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晶体结构一、晶体、准晶体和非晶体材料结构特征与差别（1）晶体结构：整个晶体是一个完整的单一结构，即结晶体内部的微粒在三维空间呈高度有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序，且具有各向异性。
（2）准晶体结构：既不同于晶体，也不同于非晶态，原子分布不具有平移对称性，但仍有一定的规则，且呈长程的取向性有序分布，可认为是一种准周期性排列。
一位准晶：原子有二维是周期分布的，一维是准晶周期分布。
一维准晶模型————菲博纳奇（fibonacci）序列。
其序列以L→L+S S →L(L,S分别代表长短两段线段）的规律增长，若以L为起始项，则会发现学列中L可以成双或成单出现，而S 只能成单出现，序列的任意项均为前两项之和，相邻的比值逐渐逼近i，当n →∞时，i=（1+√5）/2。
二维准晶，一种典型的准晶结构是三维空间的彭罗斯拼图(Penrose)。
二维空间的彭罗斯拼图由内，角为36度、144度和72度、108度的两种菱形组成，能够无缝隙无交叠地排满二维平面。
这种拼图没有平移对称性，但是具有长程的有序结构，并且具有晶体所不允许的五次旋转对称性。
三维准晶，原子在三维上的都是准周期分布包括二十面体准晶，立方准晶。
准晶体质点在空间排列为长程取向，没有长程平移周期性。
（3）非晶体结构：非晶体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体，具有近程有序，但不具有长程有序。
外形为无规则形状的固体。
非晶体具有各向同性，非晶体无固定的熔点，它的熔化过程中温度随加热不断升高。
二、原胞、基矢的概念，晶面晶向的表示，对称性和点阵基本类型（1）原胞与基矢：能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布之化学-结构特征的平行六面体单元，最小的周期重复单元称作点阵的原胞。
以原胞的边长为点阵基矢构成平移矢量为基矢。
任意格矢为R=m1a1+m2a2+m3a3,定义表明，晶体在不同方向上，晶体的物理性质不同，也表明点阵是无限大的。
第1章晶体的结构（1）固体物质是由大量的原子、分子或离子按照一定方式排列而成的，这种微观粒子的排列方式称为固体的微结构。
（2）按照微结构的有序程度，固体分为晶体、准晶体和非晶体三类。
其中，晶体的研究已经非常成熟，而非晶体和准晶体则是固体研究的新领域。
（3）晶体的结构和特性决定了它在现代科学技术上有着及其广泛的应用，因此，固体物理学以晶体作为主要的研究对象。
§1.1 晶体的基本性质一、晶体的特征1.长程有序*虽然不同的晶体具有各自不同的特性，但是，在不同的晶体之间仍存在着某些共同的特征，这主要表现在以下几个方面。
*具有一定熔点的固体，称为晶体。
*实验表明：在晶体中尺寸为微米量级的小晶粒内部，原子的排列是有序的。
在晶体内部呈现的这种原子的有序排列，称为长程有序。
*长程有序是所有晶体材料都具有的共同特征，这一特性导致晶体在熔化过程中具有一定的熔点。
*晶体分为单晶体和多晶体。
在单晶体内部，原子都是规则地排列的。
单晶体是个凸多面体，围成这个凸多面体的面是光滑的，称为晶面。
（1）单晶体( Single Crystal )由许多小单晶(晶粒)构成的晶体，称为多晶体。
多晶体仅在各晶粒内原子才有序排列，不同晶粒内的原子排列是不同的。
（2）多晶体( Multiple Crystal )由许多小单晶(晶粒)构成的晶体，称为多晶体。
多晶体仅在各晶粒内原子才有序排列，不同晶粒内的原子排列是不同的。
*晶面的大小和形状受晶体生长条件的影响，它们不是晶体品种的特征因素。
2.解理(Cleavage)（1）晶体具有沿某一个或数个晶面发生劈裂的特征，这种特征称为晶体的解理。
解理的晶面，称为解理面。
