晶体学第一章晶胞与点阵
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第1章晶体学基础1.1复习笔记一、空间点阵1.晶体特征和空间点阵概述(1)晶体特征晶体的一个基本特征是具有周期性。
(2)空间点阵空间点阵是指用来描述晶体中原子或原子集团排列的周期性规律的在空间有规律分布的几何点的集合。
2.晶胞、晶系和点阵类型(1)晶胞①晶胞的定义空间点阵可以看成是由最小的单元——平行六面体沿三维方向重复堆积(或平移)而成。
这样的平行六面体称为晶胞。
②点阵常数a.描述晶胞的大小:三条棱的长度a,b和c;b.描述晶胞的形状:棱之间的夹角α,β和γ。
③选取晶胞的条件a.能反映点阵的周期性;b.能反映点阵的对称性;c.晶胞的体积最小。
(2)晶系按照晶胞的大小和形状的特点,或按照6个点阵常数之间的关系和特点,可以将各种晶体归为7种晶系。
表1-1 7种晶系(3)点阵类型①简单三斜点阵(如图1-1(1)所示);②简单单斜点阵(如图1-1(2)所示);③底心单斜点阵(如图1-1(3)所示);④简单斜方点阵(如图1-1(4)所示);⑤底心斜方点阵(如图1-1(5)所示);⑥体心斜方点阵(如图1-1(6)所示);⑦面心斜方点阵(如图1-1(7)所示);⑧六方点阵(如图1-1(8)所示);⑨菱方点阵(三角点阵)(如图1-1(9)所示);⑩简单正方(或四方)点阵(如图1-1(10)所示);⑪体心正方(或四方)点阵(如图1-1(11)所示);⑫简单立方点阵(如图1-1(12)所示);⑬体心立方点阵(如图1-1(13)所示);⑭面心立方点阵(如图1-1(14)所示)。
图1-1 14种空间点阵(4)布拉维点阵与复式点阵①布拉维点阵:由等同点构成的点阵;②复式点阵:由几个布拉维点阵穿插而成的复杂点阵。
二、晶面指数和晶向指数1.晶面指数和晶向指数(1)晶面指数将截距的倒数化成三个互质的整数h,k,l,则(hkl)称为待标晶面的晶面指数。
(2)晶向指数将晶向上除原点以外的任一点的坐标x,y,z化成互质整数u,v,w,得到晶向指数[uvw]。
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。