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晶体结构PPT演示课件

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第一章-金属的晶体结构(共118张PPT)可修改全文

第一章-金属的晶体结构(共118张PPT)可修改全文
(3) 不需最小整数化； (4) 〔1 1 1〕
B面：
(1) 该面与z轴平行，因此x=1，y=2， z=∞； (2) 1/x=1，1/y=1/2，1/z=0； (3) 最小整数化1/x=2，1/y=1，1/z=0； (4) 〔2 1 0〕
C面：
(1) 该面过原点，必须沿y轴进行移动，因此x= ∞ ，y=-1，z=∞ (2) 1/x=0，1/y=-1，1/z=0； (3) 不需最小整数化；(4) 〔0 1 0〕
晶胞在三维空间的重复构成点阵
〔4〕晶格常数
在晶胞中建立三维坐标体系， 描述出晶胞的形状与大小
晶胞参数- 晶格常数:a、b、c 棱间夹角:α、β、γ
2 晶系与布拉菲点阵
依据点阵参数 的不同特点划分为七种晶系
(1) 三斜晶系
α≠β≠γ≠90° a≠ b≠ c
复杂单胞 底心单斜
(2) 单斜晶系
α=γ=90°≠β a≠ b≠ c
3 原子半径： r 2 a
4 配位数= 12
4
5 致密度= nv/V=(4×3πr3/4)/a3=0.74
γ－Fe(912~1394℃)、Cu、Ni、Al、Ag 等
——塑性较高
面心立方晶胞中原子半径与晶 格常数的关系
a
r 2a 4
(三)密排六方结构〔 h.c.p〕 〔 了解〕
金属：Zn、Mg、Be、α-Ti、α-Co等
具有光泽：吸收了能量从被激发态回到基态时所 产生的幅射；
良好的塑性：在固态金属中，电子云好似是 一种流动的万能胶，把所有的正离子都结合 在一起，所以金属键并不挑选结合对象，也 无方向性。当一块金属的两局部发生相对位 移时，金属正离子始终“浸泡〞在电子云中， 因而仍保持着金属键结合。这样金属便能经 受较大的变形而不断裂。

第二章 晶体结构ppt课件

第二章 晶体结构ppt课件
1-5 晶体结构与空间点阵的区别 晶体结构——其类型取决于原子结合，阵点的位置上可以是一 个或多个实际质点或者原子团，其种类可以是无限的。
空间点阵——每个阵点处原子都具有相同的环境，其种类有限 （仅有14种）。
亦即是说，每种空间点阵都可以形成无限多的晶体结构。
空间点阵概括地表明了原子、离子、原子集团、分 子等粒子在晶体结构空间中作周期分别的最基本规律。 空间点阵是把晶体中的质点抽象为阵点，用来描述和分 析晶体结构的周期性与对称性，要求各个阵点的周围环 境相同，它只能有14种类型。 晶体结构则是晶体中实际质点（原子、离子或分子） 的具体排列情况，它们能组成各种类型的排列，因此， 实际存在的晶体结构是无限的。 无论多么复杂的晶体结构都只有一个空间点阵。
二、结合力与结合能（续）
1-3 双原子结合力、结合能模型
双原子互作用力模型
双原子互作用能模型
三、原子半径（Ra)
1.计算公式 当R=R0时，两个正离子间的 中心距，称为原子直径（2Ra),亦 即R0=2Ra；
2.影响因素 ① 致密度越高，则Ra越小；
②键合力越高，则Ra越小；
③不同方向上Ra也可能不同；
四、晶体性
1.固体的分类 晶体——原子呈周期性排列； 非晶体——原子呈不规则排列； 2. 晶体的分类 单晶体——整个物质由一个晶粒组成，其中原子排列位向相同， 具有各向异性。 多晶体——有许多位向不同的小单晶体组成，具有各向同性（单 个经历的各向异性被“平均化”）。 3.晶体和非晶体相互关系 晶体和非晶体在一定的条件下可以相互转化。例如，在极大的冷 速下，可以得到非晶态金属。其原因是液态金属在冷却时来不及 转变成晶体就凝固了，非晶体实质上是一种过冷的液体结构（短 程有序）。
Material Material

