晶体结构基础知识

常见的晶体结构晶体结构是材料科学中的基础概念之一，也是研究材料性质和应用的重要手段。

通过研究晶体结构，可以了解材料的晶格结构、晶体缺陷、晶体生长以及物理性质等信息。

在本文中，我们将主要介绍几种常见的晶体结构。

1.立方晶系。

立方晶系是最简单、最对称的晶体结构之一，其中所有三个晶轴都是等长且互相垂直。

立方晶系包括体心立方晶体（bcc）和面心立方晶体（fcc）。

在体心立方晶体中，每个原子位于一个正八面体的中心和另外八个顶点之一，而在面心立方晶体中，每个原子位于一个正方形面的中心和其四个相邻原子分别组成的正方形的四个角上。

2.六方晶系。

六方晶系包括一个长度为a和两个垂直于晶轴的长度为c的晶轴，其正交晶面呈六边形。

六方晶系中最常见的是六方密堆积结构，其中每个原子最近的邻居原子共有12个，六个在同一水平面上，另外六个分别位于上下两个平面上。

3.正交晶系。

正交晶系包括三个长度分别为a、b和c的互相垂直的晶轴，其六个面分别为长方形。

正交晶系中最常见的结构是析出相结构，例如钛钶合金中的钛纤维基板。

4.单斜晶系。

单斜晶系包括两个长度不等、互相成锐角的晶轴，以及垂直于这两个轴的垂轴。

单斜晶系中最常见的结构是某些金属、半导体和陶瓷材料中的基体结构。

5.斜方晶系。

斜方晶系包括两个长度不等但互相垂直的晶轴以及一个垂直于晶面的垂轴。

斜方晶系的晶体结构非常多样，但最常见的是钙钛矿结构，这是一种广泛存在于氧化物中的晶体结构。

总结。

以上介绍的几种晶体结构是最常见的晶体结构之一，它们共同构成了材料科学中的基础知识。

了解晶体结构对于研究材料性质和开发新型功能材料非常重要。

另外，随着实验技术和计算方法的不断优化，我们对于各种晶体结构的了解将会越来越深入。

第七章 晶体结构第一节 晶体的基本概念一、晶体概述固态物质按其组成粒子(分子、原子或离子等)在空间排列是否长程有序分成晶体（Crystal ）和非晶体（又称为无定形体、玻璃体等）两类。

所谓长程有序，是指组成固态物质的粒子在三维空间按一定方式周期性的重复排列，从而使晶体成为长程有序结构。

长程有序体现了平移对称性等晶体的性质。

与晶体相反，非晶体（Non-crystal ）内部的粒子(分子、原子或离子等)在空间排列不是长程有序的，而是杂乱无章的排列。

例如橡胶、玻璃等都是非晶体。

晶体内部各部分的宏观性质相同，称为晶体性质的均匀性。

非晶体也有均匀性，尽管起因与晶体不同。

晶体特有的性质是异向性、自范性、对称性、确定的熔点、X 光衍射效应、晶体的缺陷等。

对于长程有序的晶体结构来说，若了解了其周期性重复单位的结构及排列方式，就了解了整个晶体的结构。

可见，周期性重复单位对认识晶体结构非常重要。

在长程有序的晶体结构中，周期性重复的单位（一般是平行六面体）有多种不同的选取方法。

按照对称性高、体积尽量小的原则选择的周期性重复单位（平面上的重复单位是平行四边形，空间中的重复单位是平行六面体），就是正当晶胞，一般称为晶胞（Crystal cell ）。

二、晶胞及以晶胞为基础的计算1. 晶胞的两个要素晶胞是代表晶体结构的最小单元，它有两个要素：一是晶胞的大小、型式，晶胞的大小可由晶胞参数确定，晶胞的型式是指素晶胞或复晶胞。

二是晶胞的内容，是指晶胞中原子的种类和位置，表示原子位置要用分数坐标。

晶体可由三个不相平行的矢量a , b , c 划分成晶胞，适量a , b , c 的长度a , b , c 及其相互之间的夹角α, β, γ称为晶胞参数，其中α是矢量b 和c 之间的交角，β是矢量a 和c 之间的交角，γ是矢量a 和b 之间的交角。

