不同方向原子或分子排列情況各不相同。子

4、排列情況各不相同。云母薄片上的熱導(dǎo)率有異向性云母薄片上的熱導(dǎo)率有異向性玻璃片云母片蠟滴產(chǎn)地產(chǎn)地: :甘肅省肅北縣甘肅省肅北縣晶晶體體的的異異向向性性 藍(lán)晶石兩個(gè)方向上的硬度差異顯著藍(lán)晶石兩個(gè)方向上的硬度差異顯著,有有“二硬石二硬石”之稱之稱; 古代的寶石工匠早就知道鉆石的八面體面(古代的寶石工匠早就知道鉆石的八面體面(111)特別難以)特別難以拋光拋光1669年巴爾托林發(fā)現(xiàn)了光束通過冰洲石的雙折射現(xiàn)象年巴爾托林發(fā)現(xiàn)了光束通過冰洲石的雙折射現(xiàn)象: v 石墨在平行于層的方向上電導(dǎo)率高石墨在平行于層的方向上電導(dǎo)率高且為半金屬性導(dǎo)電且為半金屬性導(dǎo)電; 垂直于層的方向上電導(dǎo)率低垂直于層的方向上電導(dǎo)率低且

5、為半導(dǎo)體性導(dǎo)電且為半導(dǎo)體性導(dǎo)電.圖圖中中紅紅、藍(lán)藍(lán)球球均均為為C原原子子103 3、自發(fā)形成多面體外形(自范性)自發(fā)形成多面體外形(自范性) 表現(xiàn):晶體在生長過程中能自發(fā)地形成晶面、晶表現(xiàn):晶體在生長過程中能自發(fā)地形成晶面、晶面相交形成晶棱、晶棱匯聚形成頂點(diǎn),構(gòu)成多面體的面相交形成晶棱、晶棱匯聚形成頂點(diǎn),構(gòu)成多面體的外形,呈現(xiàn)出一定的對稱性。外形,呈現(xiàn)出一定的對稱性。 理想晶體的晶面(理想晶體的晶面(F F)和晶棱()和晶棱(E E)及頂點(diǎn)()及頂點(diǎn)(V V)之間的關(guān)系:之間的關(guān)系: F + V = E + 2 F + V = E + 2 立方體:立方體: 6 6個(gè)面(個(gè)面(F=6F=6) 1

6、2 12條棱(條棱(E=12E=12) 8 8個(gè)頂點(diǎn)(個(gè)頂點(diǎn)(V=8V=8)114 4、晶體有確定的熔點(diǎn)、晶體有確定的熔點(diǎn) 原因:晶體具有周期性結(jié)構(gòu),各個(gè)部分都原因:晶體具有周期性結(jié)構(gòu),各個(gè)部分都按同一方式排列,所以當(dāng)溫度升高,熱振動均按同一方式排列,所以當(dāng)溫度升高,熱振動均加劇,開始融化時(shí),各部分需要的溫度是一樣加劇,開始融化時(shí),各部分需要的溫度是一樣的,因而具有一定熔點(diǎn)。的,因而具有一定熔點(diǎn)。125 5、晶體對、晶體對X X射線衍射射線衍射 晶體的周期性結(jié)構(gòu)使它成為天然的三維光柵,晶體的周期性結(jié)構(gòu)使它成為天然的三維光柵,周期與周期與X X光波長相當(dāng),能夠?qū)獠ㄩL相當(dāng),能夠?qū) X光產(chǎn)生衍射

7、。光產(chǎn)生衍射。136 6、晶體的對稱性、晶體的對稱性 晶體的理想外形(宏觀)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)(微觀)晶體的理想外形(宏觀)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)(微觀)具有特定的對稱性。具有特定的對稱性。14二、點(diǎn)陣和點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)二、點(diǎn)陣和點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)1 1、有關(guān)定義、有關(guān)定義 (1 1)點(diǎn)陣:)點(diǎn)陣:點(diǎn)陣是一組無限的點(diǎn)點(diǎn)陣是一組無限的點(diǎn),連接其中任,連接其中任意兩點(diǎn)可得一向量,將各點(diǎn)沿向量意兩點(diǎn)可得一向量,將各點(diǎn)沿向量平移平移能使其復(fù)原,能使其復(fù)原,凡是滿足以上條件的一組點(diǎn)稱為點(diǎn)陣。凡是滿足以上條件的一組點(diǎn)稱為點(diǎn)陣。 (2 2)點(diǎn)陣點(diǎn):點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中構(gòu)成點(diǎn)陣的點(diǎn)叫做點(diǎn))點(diǎn)陣點(diǎn):點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中構(gòu)成點(diǎn)陣的點(diǎn)叫做點(diǎn)陣點(diǎn),陣點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)應(yīng)具有相同

