第五章__晶体化学

教学指导意见核心素养１．了解晶体与非晶体的区别，了解晶格能及晶格能对离子晶体性质的影响。

２．了解晶体类型，了解不同类型晶体中微粒结构、微粒间作用力的区别，能结合晶体结构（实例）描述分子晶体、离子晶体、金属晶体、原子晶体的性质。

３．了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体组成并进行相关计算。

４．了解过渡晶体、混合型晶体的存在现象。

１．宏观辨识与微观探析：认识晶胞及晶体的类型，能从不同角度分析晶体的组成微粒、结构特点，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。

２．证据推理与模型认知：能运用典型晶体模型判断晶体的结构特点及组成并进行相关计算。

３．变化观念与平衡思想：认识不同晶体类型的特点，能从多角度、动态的分析不同晶体的组成及相应物质的性质。

考点一晶体常识和常见四种晶体性质[学在课内]１．晶体（１）晶体与非晶体晶体非晶体结构特征结构微粒周期性有序排列结构微粒无序排列性质特征自范性有无熔点固定不固定异同表现各向异性各向同性对固体进行X射线衍射实验（２）得到晶体的途径１熔融态物质凝固。

２气态物质冷却不经液态直接凝固（凝华）。

３溶质从溶液中析出。

（３）晶胞１概念：描述晶体结构的基本单元。

２晶体中晶胞的排列——无隙并置Ａ．无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。

Ｂ．并置：所有晶胞平行排列、取向相同。

（４）晶格能１定义：气态离子形成１摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值，单位：kJ·mol—１。

