第二章晶体与晶体结构小结
高考物理晶体知识点总结
高考物理晶体知识点总结在高中物理学习中，物理学家对于物质的研究起到了举足轻重的作用。
在材料研究中，晶体是一个重要的概念。
晶体是一种由具有高度有序排列的原子、离子或分子组成的物质。
在高考物理考试中，晶体也是一个常见的命题内容。
本文将对高考物理晶体知识点进行总结。
1. 晶体结构晶体结构是晶体的内部结构排列方式。
常见的晶体结构有立方晶系、正交晶系、四方晶系、六方晶系、三斜晶系等。
其中最常见的是立方晶系，也是最简单的晶体结构。
其特点是晶体的边长相等，角度相等。
通过了解晶体结构，我们可以进一步了解晶体的性质。
2. 晶体的性质晶体的性质是由晶体结构和组成元素决定的。
晶体的性质包括晶体的硬度、熔点、导电性等。
晶体的硬度与结构紧密相关，一般来说，晶体结构越紧密，晶体的硬度越大。
而晶体的熔点则与晶体间的相互作用有关，一般来说，相互作用越强，晶体的熔点越高。
晶体的导电性则由晶体中的自由电子或离子决定，含有自由电子或离子的晶体具有较好的导电性。
3. 晶体的缺陷在晶体中，由于各种因素的影响，会产生一些结构上的缺陷。
常见的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷是指晶体中某个位置的原子或离子发生缺陷，例如缺失、取代等。
线缺陷是指某些晶胞中出现原子排列的错位，例如位错。
面缺陷是指晶体中某些平面的原子排列出现缺陷，例如晶界。
晶体的缺陷会影响晶体的性质和稳定性。
4. 晶体的衍射晶体的衍射是一个重要的物理现象。
晶体的衍射是指入射的光束在晶体结构内部发生折射、反射和干涉等现象，从而形成特定的衍射图样。
通过晶体的衍射图样，我们可以了解晶体的结构和晶胞参数等信息。
晶体衍射在X射线衍射和电子衍射等领域有着广泛的应用。
5. 晶体的应用晶体在生活中有着广泛的应用。
晶体的高硬度和透明度使其成为制造光学器件的理想材料，例如晶体振荡器、晶体管等。
晶体的独特的电学性质使其成为电子器件的核心材料，例如二极管、半导体等。
此外，晶体还广泛应用于化学、能源等领域。
晶体结构与性质知识点总结大一
晶体结构与性质知识点总结大一晶体结构与性质知识点总结晶体是由具有一定规则排列方式的原子、离子或分子组成的固体物质，拥有特定的结构和性质。
晶体结构与性质是材料科学与化学领域的重要基础知识，对于理解和研究材料的性质、制备工艺以及应用具有重要意义。
本文将对晶体结构与性质的相关知识点进行总结。
一、晶体结构1. 空间点阵：晶体的基本结构单位是晶胞，晶胞在空间的无限重复构成空间点阵。
六种常见的空间点阵包括：立方点阵、四方点阵、正交点阵、六方点阵、单斜点阵和三斜点阵。
2. 晶体的晶格参数：晶体的晶格参数是对晶格进行定量描述的基本参数，包括晶格常数、晶胞参数和晶胞角度。
晶格常数是指晶胞的尺寸，晶胞参数是指晶体中原子间距的大小，晶胞角度则描述了晶体中原子间的排列方式。
3. 晶体的晶系：根据晶体的对称性，可以将晶体分为七个晶系，分别为立方晶系、四方晶系、正交晶系、六方晶系、三斜晶系、单斜晶系和菱面晶系。
每个晶系都具有特定的组成、结构和性质。
4. 晶体结构类型：根据晶体结构的特征，可以将晶体分为离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体等。
各类晶体的结构特点不同，从而决定了它们的性质和用途。
5. 点阵缺陷：晶体中可能存在的点阵缺陷包括空位、层错、插入固溶体和间隙固溶体等。
这些点阵缺陷对晶体的导电性、热导率和力学性能等起着重要的影响。
二、晶体性质1. 光学性质：晶体在光的照射下表现出特定的光学性质，包括吸收、折射、散射和双折射等。
不同晶体的光学性质可用于光学器件、光纤通信和激光技术等领域。
2. 电学性质：晶体的电学性质与晶体结构和成分密切相关。
离子晶体具有良好的导电性，而共价晶体和分子晶体通常是绝缘体或半导体。
晶体的电导率、电介质性能和电子输运性质等是电学性质的重要指标。
3. 磁学性质：晶体的磁学性质与晶体结构和电子自旋有关。
