晶體學(xué)基礎(chǔ)一章

固體中的晶氣固體中的晶氣態(tài)：內(nèi)部微粒（原子、分子、離子）無規(guī)運(yùn)液態(tài)：內(nèi)部微粒（原子、分子、離子）無規(guī)運(yùn)固態(tài)：內(nèi)部微粒（原子、分子、離子）振自然界中絕大多數(shù)固體物質(zhì)都是晶體如：食鹽、冰糖、金屬、巖石等單質(zhì)金屬和合金在一般條件下都是晶體一些陶瓷材料是晶體高聚物在某些條件下也是晶體絢麗多姿的絢麗多姿的晶“德里紫藍(lán)寶石如何在千姿百態(tài)的晶體中發(fā)現(xiàn)其規(guī)律晶體的外形特晶體的外形特通過對(duì)天然礦物外部形態(tài)的觀察發(fā)現(xiàn)，天然礦物常具有獨(dú)特的規(guī)則幾何多面體的外形其外表多為平整的面所包圍，同時(shí)還具有由二個(gè)面相交的直線和會(huì)聚的晶體生長(zhǎng)方晶體生晶體生長(zhǎng)方晶體生長(zhǎng)的熱力學(xué)條件吉布斯自由能變晶體生長(zhǎng)方式（1）由氣相轉(zhuǎn)變?yōu)榫垠w凝熱力學(xué)條件：蒸汽壓過飽（2）由液相轉(zhuǎn)變?yōu)榫娜垠w中生長(zhǎng)晶體：過從溶液中生長(zhǎng)晶體：溶液過飽由一種晶相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶液相結(jié)晶體并非局限于晶體并非局限于天然生成的固人工單晶飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉飛機(jī)發(fā)動(dòng)晶體的共同規(guī)律和基本特征晶體與非晶晶體與非晶水α石英的內(nèi)部結(jié)石英晶體中1個(gè)Si4+周圍規(guī)則排列4個(gè)O2-，具有嚴(yán)格的周期性把形區(qū)域就是一個(gè)最小的重復(fù)單元，BuildingBlock。在三維空間，這種大范圍的周期性的規(guī)則排列稱為長(zhǎng)程有序菱longrangeorder指整體性的有序現(xiàn)象。在整個(gè)固體范圍內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的有序分布延伸到整個(gè)固體的全部晶體與非晶氧晶體與非晶氧化硅玻璃盡管1個(gè)Si4+周圍規(guī)則排列4個(gè)O2-，離子分布方式和間距都是一致的，但是它只在原子近鄰具有周期（短程有序），并不像石英那樣存在長(zhǎng)程有序晶體所以它不固體分晶體：內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)空間排列既存在短程有序又存在長(zhǎng)固體分晶體：內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)空間排列既存在短程有序又存在長(zhǎng)程有序非晶體：雖然近鄰的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)空間排列有一定的規(guī)律,近程序，但內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)空間排列總體上是無規(guī)則的,不存在長(zhǎng)程有序準(zhǔn)晶：內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)空間排列具有取向序，但不體現(xiàn)期重復(fù)(長(zhǎng)程平移序)液體只具有短程有序氣體中則既不存在長(zhǎng)程有序，也不存在近程有序晶體的概晶體的概晶體（l）：其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（原子、分子或離子）在3維空間周期性重復(fù)排列的固體。也稱具有格子構(gòu)造的固體。單晶，多晶在一個(gè)單晶體的范圍內(nèi)，晶格中的質(zhì)點(diǎn)均呈有序分布。多晶體內(nèi)形成許多局限于每小區(qū)域內(nèi)的有序結(jié)構(gòu)疇，但在疇與疇之間點(diǎn)的分布是無序的或只是部分有序的晶界（晶體缺陷非晶體（Non-非晶體（Non-其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（原子、分子、離子）在3維空間排列不具周期性的固體Be2O3非晶Be2O3晶晶體類晶體晶體類晶體中原子、離子、分子間的相互作用維持晶格的穩(wěn)定決定晶格結(jié)構(gòu)、直接影響晶體的物理性質(zhì)晶體的類型分子晶體（范德華力氫鍵晶體（氫鍵晶體學(xué)的發(fā)展歷晶晶體學(xué)的發(fā)展歷晶體學(xué)是一門研究晶體的自然科學(xué),它涉及晶體的發(fā)生和生長(zhǎng),及晶體的外部形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)等方面晶體學(xué)的發(fā)展歷有晶體學(xué)的發(fā)展歷有文字記載以前，人們對(duì)礦物晶體瑰麗的色和特別的多面體外形引起了的注意，開始觀察研究晶體的外形特征17世紀(jì)中葉，丹麥學(xué)者斯丹諾（steno）1669年提出面角守恒1801年，法國(guó)結(jié)晶學(xué)家阿羽依（Haüy）基于對(duì)方解石晶體沿解面破裂現(xiàn)象的觀察，發(fā)現(xiàn)晶體學(xué)基本定律之一的整數(shù)定律1805-1809年，德國(guó)學(xué)者魏斯發(fā)現(xiàn)晶帶定律以及晶體外形稱理論。幾何晶體學(xué)發(fā)展到了相當(dāng)高的程度1830年，德國(guó)學(xué)者赫塞爾（Hessel)推導(dǎo)出描述晶體外形對(duì)稱性32種點(diǎn)群（r1889年，俄國(guó)晶體學(xué)家費(fèi)德洛夫首推導(dǎo)出描述晶體結(jié)構(gòu)對(duì)稱的230種空間群。因此，19世紀(jì)末晶體結(jié)構(gòu)的幾何理論基本成熟晶體學(xué)的發(fā)展歷晶體學(xué)的發(fā)展歷1912年，德國(guó)科學(xué)家勞厄首次用X線衍射實(shí)驗(yàn)揭示了晶體內(nèi)部的周期性結(jié)構(gòu)，證實(shí)了晶體構(gòu)造的幾何理論，開拓了晶體結(jié)構(gòu)學(xué)研究的新領(lǐng)域。