２影响因素Ａ．离子所带电荷数：离子所带电荷数越多，晶格能越大。

Ｂ．离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。

３与离子晶体性质的关系晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，且熔点越高，硬度越大。

[名师点拨]（１）具有规则几何外形的固体不一定是晶体，如玻璃。

（２）晶胞是从晶体中“截取”出来具有代表性的“平行六面体”，但不一定是最小的“平行六面体”。

２．四种晶体类型的比较[考在课外]教材延伸判断正误（１）晶体和非晶体的本质区别是晶体中粒子在微观空间里呈周期性的有序排列。

晶体结构、晶胞教案第一章：晶体结构概述1.1 晶体与非晶体的区别定义晶体与非晶体晶体的有序排列与非晶体的无序排列1.2 晶体结构的类型离子晶体分子晶体金属晶体原子晶体1.3 晶体结构的基本特征晶体的周期性排列晶体的对称性晶体的空间点阵第二章：晶胞的概念与计算2.1 晶胞的定义晶胞的概念晶胞的构成2.2 晶胞的计算晶胞的体积计算晶胞中粒子的数量计算2.3 晶胞的类型简单晶胞体心立方晶胞六方最密堆积晶胞面心立方晶胞第三章：离子晶体结构3.1 离子晶体的定义与特点离子晶体的定义离子晶体的电荷平衡3.2 离子晶体的结构类型简单离子晶体复杂离子晶体3.3 离子晶体的空间结构晶体的晶胞参数晶体的晶胞中原子的位置第四章：分子晶体结构4.1 分子晶体的定义与特点分子晶体的定义分子晶体的分子间作用力4.2 分子晶体的结构类型线性分子晶体非线性分子晶体4.3 分子晶体的空间结构晶体的分子间作用力第五章：金属晶体结构5.1 金属晶体的定义与特点金属晶体的定义金属晶体的自由电子5.2 金属晶体的结构类型体心立方金属晶体面心立方金属晶体5.3 金属晶体的空间结构晶体的原子排列晶体的金属键第六章：原子晶体结构6.1 原子晶体的定义与特点原子晶体的定义原子晶体的共价键6.2 原子晶体的结构类型简单立方原子晶体面心立方原子晶体体心立方原子晶体6.3 原子晶体的空间结构晶体的原子排列第七章：六方最密堆积晶胞7.1 六方最密堆积晶胞的定义与特点六方最密堆积晶胞的定义六方最密堆积晶胞的空间利用率7.2 六方最密堆积晶胞的结构类型简单六方最密堆积晶胞体心六方最密堆积晶胞7.3 六方最密堆积晶胞的空间结构晶胞的原子排列晶胞的堆积方式第八章：晶体的生长与形态8.1 晶体生长的基本过程成核过程生长过程8.2 影响晶体生长的因素温度压力溶液的浓度8.3 晶体的形态晶体的表面形状晶体的内部结构第九章：晶体的物理性质9.1 晶体物理性质的定义与特点晶体物理性质的定义晶体物理性质的分类9.2 晶体物理性质的测量方法热分析光谱分析电学测量9.3 晶体物理性质的应用光学器件电子器件传感器第十章：晶体的化学性质10.1 晶体化学性质的定义与特点晶体化学性质的定义晶体化学性质的分类10.2 晶体化学性质的表征方法化学反应电化学测量光谱分析10.3 晶体化学性质的应用催化剂材料腐蚀与保护药物设计第十一章：晶体的应用领域11.1 晶体在电子学中的应用半导体晶体集成电路11.2 晶体在光学中的应用激光晶体光纤11.3 晶体在材料科学中的应用超导材料耐高温材料第十二章：晶体结构的研究方法12.1 X射线晶体学X射线衍射原理晶体学方程12.2 核磁共振（NMR）NMR原理晶体结构分析12.3 电子显微镜透射电子显微镜（TEM）扫描电子显微镜（SEM）第十三章：现代晶体学技术13.1 自动化晶体学自动化晶体生长自动化晶体测试13.2 计算晶体学分子动力学模拟量子化学计算13.3 纳米晶体技术纳米晶体合成纳米晶体应用第十四章：晶体生长的实验技术14.1 晶体生长的实验室设备炉子培养皿温度控制器14.2 实验操作步骤晶体生长的准备晶体生长的监控晶体的提取与清洗14.3 实验中常见问题与解决方法晶体生长速率控制晶体质量评估实验失败分析第十五章：晶体学的未来发展趋势15.1 新型晶体材料的探索高温超导体拓扑绝缘体15.2 晶体学与其他学科的交叉生物学与晶体学的结合化学与晶体学的结合15.3 晶体学技术的创新新型衍射技术高通量晶体生长技术重点和难点解析重点：理解晶体与非晶体的区别，掌握不同类型晶体结构的特点，了解晶胞的概念和计算方法，以及晶体结构对晶体性质的影响。

第五章 晶体结构安徽师范大学化学与材料科学学院§5­1晶体的点阵理论晶体具有按一定几何规律排列的内部结构，即晶 体由原子(离子、原子团或离子团)近似无限地、在三 维空间周期性地呈重复排列而成。

这种结构上的长 程有序，是晶体与气体、液体以及非晶态固体的本 质区别。

晶体的内部结构称为晶体结构。

1. 晶体的结构特征(1)均匀性(2) 各向异性(3) 自发形成多面体外形(4) 具有确定的熔点(5) 对称性(6) X射线衍射2.周期性下面两个图形均表现出周期性：沿直线方向，每 隔相同的距离，就会出现相同的图案。

