chap1 晶体和晶体的基本性质
简述晶体的基本性质

简述晶体的基本性质
晶体的基本性质是:
1,定义:为一切晶体所共有的,并能以此与其他性质的物质相区别的性质。
2,本质:晶体的格子构造所决定的。
注音:jīng tǐ
晶体的基本特性:
长程有序:晶体内部原子在至少在微米级范围内的规则排列。
均匀性:晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。
各向异性:晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。
对称性:晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。
自限性:晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性。
解理性:晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。
最小内能:成型晶体内能最小。
晶面角守恒:属于同种晶体的两个对应晶面之间的夹角恒定不变。
晶体的均一性和异向性:
晶体是具有格子构造的固体,同一晶体的各个部分质点分布是相同的,所以同一晶体的各个部分的性质是相同的,此即晶体的均一性;同一晶体格子中,在不同的方向上质点的排列一般是不相同的,晶体的性质也随方向的不同而有所差异,此即晶体的异向性。
晶体的最小内能与稳定性:
晶体与同种物质的非晶体、液体、气体比较,具体有最小内能。
晶体是具有格子构造的固体,其内部质点作规律排列。
这种规律排列的质点是质点间的引力与斥力达到平衡,使晶体的各个部分处于位能最低的结果。
1晶体的基本性质

1晶体的基本性质:自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能性、稳定性。
自限性:自发形成几何多面体形态的性质;均一性:同一晶体的各个部分的物化性质是相同的;异向性:晶体性质随方向不同而变化;对称性:晶体的相同部分可有规律地重复;最小内能性:与非晶质体、液体、气体相比晶体的内能最小;稳定性:因内能最小故可长久地保持稳定状态;2对称要素:对称面、对称轴、对称中心、旋转反伸轴3单形的概念:由对称要素联系起来的一组晶面的组合。
4聚形:两个或两个以上的单形相聚而成的晶形。
5矿物的概念:矿物是地质作用或宇宙作用的产物,矿物具有相对固定的化学成分,矿物具有确定的晶体结构矿物是均匀固体矿物并非固定不变6类质同像的概念:指矿物结晶时,结构中性质相近的(离子、原子或分子)在保持原有晶体结构的情况下相互代替的现象。
举例:7同质多像:同种化学成分的物质,在不同的物理化学条件(温度、压力、介质)下形成不同结构的晶体的现象。
8矿物中的水:吸附水、结晶水、结构水、沸石水、层间水9矿物的颜色:自色、他色、假色。
10矿物的透明度:指矿物允许可见光透过的程度。
11矿物的光泽:指矿物表面对可见光的反射能力。
冷凝儿成的岩石,也可称之为火成岩。
14岩浆岩的矿物成分:主要矿物、次要矿物、副矿物15结构:指组成岩石物质的结晶程度、颗粒大小、晶体形态、自形程度和矿物间(包括玻璃质)相互关系。
构造:指岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与其他组成部分之间的排列、充填方式等。
16图6—11 图10—1517气孔构造:在冷凝着的岩浆中,尚未逸出的气体上升汇集于岩流顶部,冷凝后留下的气孔,称气孔构造。
18杏仁构造:当气孔被岩浆期后矿物所充填,其充填物宛如杏仁,称杏仁构造。
19岩浆岩的主要类型:超基性岩类、基性岩类、中性岩类、酸性岩类。
20脉岩类:是一种浅成侵入岩。
21沉积岩:是在地表和地表条件下,在常温常压下,由风化作用、火山物质、生物作用和某些作用形成的物质,经过搬运作用、沉积作用和成岩作用形成的一类岩石。
晶体结构与性质知识总结

