晶体内部结构中的质点

晶体的常识分子晶体与原子晶体【学习目标】1、初步了解晶体的知识，知道晶体与非晶体的本质差异，学会识别晶体与非晶体的结构示意图；2、知道晶胞的概念，了解晶胞与晶体的关系，学会通过分析晶胞得出晶体的组成；3、了解分子晶体和原子晶体的特征，能以典型的物质为例描述分子晶体和原子晶体的结构与性质的关系；4、知道分子晶体与原子晶体的结构粒子、粒子间作用力的区别。

【要点梳理】要点一、晶体与非晶体【高清课堂：分子晶体与原子晶体#晶体与非晶体】1、概念：①晶体：质点（分子、离子、原子）在空间有规则地排列成的、具有整齐外型、以多面体出现的固体物质。

晶体具有的规则的几何外形源于组成晶体的微粒按一定规律周期性的重复排列。

②非晶体：非晶态物质内部结构没有周期性特点，而是杂乱无章地排列，如：玻璃、松香、明胶等。

非晶体不具有晶体物质的共性，某些非晶态物质具有优良的性质要点诠释：晶体与非晶体的区分：晶体是由原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。

周期性是晶体结构最基本的特征。

许多固体的粉末用肉眼是看不见晶体的，但我们可以借助于显微镜观察，这也证明固体粉末仍是晶体，只不过晶粒太小了。

晶体的熔点较固定，而非晶体则没有固定的熔点。

区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体，进行X—射线衍射实验，X射线透过晶体时发生衍射现象。

特别注意：一种物质是否晶体，是由其内部结构决定的，而非由外观判断。

2、分类：自范性微观结构晶体有（能自发呈现多面体外形）原子在三维空间里呈周期性有序排列非晶体没有（不能自发呈现多面体外形）原子排列相对无序说明：①自范性：晶体能自发性地呈现多面体外形的性质。

所谓自范性即“自发”进行，但这里要注意，“自发”过程的实现仍需一定的条件。

例如：水能自发地从高处流向低处，但若不打开拦截水流的闸门，水库里的水不能下泻；②晶体自范性的条件之一：生长速率适当；③晶体自范性的本质:是晶体中粒子微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象。

名词解释肖特基缺陷：正常格点上的原子，热起伏过程中获得能量离开平衡位置迁移到晶体表面，晶体内正常格点上留下空位弗伦克尔缺陷：晶格热振动时，能量足够大的原子离开平衡位置，挤到晶格间隙中，形成间隙原子，原来位置上形成空位空间群：晶体结构中一切对称要素的集合称为空间群。

本征扩散:指空位来源于晶体结构中本征热缺陷而引起质点的迁移的扩散方式；非本征扩散是由不等价杂质离子取代造成晶格空位，由此而引起的质点迁移。

固溶体：在固态条件下，一种组分（溶剂）内“溶解”了其它组分（溶质）而形成的单一、均匀的晶态固体称为固溶体。

烧结与熔融：烧结是在远低于固态物质的熔融温度下进行的，熔融时全部组元都转变为液相，而烧结时至少有一组元是固态的。

等同点：在晶体结构中占据相同的位置和具有相同的环境的点点阵（空间点阵）：空间点阵，一系列在三维空间按周期性排列的几何点结点间距：行列中两个相邻结点间的距离晶体：内部质点在三维空间按周期性重复排列的固体，具有格子构造的固体基本性质：结晶均一性、各向异性、自限性、对称性、最小内能性对称：物体中相同部分之间的有规律的重复宏观晶体的对称要素：对称轴、对称中心、对称面、倒转轴对称变换（对称操作）:使对称物体中各相同部分作有规律重复的变换动作对称型（点群）：宏观晶体中对称要素的集合，包含了宏观晶体中全部对称要素的总和以及它们相互间的组合关系晶胞：晶体结构中的平行六面体单位，其形状大小与对应的空间格子中的平行六面体一致。

单位晶胞：能够充分反映整个晶体结构特征的最小结构单位，其形状大小与对应的单位平行六面体完全一致。

配位数：晶体结构中，原子或离子的周围，与它直接相邻结合的原子个数或所有异号离子的个数。

固相反应：广义：固相参与的化学反应；狭义：固体与固体发生化学反应生成新的固体。

固相反应速度较慢、需要高温烧结：一种或多种固体粉末经过成型，在加热到一定温度后开始收缩，在低于熔点的温度下变成致密、坚硬的烧结体的过程，包括粉末颗粒表面的粘结和粉末内部物质的传递与迁移。

