晶体学基础知识点小节
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晶体晶胞知识点总结一、晶体的概念晶体是由原子、离子或分子按照一定的规则排列而形成的具有一定外形和内部结构的固体。
晶体通常具有固定的外形和平整的表面,是由一系列平行排列的平面组成的。
晶体通常具有一定的透明性,可以在显微镜下观察到其构造和形状。
晶体是固体中最有规则结构的物质,常见的有石英、盐、冰等。
二、晶体的晶胞晶体的晶胞是晶体中的最小单位,是由原子、离子或分子按照一定的规则排列而形成的一个周期性排列的三维空间结构。
晶胞可以通过多个原胞的堆积来形成整个晶体。
晶胞的形状和大小是晶体结构的基本特征,它决定了晶体的外形和物理性质。
晶体的表面、对称性和晶内缺陷等都与晶胞的结构有关。
三、晶体的结构晶体的结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式和空间组织。
根据晶体结构的不同,晶体可以分为离子晶体、共价晶体和金属晶体等。
不同类型的晶体具有不同的原子结构和物理性质。
晶体的结构除了晶胞外,还包括晶体的对称性、晶体的晶面和晶内缺陷等多个方面。
四、晶胞的类型根据晶胞的形状和结构不同,晶胞可以分为立方晶胞、六角晶胞、正交晶胞、四方晶胞、单斜晶胞和三斜晶胞等。
不同类型的晶胞对应不同类型的晶体,具有不同的结构和物理性质。
五、晶胞的参数晶胞的参数是指晶胞在三维空间中的尺寸和排列方式。
晶胞的参数包括晶格常数、晶胞的体积、晶胞的边长和晶胞的夹角等。
晶胞的参数是确定晶体结构和物理性质的重要参量,通过测量和计算晶胞的参数可以了解晶体的结构和特性。
六、晶体的对称性晶体的对称性是指晶体在空间中具有的对称操作和特点。
晶体的对称性与晶体的结构紧密相关,是晶体学的重要内容之一。
晶体的对称性包括轴对称性、面对称性、中心对称性和空间对称性等。
通过对称性的分析和研究,可以揭示晶体的特殊性质和规律。
七、晶体的晶面和晶点晶面是晶体中原子、离子或分子排列的平面,是晶体最基本的结构单位。
晶点是晶体中原子、离子或分子排列的点,是晶体结构的另一重要单位。
晶面和晶点的排列方式决定了晶体的外形和对称性,对晶体的物理性质也有重要影响。
晶体结构与性质知识总结晶体是由原子、离子或分子组成的固体,它们按照一定的规则排列而形成的,在空间上具有周期性的结构。
晶体的结构与性质密切相关,下面对晶体的结构和性质进行总结。
一、晶体的结构:1.晶体的基本单位:晶体的基本单位是晶胞,它是晶格的最小重复单位。
晶胞可以是点状(原子)、离子状(离子)或分子状(分子)。
2.晶格:晶格是一种理想的周期性无限延伸的结构,它由晶胞重复堆积而成。
晶格可以通过指标来描述,如立方晶系的简单立方晶格用(100)、(010)和(001)来表示。
3.晶系:晶体按照对称性的不同可以分为立方系、四方系、正交系、单斜系、菱面系、三斜系和六角系等七个晶系。
4.点阵:点阵是晶胞中原子、离子或分子的空间排列方式。
常用的点阵有简单立方点阵、体心立方点阵和面心立方点阵。
5.晶体的常见缺陷:晶体中常见的缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷。
点缺陷包括空位、间隙原子和杂质原子等;线缺陷包括晶体的位错和附加平面等;面缺陷包括晶体的晶界、孪晶和堆垛疏松等。
二、晶体的性质:1.晶体的光学性质:晶体对光有吸收、透射和反射等作用,这取决于晶格结构和晶胞的对称性。
晶体在光学显微镜下观察时,有明亮的晶体颗粒。
2.晶体的热学性质:晶体的热学性质主要包括热容、热传导和热膨胀等。
晶体的热传导性能与晶胞的结构和相互作用有关,不同晶体的热传导性能差异很大。
3.晶体的电学性质:晶体的导电能力与晶体的结构和化学成分密切相关。
一些晶体可以具有金属导电性,例如铜、银和金等;而其他晶体可以具有半导体或绝缘体导电性。
4.晶体的力学性质:晶体的力学性质涉及到晶体的刚性、弹性和塑性等。
晶体在受力作用下可能发生形变,这取决于晶格的结构和原子、离子或分子之间的相互作用力。
5.晶体的化学性质:晶体的化学性质取决于晶体的成分和结构。
晶体可能与其他物质发生化学反应,形成新的物质。
晶体的化学性质对其功能和应用具有重要影响。
综上所述,晶体的结构与性质密切相关。
晶体相关知识点总结一、基本概念1. 晶体的定义晶体是由原子、离子或分子按照一定的规则排列而形成的固体结构。
晶体具有高度有序性,具有一定的周期性和对称性。