晶体结构与性质知识总结晶体是由原子、离子或分子组成的固体,它们按照一定的规则排列而形成的,在空间上具有周期性的结构。
晶体的结构与性质密切相关,下面对晶体的结构和性质进行总结。
一、晶体的结构:1.晶体的基本单位:晶体的基本单位是晶胞,它是晶格的最小重复单位。
晶胞可以是点状(原子)、离子状(离子)或分子状(分子)。
2.晶格:晶格是一种理想的周期性无限延伸的结构,它由晶胞重复堆积而成。
晶格可以通过指标来描述,如立方晶系的简单立方晶格用(100)、(010)和(001)来表示。
3.晶系:晶体按照对称性的不同可以分为立方系、四方系、正交系、单斜系、菱面系、三斜系和六角系等七个晶系。
4.点阵:点阵是晶胞中原子、离子或分子的空间排列方式。
常用的点阵有简单立方点阵、体心立方点阵和面心立方点阵。
5.晶体的常见缺陷:晶体中常见的缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷包括空位、间隙原子和杂质原子等;线缺陷包括晶体的位错和附加平面等;面缺陷包括晶体的晶界、孪晶和堆垛疏松等。
二、晶体的性质:1.晶体的光学性质:晶体对光有吸收、透射和反射等作用,这取决于晶格结构和晶胞的对称性。
晶体在光学显微镜下观察时,有明亮的晶体颗粒。
2.晶体的热学性质:晶体的热学性质主要包括热容、热传导和热膨胀等。
晶体的热传导性能与晶胞的结构和相互作用有关,不同晶体的热传导性能差异很大。
3.晶体的电学性质:晶体的导电能力与晶体的结构和化学成分密切相关。
一些晶体可以具有金属导电性,例如铜、银和金等;而其他晶体可以具有半导体或绝缘体导电性。
4.晶体的力学性质:晶体的力学性质涉及到晶体的刚性、弹性和塑性等。
晶体在受力作用下可能发生形变,这取决于晶格的结构和原子、离子或分子之间的相互作用力。
5.晶体的化学性质:晶体的化学性质取决于晶体的成分和结构。
晶体可能与其他物质发生化学反应,形成新的物质。
晶体的化学性质对其功能和应用具有重要影响。
综上所述,晶体的结构与性质密切相关。
晶体相关知识点总结

晶体相关知识点总结一、基本概念1. 晶体的定义晶体是由原子、离子或分子按照一定的规则排列而形成的固体结构。
晶体具有高度有序性,具有一定的周期性和对称性。
晶体是凝聚态物质的一种主要形式,占据了固态物质的绝大部分。
2. 晶体的种类根据晶体结构的不同,晶体可以分为离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体等几种基本类型。
不同类型的晶体具有不同的物理性质和化学性质。
3. 晶体的分类根据晶体的外部形态,晶体可以分为单斜晶、正交晶、菱形晶、六方晶、四方晶、立方晶等几种基本类型。
不同类型的晶体具有不同的外部形态和对称性。
二、晶体结构1. 晶体的晶体结构晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式和规律。
晶体结构可以分为周期性结构和非周期性结构两种形式。
周期性结构是指晶体中原子、离子或分子的排列具有一定的周期性,具有明显的晶格和对称性。
非周期性结构是指晶体中原子、离子或分子的排列没有明显的周期性,没有规则的晶格和对称性。
2. 晶体的晶格晶体的晶格是指晶体中原子、离子或分子所构成的三维空间排列的规则结构。
晶格可以分为周期性晶格和非周期性晶格两种类型。
周期性晶格是指晶格具有明显的周期性,有规则的排列和对称性。
非周期性晶格是指晶格没有明显的周期性,没有规则的排列和对称性。
3. 晶体的晶胞晶胞是指晶体中最小的具有完整晶体结构的基本单位。
晶胞可以分为原胞和扩展晶胞两种类型。
原胞是指晶体中最小的具有完整晶体结构的基本单位,包含了一个或多个原子、离子或分子。
扩展晶胞是指原胞在晶体结构中的重复排列,是构成晶体的基本单位。
三、晶体的生长1. 晶体生长的基本过程晶体生长是指在溶液、熔体或气相中,原子、离子或分子从溶液中萃取并在已生成的晶体上沉积,形成新晶体的过程。