如果在图形 中划出一个最小的重复单位（阴影部分所示），通 过平移，将该单位沿直线向两端周期性重复排列， 就构成了上面的图形。

最小重复单位的选择不是唯一的，例如，在图(a) 中，下面任何一个图案都可以作为最小的重复单位。

点的位置可以任意指定，可以在单位中或边缘的任 何位置，但一旦指定后，每个单位中的点的位置必须 相同。

如，不论点的位置如何选取，最后得到的一组点在空间 的取向以及相邻点的间距不会发生变化。

3.结构基元在晶体中，原子(离子、原子团或离子团)周期性地重 复排列。

上面我们在图形找出了最小的重复单位，类似 的，可以在晶体中划出结构基元。

结构基元是指晶体中 能够通过平移在空间重复排列的基本结构单位。

【例1】一维实例：在直线上等间距排列的原子。

一个原子组成一个结构基元，它同时也是基本的化学组成单位。

结构基元必须满足如下四个条件：化学组成相同；空间结构相 同；排列取向相同；周围环境相同。

【例2】一维实例：在伸展的聚乙烯链中，­CH2­CH2­组成一个 结构基元，而不是­CH2­。

【例3】二维实例：层状石墨分子，其结构基元由两个C原子组 成(相邻的2个C原子的周围环境不同)。

结构基元可以有不同的选法，但其中的原子种类和数目应保 持不变。

课题19晶体结构与性质学习任务1晶体常识与晶体的组成和性质一、晶体与非晶体1．晶体与非晶体的比较2.得到晶体的途径(1)熔融态物质凝固。

(2)气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。

(3)溶质从溶液中析出。

3．晶胞(1)概念：描述晶体结构的基本单元。

(2)晶体中晶胞的排列——无隙并置无隙：相邻晶胞之间没有任何间隙。

并置：所有晶胞都是平行排列、取向相同。

二、晶体的组成与性质(一)四种类型的晶体1．分子晶体分子间通过分子间作用力结合形成的晶体，此类晶体熔、沸点低，硬度小。

2．共价晶体原子通过共价键相互结合形成的晶体，整块晶体是一个三维的共价键网状(立体网状)结构；其物理性质的突出特点是高硬度、高熔点、高沸点。

3．离子晶体(1)阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体，此类晶体的熔、沸点较高。

(2)配位数：指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，晶体阴离子、阳离子的配位数之比等于组成中的阴离子与阳离子数目的反比。

4．金属晶体(1)含义：金属原子通过金属键形成的晶体，金属单质形成的晶体就是金属晶体。

(2)金属键的形成：晶体中金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起；金属键无饱和性、方向性。

(3)金属晶体的物理性质及解释(二)四种晶体类型的比较石墨属于混合型晶体，但因层内原子之间碳碳共价键的键长为1.42×10－10m，比金刚石中碳碳共价键的键长(1.54×10－10 m)短，所以熔、沸点高于金刚石。

(三)晶体熔、沸点的比较1．不同类型晶体熔、沸点的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律：共价晶体>离子晶体>分子晶体。

(2)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．同种类型晶体熔、沸点的比较(1)共价晶体原子半径越小，键长越短，键能越大，熔、沸点越高，如金刚石>碳化硅>硅。

材料科学基础
化学卷
参考书目：丁马太《材料化学导论》
张克立《固体无机化学》
第一章: 晶体结构基础和晶体化学
1. 晶体结构与点阵
2. 宏观对称性
3. 布拉维点阵与晶系
4. 点群
5. 微观对称性和空间群
6. 结构的晶体化学描述
第二章: 晶体中的缺陷
1. 缺陷的分类
2. 点缺陷的符号表示
3. 本征缺陷
4. 杂质缺陷
5. 电子与空穴,施主与受主
6. 点缺陷的局域能级
7. 点缺陷与氧分压
8. 缺陷的缔合
9. 点缺陷生成热力学
10.线缺陷和面缺陷的基本概念和分类
第三章: 扩散
1. Fick定律
2. 无规行走
3. 扩散机理
4. 空位机理的自扩散系数
5. 自扩散的活化能与频率因子
6. 扩散与杂质浓度的关系
7. 非整比化合物的自扩散系数
8. 晶界扩散
第四章: 固溶体
1. 固溶体的概念及分类
2. 固溶体生成热力学
3. 置换固溶体
4. 组份缺陷型固溶体
5. 固溶体的研究方法
6. 固溶体的相图
第五章: 相转变
1. 重构型相变和移位型相变
2. 相转变的热力学分类
3. 相转变的动力学
4. 晶体化学与相转变
第六章: 离子导体和固体电解质
1. 典型的离子晶体
2. 固体电解质
3.β-Al2O3离子导体
4. 阴离子导体
第七章：磁性材料
1.磁性材料分类
2.磁性材料的结构与性质。

结晶学及矿物学总结第一章晶体与结晶学1、晶体、非晶质体和准晶体概念2、空间格子及其要素的概念3、晶体的基本性质4、布拉维法则和面角恒等定律第二章晶体的投影1、晶体的极射赤平投影原理2、熟练晶体的目估极射赤平投影第三章晶体的宏观对称1、如何从模型上找对称要素2、掌握三个主要的组合定理（1）Ln × P(‖) → Ln n P（2）Ln × L2（⊥）→ Ln n L2（3）Ln × C = Ln ×P（⊥）→ LnPC （n为偶数）3、掌握11种常见对称型及对晶体进行分类（晶族晶系的划分）低级晶族：C 、L2PC 、3L23PC中级晶族：L44L25PC、L33L2 、L33L23PC、L33P、L66L27PC高级晶族：3L24L33PC、3L44L36L29PC、3L44L36L2第四章单形和聚形1、单形的概念及掌握17种常见单形低级晶族（3）：平行双面、斜方柱、斜方双锥中级晶族（10）：三方柱、四方柱、六方柱三方双锥、四方双锥、六方双锥、菱面体、复三方偏三角面体高级晶族（6）：四面体、八面体、四角三八面体、立方体、五角十二面体、菱形十二面体2、聚形的概念及进行聚形分析只有属于同一对称型的单形才能聚合。