（2）有些晶体的解理性比较明显，例如，NaCl晶体等，它们的解理面常显现为晶体外观的表面。
（3）有些晶体的解理性不明显，例如，金属晶体等。
（4）晶体解理性在某些加工工艺中具有重要的意义，例如，在划分晶体管管芯时，利用半导体晶体的解理性可使管芯具有平整的边缘和防止无规则的断裂发生，以保证成品率。
第五章 晶体结构安徽师范大学化学与材料科学学院§51晶体的点阵理论晶体具有按一定几何规律排列的内部结构，即晶 体由原子(离子、原子团或离子团)近似无限地、在三 维空间周期性地呈重复排列而成。
这种结构上的长 程有序，是晶体与气体、液体以及非晶态固体的本 质区别。
晶体的内部结构称为晶体结构。
1. 晶体的结构特征(1)均匀性(2) 各向异性(3) 自发形成多面体外形(4) 具有确定的熔点(5) 对称性(6) X射线衍射2.周期性下面两个图形均表现出周期性：沿直线方向，每 隔相同的距离，就会出现相同的图案。
如果在图形 中划出一个最小的重复单位（阴影部分所示），通 过平移，将该单位沿直线向两端周期性重复排列， 就构成了上面的图形。
最小重复单位的选择不是唯一的，例如，在图(a) 中，下面任何一个图案都可以作为最小的重复单位。
点的位置可以任意指定，可以在单位中或边缘的任 何位置，但一旦指定后，每个单位中的点的位置必须 相同。
如，不论点的位置如何选取，最后得到的一组点在空间 的取向以及相邻点的间距不会发生变化。
3.结构基元在晶体中，原子(离子、原子团或离子团)周期性地重 复排列。
上面我们在图形找出了最小的重复单位，类似 的，可以在晶体中划出结构基元。
结构基元是指晶体中 能够通过平移在空间重复排列的基本结构单位。
【例1】一维实例：在直线上等间距排列的原子。
一个原子组成一个结构基元，它同时也是基本的化学组成单位。
结构基元必须满足如下四个条件：化学组成相同；空间结构相 同；排列取向相同；周围环境相同。
【例2】一维实例：在伸展的聚乙烯链中，CH2CH2组成一个 结构基元，而不是CH2。
【例3】二维实例：层状石墨分子，其结构基元由两个C原子组 成(相邻的2个C原子的周围环境不同)。
结构基元可以有不同的选法，但其中的原子种类和数目应保 持不变。
第三章晶体构造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〕晶体的根本性质晶体的根本性质是由晶体的周期性构造决定的。
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局部都是一样的。
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：晶体的外形与内部构造都具有特有的对称性。
在外形上，常有相等的对称性。
这种一样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表达。
⑤ 最小内能：在一样的热力学条件下，晶体与同种物质非晶体固体、液体、气体相比拟，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射线的波长与晶体构造的周期大小相近，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构造的重要试验方法。
非晶体物质没有周期性构造，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有规那么的几何外形，而非晶体SiO2无规那么的几何外形。
② 晶体SiO2的外形与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没有周期性构造，不能使X射线产生衍射，只有散射效应。
§3 晶体结构一、晶体与非晶体1、晶体的特征：⑴有一定的几何外形，非晶体如玻璃等又称无定形体；⑵有固定的熔点；⑶各向异性：晶体在不同方向上表现出不同的物理性质。