晶体生长的基本过程包括成核、生长和成形几个阶段,成核是指溶液中原子、离子或分子聚集形成晶体的核心;生长是指晶体核心上原子、离子或分子的进一步沉积和排列生长;成形是指晶体的表面形态和结晶过程。
2023年晶体结构与性质知识点

第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识【知识点梳理】一、晶体与非晶体1、晶体与非晶体①晶体:是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性反复排列构成的物质。
②非晶体:是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质。
2、晶体的特性(1)晶体的基本性质晶体的基本性质是由晶体的周期性结构决定的。
①自范性:a.晶体的自范性即晶体能自发的呈现多面体外形的性质。
b.“自发”过程的实现,需要一定的条件。
晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。
②均一性:指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。
③各向异性:同一晶体构造中,在不同方向上质点排列一般是不同样的,因此,晶体的性质也随方向的不同而有所差异。
④对称性:晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。
在外形上,常有相等的对称性。
这种相同的性质在不同的方向或位置上做有规律的反复,这就是对称性。
晶体的格子构造自身就是质点反复规律的体现。
⑤最小内能:在相同的热力学条件下,晶体与同种物质非晶体固体、液体、气体相比较,其内能最小。
⑥稳定性:晶体由于有最小内能,因而结晶状态是一个相对稳定的状态。
⑦有拟定的熔点:给晶体加热,当温度升高到某温度便立即熔化。
⑧能使X射线产生衍射:当入射光的波长与光栅隙缝大小相称时,能产生光的衍射现象。
X射线的波长与晶体结构的周期大小相近,所以晶体是个抱负的光栅,它能使X射线产生衍射。
运用这种性质人们建立了测定晶体结构的重要实验方法。
非晶体物质没有周期性结构,不能使X射线产生衍射,只有散射效应。
(2)晶体SiO2与非晶体SiO2的区别①晶体SiO2有规则的几何外形,而非晶体SiO2无规则的几何外形。
②晶体SiO2的外形和内部质点的排列高度有序,而非晶体SiO2内部质点排列无序。
③晶体SiO2具有固定的熔沸点,而非晶体SiO2无固定的熔沸点。
④晶体SiO2能使X射线产生衍射,而非晶体SiO2没有周期性结构,不能使X射线产生衍射,只有散射效应。
晶体的基本性质

晶体的基本性质一晶体的基本性质定义——为一切晶体所共有的,并能以此与其他性质的物质相区别的性质。
本质——晶体的格子构造所决定的。
1.自限性(自范性)晶体在生长过程中,在适当的条件下,可以自发地形成几何凸多面体外形的性质。
晶体的多面体形态是其格子构造在外形上的直接反映。
晶面、晶棱和角顶分别与格子构造中的面网、行列和结点相对应。
布拉维法则实际晶体通常由面网密度大的面网所包围——晶体上的实际晶面平行于对应空间格子中面网密度大的面网,且面网密度越大,相应晶面的重要性越大。
1855(1866,1885)年,布拉维(法国)根据晶体上不同晶面的相对生长速度与面网上结点的密度成反比的推论导出的。
该法则阐明了晶面发育的基本规律。
晶面生长速度(growth velocity)¡ª¡ª单位时间内晶面在其垂直方向上增长的厚度。
当晶面上结点密度大时,面网间距也大,面网对外来质点的引力小,生长速度慢,晶面横向扩展,最终保留在晶体上;而晶面上结点密度小时,面网间距也小。
面网对外来质点引力大,生长速度快,横向逐渐缩小以致于晶面最终消失。
2.均一性指晶体中各个部分的物理性质和化学性质是相同的。