8、的周圍環(huán)境。每個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)應(yīng)具有相同的周圍環(huán)境。 2 2、點(diǎn)陣的分類、點(diǎn)陣的分類(1 1)直線點(diǎn)陣)直線點(diǎn)陣 一組分布在同一直線上等距離的無窮點(diǎn)列,稱一組分布在同一直線上等距離的無窮點(diǎn)列,稱為直線點(diǎn)陣。為直線點(diǎn)陣。直線點(diǎn)陣單位直線點(diǎn)陣單位定義:連接兩個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)的矢量定義:連接兩個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)的矢量a a分類:素單位和復(fù)單位分類:素單位和復(fù)單位參數(shù):矢量長度參數(shù):矢量長度a=|a|a=|a|16(2) 平面點(diǎn)陣平面點(diǎn)陣一組分布在同一平面上的二維點(diǎn)列,稱為平面一組分布在同一平面上的二維點(diǎn)列,稱為平面點(diǎn)陣。點(diǎn)陣。17平面點(diǎn)陣單位(格子)平面點(diǎn)陣單位(格子)定義:在平面點(diǎn)陣中選擇定義:在平面點(diǎn)陣中選擇一組不平行的

9、向量一組不平行的向量a a、b b,以平,以平移向量為邊畫出的平行四邊形移向量為邊畫出的平行四邊形叫做平面點(diǎn)陣的單位。叫做平面點(diǎn)陣的單位。 平面點(diǎn)陣單位參數(shù):平面點(diǎn)陣單位參數(shù):矢矢量長度量長度a=|a|a=|a|、 b=|b| b=|b|及其及其夾夾角角。18分類:分類:素單位(素格子):每個(gè)單位包含一個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)。素單位(素格子):每個(gè)單位包含一個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)。復(fù)單位(復(fù)格子):每個(gè)單位包含一個(gè)以上復(fù)單位(復(fù)格子):每個(gè)單位包含一個(gè)以上點(diǎn)陣點(diǎn)。點(diǎn)陣點(diǎn)。處于格子頂點(diǎn)點(diǎn)陣點(diǎn)貢獻(xiàn)處于格子頂點(diǎn)點(diǎn)陣點(diǎn)貢獻(xiàn)1/41/4 邊線點(diǎn)陣點(diǎn)貢獻(xiàn)邊線點(diǎn)陣點(diǎn)貢獻(xiàn)1/21/2 內(nèi)部點(diǎn)陣點(diǎn)貢獻(xiàn)內(nèi)部點(diǎn)陣點(diǎn)貢獻(xiàn)1 119正當(dāng)單位(正當(dāng)

10、格子)標(biāo)準(zhǔn):正當(dāng)單位(正當(dāng)格子)標(biāo)準(zhǔn):1. 1. 平行四邊形平行四邊形2. 2. 對稱性盡可能高對稱性盡可能高3. 3. 含點(diǎn)陣點(diǎn)盡可能少含點(diǎn)陣點(diǎn)盡可能少20(3) 空間點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣一組分布三維方向上的點(diǎn)列,稱為空間點(diǎn)陣。一組分布三維方向上的點(diǎn)列,稱為空間點(diǎn)陣。21空間點(diǎn)陣單位(格子)空間點(diǎn)陣單位(格子)定義:空間點(diǎn)陣中,以一組不平行的向量定義:空間點(diǎn)陣中,以一組不平行的向量a,b,c( (右右手定則)為邊畫出的平行六面體叫做空間點(diǎn)陣的單位。手定則)為邊畫出的平行六面體叫做空間點(diǎn)陣的單位??臻g點(diǎn)陣單位參數(shù):矢量長度空間點(diǎn)陣單位參數(shù):矢量長度a=|a|、b=|b|、 c=|c|及及其相互間的夾角