晶体是凝聚态物质的一种主要形式,占据了固态物质的绝大部分。
2. 晶体的种类根据晶体结构的不同,晶体可以分为离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体等几种基本类型。
不同类型的晶体具有不同的物理性质和化学性质。
3. 晶体的分类根据晶体的外部形态,晶体可以分为单斜晶、正交晶、菱形晶、六方晶、四方晶、立方晶等几种基本类型。
不同类型的晶体具有不同的外部形态和对称性。
二、晶体结构1. 晶体的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和规律。
晶体结构可以分为周期性结构和非周期性结构两种形式。
周期性结构是指晶体中原子、离子或分子的排列具有一定的周期性,具有明显的晶格和对称性。
非周期性结构是指晶体中原子、离子或分子的排列没有明显的周期性,没有规则的晶格和对称性。
2. 晶体的晶格晶体的晶格是指晶体中原子、离子或分子所构成的三维空间排列的规则结构。
晶格可以分为周期性晶格和非周期性晶格两种类型。
周期性晶格是指晶格具有明显的周期性,有规则的排列和对称性。
非周期性晶格是指晶格没有明显的周期性,没有规则的排列和对称性。
3. 晶体的晶胞晶胞是指晶体中最小的具有完整晶体结构的基本单位。
晶胞可以分为原胞和扩展晶胞两种类型。
原胞是指晶体中最小的具有完整晶体结构的基本单位,包含了一个或多个原子、离子或分子。
扩展晶胞是指原胞在晶体结构中的重复排列,是构成晶体的基本单位。
三、晶体的生长1. 晶体生长的基本过程晶体生长是指在溶液、熔体或气相中,原子、离子或分子从溶液中萃取并在已生成的晶体上沉积,形成新晶体的过程。
晶体生长的基本过程包括成核、生长和成形几个阶段,成核是指溶液中原子、离子或分子聚集形成晶体的核心;生长是指晶体核心上原子、离子或分子的进一步沉积和排列生长;成形是指晶体的表面形态和结晶过程。
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。
物理晶体知识点总结高中一、晶体的概念和特征1. 晶体的概念晶体是指物质的分子或原子按照一定的规律排列而成的固体。
晶体具有规则的几何形状和清晰的界面。
晶体的结构和性质是由其分子或原子的排列方式和相互作用决定的。
2. 晶体的特征① 定向性:晶体的分子或原子排列有规则的方向性。
② 组织性:晶体具有规则的几何形状和清晰的界面。
③ 可重复性:晶体可以通过原子或分子的重复排列而形成规则的结构。
二、晶体的结构晶体可以分为离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体。
不同类型的晶体具有不同的结构特点。
1. 离子晶体离子晶体的结构由正负电荷的离子相互吸引而形成。
2. 共价晶体共价晶体由共价键连接的原子或分子构成。
共价晶体的结合力较强。
3. 金属晶体金属晶体由金属原子通过金属键相互连接而形成。
金属晶体的结构呈现出金属特有的性质。
4. 分子晶体分子晶体由分子间的范德华力相互作用而形成。
分子晶体的结构通常较松散。
三、晶体的性质1. 透明性晶体的透明性与其结构和原子或分子的排列方式有关。
典型的晶体如石英具有高透明性。
2. 断裂性晶体在机械应力作用下会表现出断裂性。
其断裂的特点与其结构有关,一般可分为解理断裂和不解理断裂。
3. 光学性质晶体对光的折射、散射和吸收等特性称为光学性质。
晶体的光学性质与其结构、原子间的排列方式和晶体的晶型等有关。
4. 磁性晶体的磁性与其原子或分子的排列方式、电子轨道结构和晶体的晶型等有关。
5. 应力应变关系晶体在外力作用下产生应变,并且表现出各向异性。
其应力应变关系与晶体的结构有关。
四、晶体的生长和性质1. 液相生长晶体的液相生长是通过将物质溶解在液相中,然后在适当的条件下使其结晶成固体晶体。
2. 气相生长晶体的气相生长是通过将气态物质在适当的条件下沉积在晶体表面形成晶体。
3. 晶体的性质晶体的性质与其结构和晶体的种类有关。
晶体的性质包括光学性质、磁性、电学性质等。
五、晶体的分析和表征1. 晶体结构分析晶体结构分析是通过X射线衍射、电子衍射、中子衍射等方法来确定晶体的结构。
第三章晶体结构与性质第一节晶体的常识【知识点梳理】一、晶体与非晶体1、晶体与非晶体①晶体:是内部微粒(原子、离子或分子)在空间按一定规律做周期性重复排列构成的物质。
②非晶体:是内部的原子或分子的排列呈杂乱无章的分布状态的物质。
