晶体结构基本知识

第七章 晶体结构第一节 晶体的基本概念一、晶体概述固态物质按其组成粒子(分子、原子或离子等)在空间排列是否长程有序分成晶体（Crystal ）和非晶体（又称为无定形体、玻璃体等）两类。

所谓长程有序，是指组成固态物质的粒子在三维空间按一定方式周期性的重复排列，从而使晶体成为长程有序结构。

长程有序体现了平移对称性等晶体的性质。

与晶体相反，非晶体（Non-crystal ）内部的粒子(分子、原子或离子等)在空间排列不是长程有序的，而是杂乱无章的排列。

例如橡胶、玻璃等都是非晶体。

晶体内部各部分的宏观性质相同，称为晶体性质的均匀性。

非晶体也有均匀性，尽管起因与晶体不同。

晶体特有的性质是异向性、自范性、对称性、确定的熔点、X 光衍射效应、晶体的缺陷等。

对于长程有序的晶体结构来说，若了解了其周期性重复单位的结构及排列方式，就了解了整个晶体的结构。

可见，周期性重复单位对认识晶体结构非常重要。

在长程有序的晶体结构中，周期性重复的单位（一般是平行六面体）有多种不同的选取方法。

按照对称性高、体积尽量小的原则选择的周期性重复单位（平面上的重复单位是平行四边形，空间中的重复单位是平行六面体），就是正当晶胞，一般称为晶胞（Crystal cell ）。

二、晶胞及以晶胞为基础的计算1. 晶胞的两个要素晶胞是代表晶体结构的最小单元，它有两个要素：一是晶胞的大小、型式，晶胞的大小可由晶胞参数确定，晶胞的型式是指素晶胞或复晶胞。

二是晶胞的内容，是指晶胞中原子的种类和位置，表示原子位置要用分数坐标。

晶体可由三个不相平行的矢量a , b , c 划分成晶胞，适量a , b , c 的长度a , b , c 及其相互之间的夹角α, β, γ称为晶胞参数，其中α是矢量b 和c 之间的交角，β是矢量a 和c 之间的交角，γ是矢量a 和b 之间的交角。

素晶胞是指只包含一个重复单位的晶胞，复晶胞是指只包含一个以上重复单位的晶胞。

分数坐标是指原子在晶胞中的坐标参数(x , y , z )，坐标参数(x , y , z )是由晶胞原点指向原子的矢量r 用单位矢量a , b , c 表达，即r = x a + y b + z c如图所示晶体，小球和大球的分数坐标分别为 小球：)21,21,21( ),21,0,0( ),0,21,0( ),0,0,21( 大球：)21,21,0( ),21,0,21( ),0,21,21( ),0,0,0( 2. 以晶胞为基础的计算(1)根据晶体的化学式计算密度：D =ZM/N A V ，M 是晶体化学式的相对式量，Z 是一个晶胞中包含化学式的个数，V 是晶胞的体积，N A 是阿佛加德罗常数。

晶体结构
1.拉伐格子
布拉伐格子指的是多个点在空间格子的排列组合，任何晶体的宏观对称型都可以归结为其原子分布所对应的布拉伐格子的对称性。

三维空间的布拉伐格子总共有十四种，详见下表
2.晶系与布拉伐格子及空间点群的关系
晶系布拉伐格子所属点群
三斜晶系简单三斜C1, C i
单斜晶系简单单斜底心单斜C2 C s C2h
正交晶系简单正交底心正交体心正交面心正交D2 C2v D2h
三角晶系三角C3 C3i D3 C3v D3d
四方晶系简单四方体心四方C4 C4h D4 C4v D4h S4 D2d 六角晶系六角C6 C6h D6 C3v D6h C3h D2h 立方晶系简单立方体心立方面心立方T T h T d O O h
3.单质的晶体结构
单质的晶体结构
名称英文名称代号晶格类型晶系金属铜结构 metallic copper structure A1型面心立方晶格立方晶系
金属钠结构 metallic sodium structure A2型体心立方晶格立方晶系
金属镁结构 metallic magnesium structure A3型六方密排晶格六方晶系
金刚石结构 diamond structure A4型立方晶系
石墨结构graphite structure A9型六方晶系4.化合物的晶体结构。