11、其相互間的夾角、。分類:分類:素單位:素單位:每個(gè)單位包含一個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)。每個(gè)單位包含一個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)。復(fù)單位:復(fù)單位:每個(gè)單位包含一個(gè)以上點(diǎn)陣點(diǎn)。每個(gè)單位包含一個(gè)以上點(diǎn)陣點(diǎn)。22正當(dāng)單位的標(biāo)準(zhǔn)正當(dāng)單位的標(biāo)準(zhǔn): : 1 1、 平行六面體平行六面體 2 2、 對稱性盡可能高對稱性盡可能高 3 3、 含點(diǎn)陣點(diǎn)盡可能少含點(diǎn)陣點(diǎn)盡可能少 正當(dāng)空間單位有正當(dāng)空間單位有7 7種形狀,種形狀,1414種空間點(diǎn)陣形種空間點(diǎn)陣形式或叫做式或叫做1414種布拉威格子。種布拉威格子。 23(R心六方)24252627282930 三、晶體結(jié)構(gòu)與點(diǎn)陣之間的關(guān)系 晶體具有空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。 1、晶體的結(jié)構(gòu)基元 把晶體結(jié)構(gòu)抽象為點(diǎn)陣的

12、過程中,每個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)所代表的具體內(nèi)容。 包括原子、分子的種類、數(shù)量及其在空間一定的排列方式。(立方體心)Na晶體結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣+ 結(jié)構(gòu)基元-周期性重復(fù)的部分 - 結(jié)構(gòu)基元 2、晶體中點(diǎn)陣的獲得 數(shù)學(xué)抽象數(shù)學(xué)抽象具體內(nèi)容具體內(nèi)容結(jié)構(gòu)基元點(diǎn)陣點(diǎn)晶棱直線點(diǎn)陣晶面平面點(diǎn)陣晶體空間點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣單位晶胞晶體結(jié)構(gòu)的基本重復(fù)單位結(jié)構(gòu)基元與點(diǎn)陣點(diǎn)結(jié)構(gòu)基元與點(diǎn)陣點(diǎn)(1 1) 一維周期性結(jié)構(gòu)與一維周期性結(jié)構(gòu)與直線點(diǎn)陣直線點(diǎn)陣35(2 2)晶面和平面點(diǎn)陣)晶面和平面點(diǎn)陣 將晶面上周期性重復(fù)排列的結(jié)構(gòu)基元抽象將晶面上周期性重復(fù)排列的結(jié)構(gòu)基元抽象為點(diǎn)陣點(diǎn),即可得到平面點(diǎn)陣。為點(diǎn)陣點(diǎn),即可得到平面點(diǎn)陣。36(3 3)晶體和空間點(diǎn)陣

13、)晶體和空間點(diǎn)陣 將晶體上周期性重復(fù)排列的結(jié)構(gòu)基元抽象為點(diǎn)將晶體上周期性重復(fù)排列的結(jié)構(gòu)基元抽象為點(diǎn)陣點(diǎn),即可得到空間點(diǎn)陣。陣點(diǎn),即可得到空間點(diǎn)陣。37 四、晶胞 1.定義 平行六面體, 代表晶體結(jié)構(gòu)的重復(fù)單位; 能體現(xiàn)晶體化學(xué)組成之比。 2.分類 素晶胞 復(fù)晶胞 正當(dāng)晶胞:在照顧對稱性的前提下,選取體積最小的晶胞。 結(jié)構(gòu)基元 3.晶胞兩個(gè)基本要素 晶胞的大小和形狀 晶胞中原子的位置:晶胞參數(shù)(a、b、c、):用分?jǐn)?shù)坐標(biāo)(x、y、z)表示。cabOa:晶軸不一定相互垂直。b:分?jǐn)?shù)坐標(biāo)與選取的晶胞原點(diǎn)有關(guān)。c:分?jǐn)?shù)坐標(biāo)的個(gè)數(shù) = 晶胞內(nèi)的原子個(gè)數(shù)。d:分?jǐn)?shù)坐標(biāo)盡量小。40cabOPxaxaybyb

14、zczcOP=xa+yb+zcP點(diǎn)坐標(biāo)為(x,y,z) NaCl型晶體型晶體原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo):原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo):A: 0 0 0 0 1/2 1/2 1/2 0 1/2 1/2 1/2 0B: 1/2 0 0 0 1/2 0 0 0 1/2 1/2 1/2 1/2結(jié)構(gòu)基元結(jié)構(gòu)基元: A-B(每個(gè)晶胞中有(每個(gè)晶胞中有4個(gè)結(jié)構(gòu)基元)個(gè)結(jié)構(gòu)基元)原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo):原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo): A: 0 0 0 B: 1/2 1/2 1/2 結(jié)構(gòu)基元結(jié)構(gòu)基元: A-B(每個(gè)晶胞中有(每個(gè)晶胞中有1個(gè)結(jié)構(gòu)基元)個(gè)結(jié)構(gòu)基元) CsCl型晶體型晶體 立方立方ZnS型晶體型晶體原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)A: 0 0 0 0