2、晶体的特征(1)晶体的基本性质晶体的基本性质是由晶体的周期性结构决定的。
①自范性:a.晶体的自范性即晶体能自发的呈现多面体外形的性质。
b.“自发”过程的实现,需要一定的条件。
晶体呈现自范性的条件之一是晶体生长的速率适当。
②均一性:指晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。
③各向异性:同一晶体构造中,在不同方向上质点排列一般是不一样的,因此,晶体的性质也随方向的不同而有所差异。
④对称性:晶体的外形和内部结构都具有特有的对称性。
在外形上,常有相等的对称性。
这种相同的性质在不同的方向或位置上做有规律的重复,这就是对称性。
晶体的格子构造本身就是质点重复规律的体现。
⑤最小内能:在相同的热力学条件下,晶体与同种物质非晶体固体、液体、气体相比较,其内能最小。
⑥稳定性:晶体由于有最小内能,因而结晶状态是一个相对稳定的状态。
⑦有确定的熔点:给晶体加热,当温度升高到某温度便立即熔化。
⑧能使X射线产生衍射:当入射光的波长与光栅隙缝大小相当时,能产生光的衍射现象。
X射线的波长与晶体结构的周期大小相近,所以晶体是个理想的光栅,它能使X射线产生衍射。
利用这种性质人们建立了测定晶体结构的重要试验方法。
非晶体物质没有周期性结构,不能使X射线产生衍射,只有散射效应。
(2)晶体SiO2与非晶体SiO2的区别①晶体SiO2有规则的几何外形,而非晶体SiO2无规则的几何外形。
②晶体SiO2的外形和内部质点的排列高度有序,而非晶体SiO2内部质点排列无序。
③晶体SiO2具有固定的熔沸点,而非晶体SiO2无固定的熔沸点。
④晶体SiO2能使X射线产生衍射,而非晶体SiO2没有周期性结构,不能使X射线产生衍射,只有散射效应。
晶体知识点总结晶体是一种有序排列的固态物质,其内部具有规则的结构和周期性的排列。
在晶体中,原子、离子或分子按照一定的方式排列,形成了晶体的晶格结构。
晶体具有许多特殊的性质和应用,因此对晶体的研究和理解具有重要意义。
下面将从晶体的结构、晶体的生长和晶体的应用三个方面进行总结。
一、晶体的结构晶体的结构是指晶体内部原子、离子或分子的排列方式。
晶体的结构可以分为晶格结构和晶体结构两个层次。
1. 晶格结构:晶格是指晶体内部原子、离子或分子排列的空间点阵。
晶格结构可以分为立方晶系、四方晶系、正交晶系、单斜晶系、斜方晶系、三斜晶系和六方晶系七种。
不同的晶格结构决定了晶体的物理和化学性质。
2. 晶体结构:晶体结构是指晶体内部原子、离子或分子的具体排列方式。
晶体结构可以分为离子晶体、共价晶体和金属晶体三类。
离子晶体是由正负离子按照一定的比例排列而成,如氯化钠晶体;共价晶体是由共价键相连的原子或分子组成,如钻石晶体;金属晶体是由金属原子通过金属键相连而成,如铁晶体。
不同的晶体结构决定了晶体的导电性、热传导性等性质。
二、晶体的生长晶体的生长是指从溶液中或蒸汽中原子、离子或分子逐层沉积,形成晶体的过程。
晶体的生长过程受到多种因素的影响,如温度、浓度、溶液的饱和度等。
晶体的生长可以分为自发生长和人工生长两种方式。
1. 自发生长:自发生长是指晶体在自然条件下从溶液或蒸汽中生长。
自发生长主要依靠溶质与溶剂的相互作用和溶液中物质浓度的变化。
自发生长过程中,溶质在溶液中逐渐聚集形成晶核,然后晶核逐渐长大,最终形成完整的晶体。
2. 人工生长:人工生长是指通过人为控制条件和方法,使晶体在实验室或工业生产中得以生长。
人工生长可以采用溶液法、熔融法、气相法等不同的方法。
溶液法是最常用的一种人工生长方法,通过控制温度、浓度等条件,使晶体从溶液中生长。
熔融法是将物质加热至熔点后迅速冷却,使晶体从熔融物中生长。
气相法是将气体中的原子或分子在特定条件下沉积形成晶体。
一.晶体学的基础知识1.1晶体的定义晶体是由一个个原子、离子或基团在三维空间呈周期排列构成的物质。
也就是说,晶体内部的粒子(即原子、离子或基团,也称作结构基元)分布无论沿哪一个方向都具有周期性,即长程有序,如图1.1(a)所示。
非晶仅在少数几个粒子直径的范围内有一定的有序性,即短程有序,如图1.1(b)所示。
晶体和非晶的区别是,晶体既具有短程有序,也具有长程有序;非晶仅具有短程有序,无长程有序。
(a)(b)图1.1晶体结构(a)和非晶结构(b)的比较(二维图)1.2晶体的点阵结构为了简单明了地描述晶体内部粒子排列的周期性,把晶体中按周期重复的粒子,抽象成一个几何点(称作结点)来代表它,而不考虑重复周期中包括的晶体内容(原子、离子或基团)。
