第7章 对称性国际符号
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1.1 名词解释:等同点、结点、空间点阵、晶体、对称、对称型、晶系、晶类、布拉菲格子、晶胞、晶胞参数、晶体定向、晶面指数、晶向指数、晶带轴定律1.2 略述从一个晶体结构中抽取点阵的意义和方法?空间点阵与晶体结构有何对应关系?1.3 什么叫对称性?晶体的对称性有何特点,为什么?1.4 晶体中有哪些对称要素,用国际符号表示。
1.5 试找出正四面体、正八面体和立方体中的所有对称元素,并确定其所属点群、晶系。
1.6 根据什么将14种布拉维点阵分成七个晶系?各晶系特点如何?为什么14种布拉维点阵中有正交底心而无四方底心和立方底心点阵型式?以图说明。
说明七个晶系的对称特点及晶体几何常数的关系。
1.7 什么叫单位平行六面体(或单位)?在三维点阵中选取单位平行六面体应遵循哪些原则?为什么?1.8 a≠b≠c, α=β=γ=90℃的晶体属于什么晶系?a≠b≠c, α≠β≠γ≠90°的晶体属什么晶系?能否据此确定这二种晶体的布拉维点阵?1.9 一个四方晶系晶体的晶面,其上的截距分别为3a、4 a,6c,求该晶面的晶面指数。
1.10 四方晶系晶体a=b,c=1/2a。
一晶面在X、Y、Z轴上的截距分别为2a, 3b和6c。
给出该晶面的密勒指数。
1.11 某一晶面在x、y、z三个坐标轴上的截距分别为1a,∞b,3c,求该晶面符号。
1.12 在正交简单点阵、底心点阵、体心点阵、面心点阵中分别标出(110)、(011)、(101)三组晶面,并指出每个晶面上的结点数。
1.13 在立方晶系中画出下列晶面:a)(001);b)(110);c)(111)。
在所画的晶面上分别标明下列晶向:a)[210];b)[111];c)[101]。
1.14 试说明在等轴晶系中,(111)、(111)、(222)、(110)与(111)面之间的几何关系。
1.15 在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数:(001)与[210],(111)与[112],(110)与[111],(322)与[236],(257)与[111],(123)与[121],(102),(112),(213),[110],[111],[120],[ 321]。
晶体的对称性-空间群符号的解释1. 晶体的宏观和微观对称性晶体的对称性最直观地表现在其几何外形上,由于晶体外形为有限的几何图形,故晶体外形上所体现的对称性与分子一样为点对称性,称为宏观对称性。
有四种类型的对称操作和对称元素旋转旋转轴反映反映面(镜面)反演对称中心旋转反演反轴由于晶体内部结构为点阵结构,点阵结构是一种无限的几何对称图形。
故晶体结构具有这种基本的空间对称性(通过平移对称操作能使点阵结构复原),常称为晶体的微观对称性。
有三种类型的对称操作和对称元素平移点阵螺旋螺旋轴滑移滑移面2. 晶体和晶体结构对称性的有关定理晶体和晶体结构的对称元素及相应的对称操作有上述七种。
晶体中点阵与对称元素的制约关系为:对称面和对称轴的取向定理在晶体结构的空间点阵图形中,对称轴必与一组直线点阵平行,并与一组平面点阵垂直;对称面则必与一组直线点阵垂直,并与一组平面点阵平行。
(对称轴包括旋转轴、反轴和螺旋轴;对称面包括反映面、滑移面)对称轴的轴次定理在晶体结构中存在的对称轴,其轴次只能为1、2、3、4、6这五种。
3. 7个晶系和32个晶体点群根据晶体的对称性,可将晶体分为7个晶系,每个晶系有它自己的特征对称元素。
由于晶体的对称性定理,限制了对称轴的轴次只能为1、2、3、4、6;又由于反轴中只有4重反轴是独立的对称元素,所以在晶体的宏观对称性中,只能找到8个独立的对称元素:1、2、3、4、6、m、i、。
与分子所含的对称元素相比,晶体中所含的对称元素有限,这八个对称元素按一定的组合规则组合后只能产生32个对称类型(对称元素系),每个对称类型所具有的对称元素所对应的对称操作构成一个群。
由于晶体的宏观外形为有限图形,故各种对称元素至少要相交于一点,故称为32个晶体点群。
对于晶体点群,除了用和分子点群一样的符号(Schönflies)表示外,还用晶体点群的国际上通用的符号——国际符号表示。
国际符号是按晶系不同,依次在三个不同方向上将晶体所具有的对称元素表示出来。
