高考二輪復(fù)習(xí)拓展晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)課件

高中化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)(一）晶體的基礎(chǔ)知識高中化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)(一）晶體的基礎(chǔ)知識1第一節(jié)晶體的結(jié)構(gòu)1、晶體的分類

按來源分為：天然晶體（寶石、冰、砂子等）

人工晶體（各種人工晶體材料等）

按成鍵特點分為：原子晶體：金剛石離子晶體：NaCl

分子晶體：冰金屬晶體：Cu第一節(jié)晶體的結(jié)構(gòu)1、晶體的分類按成鍵特點分為：2晶體的定義“晶體是由原子或分子在空間按一定規(guī)律周期性地重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)?！?/p>

注意：（1）一種物質(zhì)是否是晶體是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，而非由外觀判斷；（2）周期性是晶體結(jié)構(gòu)最基本的特征。晶體的定義“晶體是由原子或分子在空間按一定規(guī)律周期性地重復(fù)排3晶體不僅與我們的日常生活密不可分，而且在許多高科技領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用。晶體的外觀和性質(zhì)都是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的：決定結(jié)構(gòu)性能反映晶體不僅與我們的日常生活密不可分，而且在許多高科技領(lǐng)域也有著4圖片１圖片2圖片１圖片25圖片3圖片4圖片3圖片46圖片5BBO晶體BBO（偏硼酸鋇）晶體BBO晶體在非線性光學(xué)晶體中，是一種綜合優(yōu)勢明顯，性能良好的晶體，它有著極寬的透光范圍，較大的相匹配角，較高的抗光損傷閾值、寬帶的溫度匹配以及優(yōu)良的光學(xué)均勻性，特別是用于Nd:YAG激光器之三倍頻有著廣泛的應(yīng)用。BBO晶體的主要用途：（1）用于1064nmNd:YAG激光器之二倍頻、三倍頻、四倍頻和五倍頻。（2）用于染料激光器和鈦寶石激光器之二倍頻、三倍頻、和頻、差頻等。（3）用于光學(xué)參量振蕩、放大器等。BBO晶體的主要性質(zhì)：化學(xué)式：β-BaB2O4晶體構(gòu)式：三方晶系，3m點群。晶胞參數(shù)：a=b=12.532Ac=12.717Az=6熔點：1095±5°C莫氏硬度：4.5~5密度：3.85g/cm3光學(xué)均勻性：△n≈10-6/cm吸收系數(shù)：α＜0.001/cm@1064nmα＜0.01/cm@532nmα＜0.5/cm@2550nm熱導(dǎo)率：⊥C，k1=k2=1.2w/m/k，‖C,k3=1.6w/m/k。圖片5BBO晶體BBO（偏硼酸鋇）晶體BBO晶體在非線性光7二、晶體性質(zhì)

⑴均勻性⑵各向異性⑶自發(fā)地形成多面體外形F+V=E+2

其中，F(xiàn)-晶面，V-頂點，E-晶棱⑷有明顯確定的熔點⑸有特定的對稱性⑹使X射線產(chǎn)生衍射二、晶體性質(zhì)⑴均勻性8三、晶體的點陣結(jié)構(gòu)概念：在晶體內(nèi)部原子或分子周期性地排列的每個重復(fù)單位的相同位置上定一個點，這些點按一定周期性規(guī)律排列在空間，這些點構(gòu)成一個點陣。點陣是一組無限的點，連結(jié)其中任意兩點可得一矢量，將各個點陣按此矢量平移能使它復(fù)原。點陣中每個點都具有完全相同的周圍環(huán)境。三、晶體的點陣結(jié)構(gòu)概念：在晶體內(nèi)部原子或分子周期性地排列的每9晶體結(jié)構(gòu)=點陣+結(jié)構(gòu)基元結(jié)構(gòu)基元：在晶體的點陣結(jié)構(gòu)中每個點陣所代表的具體內(nèi)容，包括原子或分子的種類和數(shù)量及其在空間按一定方式排列的結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)=點陣+結(jié)構(gòu)基元結(jié)構(gòu)基元：10（1）直線點陣（2）平面點陣（1）直線點陣（2）平面點陣11平行四邊形，各邊長a=2r，則平行四邊形的面積：晶胞大小和形狀可用晶胞參數(shù)表示；決定如果選用素晶胞不能充分反映晶體的微觀對稱性，就不得不選用復(fù)晶胞。==90°,=120°位于ab面心的原子坐標(biāo)為1/2，1/2，0；突出部分落在正四面體空隙AB堆積A3（六方）第一層上放了球的一半三角形空隙，被4個球包圍，形成四面體空隙；717Az=6熔點：1095±5°C莫氏硬度：4.若取值為1，相當(dāng)于平移到另一個晶胞，與取值為0毫無差別，可形象地說成“1即是0”。面心立方最密堆積（A1）分解圖二是晶胞中各原子坐標(biāo)位置。六方最密堆積（A3）將密堆積層的相對位置按照ABABAB…方式作最密堆積，這時重復(fù)的周期為兩層。晶體結(jié)構(gòu)的基本重復(fù)單位是晶胞，只要將一個晶胞的結(jié)構(gòu)剖析透徹，整個晶體結(jié)構(gòu)也就掌握了。密堆積方式因充分利用了空間，而使體系的勢能盡可能降低，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。面心立方最密堆積(A1)和六方最密堆積(A3)（3）晶胞空間點陣必可選擇3個不相平行的連結(jié)相鄰兩個點陣點的單位矢量a，b，c，它們將點陣劃分成并置的平行六面體單位，稱為點陣單位。相應(yīng)地，按照晶體結(jié)構(gòu)的周期性劃分所得的平行六面體單位稱為晶胞。矢量a，b，c的長度a，b，c及其相互間的夾角α，β，γ稱為點陣參數(shù)或晶胞參數(shù)。平行四邊形，各邊長a=2r，則平行四邊形的面積：（3）晶胞空12晶胞結(jié)構(gòu)圖

