晶体的结构的周期性1讲解

晶体的周期性名词解释晶体是物质的一种状态，其内部结构呈现高度有序的排列。

晶体由大量原子、离子或分子按照一定的规律组织而成，其周期性结构是晶体的一个重要特征。

本文将从晶体周期性、晶格、晶胞和晶系四个方面进行解释。

晶体周期性晶体的周期性是指晶体内部的结构和性质在空间上重复出现的规律性。

通过观察晶体，我们可以发现一系列重复的结构单元，这些结构单元被称为晶胞。

晶体周期性的存在使得物质的一些性质如电导率、热导率和光学性质等呈现出明显的规律性。

晶格晶格是晶体内部的一个空间排列，描述了晶体原子、离子或分子的有序性和周期性。

晶格的基本单位是晶胞，晶胞中的原子、离子或分子按照一定的规则排列。

晶格具有三个独立参数，分别是晶胞的边长a、b、c，以及三个晶胞之间的夹角α、β、γ。

通过调整这些参数的数值，可以获得不同的晶格结构。

晶胞晶胞是晶体中的最小重复单元。

晶体的周期性结构可以通过晶胞来描述。

晶胞通常由一组原子、离子或分子构成，并按照一定的几何规则排列。

晶胞的形状可以是立方体、四面体、六面体等各种多边形。

晶体的性质和结构可以通过晶胞内的原子、离子或分子的位置和类型来确定。

晶系晶系是描述晶体内部结构的一个分类系统。

根据晶胞的几何形状和晶格参数的数值关系，可以将晶体分为七个晶系：立方晶系、四方晶系、正交晶系、单斜晶系、菱方晶系、三斜晶系和六角晶系。

不同的晶系具有不同的晶胞形状和晶胞参数，这决定了晶体的对称性和性质。

总结晶体的周期性是晶体结构和性质规律性的基础，晶格、晶胞和晶系是解释晶体周期性的重要概念。

晶胞是晶体内部最小重复单元，晶胞的几何形状和晶格参数的数值关系决定了晶体的对称性和性质。

晶系则是对晶体进行分类的系统，根据晶胞的几何形状和晶格参数的数值关系将晶体分为七个晶系。

通过深入理解晶体周期性名词的解释，我们可以更好地认识晶体的结构和性质。

晶体学作为一门重要的学科，不仅在材料科学、固体物理等领域具有广泛的应用，还为我们认识自然界中的多种物质提供了有力的工具和方法。

第一章 晶体结构本章首先从晶体结构的周期性出发，来阐述完整晶体中离子、原子或分子的排列规律。

然后，简略的阐述一下晶体的对称性与晶面指数的特征，介绍一下倒格子的概念。

§1.1晶体的周期性一、晶体结构的周期性1．周期性的定义从X 射线研究的结果，我们知道晶体是由离子、原子或分子（统称为粒子）有规律地排列而成的。

晶体中微粒的排列按照一定的方式不断的做周期性重复，这样的性质成为晶体结构的周期性。

周期性：晶体中微粒的排列按照一定的方式不断的做周期性重复，这样的性质成为晶体结构的周期性。

晶体结构的周期性可由X-Ray 衍射直接证实，这种性质是晶体最基本或最本质的特征。

（非晶态固体不具备结构的周期性。

非晶态的定义等略），在其后的学习中可发现，这种基本性质对固体物理的学习具有重要的意义或是后续学习的重要基础。

2．晶格 格点和点阵晶格：晶体中微粒重心，做周期性的排列所组成的骨架，微粒重心所处的位置称为晶格的格点（或结点）。

格点的总体称为点阵。

整个晶体的结构，可看成是由格点沿空间三个不同方向， 各自按一定距离周期性平移而构成。

每个平移的距离称为周期。

在某一特定方向上有一定周期，在不同方向上周期不一定相同。

晶体通常被认为具有周期性和对称性，其中周期性最为本质。

对称性其实质是来源于周期性。

故周期性是最为基本的对称性，即“平移对称性”（当然，有更为复杂或多样的对称性，但周期性或平移对称性是共同的）。

3．平移矢量和晶胞据上所述，基本晶体的周期性，我们可以在晶体中选取一定的单元，只要将其不断地重复平移，其每次的位移为a 1，a 2，a 3，就可以得到整个晶格。

则→1a ，→2a ，→3a 就代表重复单元的三个棱边之长及其取向的矢量，称为平移矢量，这种重复单元称为晶胞，其基本特性为：⑴晶胞平行堆积在一起，可以充满整个晶体⑵任何两个晶胞的对应点上，晶体的物理性质相同，即：()⎪⎭⎫⎝⎛+++=→→→332211anananrQrQ其中→r为晶胞中任一点的位置矢量。