如图1.2(a)所示。
各结点所代表的具体内容(原子、离子或基团)称为晶体的结构基元(简称基元)。
连接各结点形成平行六面体形格子,叫做空间点阵(简称点阵)。
(a)(b)图1.2 空间点阵(a)和单位晶胞(b)因此,晶体结构可用下式和图1.3表示:晶体结构=(空间)点阵+(结构)基元图1.3 晶体结构与点阵和基元的关系(二维图)聚合物的晶体结构与点阵和基元的关系如图1.4所示,晶体结构=(空间)点阵+(结构)基元图1.4 聚乙烯(PE)的晶体结构与点阵的关系(二维图)1.3单位晶胞点阵是三维的,并无限大,因为这是一个周期结构,所以可以用一个平行六面体来代表它,这个平行六面体称为单位晶胞,如图1.2(b)所示。
单位晶胞可以有许多选取方式,如图1.2(a)所示的粗线框。
选取时,应取最小体积单元,并且较好地表现出晶体的对称性。
聚合物的单位晶胞是由一个或若干个高分子链段所构成,高分子链以链段(或化学重复单元)排入晶胞中,一个高分子链可以穿越若干个单位晶胞(见图1.4)。
1.4晶胞参数表示晶胞的大小和形状有六个参数,即轴长a、b、c和轴间夹角α、β、c,如图1.2(b)所示。
晶体学相关知识点总结晶体学主要涉及的知识点包括晶体的结构、晶体生长机制、晶体的物理和化学性质等方面。
1. 晶体的结构晶体是由原子、离子或分子通过一定的空间规律排列而成的固体材料。
晶体的结构可以分为周期性排列和无规则排列两种。
周期性排列的晶体在三维空间中具有一定的对称性,可以用晶格和点阵等模型进行描述。
晶体的结构决定了其物理和化学性质,因此对晶体的结构分析是晶体学的重要研究内容。
晶体的结构可以通过X射线衍射、电子衍射、中子衍射等技术进行研究。
通过这些技术可以得到晶格常数、原子位置、晶体对称性等信息,从而揭示晶体的结构特征和性质。
2. 晶体的生长机制晶体的生长是晶体学的重要研究对象之一。
晶体的生长是由于晶体内部原子、分子或离子的有序排列过程,它涉及到热力学、动力学等多个方面的知识。
晶体的生长机制可以分为体积生长和表面生长两种。
体积生长是指晶体中物质原子的有序排列向着三维空间的延续进行,而表面生长是指晶体表面上物质原子的有序排列。
晶体的生长机制可以通过晶体生长实验、数值模拟等方法进行研究。
研究晶体的生长机制有助于深入了解晶体的结构与性质,同时也对材料加工、晶体生长技术等方面有着重要的应用价值。
3. 晶体的物理性质晶体的物理性质是指晶体在不同条件下对外界环境和外力的响应能力。
晶体的物理性质与其结构密切相关,例如晶体的光学性质、电学性质、热学性质等都与晶体的结构有着紧密的联系。
晶体的物理性质研究主要包括晶体的光学性质、电学性质、热学性质等方面。
对于晶体的光学性质,我们可以通过测量晶体的折射率、吸收系数、散射光强度等参数来揭示晶体的结构特征。
而对于晶体的电学性质,我们可以通过测量晶体在外电场下的响应情况来了解晶体的电学性质。
对于晶体的热学性质,我们可以通过测量晶体的热导率、热膨胀系数等参数来了解晶体的热学性质。
4. 晶体的化学性质晶体的化学性质是指晶体在化学反应中的表现。
晶体的化学性质与其结构和成分密切相关,包括晶体的化学稳定性、溶解性、反应性等方面。
1.4晶体学基础(晶向指数与晶面指数)(总16页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--晶向指数和晶面指数一晶向和晶面1 晶向晶向:空间点阵中各阵点列的方向(连接点阵中任意结点列的直线方向)。
晶体中的某些方向,涉及到晶体中原子的位置,原子列方向,表示的是一组相互平行、方向一致的直线的指向。
2 晶面晶面:通过空间点阵中任意一组阵点的平面(在点阵中由结点构成的平面)。
晶体中原子所构成的平面。
不同的晶面和晶向具有不同的原子排列和不同的取向。
材料的许多性质和行为(如各种物理性质、力学行为、相变、X光和电子衍射特性等)都和晶面、晶向有密切的关系。
所以,为了研究和描述材料的性质和行为,首先就要设法表征晶面和晶向。
为了便于确定和区别晶体中不同方位的晶向和晶面,国际上通用密勒(Miller)指数来统一标定晶向指数与晶面指数。
二晶向指数和晶面指数的确定1 晶向指数的确定方法三指数表示晶向指数[uvw]的步骤如图1所示。
(1)建立以晶轴a,b,c为坐标轴的坐标系,各轴上的坐标长度单位分别是晶胞边长a,b,c,坐标原点在待标晶向上。
(2)选取该晶向上原点以外的任一点P(xa,yb,zc)。