晶胞結(jié)構(gòu)圖13晶胞晶胞與晶格晶胞晶胞與晶格14晶胞的劃分對稱性晶系正當(dāng)晶胞正當(dāng)晶胞素晶胞：含1個結(jié)構(gòu)基元復(fù)晶胞：含2個以上結(jié)構(gòu)基元晶胞的劃分對稱性晶系15晶胞的二個要素晶胞的二個基本要素：一是晶胞大小和形狀；二是晶胞中各原子坐標(biāo)位置。晶胞大小和形狀可用晶胞參數(shù)表示；晶胞中原子位置可用分數(shù)坐標(biāo)表示。晶胞的二個要素晶胞的二個基本要素：16原子分數(shù)坐標(biāo)晶體中原子的坐標(biāo)參數(shù)是以晶胞的3個軸作為坐標(biāo)軸，以3個軸的軸長作為坐標(biāo)軸單位的:

因為x、y、z1，所以我們將x、y、z定義為分數(shù)坐標(biāo)。原子分數(shù)坐標(biāo)晶體中原子的坐標(biāo)參數(shù)是以晶胞的3個軸17晶胞知識要點晶胞一定是一個平行六面體，其三邊長度a,b,c不一定相等，也不一定垂直。整個晶體就是由晶胞周期性的在三維空間并置堆砌而成的。劃分晶胞要遵循2個原則：一是盡可能反映晶體內(nèi)結(jié)構(gòu)的對稱性；二是盡可能小。晶胞知識要點晶胞一定是一個平行六面體，其三邊長度a,b,c不18并置堆砌

整個晶體就是由晶胞周期性的在三維空間并置堆砌而成的。并置堆砌整個晶體就是由19晶胞種質(zhì)點個數(shù)的計算晶胞種質(zhì)點個數(shù)的計算201晶系根據(jù)晶體的對稱性，按有無某種特征對稱元素為標(biāo)準，將晶體分成7個晶系：立方晶系(c)：在立方晶胞4個方向體對角線上均有三重旋轉(zhuǎn)軸(a=b=c,α=β=γ=90o)六方晶系(h)：有1個六重對稱軸(a=b,α=β=90o,γ=120o)一、晶體的對稱性第二節(jié)、晶體結(jié)構(gòu)的對稱性1晶系根據(jù)晶體的對稱性，按有無某種特征對稱元素為標(biāo)準，21四方晶系(t)：有1個四重對稱軸(a=b,α=β=γ=90o)三方晶系(h)：有1個三重對稱軸(a=b,α=β=90o,γ=120o)正交晶系(o)：有3個互相垂直的二重對稱軸或2個互相垂直的對稱面(α=β=γ=90o)單斜晶系(m)：有1個二重對稱軸或?qū)ΨQ面(α=γ=90o)三斜晶系(a)：沒有特征對稱元素四方晶系(t)：有1個四重對稱軸(a=b,α=β=γ=90221晶系立方Cubica=b=c,===90°四方Tetragonala=bc,===90°正交Rhombicabc,===90°三方Rhombohedrala=b=c,==90°a=bc,==90°=120°六方Hexagonala=bc,==90°,=120°單斜Monoclinicabc==90°,90°三斜Triclinicabc===90°1晶系立方Cubic四方Tetragonal正交23空間點陣型式

根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的對稱性，將點陣空間的分布按正當(dāng)單位形狀的規(guī)定和帶心型式進行分類，得到14種型式：⑻簡單六方(hP)⑼R心六方(hR)⑽簡單四方(tP)⑾體心四方(tI)⑿簡單立方(cP)⒀體心立方(cI)⒁面心立方(cF)⑴簡單三斜(ap)⑵簡單單斜(mP)⑶C心單斜(mC,mA,mI)⑷簡單正交(oP)⑸C心正交(oC,oA,oB)⑹體心正交(oI)⑺面心正交(oF)空間點陣型式