15、 1/2 1/2 1/2 0 1/2 1/2 1/2 0B: 1/4 1/4 3/4 1/4 3/4 1/4 3/4 1/4 1/4 3/4 3/4 3/4 (注意注意: 坐標(biāo)與原點(diǎn)選擇有關(guān)坐標(biāo)與原點(diǎn)選擇有關(guān))結(jié)構(gòu)基元結(jié)構(gòu)基元:A-B (每個(gè)晶胞中有每個(gè)晶胞中有4個(gè)結(jié)構(gòu)基元個(gè)結(jié)構(gòu)基元)原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)A: 0 0 0 2/3 1/3 1/2B: 0 0 5/8 2/3 1/3 1/8 (坐標(biāo)與原點(diǎn)選擇有關(guān)坐標(biāo)與原點(diǎn)選擇有關(guān))結(jié)構(gòu)基元結(jié)構(gòu)基元: 2(A-B) (每個(gè)晶胞中有每個(gè)晶胞中有1個(gè)結(jié)構(gòu)基元個(gè)結(jié)構(gòu)基元)六方六方ZnS型晶體型晶體原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo):原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo):頂點(diǎn)原子:頂點(diǎn)原子

16、: 0 0 0面心原子:面心原子: 0 1/2 1/2 1/2 0 1/2 1/2 1/2 0晶胞內(nèi)原子:晶胞內(nèi)原子: 1/4 1/4 3/4 1/4 3/4 1/4 3/4 1/4 1/4 3/4 3/4 3/4 (晶胞內(nèi)原子坐標(biāo)與原點(diǎn)選擇有關(guān)晶胞內(nèi)原子坐標(biāo)與原點(diǎn)選擇有關(guān))結(jié)構(gòu)基元結(jié)構(gòu)基元: 2A(每個(gè)晶胞中有每個(gè)晶胞中有4個(gè)結(jié)構(gòu)基元個(gè)結(jié)構(gòu)基元)金剛石型晶體金剛石型晶體B:1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 3/4 3/4 1/4 3/4 3/4 1/4 1/41/4 3/4 3/4 1/4 3/4 1/43/4 3/4 1/4 3/4 3/4 3/4結(jié)構(gòu)基元結(jié)構(gòu)基元: A-2B(晶胞中

17、有晶胞中有4個(gè)結(jié)構(gòu)基元個(gè)結(jié)構(gòu)基元)A: 0 0 00 1/2 1/21/2 0 1/2 1/2 1/2 0CaF2型晶體型晶體晶面平面點(diǎn)陣晶面指標(biāo)五、晶面與晶面指標(biāo)1. 晶面平面點(diǎn)陣族平面點(diǎn)陣指標(biāo)48 空間點(diǎn)陣可以從不同方向劃分出不同的平面點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣可以從不同方向劃分出不同的平面點(diǎn)陣族,平面點(diǎn)陣族都是相互平行的。各組平面點(diǎn)陣對應(yīng)族,平面點(diǎn)陣族都是相互平行的。各組平面點(diǎn)陣對應(yīng)于晶體結(jié)構(gòu)中不同方向的晶面,在不同方向的晶面上,于晶體結(jié)構(gòu)中不同方向的晶面,在不同方向的晶面上,結(jié)構(gòu)基元的排列情況不同,它們所表現(xiàn)的性質(zhì)也不同。結(jié)構(gòu)基元的排列情況不同,它們所表現(xiàn)的性質(zhì)也不同。晶體學(xué)上使用晶體學(xué)上使用晶面指