(3)将xa,yb,zc化成最小的简单整数比u,v,w,且u∶v∶w = xa∶yb∶zc。
(4)将u,v,w三数置于方括号内就得到晶向指数[uvw]。
图1 晶向指数的确定方法图2 不同的晶向及其指数当然,在确定晶向指数时,坐标原点不一定非选取在晶向上不可。
若原点不在待标晶向上,那就需要选取该晶向上两点的坐标P(x1,y1,z1)和Q(x2,y 2,z 2),然后将(x 1-x 2),(y 1-y 2),(z 1-z 2)三个数化成最小的简单整数u ,v ,w ,并使之满足u ∶v ∶w =(x 1-x 2)∶(y 1-y 2)∶(z 1-z 2)。
则[uvw ]为该晶向的指数。
显然,晶向指数表示了所有相互平行、方向一致的晶向。
晶体常识知识点总结在日常生活中,我们经常听到有关晶体的描述,例如水晶、盐晶、冰晶等。
晶体是许多物质在固态下的一种结晶状态,它们具有一定的规律性和周期性,是物质的一种特殊形态。
在化学、物理、地质学等领域,晶体的研究对于理解物质的性质和应用具有重要的意义。
本文将从晶体的定义、结构、性质、应用等方面进行详细的总结和介绍。
一、晶体的定义晶体是指具有一定规律的空间周期性排列的固态物质,其分子、原子或离子排列在空间上呈现出特定的对称性和周期性。
晶体在固态下有特定的形状和体积,能够反射、折射光线,并具有独特的物理性质。
晶体的结构和性质与其组成物质的种类和结构有关,不同的晶体具有不同的特征和用途。
二、晶体的结构1. 晶格结构晶体的结构是由原子、分子或离子在空间上的排列方式决定的,这种排列方式称为晶格结构。
晶格结构可以分为三种类型:简单立方晶格、面心立方晶格和体心立方晶格。
不同晶体的晶格结构存在差异,其形成取决于原子、分子或离子的大小、电荷和化学键等因素。
2. 晶体形态晶体的形态是指晶体表面的外部形状,它与晶体内部的晶格结构密切相关。
晶体形态一般由晶体面、晶体棱和晶体顶角组成,不同晶体具有特定的形态特征。
晶体形态的研究对于矿物学和材料科学具有重要的意义。
3. 晶体缺陷晶体在生长或形成过程中常常出现一些缺陷,例如晶格中的替位、畴界等,这些缺陷对于晶体的物理性质和化学性质具有重要的影响。
晶体缺陷的研究是晶体学和固体化学的重要内容。
三、晶体的性质1. 光学性质晶体具有特定的光学性质,包括折射、吸收、偏振等。
晶体的光学性质与其晶格结构和分子结构密切相关,不同晶体对光的作用也有所区别。
2. 热学性质晶体的热学性质包括热膨胀、热导率等。
晶体的热学性质与其分子结构、晶格结构和晶体形态有关,不同晶体在热学性质上也存在差异。
3. 电学性质晶体在电场下表现出一些特殊的电学性质,包括电介质、压电效应、铁电效应等。
晶体的电学性质对于电子器件和材料科学有着重要的应用价值。
晶体的分类知识点总结一、根据晶体结构的分类1. 晶体的类型晶体可以分为单晶体、多晶体和非晶体三类。
单晶体是指晶格排列完整,没有晶界,晶粒的直径可以从毫米到数十厘米不等。
多晶体是指由多个晶粒组成,晶界可以是明显的界面,也可以是粒子间的微细结构。
非晶体是指物质的原子或分子没有严格的周期性排列,因此没有晶格,没有晶体性,是一种无序的固体物质。
2. 晶体的结构晶体根据其原子或分子的排列方式,可以分为立方晶系、四方晶系、六角晶系、三方晶系、单斜晶系、斜方晶系等七种晶系。
立方晶系是晶胞的三个边相等,三个角均为直角,六个面互相垂直。
四方晶系是晶胞的三个边两两相等,三个角均为直角。
六角晶系是晶胞的三个边相等,三个角均为60度。
三方晶系是晶胞的三个边相等,两个角相等。
单斜晶系是晶胞的三个边两两不相等,三个角均为直角。
斜方晶系是晶胞的三个边相互垂直,但长短不同。
3. 晶体的对称性根据晶体的对称性,晶体可以分为各向同性晶体和各向异性晶体两类。
各向同性晶体是指晶体在任何方向上的物理性质是一样的,具有完全的对称性。
各向异性晶体是指晶体在不同方向上的物理性质是不同的,具有部分对称性。
二、根据晶体化学成分的分类1. 根据晶体的化学成分晶体的化学成分对其性质具有重要影响,因此可以根据晶体的化学成分进行分类。
根据晶体的化学成分,可以分为无机晶体和有机晶体两类。
无机晶体是指晶体中的原子或分子是无机化合物,如氧化物、硫化物、卤化物等。
有机晶体是指晶体中的原子或分子是有机分子或有机化合物,如葡萄糖、脂肪酸、蛋白质等。
2. 根据晶体的组成元素根据晶体的组成元素,晶体可以分为硅酸盐晶体、氧化物晶体、硫化物晶体、卤化物晶体、碳酸盐晶体、金属晶体等几种。
硅酸盐晶体是指晶体中主要由SiO4四面体组成的晶体,如长石、石英等。
