第7章 结晶化学导论
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结晶学基础第一章绪论第二章晶体及其基本性质第三章晶体的发生与成长晶体的宏观对称第四章晶体的定向和晶面符号第五章晶体结构的几何理论第六章晶体化学第七章典型晶体结构第八章晶体缺陷第一章绪论一、结晶学(crystallography):是以晶体为研究对象的一门科学。
自然界中的绝大多数矿物都是晶体,要了解这些结晶的矿物,就必须了解和掌握结晶学特别是几何结晶学的基本知识。
如:冰、雪、土壤、金属、矿物、陶瓷、水泥、化学药品等晶体和非晶质体:人们常见的晶体有水晶、石盐、蔗糖等,在一般人的心目中就认为晶体就像水晶和石盐那样,具有规则的几何多面体形状。
晶体—具有格子构造的固体, 或内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体。
研究表明,数以千计的不同种类晶体尽管各种晶体的结构各不相同,但都具有格子状构造,这是一切晶体的共同属性。
与晶体结构相反,内部质点不作周期性的重复排列的固体,即称为非晶质体。
二、研究简史:★1000多年前,认识了石英和石盐具有规则的外形;★17世纪中叶前,以外形研究为主;★1912年,X射线晶体衍射实验成功,结晶学进入快速发展阶段;★19世纪中叶开始对晶体内部结构探索,逐渐发展成为一门独立的学科;★20世纪初, 内部结构的理论探索。
三、结晶学的研究意义:是矿物学的基础,是材料科学的基础,是生命科学的基础。
四、现代结晶学的几个分支:1、晶体生成学:研究天然及人工晶体的发生、成长和变化的过程与机理,以及控制和影响它们的因素。
2、几何结晶学:研究晶体外表几何多面体的形状及其规律性。
3、晶体结构学:研究晶体内部结构中质点排列的规律性,以及晶体结构的不完善性。
4、晶体化学:研究晶体的化学组成与晶体结构以及晶体的物理、化学性质之间关系的规律性。
5、晶体物理学:研究晶体的各项物理性质及其产生的机理。
思考题1、什么是矿物?2、什么是晶体?晶体和非晶体有何本质区别?3、现代结晶学有哪几个分支?第二章晶体及其基本性质晶体的定义:晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体;或者说是具有格子状构造的固体。
《结晶学基础》习题答案目录第7章答案----------------------------------------------------------------------1第8章答案---------------------------------------------------------------------12第9章答案---------------------------------------------------------------------20第10章答案------------------------------------------------------------------251《结晶学基础》第七章习题答案7001 单晶:一个晶体能基本上被一个空间点阵的单位矢量所贯穿。
多晶:包含许多颗晶粒,这些晶粒可能为同一品种,也可能不同品种,由于各晶粒在空间取向可能不同,不能被同一点阵的单位矢量贯穿。
7002 (D) 7004 简单立方; Cs +和Cl -; 4C 37005 (1) 立方F (2) A 和 B (3) 4 个 (4) 4 组 (5) 3a (6) a /2 7007 4n 个 A, 8n 个 B, n 为自然数。
7010 d 111= 249 pm ; d 211= 176 pm ; d 100= 432 pm 7011 六方; D 3h 70127013 依次为立方,四方,四方,正交,六方。