名词解释11名词解释:1晶体2对称型3晶体常数4布拉菲格子5典型结构6类质同象7同质多象8多型9鲍林第一规则10鲍林第二规则11位移性转变与重建型转变12解理13光率体14光性均质体15光性非均质体16消光17全消光18.有序无序19.单形聚形20.空间格子1晶体:是内部质点在三维空间周期性地重复排列构成的固体物质。
晶体是具有各自构造的固体。
6.类质同像:晶体结构中某种质点为性质相似的他种质点所替代,共同结晶成均匀的单一相的混合晶体,而能保持其键性和结构型式不变,仅晶格常数和性质略有改变。
7.同质多象:化学成分相同的物质,在不同的物理化学条件下,形成结构不同的若干种晶体的现象。
8.多型:一种元素或化合物以两种或两种以上的层状结构存在的现象,不同层状结构之间单元层是相同的,仅仅是层的堆垛方式不同9.鲍林第一规则:围绕每一阳离子形成一个阴离子配位多面体,阴、阳离子的间距决定于它们的半径之和,阳离子的CN取决于它们的半径之比。
10鲍林第二规则:阳离子的电价为其周围的阴离子的电价所平衡,即静电价原理11.移位型转变,不涉及键的破坏和重建,只是结构中原子或离子稍作位移,键角有所改变,相当于整个结构发生了一定的变形。
如:α-石英和β-石英之间的转变重建型转变,转变时晶体结构发生了彻底改组,包括键性、配位态及堆积方式等的变化,再重新建立起新变体的结构。
如:金刚石和石墨间的转变12.解理:矿物晶体受应力作用而超过弹性限度时,沿一定结晶学方向破裂成一系列光滑平面的性质。
13.光率体:表示光在晶体中传播时,光波振动方向与相应折射率之间关系的一种光性指示体14.光性均质体:等轴晶系矿物和非晶质物质的光学性质各方向相同(萤石,玻璃)。
15.光性非均质体:中级晶族及低级晶族矿物的光学性质随方向而异。
16.消光:入射光透过下偏光镜和矿片后被上偏光镜全部阻挡致使矿物呈现黑暗的现象。
17.全消光:矿物出现消光现象,且旋转载物台360度消光现象不变。
考试课程名称:结晶学学时:40学时考试方式:开卷、闭卷、笔试、口试、其它考试内容:一、填空题(每空0.5分,共10分)1.晶体的对称不仅体现在上,同时也体现在上。
2.中级晶族中,L2与高次轴的关系为。
3.下面的对称型国际符号对应晶系分别为:23为晶系,32为晶系,mm2为晶系,6mm为晶系。
4.金刚石晶体的空间群国际符号为Fd3m,其中F表示,d表示,根据其空间群符号可知金刚石属于晶系,其宏观对称型的全面符号为。
5.正长石通常发育双晶,斜长石发育双晶。
6.晶体中的化学键可以分为、、、和等五种。
7.最紧密堆积原理适用于晶格和晶格的晶体。
二、选择题(每题1分,共10分,前4题为单选)1.对于同一种晶体而言,一般说来大晶体的晶面数与小晶体的晶面数,哪个更多?()A、大晶体的B、小晶体的C、一样多D、以上均错误2.类质同象中,决定对角线法则的最主要因素是:()A、离子类型和键型B、原子或离子半径C、温度D、压力3.具有L i4和L i6的晶体的共同点是:()A、有L2B、无PC、无CD、有垂直的P4.关于布拉维法则说法不正确的是:()A、实际晶体的晶面往往平行于面网密度大的面网B、面网密度越大,与之平行的晶面越重要C、面网密度越大,与之平行的晶面生长越快D、面网密度越大,与之平行的晶面生长越慢5.可以与四面体相聚的单形有()A、四面体B、立方体C、八面体D、四方柱E、斜方双锥6.黄铁矿晶体通常自发地生长成为立方体外形,这种现象说明晶体具有()性质:A、自限性B、均一性C、异向性D、对称性7.下面说法中正确的有:()A、准晶体具有近程规律B、非晶体具有远程规律C、准晶体具有远程规律D、非晶体具有近程规律8.某晶面在X、Y、Z轴上截距相等,该晶面可能的晶面符号有()A、(hhl)B、(hkl)C、(1011)D、(hh h2l)9.同一晶带的晶面的极射赤平投影点可能出现的位置有()A、基圆上B、直径上C、大圆弧上D、小圆弧上10.关于有序-无序现象说法正确的有()A、有序-无序是一种特殊的类质同象B、形成的温度越高晶体越有序C、形成的温度越高晶体越无序D、有序-无序是一种特殊的同质多象三、名词解释(5个,每个2分,共10分)1.平行六面体2.晶体对称定律3.空间群4.双晶律5.多型四、问答题(29分)1.石盐(NaCl)晶体的空间群为Fm3m,请在石盐晶体结构平面示意图(下图a,b)中分别以氯离子和钠离子为研究对象,画出各自的平面格子的最小重复单元。