当前位置：文档之家 › 材料物理化学1

材料物理化学1

  • 格式：ppt
  • 大小：8.89 MB
  • 文档页数：76

下载文档原格式

  / 76

合集下载

物理化学第一章课后答案

物理化学第一章课后答案

物理化学核心教程（第二版）参考答案第一章气体一、思考题1. 如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢复原状采用了什么原理答：将打瘪的乒乓球浸泡在热水中，使球壁变软，球中空气受热膨胀，可使其恢复球状。

采用的是气体热胀冷缩的原理。

2. 在两个密封、绝热、体积相等的容器中，装有压力相等的某种理想气体。

试问，这两容器中气体的温度是否相等答：不一定相等。

根据理想气体状态方程，若物质的量相同，则温度才会相等。

3. 两个容积相同的玻璃球内充满氮气，两球中间用一玻管相通，管中间有一汞滴将两边的气体分开。

当左球的温度为273 K，右球的温度为293 K时，汞滴处在中间达成平衡。

试问：（1）若将左球温度升高10 K，中间汞滴向哪边移动（2）若两球温度同时都升高10 K, 中间汞滴向哪边移动答：（1）左球温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。

（2）两球温度同时都升高10 K，汞滴仍向右边移动。

因为左边起始温度低，升高10 K所占比例比右边大，283/273大于303/293，所以膨胀的体积（或保持体积不变时增加的压力）左边比右边大。

4. 在大气压力下，将沸腾的开水迅速倒入保温瓶中，达保温瓶容积的左右，迅速盖上软木塞，防止保温瓶漏气，并迅速放开手。

请估计会发生什么现象答：软木塞会崩出。

这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨胀，当与迅速蒸发的水汽的压力加在一起，大于外面压力时，就会使软木塞崩出。

如果软木塞盖得太紧，甚至会使保温瓶爆炸。

防止的方法是灌开水时不要太快，且要将保温瓶灌满。

5. 当某个纯物质的气、液两相处于平衡时，不断升高平衡温度，这时处于平衡状态的气-液两相的摩尔体积将如何变化答：升高平衡温度，纯物的饱和蒸汽压也升高。

但由于液体的可压缩性较小，热膨胀仍占主要地位，所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。

而蒸汽易被压缩，当饱和蒸汽压变大时，气体的摩尔体积会变小。

随着平衡温度的不断升高，气体与液体的摩尔体积逐渐接近。

第3章缺陷1-材料物理化学-2014秋

第3章缺陷1-材料物理化学-2014秋

① 间隙位置 (结构空隙大)
Frenkel 缺陷 M X:
② 表面位置 (间隙小/结构紧凑)
Schottky 缺陷
（a）弗仑克尔缺陷的形成 （空位与间隙质点成对出现） （b）单质中的肖特基缺陷的 形成
nF cF exp( F ) ( N N i )1/ 2 2kT
cS
nS S exp( ) N 2kT
杂质缺陷
指杂质或溶剂原子进入晶格所引起的缺陷 杂质原子/离子能否进入某种物质的晶体中或者取 代某个原子/离子，取决与能量效应是否有利， 离子之间的静电作用能、键合能
相应的体积效应等因素。
对于生成间隙，杂质原子/离子能否进入晶体的间 隙位置，主要决定于体积效应。只有那些半径较小 的原子或离子才有可能成为间隙杂质缺陷。如：H、 C原子，Li+、Cu+离子等。
以AgBr为例：AgAg+Vi=Ag.i+VAg＇ Kf=([Ag.i][VAg＇])/([AgAg][Vi]) ∵ 缺陷浓度较小时：[Vi]=[AgAg]=1（近似） Kf=[Ag.i][VAg＇] 且Kf=exp(-ΔGf/kT) ∴ [Ag.i]=[VAg＇]=Kf1/2=K0exp(-ΔGf/2kT)

2
固溶体、机械混合物和化合物的区别
名称 固溶体 化合物 机械混合 物 相组成 单相均匀 不同于A和B A相和B相 不均匀 混合尺度 组成 结构
3.2 点缺陷的表示符号
Kroger-Vink(克罗格-文克)符号
点缺陷所带有效电荷 正电荷 点缺陷名称
中性
原子尺度 有一定范围 主晶相结构 原子尺度 颗粒 一定比例 任意 不同于A和B 颗粒堆积
Zn2 Zn
Vacancies and interstitials