常见的磁性晶体包括铁磁体、反铁磁体和顺磁体等。
磁性晶体在磁记录、磁存储和磁共振成像等方面具有广泛应用。
第二章 晶体结构与结晶
α-Fe
γ-Fe
2、固态转变的特点 ⑴形核一般在某些特定部 位发生（如晶界、 位发生（如晶界、晶内 缺陷、特定晶面等）。 缺陷、特定晶面等）。
锡 疫
固态相变的晶界形核
⑵由于固态下扩散困难，因 由于固态下扩散困难， 而过冷倾向大。 而过冷倾向大。 ⑶固态转变伴随着体积变化， 固态转变伴随着体积变化，
（2）细化晶粒的方法 ）细化晶粒的方法
1）增大过冷度——提高液体金属的冷却速 增大过冷度 过冷度——提高液体金属的冷却速 度。 2）变质处理——在金属中加入能非自发形 变质处理——在金属中加入能非自发形 核的物质，增加晶核的数量或者阻碍晶核长 核的物质， 大。 3）振动或搅拌——造成枝晶破碎细化（增 振动或搅拌——造成枝晶破碎细化 造成枝晶破碎细化（ 加新生晶核）。 加新生晶核）。
(2)晶核长大 (2)晶核长大
晶核长大：即金属结晶时， 晶核长大：即金属结晶时，晶粒长大成为 晶体的过程。 晶体的过程。 两种长大方式 —— 平面生长 与 树枝状生长 树枝 状生 长 平面生长
树枝状结晶
金 属 的 树 枝 晶 金 属 的 树 枝 晶 冰 的 树 枝 晶
金 属 的 树 枝 晶
枝晶形成的原因： 枝晶形成的原因：
式中 ΔT——过冷度（℃）； ΔT——过冷度 过冷度（ ——金属的理论结晶温度 金属的理论结晶温度（ T0 ——金属的理论结晶温度（℃）； ——金属的实际结晶温度 金属的实际结晶温度（ Tn ——金属的实际结晶温度（℃）。
金属的过冷度不是恒定值，它与冷却速度有关。 金属的过冷度不是恒定值，它与冷却速度有关。
（4）铸锭的缺陷 ）
1、缩孔（集中缩孔） 、缩孔（集中缩孔） --最后凝固的地方 最后凝固的地方 2、缩松（分散缩孔） 、缩松（分散缩孔） --枝晶间和枝晶内 枝晶间和枝晶内 3、气孔（皮下气孔） 、气孔（皮下气孔）
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。
第二章晶体结构与常见晶体结构类型第二讲
最紧密堆积原理： 晶体中各离子间的相互结合，可以看作是球
体的堆积。球体堆积的密度越大，系统的势能 越低，晶体越稳定。此即球体最紧密堆积原理。
适用范围：典型的离子晶体和金属晶体。
质点堆积方式：
根据质点的大小不同，球体最紧密堆积方式分为等径
球和不等径球两种情况。
等径球的堆积
最密堆积方 式
理论结构类型 实际结构类型 实际配位数
AgCl 0. 123+0.172=0.295
0.277 0. 018 0.715 NaCl NaCl
6
AgBr 0.123+0.188=0.311
0.288 0.023 0.654 NaCl NaCl
6
AgI 0.123+0.213=0336
0.299 0.037 0.577 NaCl 立方 ZnS
面心立方最紧密堆积 六方最紧密堆积
最紧密堆积中的空隙 不等径球的堆积
等径球质点堆积
等径球最紧密堆积时，在平面上每个球与6个球相接触， 形成第一层（球心位置标记为A），如图2-5所示。此时， 每3个彼此相接触的球体之间形成1个弧线三角形空隙， 每个球周围有6个弧线三角形空隙，其中3个空隙的尖角 指向图的下方（其中心位置标记为B），另外3个空隙的 尖角指向图的上方（其中心位置标记为C），这两种空 隙相间分布。
表2-6 无机化合物结构类型
化学式类型 结构类型举例实例来自AX 氯化钠型NaCl
AX2 金红石型
TiO2
A2X3 刚玉型 -Al2O3
ABO3 钙钛矿型 CaTiO3
ABO4 钨酸钙型 PbMoO4
AB2O4 尖晶石型 MgAl2O4
构成晶体的基元的数量关系相同，但大小不同，其 结构类型亦不相同。如AX型晶体由于离子半径比不同有 CsCl型、NaCl型、ZnS型等结构，其配位数分别为8、6 和4。
物理晶体知识点总结
物理晶体知识点总结晶体是物质的固态形态之一，具有有序的结构和周期性的排列。
