晶体非晶准晶在结构上的异同
结构化学：晶体学基础
结构基元的重复周期为一套点的周期
点阵结构
点阵点： 把点阵点设在一套C上 每个点阵点的内容结构基元： 2C, 4H
结构基元的重复周期： a
点阵结构
例3. 石墨晶面的点阵结构
等同点套数：2
结构基元： 2个C原子
平面点阵型式： 平面六方
点阵结构
例4. NaCl
等同点套数： 1Cl-, 1Na+ 空间点阵型式： 立方面心(F) 晶胞中原子种类数目： 4Cl-, 4Na+
点 阵
点 阵
点阵结构
7.1.3 晶体具有点阵结构 1. 点阵结构 能被某一点阵所代表的结构，叫点阵结构 结构基元：把晶体结构抽象为点阵的过程中，点 阵点所代表的内容（包括原子分子的种类，数量 及在空间的排列方式） 重复周期：指在某一方向上，结构基元移动的距 离周期，也就是重复向量的方向和长短。
基本周期 a，平移素向量； m = 0, ±1, ±2, ……
点 阵
2. 平面点阵 定义: 在二维方向上等周期排布的点阵叫平面点 阵，平面点阵中，可以找到两个独立的不平行 的基本向量。
平移群表示：
m，n = 0, ±1, ±2, ……
点 阵
平面格子：沿两个方向将全部点阵点连结起来，即 得到平面格子。整个平面点阵可视为无数个这样的 平行四边形格子并置而成。
点阵结构
2. 从晶体点阵结构中抽象出点阵 例1. 等径圆球排列形成的一密置列直线点阵
一个点阵点代表一个球
重复周期为a a = 2r
点阵结构
例2. 对于无限伸长的聚乙烯长链高分子与相应的直 线点阵 聚乙烯 [CH 2 ]n
点阵结构
通过等同点来判断结构基元的方法 等同点：把内容相同，周围环境也相同的原子叫 一套等同点。
晶体和非晶体的区别
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非晶体内部原子或分子的排列是无规律的，因 此其外形通常是不规则的，没有固定的形状。
非晶体具有各向同性
非晶体在不同方向上的物理性质基本相同，没 有明显的方向性差异。
非晶体没有固定的熔点
非晶体在加热时逐渐软化，最终变成液体，没有固定的熔点。
晶体与非晶体物理性质的对比
晶体具有规则的几何外形和非晶体没有规则的几 何外形形成了鲜明的对比。
在实际应用中，晶体和非晶体的差异也很大，如陶瓷、玻璃、塑料等材料中，非晶体材料通常具有较好 的韧性和塑性，而晶体材料则具有较高的硬度和强度。
04
物理性质
晶体物理性质
晶体具有规则的几何外形
晶体具有固定的熔点，且在熔化过程中保持固定的温度不 变。晶体还具有规则的几何外形，这是因为晶体内部原子 或分子的排列是有规律的。
等。
非晶体定义
01 非晶体是指原子、分子或离子的排列不具有长程 有序性和对称性的固体物质。
02 非晶体内部原子、分子或离子的排列是混乱无序 的，导致非晶体没有规则的几何外形。
02 非晶体的物理性质通常表现为各向同性，即在不 同方向上表现出相同的性质。
晶体与非晶体的性质比较
光学性质
晶体具有光学各向异 性，即在不同方向上 表现出不同的光学性 质；非晶体则表现为 光学各向同性。
橡胶制品
非晶体材料如天然橡胶、合成橡胶等 可用于制造各种橡胶制品，如轮胎、
鞋底等。
塑料制品
非晶体材料如聚乙烯、聚丙烯等是塑 料的主要成分，广泛用于制造各种塑 料制品。
物理高三晶体非晶体知识点
物理高三晶体非晶体知识点晶体与非晶体是高中物理中的一个重要知识点。
本文将介绍晶体和非晶体的定义、特点、分类以及在日常生活中的应用。
一、晶体的定义与特点晶体是由一定的物质按照一定的方式排列组成的固体物质。
它具有以下特点：1. 具有三维周期性结构：晶体中的原子、离子或分子以一定的间距沿着特定方向周期性排列，并且在每个晶体的不同位置具有相同的排列方式。