材料物理化学1-张志杰

材料物理化学1-张志杰

先进（或新型）无机非金属材料是用
氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、
硅化物以及各种无机非金属化合物经特殊的
先进工艺制成的材料。主要包括先进陶瓷、
非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤
维等。
传统的无机非金属材料之一：陶瓷
陶瓷按其概念和用途不 同，可分为两大类，即普通 陶瓷和特种陶瓷。 根据陶瓷坯体结构及其基 本物理性能的差异，陶瓷制
按增强剂形状可分为粒子、纤维及层状复合
材料；依据复合材料的性能可分为结构复合
材料和功能复合材料。
0.1.2 根据材料的性能分类
根据材料在外场作用下其性质或性能
对外场的响应不同，材料可分为结构材 料和功能材料。

结构材料是指具有抵抗外场作用而保持自己 的形状、结构不变的优良力学性能（强度和 韧性等），用于结构目的的材料。这种材料 通常用来制造工具、机械、车辆和修建房屋、 桥梁、铁路等。是人们熟悉的机械制造材料、 建筑材料，包括结构钢、工具钢、铸铁、普 通陶瓷、耐火材料、工程塑料等传统的结构 材料（一般结构材料）以及高温合金、结构 陶瓷等高级结构材料。
陶瓷纤维。纤维中强度和刚度最高的要算晶
须。

二维材料（薄膜），如金刚石薄膜、高温超导薄 膜、半导体薄膜。由于薄膜的电子所处状态和外 界环境的影响，可表现出不同的电子迁移规律， 完成特定的电学、光学或电子学功能，如成为绝 缘体、铁电体、导体或半导体等，从而有可能作 为光学薄膜用于非线性光学、光开关、放大或调 幅、敏感与传感元件，用于显示或探测器，用于 环保或表面改性的保护膜。

功能材料是具有优良的电学、磁学、光
学、热学、声学、力学、化学和生物学 功能及其相互转化的功能，被用于非结 构目的的高技术材料。

材料物理化学作业-化学平衡

材料物理化学作业-化学平衡

材料物理化学作业第五章 化学平衡1．1500K 时，含10%CO 、90%CO 2的气体混合物能否将Ni 氧化成NiO ？已知在此温度下NiO O Ni =+221 11112050-Θ⋅-=∆mol J G CO O C =+221 12242150-Θ⋅-=∆mol J G 22CO O C =+ 13395390-Θ⋅-=∆mol J G2．已知250C 时Ag 2O 的分解压为1.317×10-2kPa 。

（1）求此温度下Ag 2O 的标准生成吉布斯自由能；（2）求1molAg 2O 在空气（总压101.3kPa ，X O2=21%）中分解的吉布斯自由能变化；（3）250C 时，Ag 2O 在空气中能否稳定存在？3．竖炉炼锌的总反应为：()()s g ZnO C CO Zn +=+设体系中没有其它气体，求总压为101.3kPa 时反应的开始温度。

已知：()()222g s Zn O ZnO += ()11921740395/G T K J mol ϑ-∆=-+222C O CO += ()12232600167.8/G T K J mol ϑ-∆=--4．已知 ()1()2()122519200125/s s Fe O FeO G T K J mol θ-+=∆=-+()1()234()231545600156.5/22s s Fe O Fe O G T K J mol θ-+=∆=-+ （1）当Fe (s)过量时，高温下FeO 稳定还是Fe 3O 4稳定？两种氧化物共存的温度是多少？（2）当1000K ，氧的分压为1.013kPa 时，是FeO 稳定还是Fe 3O 4稳定？5．钢液中碳氧平衡的反应式如下：[C]+[O]=CO （g ） 145.3135600-Θ⋅--=∆mol TJ G m[C]、[O]的浓度用质量百分浓度表示，f c =1，f o =1。