晶体的研究涉及到物理学、化学、材料科学等多个学科领域。
本文将从晶体的结构、性质、生长和应用等方面，对晶体的物理知识点进行总结。
一、晶体结构1. 晶体的定义晶体是由原子、离子或分子按照一定的几何规律和翻译对称性排列而成的固态物质。
2. 晶体的结构特征晶体具有三维周期性排列的结构，具有一定的对称性。
晶体的结构可以通过晶体结构分析进行研究。
3. 晶体的晶胞和晶体格晶体的基本单位是晶胞，晶胞是由一组原胞通过平移向量形成的最小重复单位。
晶体格是指晶胞中原子、离子或分子的排列方式和几何形状。
4. 晶体的晶系和晶体系晶体按照晶胞几何形状和角度不同，可分为七个晶系：立方晶系、四方晶系、六方晶系、正交晶系、斜方晶系、单斜晶系和三斜晶系。
而按照晶面对称性不同，又可分为32个晶体系。
5. 晶体的点阵晶体的点阵是指晶体排列的空间格子，可以通过布拉维格子进行描述。
点阵包括平移矢量和原子坐标。
二、晶体物理性质1. 晶体的电性晶体在外加电场下会发生极化现象，即晶体产生电偶极矩。
根据极化方向，晶体又可分为铁电体、铁磁体、反铁磁体和顺磁体。
2. 晶体的光学性质晶体对光的透射、反射、衍射和偏振等现象都具有特殊的性质，这些性质受晶体结构和化学成分的影响。
3. 晶体的热学性质晶体的热学性质包括热膨胀、热导率、比热容等，这些性质受晶体结构和化学成分的影响。
4. 晶体的机械性质晶体的硬度、弹性模量、断裂韧性等机械性质取决于晶体结构和原子键强度等因素。
三、晶体生长1. 晶体生长的原理晶体在固态化学反应、凝聚相变、蒸发结晶等过程中会发生生长，晶体生长遵循热力学和动力学原理。
2. 晶体生长的方式晶体生长方式包括溶液晶体生长、气相晶体生长、熔体晶体生长等不同方式，每种方式都有其特定的生长条件和机制。
3. 晶体生长的控制晶体生长可以通过控制温度、浓度、溶剂、PH值等条件来实现，也可以通过添加配位剂、表面活性剂等控制剂实现晶体生长的选择性和形貌调控。
高二下晶体化学知识点总结
高二下晶体化学知识点总结晶体化学是化学的一个重要分支，研究物质在晶体状态下的性质和结构。
在高二下学期的化学学习中，我们学习了一些晶体化学的基本知识和概念。
下面是对这些知识点的总结。
一、晶体结构和结构类型在晶体化学中，最基本的概念是晶体结构和晶体结构类型。
晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式。
晶体结构类型根据原子、离子或分子之间的不同相互作用而分类，包括离子型、共价键型、金属型和分子型等。
二、晶体的晶格常数和晶体系晶体的晶格常数是描述晶体几何形态的重要参数。
其中，晶格常数a、b、c是指晶体结构中三个相邻晶格点之间的最小距离，而晶格角α、β、γ则描述了晶体结构中的角度关系。
晶体系根据晶格常数和晶格角的不同数值而分类，包括立方晶系、四方晶系、正交晶系、单斜晶系、斜方晶系和三斜晶系。
三、点阵的类别和平面族点阵是指描述晶体的简单周期性结构，它是晶体中最基本的构造单元。
晶体中常见的点阵包括立方点阵、正交点阵、四方点阵、六方点阵等。
平面族是指一组具有相同晶面间距的晶面构成的集合，常用[hkl]来表示。
每个[hkl]族都与晶格常数和晶体系相关联。
四、晶体的晶体导数在晶体结构中，晶格常数的倍数被称为晶格常数的晶体导数。
晶体导数与晶体的晶格常数和晶体系有关，不同的晶体导数呈现出不同的空间对称性。
五、晶体缺陷晶体中晶格发生的缺陷被称为晶体缺陷，包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷是指晶格位置上原子、离子或分子的缺失或者替代，线缺陷是指晶格中连续一系列晶格点的缺陷，而面缺陷是指晶体中存在的平面缺陷。
六、晶体的晶体学计算及应用晶体学通过各种仪器和方法对晶体进行研究和计算，包括X射线衍射、电子显微镜等。
晶体学的应用非常广泛，例如在材料科学、药物研发、酶学等领域都有重要应用。
通过对高二下晶体化学的学习，我们对晶体结构和性质有了更深入的了解。