2. 具有长程有序性：晶体的周期性结构在整个晶体中无限延伸，这使得晶体具有规则而有序的几何形态。
3. 具有良好的各向同性：晶体的性质在各个方向上基本相同，因此具有相应的物理性质。
二、晶体的分类根据晶体的组成和结构，可以将晶体分为以下几类：1. 金属晶体：由金属原子组成的晶体，具有金属的典型性质，如导电性、延展性等。
2. 离子晶体：由正负离子按照一定的比例和方式排列组成的晶体，具有高熔点和良好的电导性能。
3. 分子晶体：由分子按照一定的方式排列组成的晶体，具有较低的熔点和不良的导电性能。
4. 原子晶体：由原子按照一定的方式排列组成的晶体，如金刚石、硅等。
三、非晶体的定义与特点非晶体是指具有无定形结构的固体物质，它与晶体不同，缺乏长程有序性。
非晶体具有以下特点：1. 无定形结构：非晶体的原子、离子或分子没有规则的周期性排列方式，具有无序性。
2. 局部有序性：虽然整体没有规则的结构，但是在局部范围内可能存在某种有序性。
3. 非晶性：非晶体表现出非晶体的典型性质，如折射、吸收等。
四、晶体与非晶体的应用晶体和非晶体在我们的日常生活中有着广泛的应用：1. 晶体应用：晶体被广泛应用于电子工业，如晶体管、光纤等，可用于电子设备、通信、光学等领域。
2. 非晶体应用：非晶体常用于制作玻璃、塑料等材料，也可以用于太阳能电池板、显示器等技术中。
总结：晶体和非晶体是固体物质中不同结构的表现形式。
晶体具有三维周期性结构和长程有序性，主要包括金属晶体、离子晶体、分子晶体和原子晶体。
非晶体是无定形结构的固体物质，主要表现为无规则的局部有序性。
晶体的结构及晶体中的缺陷
晶胞类型
序 熊夫里 号 斯记号 国际记号
对称元素
四4
方
abc
13 c4v
90 14
D2d
15
D4h
4mm
42m 422 mmm
4,4m 4,22,2m 4,42,5m, i
菱面体晶胞
c 16
3
3
3
abc
中
c 17
3i
3
3, i
三
120 90
方 3 六方晶胞
abc
18 D3
c 19
D3h
6 6 6 6m22
6mm
6m2
6
6(3, m)
6, m,i
6,62
6,6m
6(3, m),32,4m
27 D6h
622 mmm
6,62,7m, i
28 T
23 43,32
43在 abc
29 Th
高
立 方
立方的 体对角
90
30
O
线方向
31 Td
2 m
3
43,32,3m, i
432 43,34,62
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晶体的微观结构是1912年Laue开 始用X－射线进行分析。
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非晶态不具有晶体微观结构的平移对称性。
晶态与非晶态微观结构对比 图中对比了晶态和非晶态。可见，晶 体微观空间的原子排列，无论是近程还是远 程，都是周期性有序结构，而非晶态只是近 程有序而远程无序，无周期性规律。
交 个互相垂的
2
6
abc
7
90
8
D2
D2v
D2h
222 mm2
§6-8 非晶态和准晶态 (2)
玻璃、各种塑料和合成纤维等，已经深入到几乎所有
的技术领域和人们的日常生活之中。不仅用于制作形 形色色的日用品，也是重要的结构材料，而且还有许 多特殊的用途。 还有富 Te和 Ge-Te半导体玻璃以及软磁非晶态合金
（铁磁玻璃）等材料。
2