求16000C 时：（1）平衡常数；（2）含碳0.02%的钢液中氧的平衡含量（Θ=p p CO ）。

第三章 (1) 高分子材料的物理化学性质

第三章 (1) 高分子材料的物理化学性质
热胀温度敏感型水凝胶指水凝胶的体积在某一温度附近随温度升高而突然增加这一温度叫做较高临界溶解温度ucstuppercriticalsolutiontemperatureucst以上大分子链亲水性增加因水合而伸展使水凝胶在ucst以上突然体积膨热缩温度敏感型水凝胶则是随温度升高大分子链疏水性增强发生卷曲使水凝胶体积急剧下降体积发生突变的温度叫较低临界溶解温度lcstlowercriticalsolutiontemperature
19
（ii）pH敏感水凝胶 ：pH敏感性水凝胶是体积随环境pH值、 离子强度变化的高分子凝胶。这类凝胶大分子网络中具有可解 离成离子的基团，其网络结构和电荷密度随介质pH值的变化而 变化，并对凝胶的渗透压产生影响；同时因为网络中添加了离 子，离子强度的变化也引起体积变化。 一般来说，具有pH值响应性的水凝胶都是含有酸性或碱性侧 基的大分子网络，即聚电解质水凝胶。随着介质pH值、离子强 度的改变，酸、碱基团发生电离，导致网络内大分子链段间氢 键的解离，引起不连续的溶胀体积变化。
18
热可逆性水凝胶 有些聚合物水溶液在室温下呈自由流动的液态 而在体温下呈凝胶态，即形成热可逆性水凝胶(TGR)。这一体系 能够较容易地对特定的组织部位注射给药，在体内环境下很快形 成凝胶。而且这种给药系统的制备较简单，只需将药物与聚合物 水溶液进行简单地混合。 如：聚环氧乙烷(PEO)与聚环氧丙烷(PPO)嵌段共聚物是已被批 准用于药用辅料的高分子，商品名叫普流罗尼(Pluronic)或泊洛沙 姆(Poloxamer)，依据其结构和浓度，这类聚合物存在两个临界相 转变温度，即溶液-凝胶转变温度(相当于LCST)和凝胶-溶液转变 温度，在这两个温度之间其水溶液呈现凝胶状态。利用这类共聚 物水溶液低温溶液状态混合药物，尤其是生物类药物，注人体内 形成凝胶，从而实现控制药物释放同时保护药物活性的功能。

高分子材料物理化学实验复习资料整理

高分子材料物理化学实验复习资料整理
C
Huggins式： sp K H C C
2

ln 2 Kramer式： K K C C
外推至 C→0， 两直线相交于一点此截距即为[]。 两条直线的斜率
4 / 11

{
图2
lg C
sp
ln 对 C和 对C 的关系图 C C
3 / 11
图 1 DSC 法测定结晶速率 (a)等温结晶 DSC 曲线 (b)结晶分数与时间关系
高材物化实验复习资料
4
放热峰。当曲线回到基线时，表明结晶过程已完成。记放热峰总面积为 A0，从结晶起始时刻（t0）到任一时 刻 t 的放热峰面积 At 与 A0 之比记为结晶分数 X(t)： Avrami 指数 n=空间维数+时间维数（空间维数：球晶：1；片晶：2；针状：3；时间维数：均相成核：1， 异相成核：0； ） DSC： （纵坐标：放热峰朝下，吸热峰朝上） 图：Tg，冷结晶峰，熔融峰。 如何去除冷结晶峰？ 升温一次，去除热历史。
二、声速法测定纤维的取向度和模量
测定取向度的方法有 X 射线衍射法、双折射法、二色性法和声速法等。其中，声速法是通过对声波在纤 维中传播速度的测定，来计算纤维的取向度。其原理是基于在纤维材料中因大分子链的取向而导致声波传播 的各向异性。 几个重要公式： ①传播速度 C=
L 10 3 (km / s) (TL t ) 10 6
N2。
注意：定要掌握三张图的含义。
五、粘度法测定高聚物分子量
1、测定高聚物分子量的方法有多种，如端基测定法、渗透法、光散射法、超速离心法和粘度法等。 2、马克(Mark)公式： KM 。该式实用性很广，式中 K、值主要依赖于大分子在溶液中的形态。

材料物理化学作业-热力学第一定律

材料物理化学作业第一章 热力学第一定律1．某体系在压力101.3kPa 下，恒压可逆膨胀，体积增大5L ，计算所做的功。

2. 在300K 的常压下，2mol 的某固体物质完全升华过程的体积功为多少？3．2mol H 2在00C ，压力为101.3kPa 下恒压可逆膨胀至100L ，求W 、Q 、ΔU 、ΔH 。