18、標(biāo),晶面指標(biāo),對不同的晶面加對不同的晶面加以以區(qū)別。區(qū)別。3:5:5513131: 2.晶面指標(biāo) 平面點(diǎn)陣面在三個(gè)晶軸上的倒易截?cái)?shù)的互質(zhì)整數(shù)之比。 截距: *:111lkhlkh:倒易截?cái)?shù)互質(zhì)整數(shù)之比:晶面指標(biāo):)(*lkh3a、3b、5c3、3、5)553(ha、kb、lch、k、l 截?cái)?shù):50相互平行的一相互平行的一族族平面點(diǎn)陣平面點(diǎn)陣, , 其(其(h h* *k k* *l l* *) )相同相同: :51)101( 3. 3. 晶面間距公式晶面間距公式 ( (用于簡單格子用于簡單格子) ) 晶面間距:是指標(biāo)晶面間距:是指標(biāo)(h(h* *k k* *l l* *) )規(guī)定的平面規(guī)定的平

19、面族族中兩個(gè)中兩個(gè)相鄰相鄰面之間的面之間的垂直垂直距離,用距離,用d d(h(h* *k k* *l l* *) )表示。表示。53數(shù)學(xué)抽象數(shù)學(xué)抽象晶體晶體點(diǎn)陣點(diǎn)陣點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣點(diǎn)點(diǎn)陣點(diǎn)結(jié)構(gòu)基元結(jié)構(gòu)基元直線點(diǎn)陣直線點(diǎn)陣晶棱晶棱平面點(diǎn)陣平面點(diǎn)陣晶面晶面空間點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣晶體晶體空間點(diǎn)陣單位空間點(diǎn)陣單位正當(dāng)單位正當(dāng)單位晶胞晶胞正當(dāng)晶胞正當(dāng)晶胞7 7種形狀種形狀7 7個(gè)晶系個(gè)晶系1414種布拉威格子種布拉威格子1414種布拉威晶格種布拉威晶格點(diǎn)陣中各要素與晶體中各要素的關(guān)系點(diǎn)陣中各要素與晶體中各要素的關(guān)系 某晶體屬于立方晶系,一晶面截x軸于a/2,y軸于b/3,z軸于c/4,則該晶面的指標(biāo)為:

20、( ) A:(643) B:(234) C:(432) D:(468) 三、晶體結(jié)構(gòu)與點(diǎn)陣之間的關(guān)系 晶體具有空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。 1、晶體的結(jié)構(gòu)基元 把晶體結(jié)構(gòu)抽象為點(diǎn)陣的過程中,每個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn)所代表的具體內(nèi)容。 包括原子、分子的種類、數(shù)量及其在空間一定的排列方式。(立方體心)Na晶體結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣+ 結(jié)構(gòu)基元-周期性重復(fù)的部分 - 結(jié)構(gòu)基元 復(fù)習(xí)一下56數(shù)學(xué)抽象數(shù)學(xué)抽象晶體晶體點(diǎn)陣點(diǎn)陣點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣點(diǎn)點(diǎn)陣點(diǎn)結(jié)構(gòu)基元結(jié)構(gòu)基元直線點(diǎn)陣直線點(diǎn)陣晶棱晶棱平面點(diǎn)陣平面點(diǎn)陣晶面晶面空間點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣晶體晶體空間點(diǎn)陣單位空間點(diǎn)陣單位正當(dāng)單位正當(dāng)單位晶胞晶胞正當(dāng)晶胞正當(dāng)晶胞7 7種形狀種形狀7 7個(gè)晶系個(gè)晶系1414

21、種布拉威格子種布拉威格子1414種布拉威晶格種布拉威晶格點(diǎn)陣中各要素與晶體中各要素的關(guān)系點(diǎn)陣中各要素與晶體中各要素的關(guān)系物質(zhì)氣體液體固體晶體非晶體聚集狀態(tài)(周期性排列)晶體結(jié)構(gòu)的周期性晶體結(jié)構(gòu)的對稱性晶體結(jié)構(gòu)的測定587.7.2 2 晶體結(jié)構(gòu)的對稱性晶體結(jié)構(gòu)的對稱性教學(xué)重點(diǎn):教學(xué)重點(diǎn): 晶體的宏觀對稱元素和微觀對稱元素晶體的宏觀對稱元素和微觀對稱元素 一、晶體的宏觀對稱性 晶體理想外形的對稱性稱為晶體的宏觀對稱性。 1、晶體的宏觀對稱元素 旋轉(zhuǎn)軸鏡面對稱中心反軸映軸60晶體對稱性與分子對稱性表示的差別晶體對稱性與分子對稱性表示的差別 映61 由于晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)由于晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu), ,使晶體的宏