由于质点周期性重复排列,晶体的任何一部分在结构上都是相同的,由此,由结构决定的一切物理性质,如密度、导热性、膨胀性等也都具有均一性。
非晶体、液体和气体具有统计均一性晶体取决于其格子构造,称为结晶均一性3.异向性(各向异性)同一格子构造中,在不同方向上质点排列一般是不一样的,因此,晶体的性质也随方向的不同而有所差异这就是晶体的异向性。
例:蓝晶石的硬度。
矿物的解理Z(AA)=4-5Y(BB)=6.5-74.对称性晶体相同的性质在不同方向或位置上作有规律的重复。
宏观对称——晶体相同部位能够在不同的方向或位置上有规律重复出现的特性,宏观对称是晶体分类的基础。
微观结构对称——格子状构造本身就是质点在三维空间呈周期性重复的体现,从这个意义上说,所以的晶体都是对称的。
晶体的类型与性质知识总结

晶体的类型与性质知识规律总结晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体定义离子间通过离子键相结合而成的晶体分子间以分子间作用力相结合的晶体相邻原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体金属阳离子和自由电子之间的较强作用形成的单质晶体构成粒子阴、阳离子分子原子金属离子、自由电子粒子间作用力离子间肯定有离子键,可能有原子间的共价键分子间:分子间作用力。
可能有分子内共价键(稀有气体例外)共价键金属离子和自由电子之间较强的相互作用代表物NaCl,NaOH,MgSO4干冰,I2,P4,H2O 金刚石,SiC,晶体硅,SiO2镁、铁、金、钠熔、沸点熔点、沸点较高熔点、沸点低熔点、沸点高熔点、沸点差异较大(金属晶体熔沸点一般较高,少部分低)导热性不良不良不良良好导电性固态不导电,熔化或溶于水导电固态和液态不导电,溶于水可能导电不导电。
有的能导电,如晶体硅,但金刚石不导电。
晶体、熔化时都导电硬度硬度较大硬度很小硬度很大硬度差异较大溶解性多数易溶于水等极性溶剂相似相溶难溶解难溶于水(钠、钙等与水反应)决定熔点、沸点高主要因素离子键强弱分子间作用力大小共价键强弱金属键强弱二、几种典型的晶体结构①、NaCl晶体1)在NaCl晶体的每个晶胞中,Na+占据的位置有 2 种。
顶点8个,面心6个2)Cl-占据的位置有 2 种。
棱上12个,体心1个3)在NaCl晶体中,每个Na+周围与之等距离且最近的Na+有 12个;每个Cl-周围与之等距离且最近的Cl-有 12 个。
4)在NaCl晶体中每个Na+同时吸引着6个Cl-,每个Cl-同时也吸引着 6个Na+,向空间延伸,形成NaCl晶体。
5)每个晶胞平均占有 4 个Na+和 4 个Cl-。
1molNaCl能构成这样的晶胞个。
6) Na+与其等距紧邻的6个Cl-围成的空间构型为_____正八面体_________②、CsCl晶体1)每个Cs+同时吸引着8 个Cl-,每个Cl-同时吸引着8 个Cs+;2)在CsCl晶体中,每个Cs+周围与它等距离且最近的Cs+有6个,每个Cl-周围与它等距离且最近的Cl-有 6 个;3)一个CsCl晶胞有 1 个Cs+和 1 个Cl-组成;4)在CsCl晶体中,Cs+与Cl-的个数比为1:1 。
晶体的基本概念与性质 - 晶 体 学

例:具有Li4的四方四面体
C'
a
旋转反伸轴以Lin表示,轴次n可为1、2、3、4、 6。相应的基转角分别为360°、180°、120°、 90°、60°。
除Li4外,其余各种旋转反伸轴都可用其它简单的 对称要素或它们的组合来代替:
Li1=C; Li2=P; Li3=L3+C;Li6= L3+P⊥
只有晶体才能称为真正的固体。
5、准晶体
1985年在电子显微镜研究中,发现了一种新 的物态,其内部结构的具体形式虽然仍在探 索之中,但从其对称性可见,其质点的排列 应是长程有序,但不体现周期重复,不存在 格子构造,人们把它称为准晶体。
二、晶体的基本性质
✓ 一切晶体所共有的,并且是由晶体的格子构造所决定的性 质,称为晶体的基本性质。