4．计算1mol 铅由250C 加热到3000C 时所吸收的热。

已知铅的C p =23.55+9.74×10-3T/K J ·K -1·mol -15．1mol 单原子理想气体，温度为250C ，压力为101.3kPa ，经两种过程达到同一末态：Ⅰ、恒压加热，温度上升到12170C ，然后再经恒容降温到250C 。

Ⅱ、恒温可逆膨胀到20.26kPa 。

分别计算两个过程的W 、Q 、ΔU 和ΔH 。

6．已知250C 时下列反应的热效应：2Pb+O 2=2PbO ΔH 1=－438.56kJ ·mol -1 S+O 2=SO 2 ΔH 2=－296.90kJ ·mol -1 2SO 2+ O 2=2SO 3 ΔH 3=－197.72kJ ·mol -1 Pb+S+2O 2=PbSO 4 ΔH 4=－918.39kJ ·mol -1 求反应PbO+SO 3= PbSO 4的热效应。

7．已知250C 时下列反应的热效应：Ag 2O+2HCl （g ）=2Agl+H 2O （l ） ΔH 1=－324.71kJ ·mol -12 Ag+21O 2= Ag 2O ΔH 2=－30.57kJ ·mol -1 21H 2+21Cl 2=HCl （g ） ΔH 3=－92.31kJ ·mol -1 H 2+21O 2= H 2O （l ） ΔH 4=－285.84kJ ·mol -1 求AgCl 的生成热。

2004级材料专业物理化学考试试卷A-1


四、分析问答题： （每题 5 分，共 15 分）
得分 评阅人 1 指出下列各过程中， 物系的∆U、 ∆H、 ∆S、 ∆A、 中何者为零？ ∆G (1) 理想气体自由膨胀过程； (2) 理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态； (3) H2 和 Cl2 在刚性绝热的容器中反应生成 HCl； (4) 0℃、pθ 时，水结成冰的相变过程； (5) 理想气体卡诺循环。
3 （8 分）气相反应 2NO2+ F2→ 2NO2F，当 2 mol NO2 和 3 mol F2 在 400 dm3 的反应釜中混合，已知 300 K 时， k = 38 dm3·mol-1·s-1，反应速率方程为： r = k[NO2][F2]。试计算反应 10 s 后 ，NO2 ，F2 ，NO2F 在反应釜中物质的量。
六 七 八 九 十 总分 100 累分人 签名
题号 题分 得分
一二三四五考生注意事项：1、本试卷共
页，请查看试卷中是否有缺页或破损。如有立即举手报告以便更换。
2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。
一、填空题(每空 2 分，共 20 分)
1 在一个真空容器中，投入 CaCO3(s)加热分解达平衡，其独立组分 数为 。若投入 NH4HS(s)加热分解达平衡，则其独立组分数 为： 。 已知 Ba(OH)2，BaCl2 和 NH4Cl 溶液无限稀释时的摩尔电导率分别为 0.04576、 2 0.02406 和 0.01298S.m2.mol-1，则 NH4OH 溶液的 Λ∞ 为 S.m2.mol-1。 m 得分 评阅人 3 已知 ϕ θ (Cu/Cu2+)=0.337V， ϕ θ (Cu/Cu+)=0.521V，则 ϕ θ (Cu+/Cu2+)= 。 4 选择 “＞”“＜”“＝” 、 、 中的一个填入下列空格。 理想气体恒温可逆压缩， ___ 0， ∆S ∆G ___ 0。 5 N2O5 在 25℃时分解反应的半衰期为 5.7h，且与 N2O5 的初始压力无关。在此反应完 成 90%所需时间为_____。 6 电动现象是溶胶粒子带电的最好证明，电动现象主要有 和 两种。 -3 -1 7 2A ＋ B ＝ 2C 已 知 反 应 某 一 瞬 间 , rA ＝ 12.72 mol · dm · h , 则 rB ＝ ，rC＝___________________。 8 单原子分子理想气体的 CV, m =(3/2)R,温度由 T1 变到 T2 时，等压过程体系的熵变 ∆Sp 与等容过程熵变 ∆SV 之比是： 。 9 分解反应 A(s) = B(g) + 2C(g)，此反应的平衡常数 Kp 与离解压力 p 之间关系 为： 。 10 1 mol H2(为理想气体)由始态 298K、pθ 被绝热可逆地压缩 5dm3，那么终态温度 T2 与内能变化∆U 分别是 K和 kJ。