第一篇 X射线衍射分析（15万字）1 晶体学基础1.1 晶体结构的周期性与点阵晶体是由原子、离子、分子或集团等物质点在三维空间内周期性规则排列构成的固体物质，这种周期性是三维空间的。

晶体中按周期重复的原子、分子或离子团称为结构基元，也就是重复单元。

为了描述晶体内部原子排列的周期性，总是把一个结构基元抽象地看成为一个几何点，而不考虑它的实际内容（指原子、离子或分子）。

这些几何点按结构周期排列，这种几何点的集合就称为点阵，将点阵中的每个点叫阵点。

要构成点阵，必须具备三个条件：（1）点阵点数无限多；（2）各点阵点所处的几何环境完全相同；（3）点阵在平移方向的周期必须相同。

凡是能够抽取出点阵的结构可称为点阵结构或晶体点阵。

点阵中每一阵点对应于点阵结构中的一个结构基元，在晶体中则是一些组成晶体的实物粒子，即原子、分子或离子等，或是这些微粒的集团。

这样，晶体结构与晶体点阵是两个不同的概念，其关系如图1-1所示，晶体结构可以表示为：晶体结构= 晶体点阵+ 结构基元图1-1晶体结构与点阵的关系根据点阵的性质，把分布在同一直线上的点阵称为直线点阵或一维点阵，分布在同一平面内的点阵称为平面点阵或二维点阵，分布在三维空间中的点阵称为空间点阵或三维点阵。

1.1.1 一维周期性结构与直线点阵图1-2（a）是聚乙烯分子链的结构示意图，具有一维周期结构，其结构基元（CH2CH2）周期性地排列在一个方向上。

每一个结构基元的等同位置抽象成一个几何点，可形成一条直线点阵，是等距离分布在一条直线上的无限点列，如图1-2（b）所示。

取任一阵点作为原点O ，A 为相邻的阵点，则矢量a=OA 表示重复的大小和方向，称为初基（单位）矢量或基矢，若以单位矢量a 进行平移，必指向另一阵点，而矢量的长度a a =ρ称为点阵参数。

图1-2晶体结构与点阵的关系（a ）聚乙烯分子链的结构示意图；（b ）等效的一维直线点阵直线点阵中任何两阵点的平移矢量称为矢径，可表示为T p = p a (0, ±1, ±2……)矢径T p 完整而概括地描述了一维结构基元排列的周期性。

