第二章晶体的基本概念
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晶体的概念是啥晶体是指具有一定空间排列和周期性的原子、离子或分子集合体,它们在固体状态下呈现出有序的结构。
晶体是固体中最基本的结构单位,其晶体结构的有序性是形成晶体的重要特征。
晶体的概念最早由斯托尼斯(Haüy)于18世纪末提出,他将晶体定义为具有层状结构的固体。
随后,发展出了现代晶体学,对晶体的研究有了更为深入的认识。
现代晶体学从晶体的结构和性质出发,研究晶体内部原子、离子或分子的排列方式,以及晶体与外界的相互作用。
晶体的结构具有三个基本特征:周期性、对称性和有序性。
晶体的周期性体现在晶格结构的重复性规律上,晶格是由一定数目的排列有序的“点”组成的三维结构。
晶格中的“点”被称为格点,它们代表着晶体原子、离子或分子的位置。
晶格的周期性使得晶体在宏观上具有各向同性,即不论从任何方向观察,晶体的性质都是相同的。
晶体的对称性指的是晶体结构在某一操作下保持不变,这些对称操作包括旋转、反射和平移等。
晶体的有序性则是指晶格上的原子、离子或分子排列有一定的规则,形成特定的晶体结构。
根据晶体的原子、离子或分子的排列方式,晶体可以分为几种基本类型。
最简单的是原子晶体,其中晶格上只有单个原子,例如金属中的众多晶体。
离子晶体则由阳离子和阴离子以离子键相互结合而成,如盐类晶体。
分子晶体则由分子以分子键相互结合形成的晶体,如冰晶体。
此外,还有复合晶体、聚合物晶体等多种类型的晶体。
晶体的结构对其性质起着决定性的作用。
晶体的物理性质包括晶格常数、密度、硬度、熔点等,这些性质取决于晶格结构的特征。
晶体的光学性质也与晶体结构密切相关,例如光的偏振、双折射等现象。
晶体的电学性质也具有很高的研究价值,例如电导率、电介质性能等。
此外,晶体还具有磁性、热传导等特殊性质。
晶体的研究对于物质科学、材料科学以及许多其他领域都具有重要意义。
通过研究晶体的结构和性质,可以揭示物质内部的微观世界,为制备新材料、改进材料性能提供理论和实验基础。
结晶学一、基本概念:1.晶体(crystal)的概念:内部质点在三维空间周期性重复排列构成的固体物质。
这种质点在三维空间周期性地重复排列称为格子构造,所以晶体是具有格子构造的固体。
2对称型(class of symmetry)晶体宏观对称要素之组合。
(点群,point group)3.空间群:一个晶体结构中,其全部对称要素的总和。
也称费德洛夫群或圣佛利斯群。
4.单形(Simple form):一个晶体中,彼此间能对称重复的一组晶面的组合。
即能借助于对称型之全部对称要素的作用而相互联系起来的一组晶面的组合。
5.双晶:两个以上的同种晶体,彼此间按一定的对称关系相互取向而组成的规则连生晶体。
6.平行六面体:空间格子中按一定的原则划分出来的最小重复单位称为平行六面体。
是晶体内部空间格子的最小重复单位,是由六个两两平行且相等的面网组成。
7.晶胞:能充分反映整个晶体结构特征的最小结构单元,其形状大小与对应的单位平行六面体完全一致。
8.类质同像:晶体结构中某种质点为性质相似的他种质点所替代,共同结晶成均匀的单一相的混合晶体,而能保持其键性和结构型式不变,仅晶格常数和性质略有改变。
9.同质多像:化学成分相同的物质,在不同的物理化学条件下,形成结构不同的若干种晶体的现象。
10.多型:一种元素或化合物以两种或两种以上层状结构存在的现象。
这些晶体结构的结构单元层基本上是相同的,只是它们的叠置次序有所不同。
二、晶体的6个基本性质1、均一性(homogeneity):同一晶体的任一部位的物理和化学性质性质都是相同的。
2、自限性(property of self-confinement):晶体在自由空间中生长时,能自发地形成封闭的凸几何多面体外形。
3. 异向性(各向异性)异向性(anisotropy):晶体的性质随方向的不同而有所差异。