氧化物晶体是指晶体中的主要成分是氧化物,如金刚石、冰英石等。
硫化物晶体是指晶体中的主要成分是硫化物,如黄铁矿、辉锑矿等。
卤化物晶体是指晶体中的主要成分是卤化物,如岩盐、方铅矿等。
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。
晶体学小知识总结人:朱伟敏广西大学化学化工学院物理化学专业16143030081、对称操作与对称动作物体在正交变换(保持两点间距离不变的几何操作,如旋转,反伸,反映)下不变,则该变换为物体的对称操作。
2、对称要素(symmetry elements,elements of symmetry)在研究对称时,为使物体或图形发生有规律重复而凭借的一些几何要素(点、线、面)称为对称要素。
晶体外形上可能存在的对称要素有:对称面、对称中心、对称轴、旋转反伸(反演或倒反)轴和旋转反映轴。
其中旋转反伸轴与旋转反映轴之间有一定的等效关系,可以彼此取代。
在晶体内部结构中,除上述对称要素外,还可能出现像移面和螺旋轴,并必定有平移轴存在。
晶体中对称要素共有8种,分别是1,2,3,4,6 ,m,i,-n(这里用国际符号表示3、对称元素对称元素与相应对称动作有严格的对应关系4、对称要素组合在结晶多面体中,可以有一个对称要素单独存在,也可以有若干个对称要素组合在一起共存。
对称要素组合服从如下规律:1)如果有一个二次轴L2垂直n次轴L n,则必有n个L2垂直于L n ,即L n x L2→L n nL2 。
2)如果有一个对称面P垂直偶次轴L n(n为偶数),则在其交点存在对称中心C,即L n xP→L n PC。
3)如果有一个对称面P包含对称轴L n,则必有n个P包含L n,即L n xP→L n nP。
4)如果有一个二次轴垂直于旋转反伸轴L n i,或者有一个对称面P包含L n i,当n为奇数时必有n L2垂直L n i和n个对称面包含L n i,即L n i x L2→L n i n L2nP,L n i xP→L n i n L2nP;当n为偶数时必有n/2个L2垂直L n i和n/2个P包含L n i,即L n i x L2→L n i n/2 L2n/2P,L n i xP→L n i n/2L2 n/2P。
5、点群(1)对称性是晶体的一个共性,结晶多面体中,全部对称要素的组合,称为该结晶多面体的点群(也称对成型)。
晶体知识点总结归纳一、晶体结构1、晶体的周期性结构晶体的原子或者分子按照一定的规则排列,形成周期性的结构。
这种周期性结构能够使得晶体在空间中呈现出一定的几何形状,比如正方体、六棱柱等。
晶体的周期性结构是晶体学的基础,它决定了晶体的物理性质和化学性质。
2、晶体的晶胞晶体的周期性结构可以用一个最小的单位来描述,这个单位就是晶胞。
晶胞是一个由原子或者分子组成的空间结构,它能够通过平移操作重复填充整个晶格。
晶胞的几何形状可以是立方体、正六边形、正八面体等。
晶胞之间的排列方式可以分为立方晶系、四方晶系、正交晶系、六方晶系、单斜晶系和三斜晶系六种。
3、晶体的结构体系晶体学根据晶体的结构特点将晶体分为七种结构体系:三斜晶系、单斜晶系、正交晶系、六方晶系、三方晶系、四方晶系和立方晶系。
每种结构体系又可以进一步细分为不同的晶体族和晶体面。
4、晶体的晶面和晶向在晶体的结构中,晶面和晶向是两个非常重要的概念。
晶面是晶体中原子或者分子排列的平行表面,它通过Miller指数来进行描述。
晶向是晶体中原子或者分子排列的方向,它通过晶向指数来进行描述。
晶面和晶向的概念对于描述和理解晶体的外观和物理性质有着重要的作用。
5、晶体的点阵和空间群晶体的周期性结构可以用点阵和空间群来描述。
点阵是晶体结构中最小的重复单元,它能够通过平移操作重复填充整个晶格。
空间群是晶体结构中具有平移、旋转和镜像对称性的一种对称操作。
点阵和空间群的描述能够完整地描述晶体的结构和对称性。
二、晶体的生长1、晶体生长的方式晶体生长是晶体学中一个非常重要的研究领域,它研究的是晶体是如何从溶液或者气态中长大的。
晶体生长的方式包括溶液生长、气相生长和固相生长三种。
溶液生长是晶体从溶液中长大的过程,这是晶体生长中最常见的一种方式。
气相生长是晶体从气态中长大的过程,它常用于生长单晶膜和纳米颗粒。
固相生长是晶体从固态中长大的过程,它常用于生长大尺寸的单晶材料。
2、晶体生长的控制晶体生长的过程受到各种因素的影响,比如温度、浓度、界面能等。