物理化学第1章 热力学第一定律


系统从环境吸热Q为正值，系统放热于环境Q为
负值。 ⑶单位： 常用单位为焦耳（J）或千焦耳(kJ)。
⒉功 ⑴定义和符号
系统与环境之间除热以外被传递的其他各种形式
的能量统称为功，用符号W表示。 ⑵正负值规定 系统对环境做功W为负值，系统从环境获得功W为 正值。
⑶单位：常用单位为焦耳（J）或千焦耳 (kJ)。
p( H 2 ) y( H 2 ) p总 =0.6427 108.9=70.00 kPa
p( N2 ) p总 p( H2 ) 38.89 kPa
四、阿马格分体积定律
由A、B、C组成的理想气体混合物
nRT (nA nB nC ) RT V p p
VA VB VC
⑶热力学能是系统的广度性质，具有加和性。
热力学能的微小变化dU可用全微分表示
通常，习惯将热力学能看作是温度和体积的函数，
即U=f(T,V)，则
U U dU ( )V dT ( )T dV T V
理想气体的热力学能只是温度的函数。
1.3热力学第一定律
一、能量守恒与热力学第一定律
1.能量守恒定律
自然界的一切物质都具有能量，能量有各种各样形式， 并且能从一种形式转变为另一种形式，但在相互转变过 程中，能量的总数量不变。 2.热力学第一定律

本质：能量守恒定律。 常用表述：“第一类永动机是不可能造成的。” 第一类永动机是指不需要供给能量而可以连续不断做功
的机器。
二、封闭系统热力学第一定律的数学表达式
⑶恒容过程：变化过程中系统的体积始终恒定不变过程。
⑷绝热过程：系统与环境之间没有热交换的过程。 ⑸循环过程：系统由某一状态出发，经历一系列的变化，又 回到原状态的过程。

物理化学第一章知识点解析

体。这个集合体所表现出来的集体行为, 如p、V、T、U、H、S、A、
G 等叫热力学系统的宏观性质( 或简称热力学性质)。
宏观性质分为两类:强度性质——与系统中所含物质的量无关, 无
加和性( 如p、T 等) ;广度性质——与系统中所含物质的量有关, 有加 和性( 如V、U、H⋯ 等) , 而
另 一 一 种 种 广 广 度 度 性 性 质 质=强 度 性 质，如
Vm
=
V n
,
= m V
3.系统的状态和状态函数
系统的状态是指系统所处的样子。热力学中采用系统的宏观性质 来描述系统的状态, 所以系统的宏观性质也称为系统的状态函数。
( i) 对于一定量的组成不变的均相流体系统, 系统的任意一个宏观性 质是另外两个独立的宏观性质的函数。这一结论是由实验结果得到的,
p2 = psu , 此过程叫定压过程。而定压变化, 仅有p1 = p2, 过程中压力可不恒定。 ( iii ) 定容过程
系统状态变化过程中体积保持恒定, V1 = V2 , 此为定容过程。 ( iv) 绝热过程
系统状态变化过程中, 与环境间的能量传递仅可能有功的形式, 而无热的形式, 即Q = 0 , 叫绝热过程。 ( v) 循环过程
(II)封闭系统——系统与环境之间通过界面只有能量的传递, 而无 物质的质量传递。因此封闭系统中物质的质量是守恒的。
(III)隔离系统——系统与环境之间既无物质的质量传递亦无能量 的传递。因此隔离系统中物质的质量是守恒的, 能量也是守恒的。
2.系统的宏观性质
热力学系统是大量分子、原子、离子等微观粒子组成的宏观集合
过程——在一定环境条件下, 系统由始态变化到终态的经过。 途径——系统由始态变化到终态所经历的过程的总和。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