一块晶体的某些性质，如光学性质、力学性质、导电导热性质、机械强度等，从晶体的不同方向去测定，常不同。
⑷晶体具有平移对称性：在晶体的微观空间中，原子呈现周期性的整齐排列。
对于理想的完美晶体，这种周期性是单调的，不变的，这是晶体的普遍特征，叫做平移对称性。
⑸自范性：在适宜条件下，晶体能够自发地呈现封闭的、规则的多面体外形。
2、晶体的内部结构⑴晶格：把晶体中规则排列的微粒抽象成几何学中的点，并称为结点。
这些点的结合称为点阵，沿着一定的方向按某种规则把结点连结起来，则得到描述各种晶体内部结构的几何图像——晶体的空间格子，称为晶格。
⑵晶胞：在晶格中，能表现出其结构的一切特征的最小部分称为晶胞。
（晶体中最有代表性的重复单位）⑶晶胞基本特征：晶胞有二个要素：①是晶胞的大小、型式，②是晶胞的内容。
晶胞的大小、型式由a、b、c三个晶轴及它们间的夹角α.β.γ所确定。
晶胞的内容由组成晶胞的原子或分子及它们在晶胞中的位置所决定。
3、单晶体和多晶体⑴单晶体——由一个晶核（微小的晶体）各向均匀生成而成，其内部的粒子基本上按某种规律整齐排列。
如冰糖、单晶硅等。
⑵多晶体——由很多单晶体杂乱聚结而成，失去了各二、离子晶体及其性质1、离子晶体的特征和性质⑴由阳离子和阴离子通过静电引力结合成的晶体——离子晶体。
⑵性质：静电作用力较大，故一般熔点较高，硬度较大、难挥发，但质脆，一般易溶于水，其水溶液或熔融态能导电。
2、离子键⑴定义：阳离子和阴离子通过静电作用形成的化学键。
⑵离子键的形成条件：元素的电负性差要比较大。
⑶离子键的本质特征：是①静电作用力，②没有方向性和饱和性。
⑷影响离子键强度的因素①离子电荷数的影响。
②离子半径的影响：半径大, 导致离子间距大, 所以作用力小; 相反, 半径小, 则作用力大。
晶体结构的种类与特点晶体是由具有高度有序排列的原子、离子或分子构成的固体物质。
其具有独特的晶体结构，不同的晶体可以根据其结构的不同特征进行分类。
本文将介绍晶体结构的种类与特点。
1. 晶体结构的分类晶体结构可以根据晶体中原子、离子或分子的排列方式来进行分类。
主要包括离子型、共价型和金属型晶体。
1.1 离子型晶体离子型晶体是由正负电荷相互吸引而形成的结晶体。
晶体中的阳离子和阴离子按照规则的阵列排列。
离子型晶体具有高熔点、硬度大和良好的导电性等特点。
常见的离子型晶体有NaCl、CaF2等。
1.2 共价型晶体共价型晶体是由共价键结合形成的晶体。
晶体中的原子通过共用电子来形成稳定的晶体结构。
共价型晶体具有较高的熔点和较硬的特点。
常见的共价型晶体有硅、金刚石等。
1.3 金属型晶体金属型晶体是由金属原子通过金属键结合形成的晶体。
金属型晶体具有良好的导电性和延展性，常见的金属型晶体有铁、铜等。
2.晶体结构的特点2.1 长程有序晶体中的原子、离子或分子具有长程有序的排列方式。
这种长程有序使得晶体在宏观上呈现出规则的几何形状。
晶体的这种有序性也决定了晶体的许多物理性质。
2.2 空间周期性晶体的结构具有空间周期性，即晶体的结构在空间上具有规则的重复性。
晶体中的基本结构单元称为晶胞，晶胞之间通过平移操作进行重复排列，形成整个晶体的结构。
这种空间周期性使得晶体具有各向同性和各向异性等不同的性质。
2.3 结构稳定性晶体的结构稳定性是指晶体在一定条件下能够保持其特定的晶体结构。
晶体结构的稳定性取决于各种内外因素，如晶体间的化学键强度、晶体的形成温度和压力等。
2.4 物理性质晶体的结构决定了晶体的物理性质。
晶体的物理性质包括熔点、硬度、导电性、光学性质等。
不同晶体结构的晶体物理性质也具有差异，从而为晶体的应用提供了多样化的选择。
结语：晶体是一种拥有高度有序排列的原子、离子或分子的固体物质。
晶体结构的种类主要包括离子型、共价型和金属型晶体。
面心立方晶体晶胞的特征主要包括以下几点：
1.晶格常数：a=b=c，α=β=γ=90°。
这意味着晶胞的三个边长度相等，且每个角度都是90度。