根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的對稱性，將點陣空間的分布按正24高考二輪復(fù)習(xí)拓展晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)課件25空間點陣型式要點有素晶胞和復(fù)晶胞立方晶系：復(fù)晶胞：體心立方（cI）、面心立方（cF）和素晶胞：簡單立方（cP）空間點陣型式要點有素晶胞和復(fù)晶胞26晶體結(jié)構(gòu)的對稱性晶系空間點陣型式點群空間群晶胞類型堆積方式：A1,A3,A2,A4晶體結(jié)構(gòu)的對稱性晶系空間點陣型式27二、晶體結(jié)構(gòu)的表達及應(yīng)用一般晶體結(jié)構(gòu)需給出：晶系空間群（不作要求）晶胞參數(shù)；晶胞中所包含的原子或分子數(shù)Z；特征原子的坐標(biāo)二、晶體結(jié)構(gòu)的表達及應(yīng)用一般晶體結(jié)構(gòu)需給出：28密度計算晶體結(jié)構(gòu)的基本重復(fù)單位是晶胞，只要將一個晶胞的結(jié)構(gòu)剖析透徹，整個晶體結(jié)構(gòu)也就掌握了。利用晶胞參數(shù)可計算晶胞體積(V)，根據(jù)相對分子質(zhì)量(M)、晶胞中分子數(shù)(Z)和Avogadro常數(shù)N，可計算晶體的密度：密度計算晶體結(jié)構(gòu)的基本重復(fù)單位是晶胞，只要將一個晶胞的結(jié)構(gòu)剖29

晶體結(jié)構(gòu)的密堆積原理1619年，開普勒模型（開普勒從雪花的六邊形結(jié)構(gòu)出發(fā)提出：固體是由球密堆積成的）

開普勒對固體結(jié)構(gòu)的推測冰的結(jié)構(gòu)

晶體結(jié)構(gòu)的密堆積原理1619年，開普勒模型（開普勒從雪花30密堆積的定義密堆積：由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結(jié)合的晶體中，原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數(shù)高，能充分利用空間的堆積密度最大的那些結(jié)構(gòu)。密堆積方式因充分利用了空間，而使體系的勢能盡可能降低，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。密堆積的定義密堆積：由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結(jié)31常見的密堆積類型常見密堆積型式面心立方最密堆積（A1）

六方最密堆積（A3）體心立方密堆積（A2）最密非最密常見的密堆積類型常見密堆積型式面心立方最密堆積（A1）最密非32晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)容的相互關(guān)系密堆積原理是一個把中學(xué)化學(xué)的晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)容聯(lián)系起來的一個橋梁性的理論體系。晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)容的相互關(guān)系密堆積原理是一個把中學(xué)化學(xué)的晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)331.面心立方最密堆積(A1)和六方最密堆積(A3)面心立方最密堆積(A1)和六方最密堆積(A3)1.面心立方最密堆積(A1)和六方最密堆積(A3)面心立方最34從上面的等徑圓球密堆積圖中可以看出：只有1種堆積形式;每個球和周圍6個球相鄰接,配位數(shù)位6,形成6個三角形空隙;每個空隙由3個球圍成;由N個球堆積成的層中有2N個空隙,即球數(shù)：空隙數(shù)=1：2。從上面的等徑圓球密堆積圖中可以看出：35兩層球的堆積情況圖兩層球的堆積情況圖36

1.在第一層上堆積第二層時，要形成最密堆積，必須把球放在第二層的空隙上。這樣，僅有半數(shù)的三角形空隙放進了球，而另一半空隙上方是第二層的空隙。

2.第一層上放了球的一半三角形空隙，被4個球包圍，形成四面體空隙；另一半其上方是第二層球的空隙，被6個球包圍，形成八面體空隙。兩層堆積情況分析1.在第一層上堆積第二層時，要形成最密堆積，必須把球放37三層球堆積情況分析

第二層堆積時形成了兩種空隙：四面體空隙和八面體空隙。那么，在堆積第三層時就會產(chǎn)生兩種方式：1.第三層等徑圓球的突出部分落在正四面體空隙上，其排列方式與第一層相同，但與第二層錯開，形成ABAB…堆積。這種堆積方式可以從中劃出一個六方單位來，所以稱為六方最密堆積（A3）。三層球堆積情況分析第二層堆積時形成了兩種空隙：四面體空382.另一種堆積方式是第三層球的突出部分落在第二層的八面體空隙上。這樣，第三層與第一、第二層都不同而形成ABCABC…的結(jié)構(gòu)。這種堆積方式可以從中劃出一個立方面心單位來，所以稱為面心立方最密堆積（A1）。2.另一種堆積方式是第三層球的突出部分落在第二層的八面體空隙39六方最密堆積（A3）圖六方最密堆積（A3）圖40六方最密堆積（A3）分解圖六方最密堆積（A3）分解圖41面心立方最密堆積（A一）圖面心立方最密堆積（A一）圖42面心立方最密堆積（A1）分解圖面心立方最密堆積（A1）分解圖43A1型最密堆積圖片將密堆積層的相對位置按照ABCABC……方式作最密堆積，重復(fù)的周期為3層。這種堆積可劃出面心立方晶胞。A1型最密堆積圖片將密堆積層的相對位置按照ABCABC……44A3型最密堆積圖片將密堆積層的相對位置按照ABABAB…方式作最密堆積，這時重復(fù)的周期為兩層。A3型最密堆積圖片將密堆積層的相對位置按照ABABAB…方式45A1、A3型堆積小結(jié)