1、晶体：内部质点在三维空间呈规则排列的固体称为晶体。

2、克拉克值：国际上把各种元素在地壳中的平均含量百分比称为克拉克值。

3、类质同象：指在矿物晶体结构中，由性质相似的其它离子或原子占据了原来离子或原子的位置，而不引起化学键性和晶体结构类型发生质变的现象。

但可引起化学成分及其它有关性质的改变。

4、晶体习性：生长条件一定时，同种晶体总能发育成一定的形状，这种性质称为晶体的结晶习性。

5、岩石：岩石是天然产出的是有一定结构、构造和稳定外形的矿物集合体，是地质作用的产物。

6、岩浆岩：又称为“火成岩”，它是由地壳深处的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝结晶而成。

7、沉积岩：又称为“水成岩”，它是在地表或近地表条件下，由早先形成的岩石（母岩）经风化、剥蚀等一系列外力地质作用形成的风化产物，再经搬运、沉积和固结而形成的一类岩石。

8、变质岩：它是地壳中早先形成的岩浆岩、沉积岩在诸如岩浆活动、构造运动等一系列内力地质作用的影响下，经受较高的温度和压力变质而成。

9、岩浆：岩浆是在地下深处形成的炽热、粘稠、富含挥发组分的以硅酸盐为主要成分的熔融体。

10、岩浆岩的结构：指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状及矿物颗粒间的相互关系所表现出来的岩石特征。

11、岩浆岩的构造：指岩石组成部分（矿物）的排列方式及充填方式所表现出的岩石特征。

12、岩浆岩的产状：指岩浆岩体在空间上的形态、规模，与围岩的关系以及形成时所处的深度及地质构造环境等。

13、原生岩浆：是指由上地幔物质经局部熔融或壳层物质局部或全部熔融而形成的初始岩浆。

14、岩浆分异作用：指原来均匀的岩浆在没有外来物质加入下，依靠本身的演化最终产生不同成分的岩浆的全部作用。

15、岩浆同化混染作用：岩浆熔化了围岩或捕虏体，使岩浆成分发生了变化，称为同化作用。

不完全的同化作用称为混染作用。

16、变质作用：由内力地质作用致使岩石的矿物成分，结构，构造发生变化的作用称变质作用1、层理构造：层理是沿原始沉积平面的垂直方向上矿物成分、颜色、结构等特征发生变化所构成的一种层状构造。

1、化学键：组成物质整体的质点（原子、分子或离子）间的相互作用力叫做化学键。

共价键：有些同类原子，例如周期表IV A、V A、VIA族中大多数元素或电负性相差不大的原子相互接近时，原子之间不产生电子的转移，此时借共用电子对所产生的力结合，形成共价键。

离子键：当两种电负性相差大的原子相互靠近时，其中电负性小的原子失去电子，成为正离子，电负性大的原子获得电子成为负离子，两种离子靠静电引力结合在一起形成离子键。

范德瓦尔键（分子键）：分子的一部分往往带正电荷，而另一部分往往带负电荷，一个分子的正电荷部位和另一分子的负电荷部位间，以微弱静电力相吸引，使之结合在一起，称为范德瓦尔键，也叫分子键。

金属键：由金属正离子和自由电子之间互相作用而结合称为金属键。

2、晶体：物质的质点（分子、原子或离子）在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质叫晶体。

单晶体：由一个晶粒组成的晶体。

准晶：原子在晶体内部是长程有序的具有准周期性的具有五次对称轴的介于晶体与非晶体之间的一类晶体，叫做准晶。

玻璃体：液体冷却时，尚未转变为晶体就凝固了，它实质是一种过冷的液体结构，称为玻璃体。

非晶态金属（金属玻璃）：在特殊的冷却条件下金属可能不经过结晶过程而凝固成保留液体短程有序结构的非晶态金属。

非晶态金属又称作金属玻璃。

微晶合金：晶粒尺寸达微米（μm）的超细晶粒合金材料，称为微晶合金。

纳晶合金：晶粒尺寸达纳米（nm）的超细晶粒合金材料，称为纳晶合金。

3、空间点阵（点阵）：代表原子（分子或离子）中心的点的空间排列，称为空间点阵，简称点阵。

阵点：代表原子（分子或离子）中心的点。

晶格：将阵点用一系列平行直线连接起来，构成一空间格架叫晶格。

晶胞：点阵中能保持点阵特征的最基本单元叫晶胞。

晶体结构：是指晶体中实际质点（原子、分子或离子）的具体排列情况，它们能组成各种类型，因此实际存在的晶体结构是无限多的。

4、晶向：晶体中某些原子在空间排列的方向叫晶向。

晶体学复习1 结晶学基础1.1概述1.2 第一章：晶体和非晶质体1.2.1 概念（格子、举例）晶体：具有格子构造的固体非晶质体：不具有格子构造的物质晶体的现代定义是：晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体；或者说，晶体是具有格子构造的固体。