化学晶体结构化学晶体是由各类原子、离子或分子按照规则排列而形成的固体材料，其结构的研究对于理解物质的性质和应用具有重要的意义。

本文将介绍化学晶体的结构特点以及常见的晶体结构类型。

一、晶体结构的特点化学晶体的结构具有多种特点，包括周期性、三维有序性、对称性等。

1. 周期性：晶体结构中的原子、离子或分子按照一定的规律周期性地排列。

这种周期性不仅在表面上可见，而且在内部也呈现出规律的重复性。

2. 三维有序性：晶体结构是三维空间中有序排列的。

每个晶体结构可以由一个基本单元重复堆积而成，这个基本单元被称为晶胞，晶胞之间按照一定的方式相互排列。

3. 对称性：晶体结构具有一定的对称性，包括平移对称性、旋转对称性和镜像对称性等。

这种对称性能够确定晶体的空间群，并对晶体的物理性质产生影响。

二、常见的晶体结构类型根据晶胞的形状、元素的空间排列和结构的对称性等因素，晶体结构可以分为不同类型。

以下是几种常见的晶体结构类型：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。

在立方晶系中，晶胞的边长相等且相互垂直，原子、离子或分子以立方体的形式排列。

2. 六方晶系：六方晶系是由具有六角晶胞的晶体组成。

六方晶系具有四个相等的边长和两个垂直的边长，形状类似于长方体。

3. 正交晶系：正交晶系具有三个垂直的晶胞边长，内部原子、离子或分子按照长方体的形式排列。

正交晶系是最常见的晶体结构类型之一。

4. 斜方晶系：斜方晶系的晶胞具有三个边长和三个角度都不相等的特点。

这种晶体结构通常没有对称面，并且形状不规则。

5. 单斜晶系：单斜晶系的晶胞具有三个边长和三个角度，只有一个角度不等于90度。

这种晶体结构在结构上具有一定的扭曲。

6. 菱面晶系：菱面晶系具有三个等长的晶胞边长和两个不等的角度。

这种结构常见于氧化物等化合物。

以上只是几种常见的晶体结构类型，实际上还有许多其他类型的晶体结构，每种结构都具有不同的特点和应用。

结论化学晶体的结构对于物质的性质和应用具有重要的影响。

第二章晶体结构一、教学要求（1）内容提要：物质通常有三种聚集状态：气态、液态和固态。

而按照原子（或分子）排列的规律性又可将固态物质分为两大类，晶体和非晶体。

晶体中的原子在空间呈有规则的周期性重复排列；而非晶体的原子则是无规则排列的。

原子排列在决定固态材料的组织和性能中起着极重要的作用。

金属、陶瓷和高分子的一系列特性都和其原子的排列密切相关。

一种物质是否以晶体或以非晶体形式出现，还需视外部环境条件和加工制备方法而定，晶态与非晶态往往是可以互相转化的。

本章主要内容包括：：晶体学基础；金属的晶体结构；合金相结构；离子晶体结构；共价晶体结构；聚合物的晶态结构；非晶态结构。

（2）基本要求掌握晶体的空间点阵、晶胞、晶向和晶面指数、晶体的对称性等结晶学基础知识，了解32种点群和230种空间群等；掌握三种典型的金属晶体结构、合金相结构、离子晶体结构和硅酸盐晶体结构，了解共价晶体结构和分子与高分子晶体结构。

（3）重点难点重点：结晶学基本原理及典型的金属晶体、合金相、离子晶体结构。

难点：空间点阵、非化学计量化合物和鲍林规则。

（4）主讲内容①晶体学基础；②金属的晶体结构；③合金相结构；④离子晶体结构；⑤共价晶体结构；⑥聚合物晶体结构。

二、具体章节及学时分配（总计22.0h）：2009-3-2,2009-9-1，2011.03.27引言——晶体的结构特征与基本性质（1.0h）2.1晶体结构的周期性（4.0-6.0h）2.2.1点阵与平移群一、点阵结构与点阵（1）一维点阵结构与直线点阵；（2）二维点阵结构与平面点阵（3）三维点阵结构与空间点阵二、点阵的条件与性质（1）定义；（2）条件；（3）点阵与点阵结构的对应关系。

2.2.2点阵单位与点阵参量一、点阵单位与点阵常数（1）直线点阵单位与线段参数（2）平面点阵单位与网格参数（3）空间点阵单位与晶胞参数二、其他晶体结构参数（1）（原子）阵点坐标与原子间距；（2）晶向（直线点阵）指数（3）晶面（平面点阵）指数；（4）晶面间距与晶面夹角（5）晶带与晶带定律三、极射投影*2.2.3 倒易点阵与晶体衍射*2.2晶体结构的对称性（4.0h）2.3.1对称性的基本概念——对称及其对称元素与对称操作2.3.2宏观对称性—晶体外形（有限）表现的对称性—点对称性一、点对称操作与宏观对称元素；二、点群及其表示方法——32个点群（晶类）；三、晶系与空间点阵型式——7种晶系与14种布拉菲点阵2.3.3微观称对性—晶格基元（无限）排列的对称性—体对称性一、空间对称操作与微观对称元素；二、空间群及其表示方法；三、等效点系——2.3.4点群与空间群的关系2.3.4 晶体结构符号2.3典型晶体结构分析（8.0h）2.3.1金属晶体结构2.3.2共价晶体结构2.3.3离子晶体结构2.3.4分子晶体结构2.3.5高分子(晶体)结构2.4 合金相结构引言——晶体的结构特征与基本性质晶体与非晶体的区别，主要在于组成物质的各种粒子（原子、离子或分子及其集团）具有在空间按一定周期性排列的规律，即所谓的“长程有序”（周期平移有序）。