掌握了晶体化学的基本知识，我们能够更好地理解物质的结构与性质之间的关系，并在实际应用中发挥更大的作用。
机械工程材料 第二章 金属的晶体结构与结晶
均匀长大
树枝状长大
2-2
晶粒度
实际金属结晶后形成多晶体，晶粒的大小对力学性能影响很大。 晶粒细小金属强度、塑性、韧性好，且晶粒愈细小，性能愈好。
标准晶粒度共分八级， 一级最粗，八级最细。 通过100倍显微镜下的 晶粒大小与标准图对 照来评级。
2-2
• 影响晶粒度的因素
• （1）结晶过程中的形核速度N（形核率） • （2）长大速度G（长大率）
面心立方晶 格
912 °C α - Fe
体心立方晶 格
1600
温 度
1500 1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700 600 500
1534℃ 1394℃
体心立方晶格
δ - Fe
γ - Fe
γ - Fe
912℃
纯铁的冷却曲线
α – Fe
体心立方晶 格
时间
由于纯铁具有同素异构转变的特性，因此，生产中才有可能通过 不同的热处理工艺来改变钢铁的组织和性能。
2-3
• 铁碳合金—碳钢+铸铁，是工业应用最广的合金。 含碳量为0.0218% ~2.11%的称钢 含碳量为 2.11%~ 6.69%的称铸铁。 Fe、C为组元，称为黑色金属。 Fe-C合金除Fe和C外，还含有少量Mn 、Si 、P 、 S 、 N 、O等元素，这些元素称为杂质。
2-3
• 铁和碳可形成一系列稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC。 • 含碳量大于Fe3C成分（6.69%）时，合金太脆，已无实用价值。 • 实际所讨论的铁碳合金相图是Fe- Fe3C相图。
2-2
物质从液态到固态的转变过程称为凝固。 材料的凝固分为两种类型：
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小结
第二章晶体与晶体结构
内容:
金属的晶体结构：
合金的晶体结构
实际金属的晶体结构
第一节金属的晶体结构
晶体与非晶体
1. 晶体：指原子呈规则、周期性排列的固体。
常态下金属主要以晶体形式存在。
晶体具有各向异性。
非晶体：原子呈无规则堆积，和液体相似，亦称为“过冷液体”或“无定形体”。
在一定条件下晶体和非晶体可互相转化。
2. 区别
(a)是否具有周期性、对称性
(b)是否长程有序
(c)是否有确定的熔点
(d)是否各向异性
3金属的晶体结构
晶体结构描述了晶体中原子（离子、分子）的排列方式。
1）理想晶体——实际晶体的理想化
·三维空间无限延续，无边界
·严格按周期性规划排列，是完整的、无缺陷。
·原子在其平衡位置静止不动
2）理想晶体的晶体学抽象
（晶体）空间规则排列的原子→刚球模型→晶格（刚球抽象为晶格结点，构成空间格架）→晶胞（具有周期性最小组成单元）。
晶体学参数：a,b,c,α,β,γ
晶格常数：a,b,c
晶系：根据晶胞参数不同，将晶体分为七种晶系。
90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。
立方晶系：a=b=c，α=β=γ=90︒
六方晶系：a1=a2=a3≠ c, α=β=90︒, γ=120︒
原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半。
晶胞原子数：一个晶胞内所包含的原子数目。
配位数：晶格中与任一原子距离最近且相等的原子数目。
致密度：晶胞中原子本身所占的体积百分数。
二.常见的金属晶格
晶胞晶体学参数原子半径晶胞原子数配位数致密度
2 8 68% BCC a=b=c,α=β
=γ=90o
FCC a=b=c, α=
4 12 74%
β=γ=900
HCP a=b c,
a/2 6 12 74% c/a=1.633, α
=β=90o, γ
=120o
第二节实际金属的晶体结构
理想晶体+晶体缺陷——实际晶体
实际晶体——单晶体和多晶体
单晶体：内部晶格位向完全一致，各向同性。
