晶体学基础知识点及思维导图教学内容
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HOMEWORKS知识点晶体结构Crystal structure 点阵结构Lattice晶胞Unit cells晶系Crystal systems布拉菲格子The Bravais lattices点群point group空间群space group关系Relationships/思维导图Mind mapping具体中文解释粒子抽象成点,形成了点阵结构,而这些点连接起来就形成了晶格,可以说点阵和晶格具有同一性,但区别于点阵具有唯一性,晶格不具有。
同样我们需要区别“lattice ”的意义 它在这应该准确的代表点阵结构而不是单单的点阵,点阵结构是具体的客观存在的而点阵是人为抽象出来的,相比于点阵对应的点阵点,点阵结构对应的就是结构基元。
晶胞堆砌成了点阵结构,晶胞又具有晶胞参数和晶胞内容两方面,也就是说可以这么表示晶胞=点阵格子+结构基元。
根据晶胞的晶胞参数我们可以把晶体的结构从宏观上分为七个方面,也就是七大晶系.七大晶系结合晶胞类型产生了14种Bravais晶格点群表示的是晶体中所包含所有点对称操作的(旋转、反应、反演)的集合。
(晶体的宏观性质不变)。
点群描述了分子结构和晶体的宏观对称性(后来老师讲点群只是对于结构基元里的原子的对称排布,我个人后来查阅思考了一下,这是局限的,点群所描述的对称性正是可以描述宏观的晶格以及肉眼可见的晶体的对称性,所以它才被引为宏观对称性。
)微观对称元素:点阵、滑移面、旋转轴(无数阶次)而晶体的宏观对称元素和微观对称元素在内的全部对称元素的一种组合就构成晶体的一种微观对称类型也就是空间群,它反应的是内部微观结构的对称性(结构基元内部原子)或者是微观的晶胞堆积方式的不同。
晶体的宏观对称性就是晶体微观对称性的宏观表现。
晶系与对称的关系:七种晶系从宏观的对称操作来看,有旋转、反射、反演,这些构成的是32种点群。
而晶系必须符合平移操作(晶体对称定律的要求),结合平移我们限定了它有14种Bravais 格子。
第一章晶体与非晶体★相当点(两个条件:1、性质相同,2、周围环境相同。
)★空间格子的要素:结点、行列、面网★晶体的基本性质:自限性: 晶体能够自发地生长成规则的几何多面体形态。
均一性:同一晶体的不同部分物理化学性质完全相同。
晶体是绝对均一性,非晶体是统计的、平均近似均一性。
异向性:同一晶体不同方向具有不同的物理性质。
例如:蓝晶石的不同方向上硬度不同。
对称性:同一晶体中,晶体形态相同的几个部分(或物理性质相同的几个部分)有规律地重复出现。
最小内能性:晶体与同种物质的非晶体相比,内能最小。
稳定性:晶体比非晶体稳定。
■本章重点总结:本章包括3组重要的基本概念:1) 晶体、格子构造、空间格子、相当点;它们之间的关系。
2) 结点、行列、面网、平行六面体; 结点间距、面网间距与面网密度的关系.3) 晶体的基本性质:自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能、稳定性,并解释为什么。
第二章晶体生长简介2.1 晶体形成的方式★液-固结晶过程:⑴溶液结晶: ①降温法②蒸发溶剂法③沉淀反应法⑵熔融结晶: ①熔融提拉②干锅沉降③激光熔铸④区域熔融★固-固结晶过程:①同质多相转变②晶界迁移结晶③固相反应结晶④重结晶⑤脱玻化2.2 晶核的形成●思考:怎么理解在晶核很小时表面能大于体自由能,而当晶核长大后表面能小于体自由能?因为成核过程有一个势垒:能越过这个势垒的就可以进行晶体生长了,否则不行。
★均匀成核:在体系内任何部位成核率是相等的。
★非均匀成核:在体系的某些部位(杂质、容器壁)的成核率高于另一些部位。
●思考:为什么在杂质、容器壁上容易成核?为什么人工合成晶体要放籽晶?2.3 晶体生长★层生长理论模型(科塞尔理论模型)层生长理论的中心思想是:晶体生长过程是晶面层层外推的过程。
★螺旋生长理论模型(BCF理论模型)●思考:这两个模型有什么联系与区别?联系:都是层层外推生长;区别:生长新的一层的成核机理不同。
●思考:有什么现象可证明这两个生长模型?环状构造、砂钟构造、晶面的层状阶梯、螺旋纹2.4 晶面发育规律★★布拉维法则(law of Bravais):晶体上的实际晶面往往平行于面网密度大的面网。