晶体结构与性质知识总结晶体是由原子、离子或分子组成的固体，它们按照一定的规则排列而形成的，在空间上具有周期性的结构。

晶体的结构与性质密切相关，下面对晶体的结构和性质进行总结。

一、晶体的结构：1.晶体的基本单位：晶体的基本单位是晶胞，它是晶格的最小重复单位。

晶胞可以是点状（原子）、离子状（离子）或分子状（分子）。

2.晶格：晶格是一种理想的周期性无限延伸的结构，它由晶胞重复堆积而成。

晶格可以通过指标来描述，如立方晶系的简单立方晶格用（100）、（010）和（001）来表示。

3.晶系：晶体按照对称性的不同可以分为立方系、四方系、正交系、单斜系、菱面系、三斜系和六角系等七个晶系。

4.点阵：点阵是晶胞中原子、离子或分子的空间排列方式。

常用的点阵有简单立方点阵、体心立方点阵和面心立方点阵。

5.晶体的常见缺陷：晶体中常见的缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷。

点缺陷包括空位、间隙原子和杂质原子等；线缺陷包括晶体的位错和附加平面等；面缺陷包括晶体的晶界、孪晶和堆垛疏松等。

二、晶体的性质：1.晶体的光学性质：晶体对光有吸收、透射和反射等作用，这取决于晶格结构和晶胞的对称性。

晶体在光学显微镜下观察时，有明亮的晶体颗粒。

2.晶体的热学性质：晶体的热学性质主要包括热容、热传导和热膨胀等。

晶体的热传导性能与晶胞的结构和相互作用有关，不同晶体的热传导性能差异很大。

3.晶体的电学性质：晶体的导电能力与晶体的结构和化学成分密切相关。

一些晶体可以具有金属导电性，例如铜、银和金等；而其他晶体可以具有半导体或绝缘体导电性。

4.晶体的力学性质：晶体的力学性质涉及到晶体的刚性、弹性和塑性等。

晶体在受力作用下可能发生形变，这取决于晶格的结构和原子、离子或分子之间的相互作用力。

5.晶体的化学性质：晶体的化学性质取决于晶体的成分和结构。

晶体可能与其他物质发生化学反应，形成新的物质。

晶体的化学性质对其功能和应用具有重要影响。

综上所述，晶体的结构与性质密切相关。

晶体相关知识点总结一、基本概念1. 晶体的定义晶体是由原子、离子或分子按照一定的规则排列而形成的固体结构。

晶体具有高度有序性，具有一定的周期性和对称性。

晶体是凝聚态物质的一种主要形式，占据了固态物质的绝大部分。

2. 晶体的种类根据晶体结构的不同，晶体可以分为离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体等几种基本类型。