❖晶体中如果存在对称中心,则所有晶面必 然两两反向平行而且相等。用它可以作为判 断晶体有无对称中心的依据。
4、旋转反伸轴(Lin)
旋转反伸轴是一根假想的直线,当晶体围 绕此直线旋转一定角度后,再对此直线上 的一个点进行反伸,才能使晶体上的相等 部分重复。
相应的对称操作是围绕一根直线的旋转和 对此直线上一个点反伸的复合操作。
Cl- Na+
石盐晶体结构
无色水晶
水 晶 晶 簇
水晶晶簇
黄铁矿
石盐
冰州石
石榴石
绿柱石
钻石原石
金 刚石
石墨
萤石
2、 空间点阵
兹以氯化铯(CsCl)的晶体结构为例。 无论Cl- 或Cs+在晶体结构的任何一方向上
都是每隔一定的距离重复出现一次。
为了进一步揭示质点周期性重复的规律,我们可以对它 作某种抽象。先在结构中选出任一几何点,这个点可以 取在阴或阳离子的中心,也可以取它们之间的任意一点, 然后在结构中找出与此点相当的几何点,称为“相当 点”。
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第一章晶体和晶体的基本性质教学内容:1.晶体的定义、空间格子构造的一般规律;晶体、非晶体、准晶体的区别;2.晶体的基本性质;3.布拉维法则、科塞尔理论、螺旋生长理论、面角守恒定律及其意义。
一、晶体与非晶体(一)晶体晶体的实例:食盐、冰糖、刀叉、陶瓷、冰和雪、土壤和岩石、固体化学药品。
晶体概念的形成:要理解什么是晶体,我们先从晶体概念的形成来理解:1.一般人对晶体的理解,可抽几个学生讲自己所认为的晶体是什么。
2.古代人对晶体的理解:古人将凡是天然具有(非人工琢磨而成)几何多面体形态的固体称为晶体。
如水晶、石盐。
水晶我国最早称“水精”,有“几乃千年老冰”之说。
3.认识的进步:在现实生活中,我们会发现这样一种现象:相同的物质,其所有性质都相同,但外形不同,如晶体味精与粉状味精,粗盐与精盐,前者具有几何多面体,后者则不具备。
除此而外,其它性质均相同,我们就不能把前者称为晶体而将后者视为非晶体。
由此说明,仅仅利用有无规则的几何多面体外形来定义晶体是不恰当的。
4.晶体的概念近代应用X射线分析的方法,揭示了大量晶体的内部结构,结果表明:一切晶体,不论其外形如何,化学组成如何,它的内部质点(原子、离子或分子)都是作规律性排列的。
也就是说,只要是晶体,其内部质点都是有规律排列的。
前例提到的粗盐(具立方体外形)与精盐(粉状),仅管其外形不同但它们内部质点Na与Cl的排列规律都是一样的(以NaCl 晶体模型举例说明)。
晶体内部质点这种规律排布,目前已可借助于高分辨透射电子显微镜直接观察到(P2,图1-2)。
由图及NaCl结构模型的观察我们会发现,晶体内部质点的规则排列表现为质点的周期重复(举Na与Cl的周期重复排列的例子)。
我们将质点的这种周期性重复排列称为格子构造。
因此,凡是内部质点作规律排列,即具有格子构造的物质称为结晶质。
周期性重复排列的理解综上所述,我们对晶体作出如下定义:晶体是具有格子构造的固体。
二)非晶质体的概念指内部原子或离子在三维空间不呈规律性重复排列的固体。
非晶质体不具格子构造,它不是真正意义上的固体,而是一种呈凝固态的过冷液体。
非晶质体如玻璃、琥珀、松香等,这些物质的内部质点的分布类似于液体,在非晶质体的各个部位上,没有任何两部分的内部结构是完全相同的,它们只是统计意义上才是均一的。
因此,非晶质体不具有晶体那样的性质。
近程有序远程有序三)非晶质体与晶体间的转化1.实例:岩浆迅速冷凝而形成非晶质的火山玻璃,经漫长的地质年代,其内部原子进行很缓慢的扩散和调整,趋向于形成规则排列,由非晶质的火山玻璃逐渐地向着结晶态转变(雏晶),最终成为晶体。
我们在一起古老的火山岩中常见到这种情况。
这种非晶态转变为晶态的作用过程被称为晶化或脱玻化。
与此相反,当晶体因内部质点的规则排列遭到破坏而向非晶质体转变的作用,则称为非晶化或玻璃化。