7014 立方 P ,立方 I ,立方 F ; 四方 P ,四方 I 。
7015 旋转轴,镜面,对称中心,反轴; 旋转轴,镜面,对称中心,反轴,点阵,螺旋轴,滑移面;n =1,2,3,4,6; 32个; 七个晶系; 14种空间点阵型式; 230个空间群。
7016 (1) 四方晶系 (2) 四方 I (3) D 4 (4) a =b ≠c , α=β=γ=90° 7017 (1) 单斜晶系,单斜 P (2) C 2h (3) C 2, m , i 7018 (2a ,3b ,c ):(326); (a ,b ,c ):(111); (6a ,3b ,3c ):(122); (2a ,-3b ,-3c ):(322)。
《结晶化学导论》钱逸泰读书笔记【最新版】目录1.钱逸泰的《结晶化学导论》概述2.结晶化学的基本概念与理论3.结晶化学的实际应用4.读书笔记的心得体会正文一、钱逸泰的《结晶化学导论》概述《结晶化学导论》是著名化学家钱逸泰所著的一部关于结晶化学的经典教材。
本书系统地阐述了结晶化学的基本概念、理论和方法,以及其在实际应用中的重要性。
书中所涉及的内容广泛且深入,适合化学及相关专业的本科生、研究生及科研人员阅读和参考。
二、结晶化学的基本概念与理论1.结晶化学的定义:结晶化学是研究晶体结构、性质、形成和变化的化学分支。
2.晶体与非晶体:晶体是具有高度有序排列的原子、离子或分子的固态材料,与之相对的是非晶体,其原子、离子或分子排列相对无序。
3.晶体结构:晶体结构是指晶体内部原子、离子或分子的空间排列方式。
常见的晶体结构有离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体等。
4.结晶化学的基本原理:包括晶体生长、晶体形态、晶体结构测定、晶体学点阵、空间群等。
三、结晶化学的实际应用1.材料科学:结晶化学在材料科学中具有重要应用,如研究材料的晶体结构与性能关系、相图与相变行为等。
2.药物研究:药物的晶体形态和晶体结构与其生物活性、稳定性和可溶性密切相关,因此结晶化学在药物研究和开发中具有重要作用。
3.矿产资源:结晶化学在矿产资源的勘探、开发和利用中具有关键地位,如通过矿物的晶体学特征来鉴定和研究矿产资源。
4.环境保护:结晶化学在环境污染物的去除和治理中也发挥着作用,如有机污染物的吸附和固定等。
四、读书笔记的心得体会阅读《结晶化学导论》一书,让我对结晶化学有了更加全面和深入的认识。
钱逸泰先生在书中运用通俗易懂的语言,系统地阐述了结晶化学的基本概念和理论,以及实际应用。
通过学习本书,我对晶体的结构、性质和形成等方面有了更加清晰的理解,为今后的学习和研究奠定了坚实的基础。
结晶化学导论2013年9月《结晶化学导论》课程笔记目录序言: (3)第一部分:晶体宏观对称性 (4)1.1 晶体的投影 (4)1.2 晶体的对称原理 (6)1.3 10种宏观对称元素组合原理 (13)1.4 晶体的32点群—晶体共有32种宏观对称类型 (19)1.5 依据32种点群进行晶体分类 (27)1.6 32种点群符号对应关系: (28)1.7 晶体的定向: (31)1.8 Bravais定律(决定晶体生长形态的内因) (33)1.9 晶体的晶形 (34)第二部分晶体的微观对称性 (39)2.1 7大晶系(讨论平行六面体(格子)的形状和对称性) (40)2.2 14种布拉维格子 (43)2.3 晶体的独立微观对称元素(共26种) (51)2.4 微观对称元素组合原理 (58)2.5 单位晶胞的投影及其符号表示 (61)2.6 晶体的230种空间群(空间对称群) (62)2.7 等效点系 (69)2.8 晶体微观对称性总结 (72)第三部分晶体X射线衍射基本原理 (74)3.1 X射线的产生 (74)3.2 X射线与物质的相互作用 (77)3.3 X射线衍射原理 (79)3.4 Laue方程 (81)3.5 布拉格方程 (86)3.6 Bragg方程和Laue方程的等价推导(以立方晶系为例) (89)3.7 倒易点阵 (89)g(倒格矢) (92)3.8 倒易点阵的向量推导—倒易矢量hkl3.9 7大晶系的面间距公式 (94)3.10 衍射的Ewald作图与衍射方法 (95)3.11 非单质结构的衍射 (98)3.12 X射线衍射的强度分析(消光) (100)第四部分:X射线粉末衍射及应用 (113)4.1 X射线粉末衍射原理及仪器构造 (113)4.2 X射线粉末衍射样品制备 (114)4.3 测定晶胞参数需要注意的两个问题 (116)4.4 X射线物相分析 (117)4.5 粉末衍射指标化 (121)4.6 粉末衍射结构分析 (127)第五部分:结晶化学概论 (130)5.1 等径球的密堆积 (130)5.2 其他密堆积类型 (134)5.3立方最密堆积A1,体心立方密堆积A2,六方最密堆积A3分析 (137)5.4 多层堆积的表示方法 (145)5.5 不等径球的密堆积 (146)5.6 分子的堆积 (156)5.7 结晶化学定律 (159)第六部分:典型结构化合物的结晶化学 (167)序言:这本《结晶化学导论笔记》是我自己在学习过程中整理的,笔记的整体框架以老师上课的PPT为基础。
第一章(着重概念):晶体:内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。
显晶质:借助于肉眼或一般放大镜能分辨出结晶颗粒者。
隐晶质:用一般放大镜无法分辨出结晶颗粒者。
非晶质体:是内部质点在三维空间不作周期性重复排列的固体。
本质性的区别:晶体既具短程有序(近程规律),也具长程有序(远程规律);。
非晶质体、液体只有近程规律,而无远程规律;气体既无远程规律,也无近程规律。
准晶体:是内部质点的排布具长程有序(远程规律),但不具有三维周期性重复的格子构造的固体。
空间格子:表示晶体内部结构中质点在周期性重复规律的三维无限的几何图形。
相当点(等同点):在晶体结构中的位置及环境均完全相同的点。
结点:空间格子中的点,代表晶体结构中的相当点,为几何点。
行列:分布在同一直线上的结点即构成一个行列。
结点间距:行列上相邻两结点间的距离。
注意:同一行列上及相互平行的行列上的结点间距必定相等。
面网:连接分布在同一平面内的结点构成一个面网。
面网密度:面网上单位面积内的结点数。
面网间距:相互平行的相邻两面网间的垂直距离。
平行六面体:空间格子可被三组相交的行列划分出一个最小重复单位。
晶胞:实际晶体结构中划分出的最小组成单位。
晶胞的形状和大小,取决于其三个彼此相交的行列(X、Y、Z)上的结点间距(a0、b0、c0)及其间的夹角(α、β、γ,其中α= Y∧Z ,β= X∧Z ,γ= X∧Y )。
α、β、γ和a0、b0、c0合称为晶胞参数。
晶体的基本性质:1,自限性:晶体在自由空间中生长时,能自发地形成封闭的凸几何多面体外形。
2,均一性:同一晶体的任一部位的性质都是相同的,为晶体均一性。
非晶质体也具均一性,但它是宏观统计、平均近似的,称为统计均一性。
液体和气体也具有统计均一性。
3,异向性:晶体的性质随方向的不同而有所差异。
注意:1)晶体乃是一种均一的各向异性体。
2)非晶质体一般表现为等向性,其性质一般不随方向而改变。
3)晶体具异向性,并不排斥在某些特定的方向上的性质相同。
《结晶化学导论》钱逸泰读书笔记(实用版)目录1.钱逸泰的《结晶化学导论》概述2.结晶化学的基本概念3.结晶化学的研究方法4.结晶化学的应用领域5.总结正文一、钱逸泰的《结晶化学导论》概述《结晶化学导论》是钱逸泰编著的一本关于结晶化学的入门书籍。