不同类型的晶体具有不同的物理性质和化学性质。

3. 晶体的分类根据晶体的外部形态，晶体可以分为单斜晶、正交晶、菱形晶、六方晶、四方晶、立方晶等几种基本类型。

不同类型的晶体具有不同的外部形态和对称性。

二、晶体结构1. 晶体的晶体结构晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式和规律。

晶体结构可以分为周期性结构和非周期性结构两种形式。

周期性结构是指晶体中原子、离子或分子的排列具有一定的周期性，具有明显的晶格和对称性。

非周期性结构是指晶体中原子、离子或分子的排列没有明显的周期性，没有规则的晶格和对称性。

2. 晶体的晶格晶体的晶格是指晶体中原子、离子或分子所构成的三维空间排列的规则结构。

晶格可以分为周期性晶格和非周期性晶格两种类型。

周期性晶格是指晶格具有明显的周期性，有规则的排列和对称性。

非周期性晶格是指晶格没有明显的周期性，没有规则的排列和对称性。

3. 晶体的晶胞晶胞是指晶体中最小的具有完整晶体结构的基本单位。

晶胞可以分为原胞和扩展晶胞两种类型。

原胞是指晶体中最小的具有完整晶体结构的基本单位，包含了一个或多个原子、离子或分子。

扩展晶胞是指原胞在晶体结构中的重复排列，是构成晶体的基本单位。

三、晶体的生长1. 晶体生长的基本过程晶体生长是指在溶液、熔体或气相中，原子、离子或分子从溶液中萃取并在已生成的晶体上沉积，形成新晶体的过程。

晶体生长的基本过程包括成核、生长和成形几个阶段，成核是指溶液中原子、离子或分子聚集形成晶体的核心；生长是指晶体核心上原子、离子或分子的进一步沉积和排列生长；成形是指晶体的表面形态和结晶过程。

晶体结构知识点晶体结构是凝聚态物理学中的重要基础概念，它描述了晶体内部的原子或离子排列方式。

晶体结构的研究对于理解物质性质以及材料科学的发展具有重要意义。

本文将介绍晶体结构的基本概念、常见的晶体结构类型以及晶体结构的表征方法。

一、晶体结构的基本概念晶体是一种具有高度有序排列的固体物质，其内部的原子、离子或分子按照一定的规则排列。

晶体结构主要包括晶胞、晶格、晶格常数和晶体中的基元等概念。

1. 晶胞晶胞是晶体结构中的最小重复单元，它是通过平移操作进行重复填充整个晶体空间的基本单位。

晶胞可以是立方体、正交体、单斜体、菱形体等不同形状。

2. 晶格晶格是由晶胞堆积形成的空间结构，描述了晶体内原子或离子排列的规则性、周期性和对称性。

晶格对称性的不同将决定晶体的晶系，包括立方晶系、正交晶系、单斜晶系、菱形晶系、三斜晶系、四方晶系和六方晶系等。

3. 晶格常数晶格常数是指晶体结构中晶胞的参数，包括晶格常数a、b、c和晶胞间的夹角α、β、γ。

它们的数值可以通过实验测量或者计算得到，是描述晶体几何结构的重要参量。

4. 基元基元是指晶体结构中的最小组成单位，可以是原子、离子或分子。

晶胞中的所有基元通过晶格的平移操作进行重复填充，形成整个晶体。

二、常见的晶体结构类型根据晶体中原子、离子或分子的排列方式，可以将晶体结构分为多种类型。

以下介绍几种常见的晶体结构类型：1. 立方晶系最简单的晶体结构类型是立方晶系，其晶胞为正方体。

立方晶系包括简单立方晶体、体心立方晶体和面心立方晶体。

在简单立方晶体中，原子只位于晶胞的角点；在体心立方晶体中，除了角点上的原子，还有一个原子位于晶胞的中心；而在面心立方晶体中，除了角点上的原子，还有六个原子位于晶胞的六个面心。

