晶体的概念是啥
晶体与非晶体的概念
晶体与非晶体的概念晶体是一种有序排列的分子、原子或离子构成的固体，在三维空间内呈现出规律的重复性结构。
而非晶体则是没有明显规律的无定形物质，其分子、原子或离子的结构没有规律化排列。
本文将围绕晶体与非晶体的概念，从多个方面进行分步骤阐述。
一、晶体的性质与特征晶体是由许多具有周期性结构的“基本单元”构成。
这些基本单元的重复排列是由晶体的晶体结构所决定的。
晶体的各项性质都与其晶体结构密切相关，如硬度、导电性等，这些性质也具有方向性。
晶体的晶体结构可以被划分为14种基本类型，它们被称为布拉维格格子。
由于晶体的结构规律性，使得晶体具有优异的物理化学特性，如各向同性、透明度高等特点。
二、非晶体的性质与特征非晶体也被称为不规则固体或玻璃状物质，因为其分子、原子或离子有序排列的程度并不高，在三维空间内呈现出无定形的结构。
非晶体具有各向同性和无晶体结构的特点，因此其物理性质较为均匀和可塑性强。
例如，非晶体的硬度和力学强度相对较低，因为它的结构是无序排列的。
另外，非晶体还具有较强的机械变形能力，并且非常适合高频应用。
三、晶体与非晶体的区别晶体和非晶体在结构和性质上都存在着较大的区别。
晶体是由具有周期性结构的原子、分子或离子组成，而非晶体由于其不规则的无定形结构，其结构中没有一定的周期性重复，因此也没有显著的“基本单元”。
在物理性质上，晶体通常比非晶体更脆且易折断；非晶体则比较容易塑性变形。
在光学性质上，晶体具有各向异性，能够同时旋转偏振光线的方向；而非晶体则在各向同性下显示出单一的折射率。
总之，晶体与非晶体是两种较为基本的固态物质形态。
晶体具有高度的有序性与规律性，使其在物理、化学、材料等领域中有着广泛的应用；非晶体虽然结构不规则、杂乱无序，但具有各向同性、均匀性、可塑性等优良的特性，因此在锂电池、激光加工、光通信等领域中得到广泛应用。
两者的性质与应用日益深入人心，相信在未来的科技进步中必将会更为广泛地使用和发挥作用。
高三化学晶体的类型和性质知识精讲
高三化学晶体的类型和性质【本讲主要内容】晶体的类型和性质【知识掌握】【知识点精析】1. 晶体的概念晶体是经过自然结晶而形成的具有规则几何外形的固体。
自然结晶可以是液态物质降温变成固体的过程，也可是蒸发溶剂析出晶体的过程。
比如：水结成冰，海水蒸发得到的食盐固体。
晶体的宏观结构特点：有规则的几何外形。
晶体的微观结构特点：构成晶体的微粒空间排列有规则。
构成晶体的粒子有：分子、原子、离子等。
晶体内部粒子间的作用有：离子键（离子晶体）、共价键（原子晶体）、分子间的作用力（又叫范德瓦耳斯力，分子晶体），甚至氢键（氢键不是化学健，是一种比较强的范德瓦耳斯力，特殊的分子晶体，如：冰）。
2. 晶体的分类根据构成晶体的粒子种类及粒子间的相互作用不同，可将晶体分为若干类型，如：离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体等。
（1）离子晶体①离子间通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶体。
构成离子晶体的粒子是阴离子和阳离子。
离子晶体中离子间的作用是离子键。
离子化合物的晶体是离子晶体。
②典型离子晶体的结构模型NaCl晶体的结构模型 CsCl晶体的结构模型晶胞的概念：晶体中可以重复的最小单元。
③离子晶体的物理性质由于离子晶体离子键的能量较大，阴阳离子之间具有稳定的结合方式，所以离子晶体的硬度较大、难于压缩，具有较高的熔点和沸点。
④离子晶体熔化、溶解过程中，均破坏离子键。
氯化钠晶体熔化变成液态，离子能够自由移动，离子键被破坏；氯化钠晶体溶于水中，电离成自由移动的离子，也破坏了离子键。
