晶体结构
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第七章晶体结构第一节晶体的点阵结构一、晶体及其特性晶体是原子(离子、分子)或基团(分子片段)在空间按一定规律周期性重复地排列构成的固体物质。
晶体中原子或基团的排列具有三维空间的周期性,这是晶体结构的最基本的特征,它使晶体具有下列共同的性质:(1)自发的形成多面体外形晶体在生长过程中自发的形成晶面,晶面相交成为晶棱,晶棱会聚成顶点,从而出现具有几何多面体外形的特点。
晶体在理想环境中应长成凸多面体。
其晶面数(F)、晶棱数(E)、顶点数(V)相互之间的关系符合公式:F+V=E+2 八面体有8个面,12条棱,6个顶点,并且在晶体形成过程中,各晶面生长的速度是不同的,这对晶体的多面体外形有很大影响:生长速度快的晶面在晶体生长的时候,相对变小,甚至消失,生长速度小的晶面在晶体生长过程中相对增大。
这就是布拉维法则。
(2)均匀性:晶体中原子周期性的排布,由于周期极小,故一块晶体各部分的宏观性质完全相同。
如密度、化学组成等。
(3)各向异性:由于晶体内部三维的结构基元在不同方向上原子、分子的排列与取向不同,故晶体在不同方向的性质各不相同。
如石墨晶体在与它的层状结构中各层相平行方向上的电导率约为与各层相垂直方向上电导率的410倍。
(4)晶体有明显确定的熔点二、晶体的同素异构由于形成环境不同,同一种原子或基团形成的晶体,可能存在不同的晶体结构,这种现象称为晶体的同素异构。
如:金刚石、石墨和C60是碳的同素异形体。
三、晶体的点阵结构理论1、基本概念(1)点阵:伸展的聚乙烯分子具有一维周期性,重复单位为2个C原子,4个H 原子。
如果我们不管其重复单位的内容,将它抽象成几何学上的点,那么这些点在空间的排布就能表示晶体结构中原子的排布规律。
这些没有大小、没有质量、不可分辨的点在空间排布形成的图形称为点阵。
构成点阵的点称为点阵点。
点阵点所代表的重复单位的具体内容称为结构基元。
用点阵来研究晶体的几何结构的理论称为点阵理论。
(2)直线点阵:根据晶体结构的周期性,将沿着晶棱方向周期的重复排列的结构单元,抽象出一组分布在同一直线上等距离的点列,称直线点阵。
14种晶体结构晶体是由原子、分子或福隔离子按照一定的空间规则排列而成的有序固体。
晶体结构是指晶体中原子、离子或分子排列的规则和顺序。
在固体物质中,晶体结构的种类有很多种,其中比较常见的有以下14种:1. 立方晶体结构:最简单的晶体结构之一,具有三个等长的边和六个等角,包括简单立方、体心立方和面心立方三种类型。
2. 六方晶体结构:其晶胞的基本结构是六方密堆,其中最典型的就是六方晶体和螺旋晶体。
3. 正交晶体结构:晶胞具有三个不相互垂直的晶轴,分别被称为a、b 和c 轴,是最常见的晶体结构之一。
4. 单斜晶体结构:晶胞具有两个不相互垂直的晶轴,是晶体结构中的一种。
5. 三方晶体结构:具有三个相等的轴,夹角为60度,最常见的晶体结构之一是石英。
6. 菱晶体结构:晶胞内部有四面体结构,是一种简单的晶体结构。
7. 钙钛矿晶体结构:一种具有钙钛矿结构的晶体,包括钙钛矿结构和螺旋钙钛矿结构。
8. 蜗牛晶体结构:晶胞的形状像一只蜗牛的壳,是晶体结构中的一种。
9. 立方密排晶体结构:晶胞的结构是立方密排,是晶体结构中的一种。
10. 体心立方晶体结构:晶体结构的晶胞中有一个原子位于晶体的中心,是晶体结构中的一种。
11. 面心立方晶体结构:晶体结构的晶胞的各个面的中心有一个原子,是晶体结构中的一种。
12. 钻石晶体结构:晶体结构的晶胞构成了一种钻石结构,是晶体结构中的一种。
13. 银晶体结构:晶体结构的晶胞构成了一种银结构,是晶体结构中的一种。
14. 锶钛矿晶体结构:晶体结构的晶胞构成了一种锶钛矿结构,是晶体结构中的一种。
晶体结构的种类繁多,每种晶体结构都有其独特的结构特点和性质,对晶体的物理和化学性质有着重要的影响。
研究晶体结构不仅可以帮助我们更好地了解晶体的构成和性质,还有助于我们在材料科学、物理化学等领域的应用和研究。
因此,对晶体结构的研究具有重要的科学意义和应用价值。
常见的晶体结构高中化学晶体是由原子、分子或离子等按照一定的规则排列组成的固体物质。
晶体结构是指晶体中原子、分子或离子的排列方式和空间位置的有序性。
以下是一些常见的晶体结构:1.立方晶系:立方晶系是最简单的晶体结构类型,具有最高的对称性。
立方晶系包括以下几种晶体结构:-简单立方结构:最简单的晶体结构,如钠金属。
-面心立方结构:每个立方格点上除了原子所在的角点外,还有一个原子位于正方形面的中心,如铝、铜等。
-体心立方结构:每个立方格点上除了原子所在的角点外,还有一个原子位于立方体的中心,如铁、锂等。
-体心立方密堆结构:在体心立方结构的基础上,每个体心立方顶点上还有各自的三个原子,如铬、铤等。
2.六方晶系:六方晶系的晶体结构相对复杂,具有六重轴对称性。
六方晶系包括以下几种晶体结构:-六方最密堆积结构:最密堆积的晶体结构,如铝合金、硬质合金等。
3.正交晶系:正交晶系的晶体结构具有三个相互垂直的轴和互相垂直的面,没有对称轴。
正交晶系包括以下几种晶体结构:-基心正交结构:每个顶点上有原子以外,还有一个原子位于底面的中点,如锌等。
-面心正交结构:每个顶点上原子以外,还有一个原子位于两个邻接底面的中点和两个对称角上的原子,如镍。
4.单斜晶系:单斜晶系的晶体结构具有一个二重轴和一组不对称的轴,没有对称轴。
单斜晶系包括以下几种晶体结构:-单斜底心结构:每个顶点上有原子以外,还有一个原子位于两个底面的中点,如铅、镀镍等。
5.斜方晶系:斜方晶系的晶体结构没有对称轴,具有两个相等且垂直的轴。
-斜方单斜结构:具有一个反射面,如黄铁矿、菱铁矿等。
6.三斜晶系:三斜晶系的晶体结构没有对称轴,也没有垂直的轴。
三斜晶系包括以下几种晶体结构:-无底心三斜结构:没有底心原子,如铜酸亚锌等。
这些晶体结构是根据晶体的对称性进行分类的,每一种晶体结构都有其独特的排列方式和空间位置。
通过研究晶体结构,可以揭示物质的物理和化学性质以及材料的制备和应用方面的特点。