2. 正交晶系正交晶系的晶胞为长方体，晶胞中的边长和夹角可以不相等。

正交晶系包括了许多工程材料，如金属、陶瓷等。

3. 六方晶系六方晶系是由六边形晶胞构成的晶体结构，其中晶胞的底面为六边形，晶胞高度可以与底面边长不同。

大一晶体结构知识点总结一、晶体结构的基本概念1. 晶体和非晶体晶体是指由具有一定周期性排列的原子、离子或分子所构成的固体。

晶体具有高度有序的排列结构和明显的晶格，因此具有明显的各向异性。

非晶体则是指由没有明显周期性排列的原子、离子或分子所构成的固体，它的原子结构没有规则的周期性，因此不具有晶格和各向异性。

2. 晶体结构的周期性晶体结构具有明显的周期性，晶体内的原子、离子或分子按照一定的规律排列，形成了具有周期性的结构单元，这种结构单元被称为晶胞。

晶体结构的周期性决定了晶体具有一些特殊的物理性质，如光学各向异性、磁学各向异性等。

二、常见的晶体结构类型1. 离子晶体结构离子晶体是由阳离子和阴离子通过静电力相互作用所构成的晶体。

常见的离子晶体结构包括简单离子晶体结构、复式离子晶体结构和过渡金属氧化物晶体结构等。

2. 共价晶体结构共价晶体是由原子通过共价键相互连接所构成的晶体。

共价晶体结构具有明显的共价键，在晶体中形成了三维的晶格结构。

典型的共价晶体结构包括金刚石结构、蛋白石结构等。

3. 金属晶体结构金属晶体是由金属原子通过金属键相互连接所构成的晶体。

金属晶体结构具有自由电子，并具有很好的导电性和热导性。

常见的金属晶体结构包括面心立方结构、体心立方结构和密堆积结构等。

4. 分子晶体结构分子晶体是由分子通过范德瓦尔斯力相互作用所构成的晶体。

分子晶体结构中的分子间相互作用比较弱，因此分子晶体通常具有较低的熔点和易挥发的性质。

典型的分子晶体结构包括葡萄糖晶体结构、苯晶体结构等。

三、晶体结构分析方法1. X射线衍射分析X射线衍射是一种常用的晶体结构分析方法，通过研究X射线在晶体中的衍射现象，可以确定晶体的晶格常数、晶体结构和原子位置等信息。

X射线衍射分析对于无机晶体和生物大分子的研究具有重要的意义。

2. 中子衍射分析中子衍射是另一种常用的晶体结构分析方法，它通常用来研究晶体中的轻原子和磁性物质。

与X射线相比，中子具有更大的散射截面，因此对于轻原子和磁性物质的研究更为适用。

物理高中晶体知识点总结1. 晶体的结构晶体的结构主要有原子晶体、离子晶体、分子晶体和合金晶体。

原子晶体是由同一种原子组成，例如金属晶体；离子晶体是由正负离子组成，例如NaCl；分子晶体是由分子组成，例如甘油；合金晶体是由两种或两种以上不同的金属原子组成，例如青铜。

2. 晶体的晶格晶体的结构是由晶格和晶体的基本单位组成的。

晶格是晶体内部空间周期性排列的结构，晶格可以分为立方晶系、四方晶系、六方晶系、菱面晶系、单斜晶系、三斜晶系。

晶体的基本单位是指构成晶体的最小部分，可以是原子、离子或分子。

3. 晶胞和晶系晶体是由晶体的基本单位重复堆叠而成的。

晶胞是晶体结构最小的重复单元，不同的晶体结构形成不同的晶胞结构。

晶系是由晶胞的平行和垂直关系来确定的，晶系有七种：立方晶系、四方晶系、六方晶系、菱面晶系、单斜晶系、三斜晶系和三斜晶系。

4. 晶体的晶体类别晶体可以分为单晶、多晶和非晶体。

单晶是晶体中晶粒具有一定的形状和方向。

多晶是晶粒方向规则排列，但没有固定的晶粒形状。

非晶体是晶体没有任何长程周期性排列的结构，它的原子、离子或分子具有较弱的相互作用。

5. 晶体的衍射晶格的结构可以通过衍射现象进行分析。

当入射光波照射到晶体上时，晶格的周期性结构会导致光波的衍射现象，形成衍射图样。

通过观察衍射图样的规则性，我们可以得知晶体的结构。

6. 晶格的缺陷晶格中存在着一些缺陷，包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。

点缺陷包括空位缺陷、间隙原子、替位原子和杂质原子等；线缺陷包括位错和蠕滑体等；面缺陷包括晶界和位错堆垛等。

7. 晶体的物理性质晶体的物理性质包括晶体的热物性、光学性质、电学性质和力学性质等。

晶体的热物性质包括热膨胀、导热性和热容量等；光学性质包括吸收、散射和折射等；电学性质包括介电常数和电导率等；力学性质包括硬度、弹性模量和塑性等。

8. 晶体的应用晶体在电子学、光电子学、材料科学和生物科学等领域有着广泛的应用。

晶体材料可以用于制造半导体器件、激光器件、光学元件、电子元件和传感器等。