2.晶胞原子数：1/8×8+1/2×6=4（个）。
这意味着晶胞中总共有4个原子，分布在顶点和面心上。
3.原子半径：γ原子=四分之根号二a。
这描述了位于面心上的原子的半径与晶胞边长的关系。
4.致密度：0.74（74%）。
这表示晶胞中原子在空间中的分布密度。
5.配位数：12。
这表示每个原子周围有12个其他原子与之相邻。
此外，面心立方晶胞还具有两种变形机制：滑移和孪生。
这些特征共同构成了面心立方晶体晶胞的独特性质。
金属材料晶体结构特征
金属材料是一类重要的工程材料，其晶体结构特征对其性能和应用具有重要影响。
金属材料的晶体结构是由金属原子的排列方式决定的，其具有以下几个特征：
1. 金属原子的紧密堆积
金属原子的排列方式决定了金属材料的晶体结构。
在金属材料中，金属原子通常采用紧密堆积的方式排列，即原子之间的距离非常接近，形成了密集的晶体结构。
这种紧密堆积的方式使得金属材料具有高密度、高强度和高导电性等特点。
2. 金属原子的等间距排列
金属原子的等间距排列是金属材料晶体结构的另一个重要特征。
在金属材料中，金属原子之间的距离是相等的，这种等间距排列的方式使得金属材料具有均匀的结构和性能。
3. 金属原子的自由电子
金属材料的晶体结构中还存在着大量的自由电子。
这些自由电子可以在金属材料中自由移动，从而使得金属材料具有良好的导电性和导热性。
此外，这些自由电子还可以吸收和辐射光线，使得金属材料具有良好的反射性和吸收性。
4. 金属原子的晶格缺陷
金属材料的晶体结构中还存在着一些晶格缺陷，如点缺陷、线缺陷和面缺陷等。
这些晶格缺陷会影响金属材料的性能和应用，因此需要进行合理的控制和管理。
金属材料的晶体结构特征对其性能和应用具有重要影响。
了解金属材料的晶体结构特征，可以帮助我们更好地理解金属材料的性能和应用，从而为金属材料的设计和制造提供有力的支持。
晶体的三个基本特征是**内部有序性、周期性和对称性**。
1. 内部有序性：是指在晶体中的原子、离子或分子按照一定的空间规律有序排列，形成了晶体的特定结构。
这种有序排列使晶体分子间的相互作用得以加强，从而具有更加稳定的性质。
同时，内部有序性也意味着晶体具有固有的结构和形态，且不同种类的晶体具有不同的晶体结构。
2. 周期性：是指晶体结构在三维空间中具有规律的重复性。
这种重复性能够形成晶体的不同晶面和晶向，从而影响晶体的性质和应用。
例如，颗粒较大的晶体表面会比较光滑，而颗粒较小的晶体表面比较粗糙。
3. 对称性：是指晶体结构在空间中的各个方向对称性相等。
这种对称性意味着晶体具有一些对称元素，如旋转、平移、反射等，能够帮助人们更好地理解晶体结构和性质。
例如，晶体的对称性决定了晶体的光学性质，对于某些应用领域是非常重要的。
总之，晶体的三个基本特征是内部有序性、周期性和对称性。
晶体有三个特征：(1)晶体有整齐规则的几何外形；(2)晶体有固定的熔点；(3)晶体有各向异性的特点。
固态物质有晶体与非晶态物质(无定形固体)之分，而无定形固体不具有上述特点。
组成晶体的结构微粒(分子、原子、离子)在空间有规则地排列在一定的点上，这些点群有一定的几何形状，叫做晶格。
排有结构粒子的那些点叫做晶格的结点。
金刚石、石墨、食盐的晶体模型，实际上是它们的晶格模型。
晶体按其结构粒子和作用力的不同可分为四类：离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。
具有整齐规则的几何外形、固定熔点和各向异性的固态物质，是物质存在的一种基本形式。
固态物质是否为晶体，一般可由X射线衍射法予以鉴定。
晶体内部结构中的质点(原子、离子、分子)有规则地在三维空间呈周期性重复排列，组成一定形式的晶格，外形上表现为一定形状的几何多面体。
组成某种几何多面体的平面称为晶面，由于生长的条件不同，晶体在外形上可能有些歪斜，但同种晶体晶面间夹角(晶面角)是一定的，称为晶面角不变原理。
晶体按其内部结构可分为七大晶系和14种晶格类型。