第五章晶体定向及结晶符号1、各晶系晶体定向的原则及晶体常数特点2、三轴、四轴晶体如何确定晶面和单形符号（hkl ）（hkil ）｛hkl｝｛hkil｝3、熟练投影第六章晶体化学1、最紧密堆积原理：六方最紧密堆积（即ABAB……堆积）立方最紧密堆积（即ABCABC……堆积）主要空隙类型：四面体空隙和八面体空隙2、配位数及配位多面体概念3、了解化学键和晶格类型4、何谓类质同像概念、类型及影响类质同像因素5、同质多像概念、有几种同质多像转变类型6、有序结构和无序结构概念7、型变（晶变）概念8、多型概念、解释多型符号的含义第七章矿物的成分1、矿物中水的存在形式有几种？解释各自的含义？第八章矿物的形态1、晶体习性概念及分类2、矿物的双晶及其分类（教材P137）3、如何从集合体中区别个体第九章矿物的物理性质1、矿物的颜色、条痕色、光泽及透明度之间有何关系2、自色、假色、他色的区别3、解理概念及如何区分晶面与解理面4、断口和裂开概念，解理和裂开如何区别5、硬度、比重（相对密度）、磁性的分级第十章矿物的分类1、矿物的晶体化学的分类原则，分为哪几大类2、矿物种的概念3、掌握常见矿物的化学式第十一章自然元素矿物1、自然元素矿物分为几类2、自然金属元素矿物的物理性质有哪些特点3、哪些矿物具同质多象变体和多型变体4、金刚石、石墨、自然金的主要鉴定特征第十二章硫化物及其类似化合物矿物1、分为哪几类，有何特点2、硫化物矿物的形态及物理性质特点3、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿的主要鉴定特征4、如何区别下列矿物（1）方铅矿—闪锌矿（2）黄铜矿—黄铁矿（3）石墨—辉钼矿第十三章氧化物和氢氧化物矿物1、分为哪几类，有何特点2、本大类矿物的形态及物理性质特点3、金属氧化物矿物与金属硫化物矿物在形态、物性方面的差异4、金红石、石英、刚玉、赤铁矿、磁铁矿、铬铁矿—黑钨矿的主要鉴定特征5、如何区别下列矿物（1）金红石—锡石（2）磁铁矿—铬铁矿—黑钨矿6、刚玉矿物的主要宝石亚种矿物名称第十四章卤化物矿物1、萤石矿物的主要鉴定特征第十五章含氧盐大类—硅酸盐矿物1、硅氧骨干的类型和特点、络阴离子表达式及分类2、桥式氧和非桥式氧概念3、铝在硅酸盐矿物中的作用，并举例说明第一亚类岛状、环状结构硅酸盐矿物1、岛状、环状硅酸盐矿物的形态及物理性质2、石榴石族矿物分为哪几个系列，各个系列分别包括哪些矿物3、哪些矿物是典型的变质矿物4、绿柱石、橄榄石、电气石的宝石矿物亚种名称5、石榴石、橄榄石、红柱石、蓝晶石、黄玉、绿柱石、电气石的主要鉴定特征6、如何区别下列矿物（1）块状石英—块状黄玉（2）橄榄石—绿帘石第二亚类链状结构硅酸盐矿物1、辉石族与角闪石族矿物的形态及物理性质异同点（结构、成分、形态、物理性质等）2、辉石族与角闪石族矿物解理产生的原因3、普通辉石、透辉石、普通角闪石、硅灰石的主要鉴定特征第三亚类层状结构硅酸盐矿物1、层状硅酸盐矿物的形态及物理性质2、四面体片和八面体片概念3、三八面体型结构和二八面体型结构概念，举例说明？