素晶胞是指只包含一个重复单位的晶胞，复晶胞是指只包含一个以上重复单位的晶胞。

分数坐标是指原子在晶胞中的坐标参数(x , y , z )，坐标参数(x , y , z )是由晶胞原点指向原子的矢量r 用单位矢量a , b , c 表达，即r = x a + y b + z c如图所示晶体，小球和大球的分数坐标分别为 小球：)21,21,21( ),21,0,0( ),0,21,0( ),0,0,21( 大球：)21,21,0( ),21,0,21( ),0,21,21( ),0,0,0( 2. 以晶胞为基础的计算(1)根据晶体的化学式计算密度：D =ZM/N A V ，M 是晶体化学式的相对式量，Z 是一个晶胞中包含化学式的个数，V 是晶胞的体积，N A 是阿佛加德罗常数。

晶体学基础必学知识点1. 晶体的定义：晶体是由原子、离子或分子以有序排列形成的固态物质。

2. 结晶学：研究晶体的结构、性质以及晶体的生长过程。

3. 晶体的晶格：晶体具有规则的周期性排列结构，可以用晶格来描述。

4. 晶胞：晶体中最小的重复单元，可以通过平移来产生整个晶体结构。

5. 晶体的晶系：根据晶胞的对称性，晶体可以分为七个晶系，分别为三斜晶系、单斜晶系、正交晶系、四方晶系、六方晶系、菱方晶系和立方晶系。

6. 晶体的晶面和晶向：晶体表面上的平面称为晶面，晶体内部的线段称为晶向。

7. 晶体的点阵和晶格常数：晶胞中的基本单位称为点阵，晶体的晶格常数是指晶格中基本单位的尺寸参数。

8. 布拉格方程：描述X射线或中子衍射中晶体衍射角度与晶格参数之间的关系。

9. 动态散射理论：描述X射线或中子与晶体中原子、离子或分子相互作用的过程。

10. 逆格子：描述晶格的倒数空间，逆格子与晶格的结构存在对偶关系。

11. 晶体缺陷：晶体中的缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷，晶体缺陷对晶体的性质和行为有重要影响。

12. 晶体生长：研究晶体从溶液或气体中的形成过程，包括核化、生长和晶面的形态演化等。

13. 晶体的结构表征方法：包括X射线衍射、中子衍射、电子衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等。

14. 晶体结构的解析和精修：通过衍射数据和晶体学软件对晶体的结构进行解析和精修，得到晶体的准确原子位置和结构参数。

15. 晶体的物理和化学性质：晶体的结构对其性质有重要影响，包括光学性质、电学性质、磁学性质和力学性质等。

16. 晶体学的应用：晶体学在材料科学、化学、生物学、地质学和矿物学等领域有广泛的应用，如材料合成、催化剂设计、药物研发和矿石勘探等。

晶体结构知识点晶体结构是凝聚态物理学中的重要基础概念，它描述了晶体内部的原子或离子排列方式。

晶体结构的研究对于理解物质性质以及材料科学的发展具有重要意义。

本文将介绍晶体结构的基本概念、常见的晶体结构类型以及晶体结构的表征方法。

一、晶体结构的基本概念晶体是一种具有高度有序排列的固体物质，其内部的原子、离子或分子按照一定的规则排列。

晶体结构主要包括晶胞、晶格、晶格常数和晶体中的基元等概念。

1. 晶胞晶胞是晶体结构中的最小重复单元，它是通过平移操作进行重复填充整个晶体空间的基本单位。

晶胞可以是立方体、正交体、单斜体、菱形体等不同形状。

2. 晶格晶格是由晶胞堆积形成的空间结构，描述了晶体内原子或离子排列的规则性、周期性和对称性。

晶格对称性的不同将决定晶体的晶系，包括立方晶系、正交晶系、单斜晶系、菱形晶系、三斜晶系、四方晶系和六方晶系等。

3. 晶格常数晶格常数是指晶体结构中晶胞的参数，包括晶格常数a、b、c和晶胞间的夹角α、β、γ。

它们的数值可以通过实验测量或者计算得到，是描述晶体几何结构的重要参量。

4. 基元基元是指晶体结构中的最小组成单位，可以是原子、离子或分子。

晶胞中的所有基元通过晶格的平移操作进行重复填充，形成整个晶体。

二、常见的晶体结构类型根据晶体中原子、离子或分子的排列方式，可以将晶体结构分为多种类型。

以下介绍几种常见的晶体结构类型：1. 立方晶系最简单的晶体结构类型是立方晶系，其晶胞为正方体。

立方晶系包括简单立方晶体、体心立方晶体和面心立方晶体。

在简单立方晶体中，原子只位于晶胞的角点；在体心立方晶体中，除了角点上的原子，还有一个原子位于晶胞的中心；而在面心立方晶体中，除了角点上的原子，还有六个原子位于晶胞的六个面心。