晶体都有一定的对称性，有32种对称元素系，对应的对称动作群称做晶体系点群。
按照内部质点间作用力性质不同，晶体可分为离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体等四大典型晶体，如食盐、金刚石、干冰和各种金属等。
同一晶体也有单晶和多晶(或粉晶)的区别。
在实际中还存在混合型晶体。
说到晶体，还得从结晶谈起。
大家知道，所有物质都是由原子或分子构成的。
众所周知，物质有三种聚集形态：气体、液体和固体。
但是，你知道根据其内部构造特点，固体又可分为几类吗？研究表明，固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类。
晶体通常呈现规则的几何形状，就像有人特意加工出来的一样。
其内部原子的排列十分规整严格，比士兵的方阵还要整齐得多。
如果把晶体中任意一个原子沿某一方向平移一定距离，必能找到一个同样的原子。
而玻璃、珍珠、沥青、塑料等非晶体，内部原子的排列则是杂乱无章的。
准晶体是最近发现的一类新物质，其内部排列既不同于晶体，也不
同于非晶体。
究竟什么样的物质才能算作晶体呢？首先，除液晶外，晶体一般是固体形态。
其次，组成物质的原子、分子或离子具有规律、周期性的排列，这样的物质就是晶体。
但仅从外观上，用肉眼很难区分晶体、非晶体与准晶体。
那么，如何才能快速鉴定出它们呢？一种最常用的技术是X光技术。
用X光对固体进行结构分析，你很快就会发现，晶体和非晶体、准晶体是截然不同的三类固体。
为了描述晶体的结构，我们把构成晶体的原子当成一个点，再用假想的线段将这些代表原子的各点连接起来，就绘成了像图中所表示的格架式空间结构。
这种用来描述原子在晶体中排列的几何空间格架，称为晶格。
由于晶体中原子的排列是有规律的，可以从晶格中拿出一个完全能够表达晶格结构的最小单元，这个最小单元就叫作晶胞。
许多取向相同的晶胞组成晶粒，由取向不同的晶粒组成的物体，叫做多晶体，而单晶体内所有的晶胞取向完全一致，常见的单晶如单晶硅、单晶石英。
大家最常见到的一般是多晶体。
由于物质
内部原子排列的明显差异，导致了晶体与非晶体物理化学性质的巨大差异。
例如，晶体有固定的熔点，当温度高到某一温度便立即熔化；而玻璃及其它非晶体则没有固定的熔点，从软化到熔化是一个较大的温度范围。
我们吃的盐是氯化钠的结晶，味精是谷氨酸钠的结晶，冬天窗户玻璃上的冰花和天上飘下的雪花，是水的结晶。
我们可以这样说：“熠熠闪光的不一定是晶体，朴实无华、不能闪光的未必就不是晶体”。
不是吗？每家厨房中常见的砂糖、碱是晶体，每个人身上的牙齿、骨骼是晶体，工业中的矿物岩石是晶体，日常见到的各种金属及合金制品也属晶体，就连地上的泥土砂石都是晶体。
我们身边的固体物质中，除了常被我们误以为是晶体的玻璃、松香、琥珀、珍珠等之外，几乎都是非晶体。
晶体离我们并不遥远，它就在我们的日常生活中。
组成晶体的结构粒子（分子、原子、离子）在三维空间有规则地排列在一定的点上，这些点周期性地构成有一定几何形状的无限格子，叫做晶格。
按照晶体的现代点阵理论，构成晶体结构的原
子、分子或离子都能抽象为几何学上的点。
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叫做点阵，以此表示晶体中结构粒子的排布规律。
构成点阵的点叫做阵点，阵点代表的化学内容叫做结构基元。
因此，晶格也可以看成点阵上的点所构成的点群集合。
对于一个确定的空间点阵，可以按选择的向量将它划分成很多平行六面体，每个平行六面体叫一个单位，并以对称性高、体积小、含点阵点少的单位为其正当格子。
晶格就是由这些格子周期性地无限延伸而成的。
空间正当格子只有7种形状（对应于7个晶系），14种型式。
它们是简单立方、体心立方、面心立方；简单三方；简单六方；简单四方、体心四方；简单正交、底心正交、体心正交、面心正交；简单单斜、底心单斜；。