二、准晶态简介 若将晶体绕某固定轴旋转一定角度 =2n后，仍能 自身重合，则该晶体具有 n次旋转对称性。同时，晶 体还具有平移周期性，将该晶体的基元晶胞一个挨 一个排列起来，可以充满整个晶体，中间不会留下任 何空隙。为了满足平移周期性，旋转对称性就要受到 很大的限制，理论可以证明，n只能为2、3、4和6。 前面所说的十四种布喇菲晶胞就是同时满足这两种 特性的晶体基元。譬如，在用一种相同形状的地砖铺 地时，地砖形状可以是平行四边形（n=2）、正三角 形（n=3）、正方形（n=4）或正六角形（n=6），将 它们一个挨一个地排列，必定铺满地面，中间是不会 3 留下任何空隙的。
不存在5次和大于6次以上的旋转对称性。
4
1984 年谢赫特曼（ D.Shechtman ）在快速冷却的铝 锰合金中发现了一种新相，其电子衍射斑点的分布具 有明显的 5 次旋转对称性。我国科学家郭可信等人在 钛钒镍合金和铬镍硅合金中分别发现了 5 次旋转对称 性和 8 次旋转对称性，还观测到了 12 次旋转对称性。 这一系列发现极大地震动了固体物理学领域，打破了 一百多年来已经形成的晶体学概念。谢赫特曼也因此 获得了2011年诺贝尔化学奖。
这种5次和大于 6次以上的旋转对称性的结构，不具 有完全的平移周期性，人们把它叫作准周期性，而把 具有准周期性结构的晶体叫作准晶体，简称准晶。准 晶的发现为固体物理的研究开辟了新的领域，推动了 固体物理理论的发展。 5
区别晶体与非晶体最科学的方法
区别晶体与非晶体最科学的方法晶体和非晶体是材料科学中的两个基本概念，它们的区别对于材料的性质和应用有着重要的影响。
那么，如何科学地区分晶体和非晶体呢？晶体和非晶体的最显著的区别在于它们的结构。
晶体是有序排列的，其原子、离子或分子按照一定的规律排列成周期性的结构，这种结构被称为晶体结构。
晶体结构可以通过X射线衍射等方法进行表征，因为晶体的结构是高度有序的，所以晶体会产生衍射图案，而这种图案的特征可以用来确定晶体的结构类型和晶胞参数等信息。
相反，非晶体的结构是无序的，其原子、离子或分子没有任何规律地排列，因此非晶体没有固定的晶体结构，也不会产生X射线衍射图案。
晶体和非晶体的物理性质也有所不同。
晶体具有各向同性的物理性质，即在不同方向上的物理性质是相同的，例如光的折射、电阻率等。
而非晶体由于其无序性质，物理性质通常是各向异性的，即在不同方向上的物理性质是不同的。
例如，非晶体的磁性通常会随着制备方法的不同而发生改变，而晶体的磁性则只与其结构有关。
晶体和非晶体的制备方法也不同。
晶体的制备通常需要一定的条件，例如高温、高压或者溶剂蒸发等，可以通过晶体生长等方法来制备。
而非晶体的制备则通常是通过快速冷却等方法来实现的，例如快速凝固、溅射等。
晶体和非晶体的应用也有所不同。
晶体的应用范围非常广泛，例如晶体管、晶体振荡器、晶体管等，这些应用都是基于晶体的周期性结构和各向同性的物理性质而实现的。
相反，非晶体的应用则通常涉及到其各向异性的物理性质，例如非晶合金、非晶硅等。
晶体和非晶体的区别主要在于其结构、物理性质、制备方法和应用等方面。
科学地区分晶体和非晶体对于材料科学的研究和应用具有重要的意义。
第一章晶体结构
第一章晶体结构1-1. 试述晶态、非晶态、准晶、多晶和单晶的特征性质。
解：晶态固体材料中的原子有规律的周期性排列，或称为长程有序。
非晶态固体材料中的原子不是长程有序地排列，但在几个原子的范围内保持着有序性，或称为短程有序。
准晶态是介于晶态和非晶态之间的固体材料，其特点是原子有序排列，但不具有平移周期性。
另外，晶体又分为单晶体和多晶体：整块晶体内原子排列的规律完全一致的晶体称为单晶体；而多晶体则是由许多取向不同的单晶体颗粒无规则堆积而成的。
1-2. 晶格点阵与实际晶体有何区别和联系？解：晶体点阵是一种数学抽象，其中的格点代表基元中某个原子的位置或基元质心的位置，也可以是基元中任意一个等价的点。
当晶格点阵中的格点被具体的基元代替后才形成实际的晶体结构。
