晶體的共性密堆積

1、晶體的共性密堆積第1頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四第一章 晶體結(jié)構(gòu)第2頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四1.1.1 固體的分類固體晶體:非晶體:準(zhǔn)晶體:長(zhǎng)程有序不具有長(zhǎng)程序的特點(diǎn),短程有序。有長(zhǎng)程取向性，而沒有長(zhǎng)程的平移對(duì)稱性。單晶體多晶體至少在微米量級(jí)范圍內(nèi)原子排列具有周期性。長(zhǎng)程有序:1.固體分類(按結(jié)構(gòu)) 晶體的特征第3頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四(a)晶體結(jié)構(gòu)的規(guī)則網(wǎng)格 非晶體中原子排列不具有長(zhǎng)程的周期性，但基本保留了原子排列的短程序，即近鄰原子的數(shù)目和種類、近鄰原子之間的距離(鍵長(zhǎng))、近鄰原子配置的幾何方位(

2、鍵角)都與晶體相近。(b)非晶體結(jié)構(gòu)的無規(guī)則網(wǎng)格第4頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四(c)(c)Penrose拼接圖案 準(zhǔn)晶體具有長(zhǎng)程的取向序，但沒有長(zhǎng)程的平移對(duì)稱序，可以用Penrose拼接圖案顯示其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。第5頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四 晶體所具有的自發(fā)地形成封閉凸多面體的能力稱為自限性。2.晶體的解理性: 晶體沿某些確定方位的晶面劈裂的性質(zhì)，稱為晶體的解理性，這樣的晶面稱為解理面。1abcd2晶體的宏觀特性1.自限性:第6頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四 晶面的交線稱為晶棱，晶棱互相平行的晶面的組合稱為晶帶，

3、如右圖中a，1，b，2。1abcd2 互相平行的晶棱的共同方向稱為該晶帶的帶軸，晶軸是重要的帶軸。如右圖中OO第7頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四3.晶面角守恒定律：屬于同一品種的晶體，兩個(gè)對(duì)應(yīng)晶面間的夾角恒定不變。石英晶體： a、b 間夾角總是14147； a、c 間夾角總是11308； b、c 間夾角總是12000。第8頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四4.晶體的各向異性在不同方向上，晶體的物理性質(zhì)不同。 由右圖可以看出，在不同的方向上晶體中原子排列情況不同，故其性質(zhì)不同。5.晶體的均勻性 晶體中任意兩點(diǎn)(在同一方向上)的物理性質(zhì)相同。注意：

4、氣體、液體、玻璃體等的均勻性 源于原子分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律第9頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四6.晶體的對(duì)稱性: 晶體在某幾個(gè)特定方向上可以異向同性，這種相同的性質(zhì)在不同的方向上有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)，稱為晶體的對(duì)稱性。7.晶體固定的熔點(diǎn): 給某種晶體加熱，當(dāng)加熱到某一特定溫度時(shí)，晶體開始熔化，且在熔化過程中保持不變，直到晶體全部熔化，溫度才開始上升，即晶體有固定的熔點(diǎn)。第10頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四 晶體非晶體T0時(shí)間 t溫度T第11頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四晶體為什么具有這些宏觀特性呢?晶體的宏觀特性是由晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)

5、的周期性決定的,即晶體的宏觀特性是微觀特性的反映。 自限性、晶面角守恒、解理性、晶體的各向異性、晶體的均勻性、晶體的對(duì)稱性、固定的熔點(diǎn)（晶體的穩(wěn)定性）。晶體的宏觀特性：第12頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四晶體由大量微小的平行六面體堆積而成。解釋了晶體幾何外形的規(guī)則性自十七世紀(jì)來就開始嘗試用堆積模型去解釋晶體特征：典型代表：(1)17th cent.,Huygen 橢球堆積模型： 解釋方解石的雙折射現(xiàn)象。(2)18th cent.，Haiiy（1801年）“塑變理論” -1.2 密堆積外部特征內(nèi)部結(jié)構(gòu)第13頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四如圖所示

6、:用立方體基本單元分別構(gòu)造菱面12面體和五邊形12面體第14頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四簡(jiǎn)單立方原子球在一個(gè)平面內(nèi)呈現(xiàn)為正方排列平面的原子層疊加起來得到簡(jiǎn)單立方格子用圓點(diǎn)表示原子的位置得到簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)第15頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四體心立方體心立方結(jié)構(gòu)原子球排列形式體心立方原子球排列方式表示 ：AB AB AB 第16頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四密堆積、配位數(shù)1.配位數(shù)一個(gè)粒子周圍最近鄰的粒子數(shù)稱為配位數(shù)。 它可以描述晶體中粒子排列的緊密程度，粒子排列越緊密，配位數(shù)越大，結(jié)合能越低，晶體結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。2.密堆積

7、 如果晶體由完全相同的一種粒子組成，而粒子被看作小圓球，則這些全同的小圓球最緊密的堆積稱為密堆積。密堆積特點(diǎn)：結(jié)合能低，晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；配位數(shù)最大為12。第17頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四全同小圓球平鋪在平面上，任一個(gè)球都與6個(gè)球相切每三個(gè)相切的球的中心構(gòu)成一等邊三角形每個(gè)球的周圍有6個(gè)空隙構(gòu)成一層 A層第二層是同樣的鋪排B層第三層是同樣的鋪排C層六角密堆積第18頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四B層原子球排列A層原子球排列第19頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四C層原子球排列之一 六角密堆晶格C層原子球排列第20頁，共26

8、頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四原子球排列：AB AB AB 六角密堆晶格結(jié)構(gòu)晶體Be、Mg、Zn、Cd第21頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四C層原子球排列之二 面心立方晶格面心立方（立方密排）B層原子球排列C層原子球排列第22頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四原子球排列：ABC ABC ABC 層的垂直方向是對(duì)稱性為3的軸，是立方體的空間對(duì)角線面心立方晶格結(jié)構(gòu)晶體 Cu、Ag、Au、Al第23頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四配位數(shù)的可能值配位數(shù)的可能值為：12(密堆積：fcc,hcp)，8(bcc,氯化銫型結(jié)構(gòu))，6(sc,氯化鈉型結(jié)構(gòu))，4(ZnS,金剛石型結(jié)構(gòu))，3(石墨層狀結(jié)構(gòu))，2(鏈狀結(jié)構(gòu))。第24頁，共26頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)39分，星期四致密度致密度表示晶體中原子在空間堆積的緊密程度，等于晶胞內(nèi)原子所占總體積與晶胞體積的比率。不同晶體結(jié)構(gòu)有不