离子晶体固态时不导电，但熔化或溶解过程中，均能产生自由移动的阴、阳离子而导电。
（2）分子晶体①分子间作用力（范德瓦耳斯力）：分子间作用力比化学键弱得多，它对物质的熔点、沸点等有影响。
②分子晶体的概念分子间以分子间的作用力相结合的晶体叫做分子晶体。
构成分子晶体的粒子是分子。
构成分子晶体的粒子间的作用是分子间作用力（即范德瓦耳斯力）。
由分子构成的物质在固态时都属于分子晶体。
晶体的结构和结晶
2.晶胞：晶体中有代表性的最胞 的三个棱边的尺 寸 a、b、c。用 埃（Å）表示。
1Å=10-8cm 各棱间的夹角用
、、表示。
晶体的结构和结晶
四、三种典型的晶体结构： 体心立方、面心立方、密排六方。
晶体的结构和结晶
晶体的结构和结晶
晶体的结构和结晶
▪ 密排六方晶格
晶格常数：底面边长 a 和高 c，
c/a=1.633
原子半径：r = 1 a
2 原子个数：6 配位数： 12 致密度：0.74 常见金属： Mg、Zn、 Be、Cd等
晶体的结构和结晶
§ 1－2 实际金属的晶体结构
一、 多晶体结构和亚结构 单晶体：晶体材料内部原子规律排列，位向不发 生改变的晶体。 多晶体：由许多晶格位向不同的小晶体构成的晶 体结构，称为多晶体。
位错上半部分原子受压，下半部分原子受拉。离位 错线越近晶格畸变越大，应力越大。
晶体的结构和结晶
▪ 位错密度：单位体积位错线总长度。
▪ = L/V(cm/cm3或1/cm2)
▪ 金属的位错密度为104~1012/cm2 ▪ 位错对性能的影响：以位错线为中心的管道区周
围晶格都发生了畸变，从而阻碍位错的运动，使 材料的强度提高。由于线缺陷的影响面比点缺陷 大的多，因此对材料性能的影响也大的多。 ▪ 减少或增加位错密度都可以提高金属的强度。
A
C B
D
晶界
晶体的结构和结晶
亚晶界
三、合金的晶体结构
1.几个重要概念：
▪ 合金：由两种或两种以上的金属或金属与非金属 元素组成的具有金属特性的物质叫合金。
▪ 组元：组成合金的独立的最基本的单元（一般是 一种元素或一种稳定的化合物）。
晶体的结构与性质
SiO2
1723℃
2230℃
原子晶体
定义：原子间以共价键相结合而形成的空间网
状结构的晶体。
如金刚石是以碳碳单键结合而成的正四面 体的空间网状结构。
键长 ：1.55×10-10m
熔点： 3550℃
键角：109°28′
沸点：4827℃
性质：熔沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂。
金刚石晶体结构示意图
C原子
原子晶体
使物质熔化和气化就需要更多的能量，熔
沸点越高。
分子组成和结构相似时，分子量越大，分 子间作用力越大。请解释，卤素单质熔沸点变 化规律。
氟、氯、溴、碘的单质均是分子晶体，
双原子分子，每个分子都是通过一个单键结
合而成，随着分子量的增大，分子间作用力
增大，故熔沸点递升。
温度/℃ 100 H2O 温度/℃ 沸点/℃ 250 75 沸点 250 熔点 CBr4 200 沸点 × × 50 200 150 I2 CI4 150 HF 25 100 CCl 熔点 × 100 4 × CBr4 I 0 H2Te 50 2 100 150Br 50 SbH3 2 -25 0 H2Se × Br H 3 HI 0 NH50100 200 300S400 500 2 2 200 250 -50 -50 CCl -50 × AsH3 Cl2 4 相对分子质量 4 SnH -100 HCl 相对分子质量 -100 -75 HBr ×CF4 2 Cl -150 × PH3 GeH4 -150 -100 F × CF -200 2 4 SiH4× -200 -125 F2 -250 -250