例如一些含放射性元素的矿物,则称为非晶化或玻璃化。
例如一些含放射性元素的矿物,其晶格受放射性蜕变时所发出的 —射线的作用破坏而转变为非晶质体,这种作用特别称为变质非晶化作用。
其产物保留原有晶体的形态,称为变生矿物。
晶体——稳定——分布广泛非晶体——不稳定——数量少2.解释:晶化与非晶化有着本质的不同。
晶体具有最小内能,其内部质点间引力和斥力是平衡的,若使质点间的距离增大或减小,都将导致质点的相对位能增加。
而非晶体内部质点不作规则排列,质点间的距离不是平衡距离,因而其位能较晶体大。
晶体中的质点只在其平衡位置振动而不脱离其平衡位置,是一个稳定体系,要使其质点脱离其平衡位置而向非晶质转化,就必须从外界传入能量。
因此,在没有外来能量的作用下,晶体是稳定的,不可能自发地转变为非晶体。
实验证明,晶体变为非晶体是一个吸热反应,如石英晶体加热到1713℃变为石英玻璃,其所吸收的热量用于破坏晶体的格子构造。
非晶质体中的质点位能较大,故总是趋向于达到最小内能,以便稳定焉,故非晶质体有自发地转化为晶体的趋向。
实验证明,当物体由非晶态过渡到结晶状态时,都是放热瓜在,这些析出的热能,即为质点多出的位能。
3.结论:对同成分的晶体和非晶体而言,晶体是稳定的非而晶体是不稳定的,非晶质体有自发地向晶体转化的必然趋势,但晶体决不会自发地向非晶质体转变。
三)准晶体二、空间格子及其规律晶体内部质点在三维空间的周期性要重复排列,就体现了晶体结构的平移有序性。
那么,什么是晶体结构的平移有序性呢?(一、晶体内部结构的平移有序性对照NaCl结构模型讲解:该模型是从NaCl晶体内部结构中割取出来的最小的一部分,而NaCl结构就是由若干这样的部分沿三度空间碓砌而成,所以这一小部分的周期性重复排列就构成了NaCl的晶体结构。
在1mm3的NaCl晶体内,就包含了大的7×1017个这样的立方体小块。
若在NaCl晶体结构中,将一立方体小块按一定的规律移动一段距离后,便会与另一立方体小块重合,这就体现了晶体内部结构的平移有序性。
晶体内部结构具有三维平移有序性。
(以NaCl模型演示)以上从NaCl的晶体结构说明了晶体内部结构的平移有序性,对于其它任何晶体,不管是原子种类有多少,也不管这些质点在空间排列的具体形式上有多么复杂,但所有这些质点在三维空间都是成周期性平移重复规则排列的。
只不过不同的晶体,其周期性重复排列的规则不同而已。
所以,晶体内部结构的这种三维平移有序性是一切晶体的共同特征。
(二、空间格子及其规律晶体结构都是表现为三维的格子构造,通常称为晶格,但不同的晶体,其格子构造各不相同。
晶体数量非常大,为了方便于对晶体的研究,消除彼此间在质点种类和数目上不同的差异而揭示出晶体构造的共同几何规律,就需要从具体的晶体结构中抽象出能反映其质点重复规律的几何图形——空间格子。
1.空间格子的概念:空间格子是表示晶体内部结构中质点重复规律的几何图形。
以NaCl晶体结构为例导出空间格子。
第一步:确定等同点(相当点)。
晶体结构中等同点的条件是:(1)质点性质一样。
(因为相同性质的质点,如同为某种离子、层子,或同时位于结构中相同的位置)。
(2)所有共同点周围的环境以及方位就是相同的。
在晶体结构中任选一几何点(可以是Na+或Cl-中心,或Na+与Cl-之间的任意一点)。
然后在结构中找出此点的共同点。
第二步:将一系列在三维空间的共同点的等同点用三组不共面的直线连结起来,就构成了平行六面体格子状的空间格子。
由此可见,相当点(等同点)的分布可以体现晶体结构中所有质点的重复规律。
为了研究晶体内部结构中质点的重复规律而不受晶体大小的限制,我们设想共同点在三维空间是作无限排列的,因而等同点构成的几何图形——空间格子为无限图形。
2.空间格子要素:对照挂图讲解1)结点(阵点):空间格子中的点,代表晶体结构中的共同点实际晶体中,结点的位置可为同种质点占据。
2)行列:结点在直线上的排列即构成行列。
空间格子中任意两个结点联结起来就是一条行列的方向。