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。
第一章晶体和非晶体★相当点〔两个条件:1、性质一样,2、四周环境一样。
〕★空间格子的要素:结点、行列、面网★晶体的根本性质:自限性:晶体能够自发地生长成规那么的几何多面体形态。
均一性:同一晶体的不同局部物理化学性质完全一样。
晶体是确定均一性,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,晶体形态一样的几个局部〔或物理性质一样的几个局部〕有规律地重复消灭。
最小内能性:晶体和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 组重要的根本概念: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、面网间距和面网密度的关系.3)晶体的根本性质:自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能、稳定性,并说明为什么。
其次章晶体生长简介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沉淀反响法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固相反响结晶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外表能大于体自由能,而当晶核长大后外表能小于体自由能?由于成核过程有一个势垒:能越过这个势垒的就可以进展晶体生长了,否那么不行。
★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、容器壁上简洁成核?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和区分?联系:都是层层外推生长;区分:生长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★★布拉维法那么(law of Bravais):晶体上的实际晶面往往平行于面网密度大的面网。
为什么?面网密度大—面网间距大—对生长质点吸引力小—生长速度—慢在晶形上保存—生长速度快—尖灭★PBC〔周期性键链〕理论:晶面分为三类:F 面(平坦面,两个Periodic Bond Chain PBC)晶形上易保存。
S 面(阶梯面,一个PBC)可保存或不保存。
K 面(扭折面,不含PBC),晶形上不易保存。
★居里-吴里弗原理〔最小外表能原理〕:晶体上全部晶面的外表能之和最小的形态最稳定。
●思考:以上三个法那么-理论-原理的联系?面网密度大-PBC 键链多-外表能小■2.5 影响晶体生长的因素涡流、温度、杂质、粘度、组分相对浓度、结晶速度2.6晶体的溶解和再生■本章重点总结: 1.成核的条件;2.晶体生长的两个模型及其相互联系;3.影响晶体形态的内因:布拉维法那么、PBC 理论及其相互联系。
第三章晶体的测量和投影★面角守恒定律:同种矿物的晶体,其对应晶面间角度守恒。
面角守恒定律的意义:结晶学开展的奠基石。
★晶体的投影:将晶面的空间分布转化为平面图。
极射赤平投影、心射极平投影对于晶体上的对称面我们通常不将之转化为点,而是干脆投影成一条弧线。
■本章总结:1. 面角守恒定律及其意义;2.晶面的投影过程,3.吴氏网的构成和应用,4.方位角和极距角的概念,5.投影图的解读,即从投影图上点的分布规律能看出晶体上晶面的空间分布规律第四章晶体的宏观对称4.1对称的概念和晶体对称的特点★概念:对称就是物体一样局部有规律的重复。
★晶体对称的特点:1〕由于晶体内部都具有格子构造,通过平移,可使一样质点重复,因此,全部的晶体构造都是对称的。
2〕晶体的对称受格子构造规律的限制,因此,晶体的对称是有限的,它遵循“晶体对称定律” 。
3〕晶体的对称不仅体此时此刻外形上,同时也体此时此刻物理性质。
由以上可见:格子构造使得全部晶体都是对称的,格子构造也使得并不是全部对称都能在晶体中消灭的。
4.2晶体的宏观对称要素对称操作★使对称图形中一样局部重复的操作,叫对称操作。
★在进展对称操作时所应用的帮助几何要素〔点、线、面〕,称为对称要素。
★对称面—P 操作为反映。
可以有多个对称面存在,如3P、6P 等.★晶体中对称面可能消灭的位置有:(1)垂直并平分晶面。
(2)垂直晶棱并通过它的中点。
(3)包含晶棱。
★对称轴—Ln 操作为旋转。