晶格点阵与实际晶体结构的关系可总结为：晶格点阵＋基元＝晶体结构1-3. 晶体结构可分为Bravais格子和复式格子吗？解：晶体结构可以分为Bravais格子和复式格子，当基元只含一个原子时，每个原子的周围情况完全相同，格点就代表该原子，这种晶体结构就称为简单格子或Bravais格子；当基元包含2个或2个以上的原子时，各基元中相应的原子组成与格点相同的网格，这些格子相互错开一定距离套构在一起，这类晶体结构叫做复式格子。
心四方解：（a）“面心＋体心”立方不是布喇菲格子。
从“面心＋体心”立方体的任一顶角上的格点看，与它最邻近的有12个格点；从面心任一点看来，与它最邻近的也是12个格点；但是从体心那点来看，与它最邻近的有6个格点，所以顶角、面心的格点与体心的格点所处的几何环境不同，即不满足所有格点完全等价的条件，因此不是布喇菲格子，而是复式格子，此复式格子属于简立方布喇菲格子。
（b）“边心”立方不是布喇菲格子。
从“边心”立方体竖直边心任一点来看，与它最邻近的点子有8个；从“边心”立方体水平边心任一点来看，与它最邻近的点子也有8个。
虽然两者最邻近的点数相同，距离相等，但他们各自具有不同的排列。
晶体常识晶体与非晶体晶体与非晶体区别
(如K2O、
物质类别 H2SO4)、非金属氧
质与合 硅、晶体
Na2O)、强
金(如Na、 碱(如KOH、
及举例 化物(如SO2、CO2， 硼)，一部 Al、Fe、 NaOH)、绝
SiO2除外)、绝
分非金属 青铜) 大部分盐(如
大多数有机物(如 化合物(如
NaCl)
CH4，有机盐除外) SiC、SiO2)
晶体 简单 立方
金 钾型
属 晶
镁型 体
铜型
晶体结构
晶体详解 典型代表Po，空间利用率 52%，配位数为6 典型代表Na、K、Fe，空间 利用率68%，配位数为8 典型代表Mg、Zn、Ti，空 间利用率74%，配位数为12 典型代表Cu、Ag、Au，空 间利用率74%，配位数为12
[例1]如图，直线交点处的圆圈为NaCl晶体中Na＋或Cl－所 处的位置．这两种离子在空间三个互相垂直的方向上都 是等距离排列的．
2．晶体熔、沸点高低的比较方法 (1)不同类型晶体的熔、沸点高低一般规律：原子晶体＞离子
晶体＞分子晶体． 金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等熔、沸点很高， 汞、铯等熔、沸点很低． (2)原子晶体 由共价键形成的原子晶体中，原子半径小的键长短，键能 大，晶体的熔、沸点高．如熔点：金刚石＞碳化硅＞硅．
三、几种典型的晶体模型
晶体
晶体结构
原 金
子 刚
晶 石
体
晶体详解 (1)每个碳与4个碳以共价键 结合，形成正四面体结构(2) 键角均为109°28(3)最小碳环 由6个C组成且六原子不在 同一平面内(4)每个C参与4 条C—C键的形成，C原子 数与C—C键之比为1∶2
晶体
原 子 晶 SiO2 体
晶体结构
准晶、非晶、纳米晶、粗晶、液晶的结构、性能、制备技术及应用(一)
辽宁工程技术大学
材料科学最新进展
题目准晶、非晶、纳米晶、粗晶、液晶
的结构、性能、制备技术及应用指导教师吕宝臣博士
院（系、部）材料科学与工程学院
专业班级材料07-1班
学号0708010108
姓名关媛媛
日期2010年10月17日
教务处印制
目录
前言 (1)
1准晶 (2)
1.1准晶的结构 (2)
1.2准晶的性能 (2)
1.3准晶的制备技术 (2)
1.4准晶的应用 (3)
2非晶 (3)
2.1非晶的结构 (4)
2.2非晶的性能 (4)
2.3非晶的制备技术 (4)
2.4非晶的应用 (5)
3纳米晶 (6)
3.1纳米晶的结构 (6)
3.2纳米晶的性能 (6)
3.3纳米晶的制备技术 (7)
3.4纳米晶的应用 (7)
4粗晶 (8)
4.1粗晶的结构 (8)
4.2粗晶的性能 (8)