4、结构单元层概念、结构单元层有那两种基本类型5、层间域概念，层状硅酸盐矿物有那四种结构类型6、云母族矿物、滑石、蛇纹石的主要鉴定特征第四亚类架状结构硅酸盐矿物1、长石族矿物的形态及物理性质？2、架状硅酸盐矿物为何一定是铝硅酸盐矿物3、长石族矿物分为那两个亚族、各包括那些矿物种4、如何区别正长石、微斜长石、斜长石（双晶、解理、颜色、产状）第十六章含氧盐大类—其它含氧盐矿物1、碳酸盐矿物的型变特征2、硫酸盐矿物中水的存在形式和金属阳离子的关系3、碳酸酸盐、硫酸盐矿物的形态及物理性质特征4、方解石、白云石、菱镁矿、重晶石、石膏、磷灰石的主要鉴定特征5、如何区别下列下列矿物：1）方解石—白云石—菱镁矿；2）方解石—重晶石；3）方解石—萤石；4）磷灰石—绿柱石思考题1、晶体、非晶质体和准晶体的概念？2、空间格子、结点、行列、面网、平行六面体的概念？3、晶体有几种基本性质？简述其各自含义？4、何谓面角恒等定律？5、具有对称中心的晶体，其晶面数目是奇数还是偶数？为什么？6、根据对称要素组合定理，写出下列对称型：1）L2×P(‖)= ; 2)L3×L2（⊥）=; 3)L4×P(‖)×P（⊥）=7、L6与P共同存在于一个晶体中，试问该晶体可能出现的对称型？8、区别下列单形：a三方双锥菱面体三方偏方面体b斜方双锥四方双锥八面体9、为什么说只有属于同一对称型的单形才能形成聚形？10、四方柱与斜方双锥，四方柱与八面体，斜方柱与四方双锥能否组成聚形？为什么？11、单斜晶系晶体定向时，为什么必须选L2 或P的法线方向为Y轴？12、在单斜晶系中，（010）与（001），（100）与（010），（001）与（100）相互间的夹角如何？13、单形符号{100}、{110}、{111}在等轴、四方、斜方、单斜、三斜晶系中各代表何种常见单形？14、单形符号{100}、{110}、{111}在3L24L33PC及{1011}、{1120}在L66L27PC对称型中各代表何种常见单形？有几组相互平行的晶面，交角如何？15、等大球体紧密堆积有哪两种基本形式？所形成的结构的对称特点是什么？所形成的空隙类型与空隙数目怎样？16、何谓配位数及配位多面体？举例说明？17、何谓类质同像和类质同像混晶？简述其类型及影响类质同像因素？研究意义是什么？18、举例说明什么是同质多像？有几种同质多像转变类型？19、3R石墨转变金刚石属何同质多像转变类型？20、什么叫有序结构和无序结构？并举例说明？与矿物形成时的温度有何关系？21、什么叫型变（晶变）现象？22、什么叫多型，解释多型符号的含义？多型与同质多像有何联系和区别？23、何谓化学计量矿物和非化学计量矿物？24、何谓胶体矿物？其主要特性有那些？25、矿物中的水存在形式有几种？解释各自的含义？并举例说明？26、如何书写矿物的晶体化学式？27、鲕状集合体中的鲕粒能描述为球状个体吗？为什么？28、矿物的颜色、条痕色、光泽及透明度之间有何关系？29、为什么矿物的条痕色比其颜色稳定？30、下面的描述是否正确：1)黑色、玻璃光泽的矿物是不透明的；2）金属光泽的矿物是半透明的。