同一層中球間有三角形空隙，平均每個球攤列2個空隙。第二層一個密堆積層中的突出部分正好處于第一層的空隙即凹陷處，第二層的密堆積方式也只有一種，但這兩層形成的空隙分成兩種

正四面體空隙（被四個球包圍）正八面體空隙（被六個球包圍）突出部分落在正四面體空隙AB堆積A3（六方）突出部分落在正八面體空隙ABC堆積A1（面心立方）第三層

堆積方式有兩種A1、A3型堆積小結(jié)同一層中球間有三角形空隙，平均每個球攤46A1、A3型堆積的比較以上兩種最密堆積方式，每個球的配位數(shù)為12。有相同的堆積密度和空間利用率(或堆積系數(shù))，即球體積與整個堆積體積之比。均為74.05%?？障稊?shù)目和大小也相同，N個球（半徑R）；2N個四面體空隙，可容納半徑為0.225R的小球；N個八面體空隙，可容納半徑為0.414R的小球。A1、A3型堆積的比較以上兩種最密堆積方式，每個球的配位數(shù)為47A1、A3的密堆積方向不同：

A1：立方體的體對角線方向，共4條，故有4個密堆積方向（111）（11）（11）（11），易向不同方向滑動，而具有良好的延展性。如Cu.A3：只有一個方向，即六方晶胞的C軸方向，延展性差，較脆，如Mg.A1、A3的密堆積方向不同：48空間利用率的計算空間利用率：指構(gòu)成晶體的原子、離子或分子在整個晶體空間中所占有的體積百分比。球體積空間利用率=100%

晶胞體積空間利用率的計算空間利用率：指構(gòu)成晶體的原子、離子或分子在整49A3型最密堆積的空間利用率計算解：A3型最密堆積的空間利用率計算解：50在A3型堆積中取出六方晶胞，平行六面體的底是平行四邊形，各邊長a=2r，則平行四邊形的面積：

平行六面體的高：在A3型堆積中取出六方晶胞，平行六面體的底是51高考二輪復(fù)習(xí)拓展晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)課件52A1型堆積方式的空間利用率計算A1型堆積方式的空間利用率計算532.體心立方密堆積（A2）A2不是最密堆積。每個球有八個最近的配體（處于邊長為a的立方體的8個頂點）和6個稍遠的配體，分別處于和這個立方體晶胞相鄰的六個立方體中心。故其配體數(shù)可看成是14，空間利用率為68.02%.每個球與其8個相近的配體距離與6個稍遠的配體距離2.體心立方密堆積（A2）A2不是最密堆積。每個球有八個最近54A2型密堆積圖片A2型密堆積圖片553.金剛石型堆積（A4）配位數(shù)為4，空間利用率為

34.01%，不是密堆積。這種堆積方式的存在因為原子間存在著有方向性的共價鍵力。如Si、Ge、Sn等。邊長為a的單位晶胞含半徑的球8個。

3.金剛石型堆積（A4）配位數(shù)為4，空間利用率為564.堆積方式及性質(zhì)小結(jié)堆積方式點陣形式空間利用率配位數(shù)Z球半徑面心立方最密堆積(A1)面心立方74.05%124六方最密堆積(A3)六方

74.05%122體心立方密堆積(A2)體心立方68.02%8(或14)2

金剛石型堆積(A4)面心立方34.01%484.堆積方式及性質(zhì)小結(jié)堆積方式點陣形式575.堆積方式與晶胞關(guān)系A(chǔ)1—面心立方晶胞A2—體心立方晶胞A4—面心立方晶胞A3—六方晶胞六方晶胞中a=bc,==90o,=120o5.堆積方式與晶胞關(guān)系A(chǔ)1—面心立方晶胞58原子坐標(biāo)四、晶胞中原子的坐標(biāo)與計數(shù)晶胞中的原子可用向量xa+yb+zc中的x,y,z組成的三數(shù)組來表達它在晶胞中的位置，稱為原子坐標(biāo)，如，位于晶胞原點（頂角）的原子的坐標(biāo)為0，0，0；位于晶胞體心的原子的坐標(biāo)為1/2，1/2，1/2；位于ab面心的原子坐標(biāo)為1/2，1/2，0；位于ac面心的原子坐標(biāo)為1/2，0，1/2；等等（圖7）。原子坐標(biāo)四、晶胞中原子的坐標(biāo)與計數(shù)59高考二輪復(fù)習(xí)拓展晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)課件60坐標(biāo)三數(shù)組中數(shù)的絕對值的取值區(qū)間為1＞|x（y，z）|≥0。若取值為1，相當(dāng)于平移到另一個晶胞，與取值為0毫無差別，可形象地說成“1即是0”。因而，位于晶胞頂角的8個原子的坐標(biāo)都是0，0，0，沒有差別，它們中的每一個原子均為相鄰的8個晶胞共用，平均每個晶胞只占1/8。而且，只要一個頂角上有原子，其他7個頂角上也一定有相同的原子，否則就失去了平移性，不是晶胞。同樣道理，坐標(biāo)為1/2，1/2，0的原子是指兩個平行的ab面的面心原子，而且有其一必有其二，否則也失去平移性，晶胞不復(fù)存在。坐標(biāo)三數(shù)組中數(shù)的絕對值的取值區(qū)間為1＞|x（y，z）|≥0。61反之，坐標(biāo)不同的原子即使是同種原子，在幾何上也不同，不能視為等同原子③，例如，坐標(biāo)為1/2，1/2，0的原子與坐標(biāo)為0，1/2，1/2的原子是不同的。由此可見，當(dāng)原子處于晶胞頂角，每個晶胞平均有8×1/8=1個原子；當(dāng)原子處在面上，每個晶胞平均有2×1/2=1個原子；當(dāng)原子處于棱上，每個晶胞平均有4×1/4=1個原子；等等。毋容置疑，如果原子處在晶胞內(nèi)，則有一個算一個。反之，坐標(biāo)不同的原子即使是同種原子，在幾何上也不同，不能視為62給出金剛石晶胞中各原子的坐標(biāo)。給出金剛石晶胞中各原子的坐標(biāo)。63素晶胞與復(fù)晶胞(體心晶胞、面心晶胞和底心晶胞)