行列中相邻法点间的距离称为该行列的结点间距。
在同一行列上结点间距是相等的,在平行的行列上结点间距也是相等的,而不同方向的行列,其结点间距一般是不等的。
(以NaCl格架讲解)3)面网:结点在平面上的分布即构成面网,空间格子中不在同一行列上的任意三点就可连结成一个面网。
换句话说,任意两个相交的行列就可决定一个面网。
面网上单位面积内结点的密度称为面网密度。
相互平行的面网,面网密度相同,互不平行的面网,面网密度一般不同(以NaCl模型讲解)。
4)平行六面体:从三维空间来看,空间格子可以划出一个最小重复单位,这就是平行六面体,它由六个两两平行而且相等的面组成。
如图。
而在实际晶体中所划分出的与之相应的单位则称晶胞。
整个晶体结构可视为晶胞在三维空间平行地毫无间隔地重复堆迭。
而晶胞的形状和大小,则取决于它的三个彼此相交的棱的长度a、b、c和它们之间的夹角α、β、γ。
5)面网间距:任意二相邻面网间的垂直距离。
3.空间格子的基本规律:平行的面网,其面网间距相等,不相平行的面网,其面网间距不相等。
而网密度大的面网,其面网间距也大,反之,面网密度小的面网,其面网间距也小。
这一规律是从纯几何角度推导而来的。
如图(以布拉维格子图讲解)三、晶体的基本性质我们将一切晶体所共有的,并且是由晶体的格子构造所决定的性质,称为晶体的基本性质,简述如下:1.自限性:即晶体具有自发地形成几何多面体形态的性质。
我们知道,格子构造本身就是几何多面体形态的,而晶体具格子构造,所以晶体能按照自己的格子构造形态,自发地形成该种形态的晶体。
如石盐的格子构造是立方体形态,它的晶体形态就是立方体。
石墨的格子构造是层状的、形态为片状。
2.均一性和异向性均一性:晶体是具格子构造的固体,同一晶体的各个部分质点的分布是相同的,所以同一晶体的各个部分的性质是一样的,这就是晶体的均一性。
例如将一块纯净的水晶打碎,每一块的成分都是SiO2,比重都是2.65,这就是晶体均一性的表现。
异向性:同一格子中,在不同的方向上质点的排列一般是不同的(举NaCl格架例),因而晶体的性质也随方向的不同而有所差异,这就是晶体的异向性。
如矿物蓝晶石,在不同方向上硬度不同,沿晶体延长方向用小刀可刻动,而沿垂直晶体延长方向小刀刻不动。
不同方向性质不同。
注意均一性与异向性概念的区别:均一性指的是同一晶体的不同部分性质相同;异向性指的是同一晶体不同方向性质不同。
3.最小内能与稳定性在所有物质中,晶体具有最小的内能。
物体的内能包括动能与位能。
而位能的大小则决定于质点间的距离与排列。
晶体是具有格子构造的固体,其内部质点的排列是质点间引力和斥力达到平衡的结果,故晶体有最小的位能,也即晶体具有最小内能。
晶体的内能最小是由于它具有格子构造的结果。
由于晶体具有最小的内能,所以处于相对稳定状态,这就是晶体的稳定性。
只有内能最小的物体才最稳定。
就像人站在陡坡上就没有站在平地上稳定一样。
晶体内部质点已达到平衡状态,故晶体有最小的内能,要破坏晶体的这种状态,必须从外界吸收能量,如热能。
同时,使晶体中每个质点脱离平衡位置所需的能量都相等,因此每种晶体都有自己确定的熔点。
4.对称性:是晶体最重要的性质,后章专门介绍。
四、晶面发育的一般规律(一)晶体的层生长理论该理论由科塞尔(Kossel, 1927)首先提出,后经Stranski加以发展的晶体的层生长理论,故又称为Kosse-stranski理论,解释如下:对照挂图讲解:假设晶格为同一种原子所组成的立方晶格,其相邻原子的间距为a。
由图可见,在晶体形成过程中,重要存在三种可能不同的位置。
位置1:为三面凹角;位置2:为两面凹角;位置3:一般位置。
每种位置都各有若干原子(邻近的)吸引它们。
我们知道,引力与距离的平方成反比,亦即距离近的原子间吸引力大。
在三面凹角处:当原子向晶格堆积时,有三个最近的原子吸引它,引力最大,故原子将优先落到三面凹角的位置上去,这样又产生了新的三面凹角,原子继续堆积,直至三面凹角消失。