(0,0,0)
空 间 格 子 P 阵点数：8 × 1/8=1 所 含 阵 点 (0,0,0) 数 (1/2,1/2,0) 目
(0,0,0) (1/2,1/2,1/2)
I 阵点数：8 ×1/8 + 1 = 2
(0,0,0) (1/2,1/2,0)
(1/2,0,1/2) (0,1/2,1/2)
F 阵点数: 8 ×1/8 + 6 × 1/2 = 4
• 晶向指数
点阵中穿过若干阵点的直线方向称为晶向，其指数为[uvw]。 晶向指数代表的是一族平行的直线。
晶向指数可如下求得： 1、以晶胞的某一阵点为原点，三 个基矢为坐标轴，并以点阵基矢 的长度作为三个坐标的单位长度 2、通过原点作一平行于该晶向的 直线； 3、求出该直线上任一点的坐标 (u’,v’,w’,); 4、 u’,v’,w’的互质整数为u,v,w, 则 [uvw]为晶向指数。
晶带
晶体中若干个晶面平行于某个轴线方向，这些平行 晶面称为晶带，轴线方向为该晶带的晶带轴。用该轴线 的晶向指数[uvw]作为带轴符号。 在立方晶体中，属于 [001]晶带的晶面有： (100), (010), (100), (010), (110), (110), (110), (110), (210), (120) 等等。
阵点指数、晶向指数和晶面指数