素晶胞才是最小平移單位，是不可能再小的晶胞，而且，它的內(nèi)容物，即晶胞內(nèi)的原子的集合是微觀晶體周期性平移的最小單元，即結(jié)構(gòu)基元；然而，人們有時并不用素晶胞來表達晶體結(jié)構(gòu)，例如，氯化鈉晶體，其素晶胞是一個夾角60o的菱方晶胞，可是通常人們都用比這個素晶胞大得多的面心立方晶胞來表達氯化鈉結(jié)構(gòu)，后者是復(fù)晶胞，其內(nèi)容物是素晶胞的4倍。如果選用素晶胞不能充分反映晶體的微觀對稱性，就不得不選用復(fù)晶胞。素晶胞與復(fù)晶胞(體心晶胞、面心晶胞和底心晶胞)素晶胞才是最64體心晶胞（2倍體），符號I，面心晶胞（4倍體），符號F，和底心晶胞，符號A、B或C（2倍體）三種。體心晶胞（2倍體），符號I，面心晶胞（4倍體），符號F，和底65高中化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)(一）晶體的基礎(chǔ)知識高中化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)(一）晶體的基礎(chǔ)知識66第一節(jié)晶體的結(jié)構(gòu)1、晶體的分類

按來源分為：天然晶體（寶石、冰、砂子等）

人工晶體（各種人工晶體材料等）

按成鍵特點分為：原子晶體：金剛石離子晶體：NaCl

分子晶體：冰金屬晶體：Cu第一節(jié)晶體的結(jié)構(gòu)1、晶體的分類按成鍵特點分為：67晶體的定義“晶體是由原子或分子在空間按一定規(guī)律周期性地重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)?！?/p>

注意：（1）一種物質(zhì)是否是晶體是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，而非由外觀判斷；（2）周期性是晶體結(jié)構(gòu)最基本的特征。晶體的定義“晶體是由原子或分子在空間按一定規(guī)律周期性地重復(fù)排68晶體不僅與我們的日常生活密不可分，而且在許多高科技領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用。晶體的外觀和性質(zhì)都是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的：決定結(jié)構(gòu)性能反映晶體不僅與我們的日常生活密不可分，而且在許多高科技領(lǐng)域也有著69圖片１圖片2圖片１圖片270圖片3圖片4圖片3圖片471圖片5BBO晶體BBO（偏硼酸鋇）晶體BBO晶體在非線性光學(xué)晶體中，是一種綜合優(yōu)勢明顯，性能良好的晶體，它有著極寬的透光范圍，較大的相匹配角，較高的抗光損傷閾值、寬帶的溫度匹配以及優(yōu)良的光學(xué)均勻性，特別是用于Nd:YAG激光器之三倍頻有著廣泛的應(yīng)用。BBO晶體的主要用途：（1）用于1064nmNd:YAG激光器之二倍頻、三倍頻、四倍頻和五倍頻。（2）用于染料激光器和鈦寶石激光器之二倍頻、三倍頻、和頻、差頻等。（3）用于光學(xué)參量振蕩、放大器等。BBO晶體的主要性質(zhì)：化學(xué)式：β-BaB2O4晶體構(gòu)式：三方晶系，3m點群。晶胞參數(shù)：a=b=12.532Ac=12.717Az=6熔點：1095±5°C莫氏硬度：4.5~5密度：3.85g/cm3光學(xué)均勻性：△n≈10-6/cm吸收系數(shù)：α＜0.001/cm@1064nmα＜0.01/cm@532nmα＜0.5/cm@2550nm熱導(dǎo)率：⊥C，k1=k2=1.2w/m/k，‖C,k3=1.6w/m/k。圖片5BBO晶體BBO（偏硼酸鋇）晶體BBO晶體在非線性光72二、晶體性質(zhì)