多晶体：由许多位向各不相同的单晶体块组成，各向异性。
晶粒\\晶界\\亚晶粒\\亚晶界
二、晶体缺陷：实际晶体中存在着偏离（破坏）晶格周期性和规则性的部分。
1．点缺陷——晶格结点处或间隙处，产生偏离理想晶体的变化；
空位：晶格结点处无原子；
置换原子：晶格结点处为其它原子占据；
间隙原子：原子占据晶格间隙；
点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，称晶格畸变。
从而强度、硬度提高，塑性、韧性下降。
2.线缺陷(位错)—二维尺度很小，另一维尺度很大的原子
错排
位错：晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移，滑移面上滑移区与未滑移区的交界线称作位错。
有刃型位错和螺型位错两种类型。
位错对性能的影响：金属的塑性变形主要由位错运动引起，因此阻碍位错运动是强化金属的主要途径。
从ρ- σ关系可以看出，减少或增加位错密度都可以提高金属的强度。
3. 面缺陷——一维尺度很小，而二维尺度较大的原子
错排区域。
分为晶界、亚晶界、表面等
第三节非金属晶体
离子键特点：结合力很大
离子晶体性能：硬度高，强度大，热膨胀系统小，但脆性大。
共价键特点：结合力很大
共价晶体性能：强度高，硬度高，脆性大，熔点高，沸点高和挥发性低。
金属键特点：
①良好的导电性和导热性。
②正的电阻温度系数。
③不透明并呈现特有的金属光泽。
④良好的塑性变形能力，金属材料的强韧性好。
分子键特点：范特瓦尔斯力很弱，由分子键结合的固体材料熔点低、硬度也很低，因无自由电子，因此材料有良好的绝缘性。
金属键分子键和共价键离子键、共价键多种结合键
第四节金属的结晶
1 .结晶与凝固的区别
2.纯金属的冷却曲线和过冷现象
3.纯金属的结晶过程
4. 金属晶粒的大小与控制
一次结晶、二次结晶
a.当温度T>T0时，Fs>FL, 液相稳定
b.当温度T<T0时，Fs<FL, 固相稳定
c.当温度T=T0时，Fs=FL, 平衡状态
T0：理论结晶温度（熔点或平衡结晶温度）在该温度下, 液体和晶体处于动平衡状态。
纯金属结晶时的冷却曲线
过冷与过冷度
液态金属在理论结晶温度以下开始结晶的现象称过冷。
理论结晶温度与实际结晶温度的差∆T称过冷度。
∆T= T0 –T1
过冷度大小与冷却速度有关，冷速越大，过冷度越大。
过冷是结晶的必要条件。
二、金属的结晶过程
结晶：由晶核的形成和晶核的长大两个基本过程组成。
液态金属中存在着原子排列规则的小原子团，它们时聚时散，称为晶坯。
在T0以下，经一段时间后（即孕育期），一些大尺寸的晶坯将会长大，称为晶核。
晶核形成后便向各方向生长，同时，又有新的晶核产生。
晶核不断形成，不断长大，直到液体完全消失。
每个晶核最终长成一个晶粒，两晶粒接触后形成晶界。
晶体长大的方式：
⑴平面状长大（小体积液体）
⑵树枝状长大（实际金属）
实际金属的结晶主要以树枝状长大。
这是由于晶核棱角处的散热条件好，生长快，先形成一次轴，一次轴又会产生二次轴…，树枝间最后被填充。
三.影响晶核的形核率和晶体长大率的因素
1.晶粒度：表示晶粒大小的尺度。
晶粒度可用晶粒的
平均面积或平均直径表示。
标准晶粒度共分八级，一级最粗，八级最细。
2.决定晶粒度的因素
晶粒的大小取决于晶核的形成速度和长大速度。
单位时间、单位体积内形成的晶核数目叫形核率(N)。
单位时间内晶核生长的长度叫长大速度(G)。
N/G比值越大，晶粒越细小。
因此，凡是促进形核、抑制长大的因素，都能细化晶粒。
3.控制晶粒度的因素
①提高过冷度
过冷度ΔT提高，N提高、G提高
过冷度ΔT太高，D降低——N降低、G降低
所以，过冷度ΔT↑，N↑↑，G↑——N/G增大，细化
②变质处理又称孕育处理
即有意向液态金属内加入非均匀形核物质从而
细化晶粒的方法。
所加入的非均匀形核物质叫
变质剂（或称孕育剂）。
③振动，搅拌等
对正在结晶的金属进行振动或搅动，一方面可
靠外部输入的能量来促进形核，另一方面也可
使成长中的枝晶破碎，使晶核数目显著增加。