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《晶体结构与性质》讲义一、晶体的定义和基本特征在我们生活的世界中，存在着各种各样的物质，而其中一部分物质以一种特殊的、有序的方式排列，形成了晶体。
那什么是晶体呢？晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质。
晶体具有一些独特的基本特征。
首先，晶体具有规则的几何外形。
这是因为其内部的粒子排列具有高度的规律性。
比如我们常见的氯化钠晶体（食盐），呈现出立方体的形状。
其次，晶体具有固定的熔点。
当对晶体加热时，温度升高到一定程度，晶体开始熔化，这个温度就是熔点，且在熔化过程中温度保持不变。
此外，晶体还具有各向异性，这意味着在不同的方向上，晶体的物理性质，如导电性、导热性等可能会有所不同。
二、晶体的结构类型晶体的结构类型多种多样，常见的有离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。
离子晶体是由阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体。
典型的离子晶体如氯化钠，钠离子和氯离子交替排列，形成一个紧密的结构。
离子晶体的特点是硬度较大、熔点较高、熔融状态下能导电。
原子晶体中，原子之间通过共价键结合形成空间网状结构。
金刚石就是一种典型的原子晶体，其中每个碳原子都与周围的四个碳原子以共价键相连，形成一个坚固的三维结构。
原子晶体具有硬度高、熔点高的特点。
分子晶体是由分子通过分子间作用力（范德华力或氢键）结合而成的晶体。
干冰（固态二氧化碳）就是分子晶体，二氧化碳分子之间的作用力相对较弱，所以分子晶体通常熔点较低、硬度较小。
金属晶体则是由金属阳离子和自由电子通过金属键结合而成的。
金属具有良好的导电性、导热性和延展性，这都与其特殊的金属晶体结构有关。
三、晶体结构的微观分析要深入理解晶体的性质，我们需要从微观角度来分析晶体的结构。
在离子晶体中，离子的半径和电荷对晶体的性质有着重要影响。
离子半径越小、电荷越高，离子键越强，晶体的熔点和硬度就越高。
对于原子晶体，共价键的键能和键长决定了晶体的稳定性和物理性质。
键能越大、键长越短，原子晶体越稳定，熔点和硬度也越高。
第一章晶体的结构固体材料是由大量的原子（离子或分子）组成的（1cm3体积中大约有1023个原子），这些原子在空间的排列方式称为固体的结构。
根据组成粒子在空间排列的有序度和对称性，固体可以分为晶体、准晶体和非晶体三类。
晶体的结构特征是原子排列具有周期性，表现为既有长程取向有序又有平移对称性；准晶体的原子排列也呈现出有序结构，但是没有周期性，即不具有平移对称性；非晶体的原子排列由于近邻原子之间的相互作用，具有一定的短程有序性，但总体上没有规则，属无序结构。
本章首先简单回顾晶体的共性；然后，从晶格的周期性出发，阐述晶体中原子排列的几何规则性。
§1.1 晶体的共性人们最早认识晶体是从观察外部形态开始的。
把具有天然的而不是经人工加工的规律的几何外形的固体称为晶体。
如：石英，锆石英，食盐等，但许多物质，虽然不具有明显的规则多面体外形，却具有晶体性质，也就是说，这种规则的多面体并不能反映晶体的实质，它只是晶体内部某种本质因素的规律性在外表上的一种反映，直到上世纪初，1912年劳厄（德国物理学家）第一次成功茯得晶体对X射线的衍射线的图案，才使研究深入到晶体的内部结构，才从本质上认识了晶体，证实了晶体内部质点空间是按一定方式有规律地周期性排列的。
所以，定义内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体为晶体。
一种晶体的物理性质与组成晶体的元素有关，不同原子构成的晶体，其性质有很大的差别。
有的是良好的导电体，如Al、Cu等；有的则是优良的绝缘体，如Al2O3等。
即使是同种原子构成的晶体，如果结构不同，其性质会有很大的不同，比如金刚石与石英。
不同的晶体除了具有各自的特性外，还具有一些共同的性质。
一、长程有序晶体最突出的特点是长程有序。
晶体中的原子都是按一定规则排列的，这种至少在微米量级范围的有序排列，称为晶体的长程有序。
晶体可以分为单晶体和多晶体，多晶体是有许多单晶体构成的。
对于单晶体，在整体范围内原子排列都是规则的。