⑴均勻性⑵各向異性⑶自發(fā)地形成多面體外形F+V=E+2

其中，F(xiàn)-晶面，V-頂點，E-晶棱⑷有明顯確定的熔點⑸有特定的對稱性⑹使X射線產(chǎn)生衍射二、晶體性質(zhì)⑴均勻性73三、晶體的點陣結(jié)構(gòu)概念：在晶體內(nèi)部原子或分子周期性地排列的每個重復(fù)單位的相同位置上定一個點，這些點按一定周期性規(guī)律排列在空間，這些點構(gòu)成一個點陣。點陣是一組無限的點，連結(jié)其中任意兩點可得一矢量，將各個點陣按此矢量平移能使它復(fù)原。點陣中每個點都具有完全相同的周圍環(huán)境。三、晶體的點陣結(jié)構(gòu)概念：在晶體內(nèi)部原子或分子周期性地排列的每74晶體結(jié)構(gòu)=點陣+結(jié)構(gòu)基元結(jié)構(gòu)基元：在晶體的點陣結(jié)構(gòu)中每個點陣所代表的具體內(nèi)容，包括原子或分子的種類和數(shù)量及其在空間按一定方式排列的結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)=點陣+結(jié)構(gòu)基元結(jié)構(gòu)基元：75（1）直線點陣（2）平面點陣（1）直線點陣（2）平面點陣76平行四邊形，各邊長a=2r，則平行四邊形的面積：晶胞大小和形狀可用晶胞參數(shù)表示；決定如果選用素晶胞不能充分反映晶體的微觀對稱性，就不得不選用復(fù)晶胞。==90°,=120°位于ab面心的原子坐標(biāo)為1/2，1/2，0；突出部分落在正四面體空隙AB堆積A3（六方）第一層上放了球的一半三角形空隙，被4個球包圍，形成四面體空隙；717Az=6熔點：1095±5°C莫氏硬度：4.若取值為1，相當(dāng)于平移到另一個晶胞，與取值為0毫無差別，可形象地說成“1即是0”。面心立方最密堆積（A1）分解圖二是晶胞中各原子坐標(biāo)位置。六方最密堆積（A3）將密堆積層的相對位置按照ABABAB…方式作最密堆積，這時重復(fù)的周期為兩層。晶體結(jié)構(gòu)的基本重復(fù)單位是晶胞，只要將一個晶胞的結(jié)構(gòu)剖析透徹，整個晶體結(jié)構(gòu)也就掌握了。密堆積方式因充分利用了空間，而使體系的勢能盡可能降低，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。面心立方最密堆積(A1)和六方最密堆積(A3)（3）晶胞空間點陣必可選擇3個不相平行的連結(jié)相鄰兩個點陣點的單位矢量a，b，c，它們將點陣劃分成并置的平行六面體單位，稱為點陣單位。相應(yīng)地，按照晶體結(jié)構(gòu)的周期性劃分所得的平行六面體單位稱為晶胞。矢量a，b，c的長度a，b，c及其相互間的夾角α，β，γ稱為點陣參數(shù)或晶胞參數(shù)。平行四邊形，各邊長a=2r，則平行四邊形的面積：（3）晶胞空77晶胞結(jié)構(gòu)圖

晶胞結(jié)構(gòu)圖78晶胞晶胞與晶格晶胞晶胞與晶格79晶胞的劃分對稱性晶系正當(dāng)晶胞正當(dāng)晶胞素晶胞：含1個結(jié)構(gòu)基元復(fù)晶胞：含2個以上結(jié)構(gòu)基元晶胞的劃分對稱性晶系80晶胞的二個要素晶胞的二個基本要素：一是晶胞大小和形狀；二是晶胞中各原子坐標(biāo)位置。晶胞大小和形狀可用晶胞參數(shù)表示；晶胞中原子位置可用分數(shù)坐標(biāo)表示。晶胞的二個要素晶胞的二個基本要素：81原子分數(shù)坐標(biāo)晶體中原子的坐標(biāo)參數(shù)是以晶胞的3個軸作為坐標(biāo)軸，以3個軸的軸長作為坐標(biāo)軸單位的:

因為x、y、z1，所以我們將x、y、z定義為分數(shù)坐標(biāo)。原子分數(shù)坐標(biāo)晶體中原子的坐標(biāo)參數(shù)是以晶胞的3個軸82晶胞知識要點晶胞一定是一個平行六面體，其三邊長度a,b,c不一定相等，也不一定垂直。整個晶體就是由晶胞周期性的在三維空間并置堆砌而成的。劃分晶胞要遵循2個原則：一是盡可能反映晶體內(nèi)結(jié)構(gòu)的對稱性；二是盡可能小。晶胞知識要點晶胞一定是一個平行六面體，其三邊長度a,b,c不83并置堆砌