该书从基本概念入手,系统地介绍了结晶化学的各个方面,包括基本原理、研究方法以及应用领域等。
本书适合化学及相关专业的学生以及研究人员阅读和参考。
二、结晶化学的基本概念结晶化学是研究晶体结构、性质和形成规律的化学分支。
晶体是物质的固态形式,具有一定的对称性和规律性。
结晶化学主要关注以下几个方面:1.晶体结构:晶体结构的研究是结晶化学的核心内容,它涉及原子、离子或分子在晶体中的排列方式以及它们之间的相互作用。
2.晶体形态:晶体形态的研究主要关注晶体在生长过程中的形态变化,以及不同形态与晶体结构之间的关系。
3.结晶过程:结晶过程的研究包括晶体的形成、生长和转变等过程,以及影响这些过程的因素。
三、结晶化学的研究方法结晶化学的研究方法主要包括以下几个方面:1.晶体学方法:晶体学方法是研究晶体结构的主要手段,包括 X 射线衍射、电子衍射等技术。
2.热分析方法:热分析方法是研究晶体生长和相变过程的有效手段,包括热重分析、差示扫描量热法等技术。
3.光谱学方法:光谱学方法是研究物质的光谱性质和结构关系的重要手段,包括红外光谱、核磁共振等技术。
四、结晶化学的应用领域结晶化学在多个领域具有广泛的应用,包括:1.药物研究:结晶化学在药物的研究、设计和制备过程中发挥着重要作用,有助于提高药物的生物活性和安全性。
2.材料科学:结晶化学在材料的研究、设计和制备过程中具有重要意义,可以提高材料的性能和稳定性。
3.矿产资源:结晶化学在矿产资源的勘探、开发和利用方面具有重要意义,有助于提高资源的利用率和经济效益。
五、总结钱逸泰的《结晶化学导论》是一部系统介绍结晶化学基本概念、研究方法和应用领域的著作。
《结晶化学》课程教学大纲课程内容及学时分配绪论(2学时)要求了解材料的组成-结构-性能基本原理,认识掌握材料结构理论知识对材料生产、性能和应用的重要影响。
第一章晶体结构(24学时)本章重点为晶体化学基本原理、典型晶体结构和硅酸盐晶体结构,难点为硅酸盐晶体结构。
第一节晶体几何特性与分类(8学时)本节要求了解各晶系晶体定向法则与结晶符号的表示方法(考核概率0%),理解晶体的基本性质、晶胞与空间点阵的概念与区别(考核概率50%),掌握七大晶系与十四种布拉维格子的划分与特征(考核概率40%)。
1 晶体及其基本性质2 晶胞与空间点阵3 晶体的宏观对称性与分类4 晶体的理想形态5 晶体定向与结晶符号6 晶体的微观结构几何特性第二节晶体中质点的相互作用(3学时)了解无机非金属材料中质点间的相互作用方式和规律,了解晶体中质点间的结合力与结合能,学会应用鲍林规则和离子极化作用分析材料的微观结构。
1 固体材料中的质点尺寸2 晶体中质点间的结合力与结合能3 离子键4 共价键5 结晶化学定律6 鲍林规则7 晶体场理论与配位场理论第三节晶体结构的描述(3学时)本章要求掌握晶体结构描述的三种基本方法:晶胞法、密堆法、多面体连接法。
理解球体最紧密堆积原理和影响离子晶体结构的因素(考核概率40%),掌握同质多晶和类质同晶的概念以及鲍林规则的应用(考核概率100%)1 晶胞及其原子坐标2 密堆与空隙填充3 多面体单元及其连接第四节晶体的组成与结构变化(4学时)本节要求了解晶体中的化学组成变化与结构变化的关系,了解几种典型的组成结构特点。
1 晶体化学组成及其表述2 单质结构;非金属和金属结构13 AX型结构: CsCl型、NaCl型、β-ZnS(闪锌矿)型、α-ZnS(纤锌矿)型4 AX2型结构: CaF2(萤石)型、TiO2(金红石)型、CdI2型5 A2X3型结构:α-Al2O3(刚玉)型结构6 ABO3型结构:CaTiO3(钙钛矿)型结构7 AB2O4型结构: MgAl2O4(尖晶石)型结构8 类质同像9 同质异像第五节硅酸盐晶体结构(6学时)本节要求理解各类硅酸盐晶体的结构特点(考核概率20%),掌握硅酸盐晶体的表示方法、结构特点及分类依据(考核概率80%)。