第五章 成核(晶体生长热力学)系统处于平衡态——系统吉布斯自由能最小单元复相系统平衡态——系统中诸相的克分子吉布斯自由能相等多元复相系统平衡态——任一组元在共存的诸相中化学势相等 亚稳态（亚稳相） ——新相能否出现，如何出现（相变动力学要回答的第一问题）——新相成核新相自发长大——系统吉布斯自由能降低，驱动力与生长速度的关系（相变动力学回答的第二个问题）亚稳相向新相转变：1． 新、旧相结构差异微小，变化程度小、空间大，转变在空间上连续，时间不连续。

2． 变化程度大、空间变化小，转变在空间不连续，时间方面连续。

系统中出现新相机率相等——均匀成核 系统中某些区域优先出现新相——非均匀成核§1. 相变驱动力过饱和溶液、过冷熔体均属亚稳相。

驱动力所作之功： G X fA ∆-=∆VGf ∆∆-= 单位体积晶体引起系统吉布斯自由能的降低（负号表示降低）单原子体积为Ωs ，吉布斯自由能降低Δg,则：s g f Ω∆-= 有时Δg 也称相变驱动力饱和比==0/p p α 饱和比==0/C C α饱和度=-=1ασ对汽相生长:s s s kT kT p p kT f Ω≈Ω=Ω=//ln /)/ln(0000σα溶液生长:s s s kTkT C C kT f Ω≈Ω=Ω=σαln )/ln(0熔体生长: ms T Tl f Ω∆=l=￡0/N 0 单原子熔化潜热§2. 亚稳态系统吉布斯自由能存在几个最小值，最小的极小值为稳定态。

其他较大的极小值为亚稳态。

亚稳态在一定限度内是稳定的。

亚稳态总要过渡到稳定态 亚稳态→稳定态存在能量势垒 §3. 均匀成核1. 晶核形成能和临界尺寸sf sr g rr G γππ23434)(+∆⋅Ω=∆或sfi A g i i G γ⋅+∆⋅=∆)()(3/2)(i i A ⋅=η η形状因子i 个原子,体积为V(i)=i Ωs立方体,边长a , 则V=a 3, 面积为A=6a 2=6V 2/33/23/26)(i i A s⋅Ω=∴ s i i V Ω=)(因此,立方体: 3/26sΩ=η; 球体:3/23/1)36(sΩ=πη旋转椭球体:3/22/1222/1222/122223/13/1)])/1(1)/1(1ln()/1(2[)43(sr y r y r y r y r y Ω---+⋅-+=πη普通表达式:sfr i g i i G ⋅⋅+∆⋅=∆3/2)(ηr<r* 自动消失(胚团) r>r* 自发长大(核)r(i)Δ对ΔG(i)求极值:gr r s sf ∆Ω=2* 或:3]32[*gr i sf ∆=η对球形晶核:33332*gr i ssf∆Ω⋅=π将r*或i*代入Δg 表示式,可得:2322*3/163/*4g r r i G sfs sf ∆Ω=⋅=∆ππ2333/2*27/43/*gr i r G sfsf ∆==∆ηη晶核形成能为界面能的1/3. 2. 界面结构对ΔG(i)的影响 粗糙界面生长: 连续生长光滑界面生长:不连续生长,核长大i 增加ΔG(i)变化不连续 3. 复核起伏和成核率 单相起伏: 单纯密度起伏复相起伏: 产生胚团的起伏(亚稳相、平衡相) 单位体积内胚团数为：]/)(exp[)(kT r G n r n ∆-≈ ]/)(exp[)(kT i G n i n ∆-≈]/ex p[)(kT G n r n **∆-≈]/ex p[)(kT G n i n **∆-≈成核率: 单位时间内能发展成为宏观晶体的晶核数(I)]/ex p[*kT G Bn I ∆-=B:核晶捕获流体中原子或分子的机率iΔG*= 0.7l sf自由能与胚团原子数的关系ΔΔG*= 0r(i)胚 团 分 布 规 律n (r )或n (i )对汽相生长:2*2/14)2(rmkT P B ππ⋅=-]]/[ln 316exp[]/ln 2(4)2(203332202/1p p T k r p p kT mkT nP I s s Ω-Ω⋅=∴-πγππ熔体生长: v 0为熔体原子的振动频率]/ex p[0kT q v B ∆-=])(316exp[)exp(222320T kTl T r kT qnv I m s ∆Ω-⋅∆-=π §4. 非均匀成核 1. 平衬底上球冠成核sfsccf r r r Cos m -==θ23)1)(2(3m m r V s -+=π)1(22m r A sf -=π )1(22m r A sc-=π)()(cf sc sc sc sf sf ssr A r A r A g V r G ⋅-⋅+⋅+∆⋅Ω=∆ 当)(sc sc sf sf cf scr A r A r A ⋅+⋅≥⋅时，成核不必克服势垒，可自发进行。