相应地，内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体，便称为结晶质晶体的分布极为广泛，不只局限于矿物的范畴。

本质：在一切晶体中，组成它们的质点（原子、离子、离子团、分子等）在空间都是按格子构造的规律来分布的。

例如，石墨、石英、玻璃。

结论：一定化学成分的矿物，大部分都具有由原子规则排列的内部结构。

1.2.2 基本性质（6个）①最小内能：②稳定性：③对称性：④异向性：⑤均一性：⑥自限性：1.2.3 晶体的对称要素组合及规律(9个要素)对称指：物体相同部分的有规律重复.晶体的对称性也是相对的，而不对称则是绝对的。

晶体宏观对称要素：①对称中心（C）:假想的一个点，相应的操作是对于这个点的反伸。

其作用相当于一个照相机.结论：晶体如具有对称中心，晶体上的所有晶面，必定全都成对地呈反向平行的关系。

其对称中心必定位于几何中心。

符号为“C”标志：晶体上的所有晶面都两两平行，同形等大，方向相反。

②对称面：为一假想的面，对称操作为对此平面的反映。

方法：P 2P 3P…… 9PP与面、棱有着的关系：（1）对称面垂直并平分晶体上的晶面晶棱；（2）垂直晶面并平分它的两个晶棱的夹角；（3）包含晶棱③对称轴（L n）：为一假想的直线。

对称操作为绕此直线的旋转，可使晶体上的相同部分重复出现。

使相同部分重复出现的最小旋转角，称为基转角（α），旋转一周中，相同部分重复出现的次数，称为轴次（ n ）。

α、 n 之间的关系为：n = 360o/ α对称定律：晶体外形上可能出现的对称轴的轴次，不是任意的，只能是1 2 3 4 6 。

高次对称轴：轴次高于2的对称轴称（3、4、6）对称轴在晶体中可能出露的位置是：（1）两个相对晶面的连线；（2）两个相对晶棱中点的连线；（3）相对的两个角顶的连线（4）一个角顶与之相对的晶面之间的连线④旋转反身轴（L i n）旋转反伸轴是一假想直线和其上一点所构成的一种复合对称要素。

第一章晶体的对称性§1-1 晶体内部结构的周期性---点阵与晶格大家都知道晶体内部原子(分子、离子和原子团等，以后称质点)的排列是规则的，具有一定的周期性，这是晶体的主要特点。

不同晶体中的质点在空间中的排列规律是不同的，有许多种排列方式。

因此，在对晶体进行研究时，为了归类方便，常将构成晶体的实际质点抽象成纯粹的几何点，并称之为阵点。

这样的阵点在空间中周期性规则排列并有相同的周围环境。

这种阵点的空间排列就称为空间点阵，或晶体点阵，也称布拉法格子，简称点阵或晶格，共有14种。

§1-2 晶体的宏观对称性---点对称操作晶体内部结构不仅具有周期性，还具有比较复杂的对称性。

实际上，晶体宏观性质和外形的对称性都是其内部结构对称性的反映，与其有着密切关系。

应该说，人们最初认识晶体，是从它们丰富多彩又有规则的外部形状开始的，后来才逐步认识到，晶体外形上的规则性及其宏观性质的对称性，是与其内部微观结构的对称性密切相关的。