2. 正交晶系正交晶系的晶胞为长方体，晶胞中的边长和夹角可以不相等。

正交晶系包括了许多工程材料，如金属、陶瓷等。

3. 六方晶系六方晶系是由六边形晶胞构成的晶体结构，其中晶胞的底面为六边形，晶胞高度可以与底面边长不同。

专题四-4晶体结构基础（教师版）专题四物质结构基础【备考指导】⾼中知识必备4.晶体的基本特征；晶体结构的堆积模型；晶胞的概念；原⼦晶体及其性质；分⼦晶体及其性质；⽯墨晶体；⾦属晶体及其性质；离⼦晶体及其性质；离⼦晶体的晶格能；⾮晶体、液晶等离⼦体等其他的物质聚集形态；【竞赛要求】课外知识拓展14.晶体⼊门①单纯考查某晶体的⽴体结构(主要考查⽴⽅晶胞)。

建⽴微观和宏观的桥梁是阿伏加德罗常数。

②考查原⼦簇化合物。

要弄清“化学环境”的含义。

凸多⾯体经常⽤到欧拉公式：点+⾯=棱+2。

③考查晶体缺陷的有关知识。

组成该晶体的粒⼦具有⾮整⽐数。

要搞清楚离⼦填充四⾯体、⼋⾯体或⽴⽅体空⽳等知识。

④简单的晶体结构，但解答时需要建⽴数学模型，⽅能快速作答。

例如根据数学知识对化学问题进⾏数学归纳，得出通式，再根据其通式解决化学问题。

【真题汇编】2.(09·华南理⼯)MgO的熔点⽐NaF的⾼，其原因是( )A.Mg和O之间的距离远⼤于Na和F之间的距离B.Mg和O的核电荷更少C.Mg和O之间的化学键更强D.Mg和O的范德华⼒更强解析 MgO的晶格能⽐NaF⾼，离⼦键就强。

答案 C。

3.(09·同济⼤学)下列物质按沸点降低顺序排列正确的是( )A．Cl4、CBr4、CCl4、CF4B．O2、S、Se、TeC．HF、HCl、HBr、HI D．F2、Cl2、Br2、I2解析⾼考基础题。

结构相似的分⼦，相对分⼦质量越⼤，熔沸点越⾼。

答案A。

5.(08·复旦⼤学)下列不属于同素异形体的⼀组物质是( )A.⽯墨、⾦刚⽯B.红磷、⽩磷C.氧⽓、臭氧D.青铜、黄铜解析青铜、黄铜是铜的两种合⾦，青铜是铜锡合⾦，黄铜是铜锌合⾦。

答案D。

12.某物质的晶体中含A、B、C三种元素，其排列⽅式如图所⽰，晶体中A、B、C的原⼦个数之⽐依次为( )A.2︰1︰1B.2︰3︰1C.2︰2︰1D.1︰3︰313.纳⽶材料的表⾯微粒数占微粒总数的⽐例极⼤，这是它有许多特殊性质的原因，假设某硼镁化合物的结构如图所⽰，则这种纳⽶颗粒的表⾯微粒数占总微粒数的百分数为( )A.22％B.70％C.66.7％D.33.3%14. 现有a A、bB、cC、dD、eE五种短周期元素，它们都是⽣命体不可缺少的重要元素已知它们的原⼦序数有如下关系：a＋b＝c，a＋c＝d，c＋d＝e，B、D、E 都有多种同素异形体。

物理高中晶体知识点总结1. 晶体的结构晶体的结构主要有原子晶体、离子晶体、分子晶体和合金晶体。

原子晶体是由同一种原子组成，例如金属晶体；离子晶体是由正负离子组成，例如NaCl；分子晶体是由分子组成，例如甘油；合金晶体是由两种或两种以上不同的金属原子组成，例如青铜。