22、觀對稱使晶體的宏觀對稱性受到了限制晶體中對稱軸的軸次性受到了限制晶體中對稱軸的軸次n n并不是任并不是任意的意的, ,而是僅限于而是僅限于 n=1,2,3,4,6n=1,2,3,4,6,這一原理稱,這一原理稱為為 “晶體的對稱性定律晶體的對稱性定律”。 622 2、宏觀對稱元素的組合和、宏觀對稱元素的組合和3232種點(diǎn)群種點(diǎn)群 晶體的宏觀對稱操作是點(diǎn)操作,所有宏觀對稱晶體的宏觀對稱操作是點(diǎn)操作,所有宏觀對稱元素會通過一個(gè)公共交點(diǎn)元素會通過一個(gè)公共交點(diǎn), ,按一切可能組合起來,按一切可能組合起來,產(chǎn)生晶體學(xué)點(diǎn)群。產(chǎn)生晶體學(xué)點(diǎn)群。晶體的宏觀對稱元素類型有晶體的宏觀對稱元素類型有4 4種:種: ni

23、mn、晶體點(diǎn)群數(shù)目有晶體點(diǎn)群數(shù)目有3232種:種:根據(jù)特征對稱元素不同根據(jù)特征對稱元素不同, ,可以把可以把3232個(gè)點(diǎn)群劃分為個(gè)點(diǎn)群劃分為七個(gè)晶系七個(gè)晶系。點(diǎn)群點(diǎn)群Oh O Th Td TD6h D6 C6h C6v C6 C3h D3hD4h D4 D2d S4 C4 C4v D4h D3 D3d C3v C3 C3iC2v D2h D2C2 C2h CsCi C1 3、宏觀對稱元素的表示 nimn、6im、464321具體對稱元素有:晶體的宏觀對稱元素類型有4種: 晶體學(xué)點(diǎn)群的表示熊夫利符號hhOC、d2T國際符號表示m3m立方晶系2m43m單斜晶系65 晶體學(xué)點(diǎn)群可用晶體學(xué)點(diǎn)群可用Sc

24、hSchnfliesnflies符號表示或國際符符號表示或國際符號表示。國際符號一般由三個(gè)位構(gòu)成,每個(gè)位代表號表示。國際符號一般由三個(gè)位構(gòu)成,每個(gè)位代表一個(gè)與特征對稱元素取向有一定聯(lián)系的方向。一個(gè)與特征對稱元素取向有一定聯(lián)系的方向。國際符號中三個(gè)位代表的方向國際符號中三個(gè)位代表的方向m3m4. 典型晶體外形實(shí)例 67立方晶系 68立方晶系 螢石69立方晶系 70氯酸鈉赤銅礦立方晶系 71六方晶系 72六方晶系 73六方晶系 74六方晶系 75四方晶系 76四方晶系 甘汞77四方晶系 78四方晶系 CaWO4 白鎢礦白鎢礦79三方晶系 80三方晶系 81三方晶系 剛玉剛玉赤鐵礦赤鐵礦方解石方解石

25、82正交晶系 83正交晶系 84單斜晶系 85單斜晶系 86三斜晶系 87三斜晶系 1、晶體的微觀對稱元素和對稱操作 (1)四種宏觀對稱元素及相應(yīng)的點(diǎn)對稱操作nimn、 二、晶體的微觀對稱性(2)三種微觀對稱元素及相應(yīng)的對稱操作點(diǎn)陣螺旋軸nm滑移面平移操作螺旋旋轉(zhuǎn)操作反映滑移操作對稱元素并不共同交于一點(diǎn)。(點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的對稱性)89點(diǎn)陣點(diǎn)陣(t)(t)和平移操作和平移操作(T)(T) 點(diǎn)陣是晶體微觀結(jié)構(gòu)中最基本、最普遍的點(diǎn)陣是晶體微觀結(jié)構(gòu)中最基本、最普遍的對稱元素,這一對稱性質(zhì)反映出了晶體結(jié)構(gòu)的對稱元素,這一對稱性質(zhì)反映出了晶體結(jié)構(gòu)的根本特征根本特征- -周期性。與點(diǎn)陣相應(yīng)的對稱操作是平周期性。與點(diǎn)陣相應(yīng)的對稱操作是平移操作移操作(T)(T)。90(2 2)螺旋軸)螺旋軸n nm m和螺旋旋轉(zhuǎn)操作和螺旋旋轉(zhuǎn)操作

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