在本节及以下几节中，通过对晶体的宏观对称性的描述，引进群的初步概念，给出晶体的32个点群，并依据晶体对称性特征，区分晶类和晶系。

1．晶体的宏观对称性。

晶体外形上（宏观上）的规律性，突出表现在晶面的对称排列上。

如：把立方体的岩盐晶体绕其中心轴每转900后，晶体自身就会重合，而把六面柱体的石英晶体绕其柱轴每转600后，晶体亦会自身重合。

这里提到的绕轴转动称旋转操作，是一种点对称操作。

通常把经过某种点对称操作后晶体自身重合的性质称为晶体的宏观对称性。

描述晶体宏观对称性的方法，就是列举使其自身重合的所有点对称操作。

为了明确对称性和对称操作的概念，先给出以下概念：●相等图形。

如花瓣。

●等同图形。

如左右手。

相等图形属于等同图形，但等同图形不一定是相等图形。

●对称图形。

由两个或两个以上的等同图形构成的并在空间有规律排列的图形称对称图形。

2．对称性。

对称图形中各等同部分在空间排列的特殊规律性称对称性。

[SM(〗地球科学大辞典结晶学结晶学【结晶学】crystallography又称晶体学。

研究晶体的外部形貌、化学组成、内部结构、物理性质、生成和变化，以及它们相互间关系的一门科学。

它诞生于17世纪下半叶，但早期只是作为矿物学的一个分支而存在，其研究对象亦局限于天然的矿物晶体。

直到19世纪，随着其研究范围逐步扩大到矿物以外的各种晶体，结晶学才逐渐脱离矿物学而成为一门独立的学科。

近代结晶学主要包括晶体发生学、几何结晶学、晶体结构学、晶体化学及晶体物理学等分支。

它们阐明晶体各个方面的性质和规律，并可用以指导对晶体的利用和人工培养。

【晶体发生学】crystallogeny又称晶体生成学。

结晶学的一个分支。

研究晶体的发生、成长、变化等方面的现象、机理和规律。

它对指导人工制备晶体以及解释晶体的某些现象、特性和成岩、成矿作用的一系列问题等方面均具有重要意义。

【几何结晶学】geometrical crystallography结晶学的一个分支。

是早期结晶学的主要内容，也是矿物学的基本内容之一。

研究具有天然规则多面体外形晶体的几何形貌、几何要素(晶面、晶棱等)以及其间的对称性和各种几何关系。

它对晶体的描述、分类和矿物的鉴定均具有重要意义。

【晶体结构学】crystallology又称结构晶体学。

结晶学的一个分支。

研究晶体内部结构中质点排布的各种规律和晶体结构的具体测定，以及实际晶体结构的不完善性。

它对从根本上阐明晶体的一系列现象和性质起着重要的作用。

【晶体化学】crystal chemistry又称结晶化学。

结晶学的一个分支。

是结晶学与化学之间的边缘科学。

主要研究晶体的化学组成与晶体结构之间的关系和规律。

对于阐明晶体的一系列现象和性质及它们相互的内部联系等方面有着重要的意义。

【晶体物理学】crystallophysics结晶学的一个分支。

是结晶学与固体物理学之间的边缘科学。

主要研究晶体的各项物理性质及其形成机理和规律。

高三物理试卷考试范围：xxx ；考试时间：xxx 分钟；出题人：xxx 姓名：___________班级：___________考号：___________1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上一、选择题1.晶体外形的规则性可以用物质微粒的______________来解释，晶体的各向异性也是由晶体的_________决定的。

2.某同学为了研究超重和失重现象，将重为50N 的物体带上电梯，并将它放在电梯中水平放置的压力传感器上。

若电梯由静止开始运动，并测得重物对传感器的压力F 随时间t 变化的图象，如图所示。

设电梯在第 1s 末、第4s 末和第8s 末的速度大小分别为v 1、 v4和v 8，以下判断中正确的是（ ）A ．电梯在下降，且v 4> v 1>v 8B ．重物在第2s 内的平均速率小于在第8s 内的平均速率C ．重物在第2s 内和第8s 内的加速度大小相同D ．第8s 内重物对传感器的压力大于传感器对重物的支持力3.质量为1kg 的质点放在光滑的水平地面上，受到大小为2N 的水平外力F 1作用，再施加一个大小为6N 的水平外力F 2后，下列判断正确的是 A ．该质点所受的合外力可为8N 或4NB ．该质点的加速度可能为5m/s 2C ．F 1的反作用力作用在该质点上，方向与F 1的方向相反D ．若再施加一个大小为6N 的外力，则该质点一定不能处于平衡状态 4.(2011年衢州一中检测)如图所示，一质量为m 的滑块以初速度v 0从固定于地面的斜面底端A 开始冲上斜面，到达某一高度后返回A ，斜面与滑块之间有摩擦．下列各项分别表示它在斜面上运动的速度v 、加速度a 、势能E p 和机械能E 随时间的变化图象，可能正确的是( )5.（1）（6分）在某一均匀介质中由波源O 发出的简谐横波在x 轴上传播，某时刻的波形如图，其波速为5m/s ，则下列说法正确的是A ．此时P 、Q 两点运动方向相同B ．再经过0.5s 质点N 刚好在（-5m ，20cm ）位置C ．能与该波发生干涉的横波的频率一定为3HzD ．波的频率与波源的振动频率无关6.示波管的结构中有两对互相垂直的偏转电极XX'和YY'。