整個晶體就是由晶胞周期性的在三維空間并置堆砌而成的。并置堆砌整個晶體就是由84晶胞種質(zhì)點個數(shù)的計算晶胞種質(zhì)點個數(shù)的計算851晶系根據(jù)晶體的對稱性，按有無某種特征對稱元素為標(biāo)準，將晶體分成7個晶系：立方晶系(c)：在立方晶胞4個方向體對角線上均有三重旋轉(zhuǎn)軸(a=b=c,α=β=γ=90o)六方晶系(h)：有1個六重對稱軸(a=b,α=β=90o,γ=120o)一、晶體的對稱性第二節(jié)、晶體結(jié)構(gòu)的對稱性1晶系根據(jù)晶體的對稱性，按有無某種特征對稱元素為標(biāo)準，86四方晶系(t)：有1個四重對稱軸(a=b,α=β=γ=90o)三方晶系(h)：有1個三重對稱軸(a=b,α=β=90o,γ=120o)正交晶系(o)：有3個互相垂直的二重對稱軸或2個互相垂直的對稱面(α=β=γ=90o)單斜晶系(m)：有1個二重對稱軸或?qū)ΨQ面(α=γ=90o)三斜晶系(a)：沒有特征對稱元素四方晶系(t)：有1個四重對稱軸(a=b,α=β=γ=90871晶系立方Cubica=b=c,===90°四方Tetragonala=bc,===90°正交Rhombicabc,===90°三方Rhombohedrala=b=c,==90°a=bc,==90°=120°六方Hexagonala=bc,==90°,=120°單斜Monoclinicabc==90°,90°三斜Triclinicabc===90°1晶系立方Cubic四方Tetragonal正交88空間點陣型式

根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的對稱性，將點陣空間的分布按正當(dāng)單位形狀的規(guī)定和帶心型式進行分類，得到14種型式：⑻簡單六方(hP)⑼R心六方(hR)⑽簡單四方(tP)⑾體心四方(tI)⑿簡單立方(cP)⒀體心立方(cI)⒁面心立方(cF)⑴簡單三斜(ap)⑵簡單單斜(mP)⑶C心單斜(mC,mA,mI)⑷簡單正交(oP)⑸C心正交(oC,oA,oB)⑹體心正交(oI)⑺面心正交(oF)空間點陣型式

根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的對稱性，將點陣空間的分布按正89高考二輪復(fù)習(xí)拓展晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)課件90空間點陣型式要點有素晶胞和復(fù)晶胞立方晶系：復(fù)晶胞：體心立方（cI）、面心立方（cF）和素晶胞：簡單立方（cP）空間點陣型式要點有素晶胞和復(fù)晶胞91晶體結(jié)構(gòu)的對稱性晶系空間點陣型式點群空間群晶胞類型堆積方式：A1,A3,A2,A4晶體結(jié)構(gòu)的對稱性晶系空間點陣型式92二、晶體結(jié)構(gòu)的表達及應(yīng)用一般晶體結(jié)構(gòu)需給出：晶系空間群（不作要求）晶胞參數(shù)；晶胞中所包含的原子或分子數(shù)Z；特征原子的坐標(biāo)二、晶體結(jié)構(gòu)的表達及應(yīng)用一般晶體結(jié)構(gòu)需給出：93密度計算晶體結(jié)構(gòu)的基本重復(fù)單位是晶胞，只要將一個晶胞的結(jié)構(gòu)剖析透徹，整個晶體結(jié)構(gòu)也就掌握了。利用晶胞參數(shù)可計算晶胞體積(V)，根據(jù)相對分子質(zhì)量(M)、晶胞中分子數(shù)(Z)和Avogadro常數(shù)N，可計算晶體的密度：密度計算晶體結(jié)構(gòu)的基本重復(fù)單位是晶胞，只要將一個晶胞的結(jié)構(gòu)剖94

晶體結(jié)構(gòu)的密堆積原理1619年，開普勒模型（開普勒從雪花的六邊形結(jié)構(gòu)出發(fā)提出：固體是由球密堆積成的）

開普勒對固體結(jié)構(gòu)的推測冰的結(jié)構(gòu)

晶體結(jié)構(gòu)的密堆積原理1619年，開普勒模型（開普勒從雪花95密堆積的定義密堆積：由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結(jié)合的晶體中，原子、離子或分子等微觀粒子總是趨向于相互配位數(shù)高，能充分利用空間的堆積密度最大的那些結(jié)構(gòu)。密堆積方式因充分利用了空間，而使體系的勢能盡可能降低，而結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。密堆積的定義密堆積：由無方向性的金屬鍵、離子鍵和范德華力等結(jié)96常見的密堆積類型常見密堆積型式面心立方最密堆積（A1）

六方最密堆積（A3）體心立方密堆積（A2）最密非最密常見的密堆積類型常見密堆積型式面心立方最密堆積（A1）最密非97晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)容的相互關(guān)系密堆積原理是一個把中學(xué)化學(xué)的晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)容聯(lián)系起來的一個橋梁性的理論體系。晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)容的相互關(guān)系密堆積原理是一個把中學(xué)化學(xué)的晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)981.面心立方最密堆積(A1)和六方最密堆積(A3)面心立方最密堆積(A1)和六方最密堆積(A3)1.面心立方最密堆積(A1)和六方最密堆積(A3)面心立方最99從上面的等徑圓球密堆積圖中可以看出：只有1種堆積形式;每個球和周圍6個球相鄰接,配位數(shù)位6,形成6個三角形空隙;每個空隙由3個球圍成;由N個球堆積成的層中有2N個空隙,即球數(shù)：空隙數(shù)=1：2。從上面的等徑圓球密堆積圖中可以看出：100兩層球的堆積情況圖兩層球的堆積情況圖101