晶体结构(共78张PPT)

晶体结构(共78张PPT)
多为无色透明，折 射率较高
山东大学材料科学基础
共价键结合，有方 向性和饱和性，键 能约80kJ/mol
Si,InSb, PbTe
金属键结合， 无方向性，配 位数高，键能 约80kJ/mol
Fe,Cu,W
范得华力结合 ，键能低， 约 8-40 kJ /mol
Ar,H2,CO2
熔点高
强度和硬度由中到 高，质地脆
闪锌矿〔立方ZnS〕结构 S
Zn
属于闪锌矿结构的晶体有β-SiC，GaAs，AlP，InSb
山东大学材料科学基础
•
•
•
•
萤石〔CaF2〕型结构
立方晶系Fm3m空间群，
a0=0.545nm， Z=4。 AB2型化合物， rc/ra>0.732〔0.975〕 配位数：8：4
Ca2+作立方紧密堆积，
F-填入全部四面体 空隙中。 注意：所有八面 体空隙都未被占据。
山东大学材料科学基础
钙钛矿〔CaTiO3〕结构
Ti
ABO3型
立方晶系：以
•
一个Ca2+和3个
O2-作面心立方
Ca
密堆积，
Ti4+占1/4八面体C空aT隙iO3。晶胞 配位多面体连接与Ca2+配位数
Ti4+配位数6，rc/ra=0.436(0.414-0.732)
Ca2+配位数12，rc/ra=0.96
O2-配位数6；
取决温度、组成、掺杂等条件，钙钛矿结构呈现立方、
四方、正交等结构形式。
山东大学材料科学基础
许多化学式为ABO3型的化合物，其中A与B两种阳 离子的半径相差颇大时常取钙钛矿型结构。在钙钛矿 结构中实际上并不存在一个密堆积的亚格子，该结构 可以看成是面心立方密堆积的衍生结构。较小的B离 子占据面心立方点阵的八面体格位，其最近邻仅是氧 离子。

晶体结构(结构 晶面指数)ppt课件

晶体结构(结构 晶面指数)ppt课件
School of Physics and Information
SchToeoclhonfoloPghyy,sSiNcsNUand Information Technology, SNNU
CsCl 结构式
2. CsCl 结构——由两个简单立方子晶格彼此沿立方体空间对角线位移1／2
的长度套构而成
Cs+（0,0,0），Cl-（0.5,0.5,0.5）， Cs+ 平移（0.5,0.5,0.5）即可变为Cl-， Cs+和Cl离子各自构成简单立方结构
晶 体：是指其内部的原子、分子、离子或其集团在三维空间呈周期 排列的固体，表现为长程有序（在微米量级范围是有序的）
非晶体：无规则的，无序的或短程有序的。
在X射线中出现明显衍射峰的称为晶体 （微米量级甚至纳米量级）
晶体分为： 单晶体 多晶体；有机晶体 无机晶体 完整晶体 非完整晶体
Pb(Zr,Ti)O 3
金刚石晶格碳1位置碳2位置其中informationtechnologysnnuwignerseitz原胞定义以任意一个格点为中心以此格点与一切相邻格点连线的中垂面为界面围成的最小多面体特点总是代表其点阵的点群对称性总是原胞最自然最漂亮的原胞能反映晶体对称性的最小重复单元平面六角bccfcc正十二面体schoolinformationtechnologysnnubravais格子的特点所有格点周围的环境都是一样的但沿不同方向上的物理性质不同的各向异性bravais格子的格点可以看成分布在一系列平行的直线上晶列晶列的指向晶向crystaldirection晶向指数的确定步骤晶向指数的确定步骤11以晶胞中的某一阵点为原点以三条棱边为以晶胞中的某一阵点为原点以三条棱边为轴并以晶胞棱边的长度为单位长度