2. 晶体的晶格晶体的结构是由晶格和晶体的基本单位组成的。

晶格是晶体内部空间周期性排列的结构，晶格可以分为立方晶系、四方晶系、六方晶系、菱面晶系、单斜晶系、三斜晶系。

晶体的基本单位是指构成晶体的最小部分，可以是原子、离子或分子。

3. 晶胞和晶系晶体是由晶体的基本单位重复堆叠而成的。

晶胞是晶体结构最小的重复单元，不同的晶体结构形成不同的晶胞结构。

晶系是由晶胞的平行和垂直关系来确定的，晶系有七种：立方晶系、四方晶系、六方晶系、菱面晶系、单斜晶系、三斜晶系和三斜晶系。

4. 晶体的晶体类别晶体可以分为单晶、多晶和非晶体。

单晶是晶体中晶粒具有一定的形状和方向。

多晶是晶粒方向规则排列，但没有固定的晶粒形状。

非晶体是晶体没有任何长程周期性排列的结构，它的原子、离子或分子具有较弱的相互作用。

5. 晶体的衍射晶格的结构可以通过衍射现象进行分析。

当入射光波照射到晶体上时，晶格的周期性结构会导致光波的衍射现象，形成衍射图样。

通过观察衍射图样的规则性，我们可以得知晶体的结构。

6. 晶格的缺陷晶格中存在着一些缺陷，包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。

点缺陷包括空位缺陷、间隙原子、替位原子和杂质原子等；线缺陷包括位错和蠕滑体等；面缺陷包括晶界和位错堆垛等。

7. 晶体的物理性质晶体的物理性质包括晶体的热物性、光学性质、电学性质和力学性质等。

晶体的热物性质包括热膨胀、导热性和热容量等；光学性质包括吸收、散射和折射等；电学性质包括介电常数和电导率等；力学性质包括硬度、弹性模量和塑性等。

8. 晶体的应用晶体在电子学、光电子学、材料科学和生物科学等领域有着广泛的应用。

晶体材料可以用于制造半导体器件、激光器件、光学元件、电子元件和传感器等。

化学晶胞知识点总结一、晶体结构基础1. 晶体定义晶体是由一个或多个原子、离子或分子组成的具有规则排列结构和周期性的固体。

晶体的结构和性质由其晶胞和晶体的晶体结构决定。

2. 晶体结构晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式。

晶体结构可以分为周期性结构和非周期性结构，周期性结构又可以分为点阵、离子晶体结构、分子晶体结构和金属晶体结构。

3. 晶体形态晶体形态是指晶体外部的几何形状。

晶体形态是晶体内部结构的外在表现，可以通过晶体的晶体学表示法来描述。

4. 晶体学符号晶体学符号是用来描述晶体形态和晶体结构的符号系统，包括布拉维符号、米勒指数等。

5. 晶格常数和晶胞晶格常数是晶体内部原子、离子或分子排列的周期性距离，晶胞是晶体中最小的重复单位，可以通过晶格常数来描述。

二、立方晶胞1. 立方晶胞的定义立方晶胞是一种具有等长边和90度角的晶胞，可以分为简单立方、体心立方和面心立方。

2. 立方晶胞的参数立方晶胞有三个晶格常数a，其中晶格参数为a = b = c。

3. 立方晶体系立方晶体系包括立方晶系、正交晶系、四方晶系、菱面体晶系和六方晶系。

其中立方晶系的晶体结构具有最高的对称性。

4. 立方晶体的性质立方晶体具有高度的对称性和周期性，因此具有一些特殊的物理性质，例如电特性、光学性质等。

三、晶体缺陷1. 晶体缺陷的定义晶体缺陷是指晶体结构中存在的不完整部分，包括点缺陷、线缺陷、面缺陷等。

2. 点缺陷点缺陷是指晶体中存在的单个原子、空位、间隙等缺陷。

点缺陷可以分为固溶体、间隙固溶体、替换固溶体等。

3. 线缺陷线缺陷是指晶体中存在的一维缺陷，包括脱排、重排、错层等。

4. 面缺陷面缺陷是指晶体中存在的二维缺陷，包括晶界、位错等。

5. 晶体缺陷的影响晶体缺陷会影响晶体的物理和化学性质，例如导电性、机械性能、热导率等。

四、晶体生长和形貌1. 晶体生长晶体生长是指晶体从溶液或气相中吸收物质并逐渐生长的过程。

晶体生长可以分为溶液晶体生长、气相晶体生长等。