1.在第一層上堆積第二層時，要形成最密堆積，必須把球放在第二層的空隙上。這樣，僅有半數(shù)的三角形空隙放進了球，而另一半空隙上方是第二層的空隙。

2.第一層上放了球的一半三角形空隙，被4個球包圍，形成四面體空隙；另一半其上方是第二層球的空隙，被6個球包圍，形成八面體空隙。兩層堆積情況分析1.在第一層上堆積第二層時，要形成最密堆積，必須把球放102三層球堆積情況分析

第二層堆積時形成了兩種空隙：四面體空隙和八面體空隙。那么，在堆積第三層時就會產(chǎn)生兩種方式：1.第三層等徑圓球的突出部分落在正四面體空隙上，其排列方式與第一層相同，但與第二層錯開，形成ABAB…堆積。這種堆積方式可以從中劃出一個六方單位來，所以稱為六方最密堆積（A3）。三層球堆積情況分析第二層堆積時形成了兩種空隙：四面體空1032.另一種堆積方式是第三層球的突出部分落在第二層的八面體空隙上。這樣，第三層與第一、第二層都不同而形成ABCABC…的結(jié)構(gòu)。這種堆積方式可以從中劃出一個立方面心單位來，所以稱為面心立方最密堆積（A1）。2.另一種堆積方式是第三層球的突出部分落在第二層的八面體空隙104六方最密堆積（A3）圖六方最密堆積（A3）圖105六方最密堆積（A3）分解圖六方最密堆積（A3）分解圖106面心立方最密堆積（A一）圖面心立方最密堆積（A一）圖107面心立方最密堆積（A1）分解圖面心立方最密堆積（A1）分解圖108A1型最密堆積圖片將密堆積層的相對位置按照ABCABC……方式作最密堆積，重復(fù)的周期為3層。這種堆積可劃出面心立方晶胞。A1型最密堆積圖片將密堆積層的相對位置按照ABCABC……109A3型最密堆積圖片將密堆積層的相對位置按照ABABAB…方式作最密堆積，這時重復(fù)的周期為兩層。A3型最密堆積圖片將密堆積層的相對位置按照ABABAB…方式110A1、A3型堆積小結(jié)

同一層中球間有三角形空隙，平均每個球攤列2個空隙。第二層一個密堆積層中的突出部分正好處于第一層的空隙即凹陷處，第二層的密堆積方式也只有一種，但這兩層形成的空隙分成兩種

正四面體空隙（被四個球包圍）正八面體空隙（被六個球包圍）突出部分落在正四面體空隙AB堆積A3（六方）突出部分落在正八面體空隙ABC堆積A1（面心立方）第三層

堆積方式有兩種A1、A3型堆積小結(jié)同一層中球間有三角形空隙，平均每個球攤111A1、A3型堆積的比較以上兩種最密堆積方式，每個球的配位數(shù)為12。有相同的堆積密度和空間利用率(或堆積系數(shù))，即球體積與整個堆積體積之比。均為74.05%。空隙數(shù)目和大小也相同，N個球（半徑R）；2N個四面體空隙，可容納半徑為0.225R的小球；N個八面體空隙，可容納半徑為0.414R的小球。A1、A3型堆積的比較以上兩種最密堆積方式，每個球的配位數(shù)為112A1、A3的密堆積方向不同：

A1：立方體的體對角線方向，共4條，故有4個密堆積方向（111）（11）（11）（11），易向不同方向滑動，而具有良好的延展性。如Cu.A3：只有一個方向，即六方晶胞的C軸方向，延展性差，較脆，如Mg.A1、A3的密堆積方向不同：113空間利用率的計算空間利用率：指構(gòu)成晶體的原子、離子或分子在整個晶體空間中所占有的體積百分比。球體積空間利用率=100%

晶胞體積空間利用率的計算空間利用率：指構(gòu)成晶體的原子、離子或分子在整114A3型最密堆積的空間利用率計算解：A3型最密堆積的空間利用率計算解：115在A3型堆積中取出六方晶胞，平行六面體的底是平行四邊形，各邊長a=2r，則平行四邊形的面積：

平行六面體的高：在A3型堆積中取出六方晶胞，平行六面體的底是116高考二輪復(fù)習(xí)拓展晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)課件117A1型堆積方式的空間利用率計算A1型堆積方式的空間利用率計算1182.體心立方密堆積（A2）A2不是最密堆積。每個球有八個最近的配體（處于邊長為a的立方體的8個頂點）和6個稍遠的配體，分別處于和這個立方體晶胞相鄰的六個立方體中心。故其配體數(shù)可看成是14，空間利用率為68.02%.每個球與其8個相近的配體距離與6個稍遠的配體距離2.體心立方密堆積（A2）A2不是最密堆積。每個球有八個最近119A2型密堆積圖片A2型密堆積圖片1203.金剛石型堆積（A4）配位數(shù)為4，空間利用率為

34.01%，不是密堆積。這種堆積方