阵点指数 晶向指数 整数定律 晶面指数 晶带
银晶体在不同生长条件下的部分形态
• 阵点指数即为空间点阵中阵点的坐标
由位臵矢量：R = ma + nb + pc 阵点指数为m, n, p。 对于简单格子，m,n,p为整数。对于复格子，m,n,p为整 数或分数。 P格子阵点坐标：(0,0,0) I格子阵点坐标：(0,0,0), (1/2,1/2,1/2) F格子阵点坐标：(0,0,0), (1/2,1/2,0), (1/2,0,1/2), (0,1/2,1/2) C格子阵点坐标：(0,0,0), (1/2,1/2,0)
本课程： 32学时， 3 学分
本课程的考核要求： 平时成绩 期末成绩（考试）
30 % 70 %
晶体结构和晶体化学基础
晶体的定义
• 晶体(crystal)
– 晶体是由内部原子（离子、分子）周期性规则排 列形成的固体。
• 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整个 排列的整块晶体 如：金刚石，石英，萤石晶体等 – 多晶体：由许许多多单晶体微粒所形成的固体集 合体。 如：金属，土壤，粉末试剂等
非晶
单晶
准晶
晶体和准晶的电子衍射图比较
介晶的扫描、透射显微像及电子衍射花样 Left: SEM-image of a calcite aggregate grown in a polyacrylamide gel with characteristic pseudooctahedral morphology. Middle: TEM image of the microstructure of one such aggregate grown in polyacrylamide and showing the alignment of individual crystallites. (inset: an electron diffraction pattern of an individual calcite crystal). right: Single-crystal-like diffraction pattern of the calcite aggregate.
1/m : 1/n : 1/p = h : k : l
h : k : l为互质整数比，称为米勒指数（miller indices) ，记为(hkl)。它代表一族相互平行的点阵平面，该指 数用于表征相应的晶面，也称为晶面指数。
截距：x=2，y=3，z=2 晶面指数：(323)
平行于c轴的不同点阵面(hk0)
(0,0,0), (1/2,1/2,0), (1/2,0,1/2),
(0,1/2,1/2) Na: (0,0,0), (1/2,1/2,0)
(1/2,0,1/2), (0,1/2,1/2) (0,1/2,0) Cl: (1/2,0,0), (0,0,1/2), (1/2,1/2,1/2)
注意：
1. 化学上的最小单元不一定是结构基元。 各个结构 基元相互之间不仅化学组成必须相同, 而且空间结 构、排列取向、周围环境也必须相同; 2. 结构基元抽象成点阵点后, 点阵点可以臵于任意 位臵, 而一旦选定后, 所有点阵点位臵都必须按相同 的方式决定; 3. 实际晶体包含的结构基元数目总是有限的, 而点 阵包含无穷多的点阵点; 4. 结构基元是周期性结构中重复排列的最小单位,对 应的是点阵点而不是点阵单位;而晶胞是代表晶体结 构的最小单位, 对应的是点阵单位。
空间点阵 一、空间点阵的概念 晶体是三维空间上原子具有周期性 排列的固体，晶体的性质（自范性、 均匀性、各向异性等）都是晶体周期 性的表现。研究晶体结构必须对其周 期性进行抽象概括。
定义：等同点 — 具有相同物质组成和几何环境 的质点。 点阵 — 空间中几何环境相同的点形成的 无限阵列。
石墨的晶体结构
OA [110] OA’ [110]
OA [100 OC ][001]
OB [010] OD [110]
OF [111]
BF [101]
CD [111]
HF [221]
c a b
通常用<uvw>表示晶体中由对称性相联系的一族晶 向组成的等效晶向族。如立方晶系中, <100>代表的一组 晶向为[100], [010], [001], [100], [010], [001]。
结构基元中碳原子的坐标： I (0,0), (2/3,1/3)
II (0,0), (1/3,2/3)
III (1/6,1/3), (5/6,2/3)
石墨的平面点阵
NaCl的晶体结构中，结构基元 为Na+和Cl-。 结构基元的离子坐标：Na (0,0,0), Cl (1/2,0,0)。 晶胞中离子坐标为结构基元的离 子坐标按面心格子平移得到。 面心格子阵点坐标：
• 直线点阵
阵点的位臵矢量（lattice vector)为：R = ma • 平面点阵
位臵矢量：R = ma + nb
点阵参数(lattice parameter)：a, b,
• 空间点阵
R = ma + nb + pc
点阵参数：a, b, c , ,
平面点阵格子的取法 正当平面格子的标准: 平行四边形,对称性尽可能高,含点阵点尽可 能少. 4形状,5型式(矩形带心不带心两种).
–介晶是纳米晶体的取向超结构，是从非球形结晶的建筑单元形 成的新型胶体晶。 Cö lfen, H等人2005年提出介晶的概念
Reference: Cölfen, H.; Antonietti, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 5576.
单晶
多晶 晶体和非晶的电子衍射图比较
坐标（Na）=坐标（Cl）+（1/2,0,0）
晶体的空间点阵理论的提出基于一个假设，即晶体是 无限大的。由于实际晶体的大小远超出晶体结构的重复周 期，可以认为晶体构造是在三维空间无限伸展。
具有不同结构的晶体可以有相同的空间点阵（空间格 子），如NaCl和金刚石。由同种物质构成的晶体可以有 不同的空间点阵，如金刚石和石墨。
diamond
quartz
fluorite
zircon
返回
晶体的基本性质
自范性（自限性）
晶体具有自发地形成封闭的几何多面体外形的能力 的性质。
各向异性
晶体的几何度量和物理效应随方向不同而表现出量 上的差异，这种性质称为各向异性。同一晶体在不同 方向上所测得的性质表现,如霞石的热传导在底面为各 向同性，在柱面上为各向异性。六方柱形石墨的底面 与柱面的电导率差异。
整数定律
点阵中通过若干阵点的平面称为点阵平面。晶体宏 观外形的每个晶面都和一族点阵平面平行，两者可以用 相同的指数来表示。整数定律就反映了点阵面与晶面这 种统一的关系。 整数定律（有理指数定律）：晶体上任意一晶面 在三条晶棱上的截距系数之比，为一简单的整数比。
晶面指数
如某一不通过原点的点阵平面在三个轴矢方向上 的截距为m（以a为单位），n（以b为单位）和p（以c 为单位）。令
判断一组点是否为点阵，最简单有效的方法是连接其 中任意两点的矢量进行平移，只有能够复原才为点阵。

二、点阵和点阵格子
• 点阵
– 直线点阵 – 平面点阵 – 空间点阵
• 点阵格子
– – – – 简单（P，Primitive or Simple）格子 体心（I，Body Centered ）格子 面心（F，Face Centered）格子 底心（C，C Centered）格子
AGDF
BEDG CEDF ACEG
(100)
(010) (001) (101) (111) (121) (111)
c
ABC
a
b
AHC OEG
通常用{hkl}表示由对称性联系的一组晶面，称为等效 晶面族。如立方晶系中, {100}代表的一组晶面为(100), (010), (001), (100), (010), (001)。
均一性（均匀性）
同一晶体的任何一个部分都具有相同的物理和化学性 质的特性。
晶体的自范性
球形明矾在饱和溶液中的生长
对称性
晶体中的相同部分在不同方向上或不同位臵上可以 有规律地重复出现．这些相同部分可以是晶面、晶棱 或者角顶．
稳定性