第一章几何结晶学一、名词解释①晶体、②等同点、③空间点阵、④结点、⑤对称、⑥对称型、⑦晶类、⑧单形、⑨聚形、⑩晶体定向、○11晶体常数、○12布拉菲格子、○13晶胞、○14晶胞参数、○15空间群。

二、（1）根据对称型国际符号写出对称型，并指出各对称要素的空间方位关系。

①2/m ；②mm2；③422；④6/mmm 。

（2）写出下列对称型的国际符号①3L23pc 、②L4PC 、③Li4、④L33P （3）下列晶形是对称型为L4PC 的理想形态，判断其是单形或是聚形，并说明对称要素如何将其联系起来的。

（4）下列单形能否相聚而成聚形①四方柱、四方双锥②菱面体、六方柱 ③四角三八面体、平行双面④四方四面体、四方双锥 ⑤四面体、八面体 ⑥斜方柱、四方双锥 三、计算题（2）一个立方晶系晶胞中，一晶面在晶轴X 、Y 、Z 上的截距分别为2a 、1/2a 、2/3a ，求此晶面的晶面指数。

（2）一个四方晶系晶体的晶面，在X 、Y 、Z 轴上的截距分别为3a 、4a 、6c ，求该晶面的晶面指数。

四、填空题（1） 晶体的对称要素中点对称要素种类有_____、_____、_____ 、_____ ，含有平移操作的对称要素种类有_____ 、_____ 。

它们分别是 _____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。

（2） 晶族、晶系、对称型、结晶学单形、几何单形、布拉菲格子、空间群的数目分别是 _____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。

矿物是指地质作用中形成的单质或化合物，具有相对固定的化学成分，晶质矿物还具有确定的内部结构，稳定于一定的物理化学条件，是组成岩石和矿石的基本单元。

晶体晶体是具格子构造的固体。

非晶体内部质点不做格子状规则排列的物质叫作非晶质。

空间格子的概念用以表示晶体内部质点排列的规律性。

是从实际晶体构造中抽象出来的一种由相当点排列而成的几何图形。

相当点为晶体构造中的一系列几何点，这些点周围的环境是完全相同的，即各相当点在相同的方向上隔相同的距离，有相同的质点分布。

空间格子的要素⑴结点是空间格子中的点，代表晶体构造中的相当点，在实际晶体构造中，结点可以为相同的离子、原子或分子占据。

但结点本身不代表任何质点,是只具有几何意义的几何点。

⑵行列由结点在直线上排列而成。

空间格子中任意二结点联结起来的直线就是一条行列。

行列中相邻结点之间的距离称为该行列的结点间距，同一行列中结点间距相等，彼此平行的行列结点间距也是相等的，不平行的行列，结点间距一般不等⑶面网由结点在平面上排列而成。

空间格子中任意三个不在同一行列上的结点就可联结成一个面网。

面网上单位面积内的结点数目称为面网密度。

互相平行的面网，面网密度相等，不平行的面网，面网密度一般不等。

互相平行的相邻两面网之间的垂直距离称为面网间距。

⑷平行六面体是空间格子的最小单位，由三对平行而且相等的面构成。

在实际晶体中，这样划分出来的最小单位称为晶胞。

空间格子可以看成是平行六面体在三度空间平行、无间隙地重复堆砌而成的。

而整个晶体结构可以视为晶胞在三度空间平行、无间隙的重复堆砌。

晶面发育的一般规律1.科塞尔原理;自然界的晶体，绝大部分是从液体中结晶出来的。

温度降低、溶液过饱和、产生晶芽、溶液中的质点向晶芽上粘附，使结晶格子逐渐扩大。

科塞尔提出地晶面生长规律：如图所示：1（三面凹角位置）→2（两面凹角位置）→3（新的一层的起点），即先长完一条行列，然后再长相邻行列，长满一层面网或再长第二层面网。