练
习
写出下列离子晶体的化学式
Y
X
Ca
O
Ti
高二物理竞赛课件：晶体的概念及其特性
1-1 晶体的概念及其特性
概 念：
➢ 晶 体：规则结构，分子或原子按一定的周期性排列。长程有序性、 有固体的熔点。例如：水晶、岩盐
➢ 非晶体：非规则结构，分子或原子的排列没有明确的周期性。短程有 序性，没有固定的熔点。 例如：玻璃、橡胶
➢ 准晶体：有长程的取向序但没有长程的平移对称序（长程周期性）。 取向序具有晶体周期性所不允许的点群对称性。例如：Al-Mn合金
晶格周期性的描述：原胞和基矢
原胞 (Primitive cell)：晶格的最小周期性单元。又称初基晶胞。 基矢：原胞的边矢量 单胞 (Unit cell)：晶体学中，为了反映晶格的对称性，选取较
大的周期性单元，又称晶胞。单胞不一定是原胞
原胞选取不唯一，但有习 惯的选取方式。如三维晶
格原胞通常是 平行 六面体。 a1, a2 , a3
特点： 1.仅包含一个格点，体积与 惯用原胞相等 2.保留了晶格所有的对称性 3.平常很少用，在能带理论 中e Cubic)
基 矢 a1 ai , a2 aj, a3 ak
原胞体积
V
a1
(a2
a3)
a3
如何判断所选取的原胞是正确的，即最小周期单元？ 计算原胞体积所对应的原子数。原胞中只包含一个原子
• 格点（结点）：基元位置，代表基元的几何点
• 晶格（点阵）：格点（结点）的总和
• 原子种类和间距不同，但有相同的排列规则，则这些原子 构成的晶体具有相同的晶格
• 简立方(cubic)，面心立方(fcc), 体心立方(bcc),六方 (hcp)…
点阵
基元
晶体
晶体结构 = 点阵（数学几何点） + 基元（物理）
原胞是最小周期性单元，将原胞沿着基矢进行平移便可填充整个空间得到相应晶 体。之所以在原胞之上选取了更大的单胞作为研究对象，是因为单胞能更好的反 映晶体的对称性，这会在我们分析问题时提供便利。
无机材料科学基础(第一章)
第一章结晶学基础§1-1 晶体的基本概念与性质一、晶体的基本概念1、晶体的概念：晶体是内部质点在三维空间按周期性重复排列的固体。
晶体是具有格子构造的固体。
2、等同点：在晶体结构中占据相同的位置和具有相同的环境的几何点。
3、空间点阵：由一系列在三维空间按周期性排列的几何点。
4、阵点or结点：空间点阵中的几何点或等同点。
5、行列：在空间点阵中，分布在同一直线上的结点构成一个行列。
6、结点间距：行列中两个相邻结点间的距离。
7、网面：连接分布在三维空间内的结点构成空间格子。
二、晶体的性质1、结晶均一性：由于晶体内部结构的特性，因此，晶体在其任一部位上都具有相同的性质。
2、各向异性：晶体在不同的方向上表现出的性质的差异。
3、自限性：or自范性晶体能自发形成封闭的凸几何多面体外形的特征。
晶面：结晶多面体上的平面。
晶棱：晶面的交棱。
4、对称性：晶体中相同部分（包括晶面、晶棱等）以及晶体的性质能够在不同的方向或位置上有规律地重复出现。
5、最小内能性：在相同的热力学条件下，晶体与同组气体、液体以及非晶质固体相比其内能为最小。
§1-2 晶体的宏观对称性一、对称的概念1、对称：是指物体中相同部分之间的有规律重复。
2、对称条件：物体必须有若干个相同的部分以及这些相同部分能借助于某种特定的动作发生有规律的重复。
3、对称变换（对称操作）：指能使对称物体中各个相同部分作有规律重复的。
4、对称要素：指在进行对称变换时所凭借的几何要素—点、线、面等。
二、晶体的对称要素宏观晶体中的对称要素有：1、对称中心（符号C）：是一个假象的几何点，其相应的对称变换是对于这个点的倒反（反伸）。