4.3粗晶的制备技术 (8)
4.4粗晶的应用 (9)
5液晶 (10)
5.1液晶的结构 (10)
5.2液晶的性能 (10)
5.3液晶的制备技术 (11)
5.4液晶的应用 (12)
致谢 (13)
参考文献 (14)。
【知识解析】晶体与非晶体
实验结论
从氯化钠饱和溶液 中可获得其晶体
区别晶体和非晶体的方法
（1）最可靠的科学方法：对固体进行X射线衍射实验。 （2）常用的间接方法：测定固体的熔点。有固定熔点的固体是晶体，没有固定熔点 的固体是非晶体。
典例详析
例2－3（2020江苏南通检测） 下列关于晶体的说法正确的是（ B ） A．固体都是晶体 B．不同的晶体可能有不同的几何外形 C．有规则几何外形的固体就是晶体 D．研碎后的晶体即变为非晶体
典例详析
例2－8 晶体是一类非常重要的材料，在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径 为300毫米、重量达81千克的大直径单晶硅，晶体硅大量用于电子产业。下列对晶体 硅的叙述正确的是（ C ） A．形成晶体硅时速率越快越好 B．晶体硅没有固定的熔点 C．可用X射线衍射实验来区别晶体硅和玻璃 D．晶体硅的形成与晶体的自范性有关，而与各向异性无关
注意：晶体熔化过程中温度保持恒定，而非晶体熔化过程中温度发生变化。如对普 通玻璃加热，温度升高到一定程度后开始软化、流动性增强，最后变成液体，整个 过程温度不断上升。
（4）X射线衍射
晶体能使X射线产生衍射，而非晶体对X射线只能产生散射。
晶体的特性
教材延伸 晶体的其他基本性质
晶体的基本性质是由晶体内质点呈周期性排列的结构决定的。 1．均一性：晶体中各部分的化学组成、密度等都是相同的。 2．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 的晶面、晶棱和顶角重复出现。这种相同的性质在不同的方向或位置上存在有规 律的重复，就是对称性。
晶体与非晶体
）
（1）晶体
晶体和非晶体的概念
把内部微粒（原子、离子或分子）在三维空间里呈周期性有序排列的固体物质称为晶 体。常见的晶体有食盐、冰、铁、铜等。
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晶体非晶准晶在结构上的异同
晶体、非晶体和准晶体是固体材料中常见的三种结构形态。
它们在
结构上有着明显的异同，下面将分别进行介绍。
一、晶体
晶体是由原子、离子或分子按照一定的规律排列而成的固体材料。
晶
体的结构具有高度的有序性和周期性，其内部原子排列呈现出一定的
对称性。
晶体的结构可以用晶格和基元来描述，晶格是指晶体中原子、离子或分子排列的空间周期性结构，基元是指晶格中最小的重复单元。
晶体的结构可以通过X射线衍射等方法进行表征。
二、非晶体
非晶体是由原子、离子或分子无规则排列而成的固体材料。
非晶体的
结构缺乏周期性，其内部原子排列呈现出无序性。
非晶体的结构可以
用连续分布函数来描述，连续分布函数是指非晶体中原子、离子或分
子的位置分布函数。
非晶体的结构可以通过透射电镜等方法进行表征。
三、准晶体
准晶体是介于晶体和非晶体之间的一种结构形态。
准晶体的结构具有
一定的周期性，但是其周期性不如晶体那么完美，同时也存在着一定
的无序性。
准晶体的结构可以用准晶体晶格和准晶体基元来描述，准
晶体晶格是指准晶体中原子、离子或分子排列的空间周期性结构，准
晶体基元是指准晶体中最小的重复单元。
准晶体的结构可以通过透射
电镜等方法进行表征。
总的来说，晶体、非晶体和准晶体在结构上有着明显的异同。
晶体具
有高度的有序性和周期性，非晶体缺乏周期性，准晶体介于两者之间。
三者的结构可以用不同的方法进行表征，这些方法也反映了它们的结
构特点。