常见的晶体结构-PPT

常见的晶体结构-PPT
Octahedral sites:
6
×
×
晶体结构中得空隙位(3): hcp
Tetrahedral sites
×
×
7c 8
1c
××
8
2 6 2 1 2 3 12 3
5c 8
3c 8
棱与中心线得1/4与3/4处
3、点阵常数与原子半径
R 2R
R RR
a0
a0 2R
a0
a0
2 2R 3
R 2R
图2-48 NaCL晶胞
图2-49 CsCL晶胞
Zn
0 75
(0, 0, 0), (1 , 1 , 0), (1 , 0, 1), (0, 1 , 1) 22 2 2 22
50 25
0
(1 , 1 , 1), ( 3 , 3 , 1), (1 , 3 , 3), ( 3 , 1 , 3) 444 444 444 444
(2
R
fcc
)
Center of tetrahedron, o,
oD = (3/4)DE
A D
B
rin
oD
R fcc
3 4
DE
R fcc
2Rfcc
rin
3 2
2 3
R
fcc
R fcc
(
3 2
1)R
fcc
o
C
A
E
B
rin 3 1 0.225
R fcc
2
晶体结构中得空隙位(2): bcc
Octahedral sites: Face and edge center sites
6 1 12 1 6
2
4
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同素异形体、同位素与同分异构体的比较
同位素
同素异形体
同分异构体
定义 研究对象
质子数相同、质 同一种元素
量数（或中子数）形成的不同
不同的原子
单质
原子
单质
分子式相同而结 构不同的化合物
化合物
性质
化学性质几乎 完全相同
物理性质差别 大，化学性质 稍有差别
物理性质和化 学性质均有较 大差别
常见实例
1H、2H、3H 35Cl、37Cl
态和熔融状态时都不导电。有些在水溶液中能电离 而导电。
3）溶解性 相似相溶：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂；极
性溶质一般能溶于极性溶剂
20
一般来说，对于组成和结构相似的物质：
相对分子 质量越大
分子间作 用力越大
物质熔点 沸点越高
讨论：1）比较下列各组物质的熔、沸点高低
① CS2、CO2 ②CCl4 、O2、NaCl、NaF、MgO 离子晶体的熔沸点比分子晶体高 2）为什么氮气的熔沸点很低，而化学性质 很稳定？
◆概念分析：
（1）构成分子晶体的基本微粒是什么？哪些物质可形成 分子晶体？
（2）这些微粒是通过什么作用力形成晶体的？
思考：①稀有气体单质的结构微粒是什么？
②分子晶体表示的化学式的意义？ （3）在干冰晶如体S、中S能8、否C找60到、一P、个CPO4 2分子？
18
干冰晶体结构的特点
①在干冰晶胞中存在哪些作用力？
15
在NaCl晶体中，以Na+为中心与之最近且距离
相等的Na+共有多少个？
12个
16
◆物理性质分析： 离子晶体
1）离子晶体的物理性质一般有何特征？为什么？
①熔沸点较高，难挥发； ②硬度较大，难压缩，但质脆，机械加工性能差； ③密度较大； ④大多数能溶于水（极性溶剂）。
2）NaCl、CsCl熔点为什么有所差异，离子晶体熔沸点 高低与哪些因素有关？
金刚石、石墨 正丁烷和异丁烷，
O3 、O2
二甲醚和乙醇
1
思考：
1）什么叫晶体？ 具有一定规则几何外形的固体
2）举出你学过或见过的晶体及外形。
2
3）晶体为什么有一定规则的几何外形？
构成晶体的粒子有规则的排列
4）构成晶体的粒子有哪些？
分子、原子、离子等
5）指出食盐、干冰、金刚石构成的微粒和微粒间的
作用力。
离子键越强 → 熔沸点越高、硬度越大 离子键强弱受离子半径、离子所带电荷数影响。
比较：NaCl、NaF熔点高低。