在晶体中如有对称中心存在必位于晶体的几何中心。
2、对称面（符号P）：假想的平面，其相应的对称变换是对此平面的反映。
3、对称轴（符号Ln）：是一根假想的直线，相应的对称变换是绕此直线的旋转。
轴次n：物体在旋转一周的过程中复原的次数对称该对称轴的轴次。
第二章晶体的基本概念
3
固体的鉴定和分析：物相和成分
SrO + TiO2 SrTiO3
物相鉴定最常用的方法是X-射线衍射。它是基 于一种特定的相具有特征的结构参数,从而表现特征 的衍射参数。
2018/3/9
发现材
结构与性
探索和设
料性能 能的关系 计新材料
• 1986年，(La,Ba)2CuO4
Tc>30K
金刚石 C
石英 SiO2
萤石 CaF2
锆石 ZrSiO4
单晶体(single crystal)和多晶体(polycrystal)
单晶体：原子或离子按一定的几何规律完成周期排列的整块晶体。 多晶体：由许许多多单晶体微粒所形成的固体集合体。
single crystal
particle
polycrystal
对称性
例如食盐晶体具有立方体外形，云母片上的蜡熔化 图形呈椭圆形，而不是呈其他任意的不规则形状， 这些都说明有对称性存在。
晶体(crystal)与非晶体(non-crystal)的异同
non-crystal ：Some substances, such as wax, pitch and glass, which posses the outward appearance of being in the solid state, yield and flow under pressure, and they are sometimes regarded as highly viscous liquid.
YBa2Cu3O7-z
90K
Bi2Sr2Can-1CunOz 7-110K
Tl2Ba2Can-1CunOz >93K • 它们是由钙钛矿衍生出来的准二维层状结构。
晶体的定义
晶体的性质和原子在晶格中的排列的对称性有关， 按几何学意义，一个图形在运动中看上去像不动似 的，这个图形就是对称的。不同类别的对称是由物 体可能在运动中保持形状不变的途径来定义的。反 射对称或双向对称可能是最熟悉的一种对称。一个 物体具有通过一个平面的反射对称，即对平面一边 的任一点，在平面的另一边的对应位置上有一个完 全一样的点。换句话说，如果物体的一半是另一半 的镜像，这个物体就是双向对称的。
晶体的定义
晶体是原子、离子或分子按照一定的周期性在空 间排列形成在结晶过程中形成具有一定规则的几 何外形的固体。 晶体的分布非常广泛，自然界的固体物质中，绝 大多数是晶体。气体、液体和非晶物质在一定的 合适条件下也可以转变成晶体。 晶体内部原子或分子排列的三维空间周期性结构， 是晶体最基本的、最本质的特征，并使晶体具有 下面的通性：
晶体的分类在几何晶体学上和在结晶化学上是 不同的。在几何晶体学上，按照晶体的对称性 将晶体分为七个晶系、32种宏观对称类型、 230种微观对称类型（可参看大学《结构化学》 教材有关部分）。在晶体化学中，如高中化学 课本所说，是根据组成晶体的微粒的种类及微 粒之间相互作用力的性质，将晶体首先分为金 属晶体、离子晶体、原子晶体和分子晶体性。一个物体沿 直线移动一段距离，看上去并无变化。这样的物体 有规则的反复重现的形象。单个图形不可能具有平 移对称性。但是规则的反复出现的形象，例如砖墙， 花纹地板和晶体点阵具有平移对称性。点阵还能够 具有其他对称性，但它们成为点阵必须具备平移对 称性。当单元晶胞具有其他对称性时，晶胞在整个 点阵中重复，具有放大这些对称性的效果，使这些 对称性显示在肉眼可见的晶体上。
意义