由晶胞组成的晶体其化学式表示概述说明以及解释1. 引言1.1 概述晶体是由晶格有序排列的晶胞组成的固体物质。

晶胞是晶体中最小的重复单元，其形状和尺寸决定了晶体的物理和化学特性。

通过表示晶体的化学式，我们可以了解晶体中存在的元素种类、比例以及它们之间的连接方式，进而揭示晶体结构与性质之间的关联。

1.2 研究背景对于材料科学研究、固态化学领域以及材料工程等相关领域而言，了解并准确地表示晶体化学式具有重要意义。

晶体结构与其特定的物理、化学特性密切相关，因此准确地描述和表示晶体分子组成对于预测及掌握其性质至关重要。

1.3 目的与意义本文旨在介绍由晶胞组成的晶体化学式表示方法，并进一步阐述这些化学式如何传达出晶格常数以及不同原子之间形成连接时所带来的影响。

通过详细探讨这些内容，我们可以更好地理解和应用晶胞结构表示方法，在材料设计和制备过程中更加准确地预测和调控晶体性质，推动材料科学的发展。

注意：请你重新编辑原来的要求2. 晶体结构介绍2.1 晶格和晶胞概念晶体是由原子、离子或分子有序排列而形成的固体物质。

晶体具有规则的三维排列，这种排列称为晶格。

晶格是一种无限重复的周期性结构，它由离散点组成，每个离散点表示一个颗粒（如原子或离子）。

每个颗粒都占据一个位置，称为晶胞。

晶胞是用来描述晶体内部最小重复单位的单元。

2.2 晶体分类与化学式表示方法根据其晶格结构和元素组成可以将晶体分为不同类别。

最常见的分类方法包括离子晶体、共价晶体和金属晶体等。

化学式是用来表示物质组成的表达式。

对于简单的单元化合物，比如氧化钠（Na2O），其化学式直接反映了其中原子的类型和比例关系。

但对于复杂的多元化合物，比如矿石中常见的辉石矿物（Mg,Fe)8(Si6O20)(OH)4），需要采用其他更详细且准确描述其组成的方式。

2.3 晶格常数与晶胞结构关联性说明晶格常数是用来描述晶格的几何参数，它们包括晶体长度（a、b、c）和晶体间角度（α、β、γ）。

晶面间距与晶格常数第五章 晶体的质点堆积与缺陷¾ 密堆积原理 ¾ 配位数和配位多面体 ¾ 化学键和晶格类型¾ 晶体的缺陷晶体化学晶体化学：研究晶体结构和晶体化学组成与其性质之间的关系和规律性的分支学科。

材料科学：晶体结构=空间点阵+基元Na+Cl-•晶体结构中的质点（阵点或基元）可以是原子、离子 或分子。

•晶体化学主要阐述这些质点的特性：离子类型、离子 和原子半径等； •讨论质点在组成晶体结构时的相互作用和规律：离子 或原子相互结合时的堆积方式和配位形式、键和晶格 类型。

z 理论半径：将原子或离子的电子云分布视为球形，其半 径为原子或离子的理论半径。

• 原子在形成化学键时，总要有一定程度的轨道重叠，而且 与不同的原子分别成化学键时，原子轨道重叠的程度又各 有不同，因此单纯地把原子半径理解成原子最外层电子到 原子核的距离是不严格的。

z 有效半径：以键长数据为基础，由实验方法得到的原子或 离子的半径，称为原子或离子的有效半径。

共价半径、金 属半径、范德华半径。

• 原子或离子半径的影响因素：价态、配位数、电子自旋态• 原子和离子半径的大小，特别是相对大小对晶体结构中的质 点的排列方式影响很大。

其对理解和阐明晶体结构类型的变化、 晶体化学组成的变异以及有关物理性质的变化都是非常重要的。

元素的原子半径和共价半径原子或离子半径的基本规律原子或离子半径的影响因素：价态、配位数、电子自旋态z 同种元素原子半径: 共价半径 < 金属原子半径 z 同种元素离子半径:阳离子半径小于原子半径，价态高半径小； 阴离子半径大于原子半径，负价高半径大； 氧化态相同，配位数高半径大； z 同族元素: 原子和离子半径随周期数增加而增大 z 同周期元素: 原子和离子半径随Z的增加而减小 z 从周期表左上到右下对角线上，阳离子半径近于相等 z 镧系和锕系:阳离子半径随Z增加而略有减小 z 通常, 阳离子半径都小于阴离子半径。