3）离子晶体为什么固体时不导电，而融化状态、或水 溶液时导电？
4）使氯化钠晶体熔化、溶解于水或晶体粉碎分别破坏
了什么？
17
分子晶体
——分子间以分子间作用力互相结合的晶体
结构微粒
微粒间作用力
比较： 晶体类型
相应的物理性质
晶体类型 离子晶体 分子晶体 原子晶体
概
念
离子间通过离子键 分子间以分子间作 结合而成的晶体 用力相结合的晶体
相邻原子间以共价 键相结合而形成空 间网状结构的晶体
结构微粒 阴、阳离子 分子
原子
微粒间作用 离子键
分子间作用力 共价键
熔化时破坏 离子键
熔沸点 硬度 水溶性
为正四面体结构；
2）每个O原子跟2个Si原 子相结合；
3）是一种空间网状结构
讨论：①SiO2代表的意义是
。
②SiO2晶体熔化需破坏什么？熔点为什么高？
23
金刚石、晶体硅、金刚原砂、子二晶氧化体硅等是常见的原子晶体
相邻原子间以共价单键结合形成的空间网状结构的晶体
◆物理性质：
（1）根据原子晶体微粒间作用力特征，推断其物理特征 ？
NaCl只是化学式，不是分子式 6、是否所有1：1型离子晶体都如NaCl，采用 6：6 配位 ？
7
每个Na+周围有六个Cl-
8
离子晶体
每个Cl-周围有六个Na+
9
NNaCaCl的l的晶晶胞胞结结构构
10
体心
1
11
面心
1 2
12
棱
1 4
13
顶点
1 8
14
NaCl的晶体结构
Na+：4 Cl–： 4
21
C、Si同主族，CO2是分子晶体，那么SiO2是否与CO2 结构相似？ 两者熔点差别如此之大, 必然是晶体结构不同所导致 SiO2晶体结构又如何呢？
22
三、原子晶体
——相邻原子间以共价键相结
合而形成空间网状结构的晶体
O
1、SiO2晶体结构
Si
109°28′
1）每个Si原子和4个O原
子形成4个共价键，成
熔沸点高、硬度大（一般比离子晶体高）、一般不导电、难溶
（2）如何判断原子晶体熔沸点的高低？
共价键越强 → 熔沸点越高、硬度越大
共价键强弱受原子半径、的共影用响电子对数目影响。
判断：金刚石、晶体硅、金刚砂的熔沸点、硬度如何比较？
物质
金刚石 碳化硅 单质硅
熔点/℃
3550
2700
1410 24
4
食盐（晶体）的形成 ——以离子键结合
Na+Cl-CNl-a+NaCN+laN-+aC+l- Na+
Na+ClC- l-
NaC+ l-
Cl- NaN+a+NaCC+ll--
Na+
ClNa+ Cl-
Cl-
Na+
●晶体中具有代表性的基本的重复单位叫晶胞
5
6
NaCl晶胞
1、1个Na+周围有___个Cl2、1个Cl-周围有____个Na+ 3、1个Na+周围最近的Na+有__个 4、晶胞中有___ 个NaCl单元 。 5、在晶体中能否找到一个NaCl分子？
它最近且等距离的CO2分子 有 ？个
O 共价键
C
分子间作 用力
19
2、分子晶体的性质 讨论：①分子晶体熔化或气化，需克服什么？
②分子间作用力强弱如何？
1）分子晶体中微粒间的作用是分子间作用力很弱，故： ①熔沸点较低，液体易挥发； ②硬度较小。
2）分子晶体及在熔化状态或水溶液中能否导电？
为什么？ 由于分子晶体是由分子构成，所以，它们在固
食盐 干冰 金刚石
离子键 分子间作用力
共价键
Na+、ClCO2分子 C原子
离子晶体 分子晶体 原子晶体
根据构成晶体的
离子晶体
粒子种类和粒子间 的相互作用不同，
分子晶体
晶体 原子晶体
可将晶体分为：
金属晶体
……
3
离子晶体： 离子化合物中的阴、阳离子按一定的方式有规则地排列 而形成的晶体。 ◆概念理解： 1）构成离子晶体的微粒是什么？哪些物质属于离子晶体 2）结构微粒间是通过什么作用力结合成晶体的？ 3）阴阳离子间是怎样连接形成晶体的呢？
较高 较硬而脆 大多数能溶
导电性
分子间作用力
低 硬度较小 部分能溶
共价键
高 硬度大
不溶
讨思论考：：如稀何有根气据体化单学质式是判由断稀某有物气质体属元于素什的么原类子型构的成晶，体？