用Ｘ射线测定晶体结构的科学叫做Ｘ射线晶体学，它和几何晶体学、结晶 化学一道，对现代化学的发展起了很大作用。它们的重要性可概括为以下 四点：（1）结晶化学是现代结构化学的一个十分重要的基本的组成部分。 物质的化学性质是由共结构决定的，所以结构化学包括结晶化学，是研究 和解决许多化学问题的指南。 结晶化学的知识在研制催化剂中的应用就是一例。（2）由于晶体内 的粒子排列得很有规则，所以晶态是测定化学物质的结构最切实易行的状 态，分子结构的实际知识（如键长、键角数据）的主要来源是晶体结构。 很多化合物和材料只存在于晶态中，并在晶态中被应用。（3）它们是生 物化学和分子生物学的支柱。分子生物学的建立主要依靠了下列两个系列 的结构研究：一是从多肽的α螺旋到DNA的双螺旋结构；二是从肌红蛋白、 血红蛋白到溶菌酶和羧肽酶等的三维结构。它们都是应用测定晶体结构的 Ｘ射线衍射方法所得的结果。（4）晶体学和结晶化学是固体科学和材料 科学的基石。固体科学要在晶体科学所阐明的理想晶体结构的基础上，着 重研究偏离理想晶态的各种“缺陷”，这些“缺陷”是各种结构敏感性能 （如导电、扩散、强度及反应性能等）的关键部位。材料之所以日新月异 并蔚成材料科学，相当大的程度上得力于晶体在原子水平上的结构理论所 提供的观点和知识。
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晶体的概念是啥
晶体是指具有一定空间排列和周期性的原子、离子或分子集合体，它们在固体状态下呈现出有序的结构。
晶体是固体中最基本的结构单位，其晶体结构的有序性是形成晶体的重要特征。
晶体的概念最早由斯托尼斯（Haüy）于18世纪末提出，他将晶体定义为具有层状结构的固体。
随后，发展出了现代晶体学，对晶体的研究有了更为深入的认识。
现代晶体学从晶体的结构和性质出发，研究晶体内部原子、离子或分子的排列方式，以及晶体与外界的相互作用。
晶体的结构具有三个基本特征：周期性、对称性和有序性。
晶体的周期性体现在晶格结构的重复性规律上，晶格是由一定数目的排列有序的“点”组成的三维结构。
晶格中的“点”被称为格点，它们代表着晶体原子、离子或分子的位置。
晶格的周期性使得晶体在宏观上具有各向同性，即不论从任何方向观察，晶体的性质都是相同的。
晶体的对称性指的是晶体结构在某一操作下保持不变，这些对称操作包括旋转、反射和平移等。
晶体的有序性则是指晶格上的原子、离子或分子排列有一定的规则，形成特定的晶体结构。
根据晶体的原子、离子或分子的排列方式，晶体可以分为几种基本类型。
最简单的是原子晶体，其中晶格上只有单个原子，例如金属中的众多晶体。
离子晶体则由阳离子和阴离子以离子键相互结合而成，如盐类晶体。
分子晶体则由分子以分子键相互结合形成的晶体，如冰晶体。
此外，还有复合晶体、聚合物晶体等多种
类型的晶体。
晶体的结构对其性质起着决定性的作用。
晶体的物理性质包括晶格常数、密度、硬度、熔点等，这些性质取决于晶格结构的特征。
晶体的光学性质也与晶体结构密切相关，例如光的偏振、双折射等现象。
晶体的电学性质也具有很高的研究价值，例如电导率、电介质性能等。
此外，晶体还具有磁性、热传导等特殊性质。
晶体的研究对于物质科学、材料科学以及许多其他领域都具有重要意义。
通过研究晶体的结构和性质，可以揭示物质内部的微观世界，为制备新材料、改进材料性能提供理论和实验基础。
晶体学是许多学科的交叉学科，它涉及到物理学、化学、材料科学、生物学等多个领域。
总之，晶体是一种具有周期性、对称性和有序性的固体结构，其内部原子、离子或分子的排列方式决定了晶体的结构和性质。
晶体学研究了晶体的结构、性质和合成方法，为材料科学与化学领域的发展做出了重要贡献。