其中n 代表轴次,意指旋转360 度一样局部重复的次数。
旋转一次的角度为基转角α,关系为:n=360/α。
名称符号基转角作图符号一次对称轴二次对称轴L1L2360。
180三次对称轴L3 120 ▲四次对称轴L4 90 ■◆六次对称轴L660★晶体中对称轴可能消灭的位置有:(1)晶面中心;(2)晶棱中点;(3)角顶。
★晶体的对称定律由于晶体是具有格子构造的固体物质,这种质点格子状的分布特点确定了晶体的对称轴只有n = 1,2,3,4,6 这五种,不行能消灭n = 5,n 〉6 的状况。
为什么呢?直观形象的理解:垂直五次及高于六次的对称轴的平面构造不能构成面网,且不能毫无间隙地铺满整个空间, 即不能成为晶体构造。
★对称中心—C 操作为反伸。
只可能在晶体中心,只可能一个。
★总结:但凡有对称中心的晶体,晶面总是成对消灭且两两反向平行、同形等大。
★旋转反伸轴–Li 操作为旋转+反伸的复合操作。
对称要素组合定理★定理1 假设有一个对称面P包含Ln,那么必有n个P同时包含此Ln,Ln+P//=Ln nP,且任二相邻的P 之间的夹角等于360o/2n。
或:Ln +P// →LnnP//〔P 和P 夹角为Ln 基转角的一半〕;★逆定理:两个P 相交,其交线必为一Ln,其基转角为P 夹角的两倍,并导出其他n个包含Ln 的P。
●思考:两个对称面相交60°,交线处会产生什么对称轴?★定理 2:Ln+L2⊥→LnnL2 (L2 和L2 的夹角是Ln 基转角的一半)★逆定理:L2 和L2 相交,在其交点且垂直两L2 会产生Ln,其基转角是两L2 夹角的两倍。
并导出其他n 个在垂直Ln 平面内的L2。
●思考: 两个L2 相交30°,交点处并垂直L2 所在平面会产生什么对称轴?★定理3:Ln +P ⊥→LnP ⊥ C (n 为偶数)★逆定理:Ln +C → LnP ⊥ C (n 为偶数) P +C → LnP ⊥ C (n 为偶数)★这必需理说明白L2、P、C 三者中任两个可以产生第三者。
★定理 4:Lin + P// =Lin ⨯L2 ⊥→Lin n/2 L2 ⊥ n/2 P// 〔n 为偶数〕→Lin n L2 ⊥ nP//〔n 为奇数〕本章重点总结:1)对称要素:P, Ln, C, Lin;2)对称要素组合:4 个定理;3)对称型:要学会用组合定理判定正确和否;4)晶体的对称分类:3 个晶族,7 个晶系,32 个晶类。
第五章晶体的定向和结晶符号5.1结晶轴和晶体几何常数结晶轴的概念和选择〔1〕结晶轴的概念晶轴是几条假想沿着和晶体对称有关的限定方向穿过志向晶体的直线,相交在晶体中心。
轴单位(轴长)和轴率(1)轴单位:晶轴的度量单位称为轴单位,轴单位是和相应晶轴平行的行列上的结点问距,x、y、z 轴上的结点间距用以a、b、c 表示。
(2)轴率:将轴单位进展连比,记为a:b:c,称为轴率。
轴率通常以易的长度作为单位长度,写成以易为1 的连比式,例如橄榄石的轴率是0.46575:1:0.58651。
5.2各晶系结晶轴的选择及其晶体几何常数特点等轴晶系(1)对称特点:必有三个相互垂直的L4或Li4或L2,这三个方向呈等长,这三个方向可以借助于L3的作用相互重复,性质一样,结点间距相等。
(2)选轴:以相互垂直的3L4 或3Li4为x、y、z 轴;没有4 次轴时选择相互垂直的3L2 为x、y、z 轴,并使z 轴直立,y 轴左右,x 轴前后。
(3)晶体几何常数:a:b:c=1:1:l,α=β=γ=90二、晶面指数和晶面相对空间位置的关系(留意填空题)(1)假设晶面和某结晶轴平行,那么晶面在该结晶轴上的截距和截距系数为∞,相应的晶面指数为0。
(2)假设晶面和结晶轴截于负端,相应晶面指数为负,把负号写在相应晶面指数的上端如。
(3)在同一晶体上,假设有两个晶面,晶面指数确实定值全部对应相等,符号全部对应相反,那么这两晶面相互平行,如。
(4)假设仅知道晶面和结晶轴是相交的,但无法确定晶面指数的具体数值,这类晶面符号用一般式来表示,如(hkl)、(hhk)、(hkk)等。
(5)在同一晶面符号中,晶面指数确实定值越大,表示晶面在相应结晶轴上的截距系数越小,在轴单位一样的状况下,还表示晶面在该结晶轴上的截距越小,如(1120),晶面在U 轴上的截距是X、Y 轴上的1/2。
5.4晶棱符号和晶带符号一、晶棱符号:晶棱符号是表征晶棱方向的符号,全部平行的晶棱具有同一个晶棱符号。
二、晶带: 交棱相互平行的一组晶面的组合,称为一个晶带。
5.5对称型的国际符号见书本。