劃時(shí)代的1913年，英國(guó)的晶體學(xué)家布拉格和俄國(guó)的烏爾夫也相繼推導(dǎo)出了晶體X射線衍射的基本方程烏爾夫-布拉格公式，并測(cè)了大量的晶體結(jié)構(gòu)。1915年，布拉格父子（W,H.Bragg和Bragg）因用X射線研究晶體結(jié)構(gòu)而分享了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)20世紀(jì)30年代，挪威的戈?duì)柼厥┟芴睾王U林（鮑林規(guī)則）出一系列晶體化學(xué)原理對(duì)探索晶體的化學(xué)組成與形態(tài)和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系到了極大的推動(dòng)作用。4年，鮑林由于在化學(xué)鍵的晶體學(xué)的發(fā)展：由表及里，從宏觀到微觀與晶體學(xué)與晶體學(xué)相關(guān)的諾貝爾1962年，佩魯茨和肯德魯用X射線衍射分析法首次精確地測(cè)了蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)而分享了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)198（其成果用Ｘ射線晶體成像技術(shù)獲得）與晶體學(xué)相與晶體學(xué)相關(guān)的諾貝爾??材料科學(xué)的材料科學(xué)的三個(gè)要*探索這三個(gè)要素之間的密切關(guān)系材料科材料科材料科學(xué)是關(guān)材料科材料科學(xué)是關(guān)于材料的成分、結(jié)構(gòu)、加工工藝和性能間相互關(guān)系的科學(xué)，是一門以固體物理、固體化學(xué)、金學(xué)、量子力學(xué)等為理論基礎(chǔ)的交叉基礎(chǔ)學(xué)科化學(xué)組結(jié)性用加工工晶體學(xué)與材料晶體學(xué)與材料科學(xué)的關(guān)晶體結(jié)微觀組織結(jié)Carbon的結(jié)構(gòu)與性金剛（立方Carbon的結(jié)構(gòu)與性金剛（立方結(jié)構(gòu)石富勒烯（1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)碳納米管（1991年發(fā)現(xiàn)課程學(xué)習(xí)目本課課程學(xué)習(xí)目本課程是材料學(xué)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課通過本課程的學(xué)使學(xué)生掌握晶體學(xué)的基本概念和基本理論為學(xué)習(xí)材料現(xiàn)代研究方法、材料物理性能、物理冶金原理、無機(jī)非金屬材料基礎(chǔ)等課程提供必使學(xué)生獲得晶態(tài)物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析和理解晶態(tài)物物理性能的能。教學(xué)內(nèi)教學(xué)內(nèi)晶體及其性空間點(diǎn)陣及倒易點(diǎn)晶體對(duì)稱性（宏觀、微觀晶體定向及晶體學(xué)符晶體的投晶體中質(zhì)點(diǎn)的堆積方式及晶體缺課程說教材課程說教材晶體學(xué)基礎(chǔ)，秦善，北京大學(xué)出版社，2006年1月，第1版參考教材【1】結(jié)晶學(xué)，徐寶琨，閻衛(wèi)平，劉明登，吉林大學(xué)出版社1998年12月，第1【年1第版【年第版本課程的說本本課程的說本課程的考核方課程總成績(jī)平時(shí)成績(jī)（20%）+期末閉卷考試成績(jī)本課程的學(xué)習(xí)方法:態(tài)度、技任課教師：劉E-mail:助教：解秀答疑時(shí)間：周六上午，地點(diǎn)待課程公共郵箱第一晶體的第一晶體的周期晶體的基本性常見晶晶體點(diǎn)晶體的基本性晶晶體的基本性晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間周期性的排列，是晶體最質(zhì)的特征，并使晶體具有以下共同性質(zhì)均勻性：晶體內(nèi)部任意兩部分之間的化學(xué)成分和物各向異性：晶體在不同的觀測(cè)方向上性質(zhì)現(xiàn)差異。某些方向上其幾何量度、力學(xué)、電學(xué)磁學(xué)性質(zhì)等有所差異對(duì)稱性：等同部分有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)。晶體中的相同晶體的基本性自范性：晶體的基本性自范性：晶體在理想的條件下生長(zhǎng)，自發(fā)地形封閉的凸幾何多面體外形。晶面、晶棱和頂點(diǎn)數(shù)穩(wěn)定性(最小內(nèi)能：晶體的內(nèi)能小于同種物質(zhì)的非晶相，最穩(wěn)定。內(nèi)能=質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能+勢(shì)質(zhì)點(diǎn)規(guī)律性排質(zhì)點(diǎn)間距增大或小都會(huì)使勢(shì)能增晶體的基本性晶體的基本性能對(duì)X射線和電子束產(chǎn)生衍射效應(yīng)TongLiu,HailongShen,ChenxiWang,WushengChou,ProgressinNaturalScience:MaterialsInternational,Volume23,Issue4,August2013,Pages434–439.晶體和非晶體晶體和非晶體的區(qū)晶體有規(guī)則的幾何外形晶體有固定的熔點(diǎn)晶體顯各向異性使X射線發(fā)生衍射晶體最本質(zhì)的特非晶體沒有一定的外形非晶體沒有固定熔點(diǎn)非晶體顯各向同性使X射線散射TongLiu,TongwenZhang,WeiLi,ChenggongQin,TaoZhangandXingguoLi,InternationalJournalofHydrogenEnergy,37(2012)9148-9154.在一定條件下晶體和非晶在一定