晶体知识点归纳一、晶体的概念。
1. 定义。
- 晶体是具有规则几何外形的固体。
晶体内部的微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列。
例如,食盐(NaCl)晶体是立方体形状,冰晶体呈六角形的片状等。
2. 与非晶体的区别。
- 外形。
- 晶体有规则的几何外形,如石英晶体呈六棱柱形,而非晶体没有规则的几何外形,如玻璃。
- 微观结构。
- 晶体内部微粒在三维空间里呈周期性有序排列,非晶体内部微粒排列相对无序。
例如,通过X - 射线衍射实验可以发现晶体能产生明锐的衍射斑点,这表明晶体内部结构的周期性,而非晶体则没有这种明锐的衍射斑点。
- 物理性质。
- 晶体具有固定的熔点,在熔化过程中温度保持不变,如冰在0℃时熔化,在熔化过程中温度始终为0℃。
非晶体没有固定的熔点,加热时会先变软,然后逐渐熔化,如玻璃加热时会慢慢变软,没有固定的熔化温度。
二、晶体的分类。
1. 离子晶体。
- 构成微粒:阴、阳离子。
例如,NaCl晶体由Na⁺和Cl⁻构成。
- 微粒间作用力:离子键。
离子键是阴、阳离子之间的静电作用,包括静电引力和静电斥力。
- 物理性质。
- 硬度较大,如NaCl晶体硬度较大,可以划伤一些较软的物质。
- 熔点较高,因为离子键较强,破坏离子键需要较多的能量。
例如,CaO的熔点高达2614℃。
- 多数离子晶体易溶于水,在水溶液或熔融状态下能导电,因为离子晶体在这些状态下有自由移动的离子。
如NaCl在水溶液和熔融状态下都能导电。
2. 分子晶体。
- 构成微粒:分子。
例如,干冰(CO₂)晶体由CO₂分子构成。
- 微粒间作用力:分子间作用力(范德华力),部分分子晶体中还存在氢键(如冰中的氢键)。
分子间作用力比化学键弱得多。
- 物理性质。
- 硬度较小,如干冰晶体很容易被压碎。
- 熔点较低,因为分子间作用力较弱,容易被破坏。
例如,冰的熔点为0℃,干冰的熔点为 - 56.6℃。
- 分子晶体一般不导电,因为在固态和液态时没有自由移动的离子或电子。
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知识点
晶体结构Crystal structure
点阵结构Lattice
晶胞Unit cells
晶系Crystal systems
布拉菲格子The Bravais lattices 点群 point group
空间群space group
关系Relationships/思维导图Mind mapping
具体中文解释
粒子抽象成点,形成了点阵结构,而这些点连接起来就形成了晶格,可以说点阵和晶格具有同一性,但区别于点阵具有唯一性,晶格不具有。
同样我们需要区别“lattice”的意义
它在这应该准确的代表点阵结构而不是单单的点阵,点阵结构是具体的客观存在的而点阵是人为抽象出来的,相比于点阵对应的点阵点,点阵结构对应的就是结构基元。
晶胞堆砌成了点阵结构,晶胞又具有晶胞参数和晶胞内容两方面,也就是说可以这么表示晶胞=点阵格子+结构基元。
根据晶胞的晶胞参数我们可以把晶体的结构从宏观上分为七个方面,也就是七大晶系.七大晶系结合晶胞类型产生了14种Bravais晶格
点群表示的是晶体中所包含所有点对称操作的(旋转、反应、反演)的集合。
(晶体的宏观性质不变)。
点群描述了分子结构和晶体的宏观对称性(后来老师讲点群只是对于结构基元里的原子的对称排布,我个人后来查阅思考了一下,这是局限的,点群所描述的对称性正是可以描述宏观的晶格以及肉眼可见
的晶体的对称性,所以它才被
引为宏观对称性。
)
微观对称元素:点阵、滑移面、旋转轴(无数阶次)
而晶体的宏观对称元素和微观对称元素在内的全部对称元素的一种组合就构成晶体的一种微观对称类型也就是空间群,它反应的是内部微观结构的对称性(结构基元内部原子)或者是微观的晶胞堆积方式的不同。
晶体的宏观对称性就是晶体微观对称性的宏观表现。
晶系与对称的关系:七种晶系从宏观的对称操作来看,有旋转、反射、反演,这些构成的是32种点群。
而晶系必须符合平移操作(晶体对称定律的要求),结合平移我们限定了它有14种Bravais 格子。
再结合微观对称元素,就会得到230种空间群。