4. 对称性(property of symmetry):晶体的相同部分(如外形上的相同晶面、晶棱或角顶,内部结构中的相同面网、行列或质点等)或性质,能够在不同的方向或位置上有规律地重复出现。
《晶体的常识》教案最全版第一章:引言1.1 教学目标让学生了解晶体的基本概念和特点。
激发学生对晶体研究的兴趣。
1.2 教学内容晶体的定义与分类晶体的基本特点晶体的重要性1.3 教学方法讲授法:介绍晶体的基本概念和特点。
互动法:引导学生讨论晶体的实际应用。
1.4 教学资源课件:展示晶体的图片和实例。
视频:播放晶体生长的实验过程。
1.5 教学步骤1. 导入:通过展示晶体图片,引发学生的好奇心。
2. 讲解:介绍晶体的定义、分类和基本特点。
3. 实例分析:分析晶体的实际应用。
4. 讨论:引导学生探讨晶体的重要性。
5. 总结:强调本节课的重点内容。
第二章:晶体的定义与分类让学生了解晶体的定义和分类。
2.2 教学内容晶体的定义晶体的分类:原子晶体、离子晶体、分子晶体和金属晶体2.3 教学方法讲授法:讲解晶体的定义和分类。
2.4 教学资源课件:展示晶体的定义和分类。
2.5 教学步骤1. 复习:回顾上一节课的内容。
2. 讲解:讲解晶体的定义和分类。
3. 示例:展示不同类型的晶体实例。
4. 练习:让学生区分不同类型的晶体。
5. 总结:强调本节课的重点内容。
第三章:晶体的基本特点3.1 教学目标让学生了解晶体的基本特点。
3.2 教学内容晶体的周期性结构晶体的点阵参数晶体的对称性讲授法:讲解晶体的基本特点。
互动法:引导学生探讨晶体的对称性。
3.4 教学资源课件:展示晶体的基本特点。
3.5 教学步骤1. 复习:回顾上一节课的内容。
2. 讲解:讲解晶体的周期性结构、点阵参数和对称性。
3. 示例:展示晶体的对称性实例。
4. 练习:让学生分析晶体的对称性。
5. 总结:强调本节课的重点内容。
第四章:晶体的重要性4.1 教学目标让学生了解晶体的重要性。
4.2 教学内容晶体在材料科学中的应用晶体在自然界中的分布晶体在现代科技领域中的应用4.3 教学方法讲授法:讲解晶体的重要性。
互动法:引导学生探讨晶体在实际应用中的重要性。
4.4 教学资源课件:展示晶体的重要性和应用实例。
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。
第一章、晶体结构基础1、晶体的基本概念晶体的本质:质点在三维空间成周期性重复排列的固体,或者是具有格子构造的固体。
晶体的基本性质:结晶均一性、各向异性、自限性、对称性、最小内能性。
对称性:同一晶体中,晶体形态相同的几个部分(或物理性质相同的几个部分)有规律地重复出现。
空间格子的要素:结点—空间格子中的等同点。
行列—结点沿直线方向排列成为行列。
结点间距—相邻两结点之间的距离;同一行列或平行行列的结点间距相等。
面网—由结点在平面上分布构成,任意两个相交行列便可以构成一个面网。
平行六面体:结点在三维空间的分布构成空间格子,是空间格子的最小体积单位。
2、晶体结构的对称性决定宏观晶体外形的对称性。
3、对称型(点群):一个晶体中全部宏观对称要素的集合。
宏观晶体中只存在32种对称型4、对应七大晶系可能存在的空间格子形式:14种布拉维格子三斜:简单;单斜:简单、底心;正交:简单、底心、体心、面心;三方:简单R四方:简单、体心;六方:简单;立方:简单、体心、面心;P(简单点阵) I(体心点阵) C(底心点阵) F(面心点阵)底心点阵:A(100) B (010) C(001) 面心立方晶系中对应的密排面分别为(111);体心立方(110);六方晶系(0001)低指数晶面间距较大,间距越大则该晶面原子排列越紧密。
高指数则相反5、整数定律:晶面在各晶轴上的截距系数之比为简单整数比。
6、宏观晶体中独立的宏观对称要素有八种:1 2 3 4 6 i m 4空间点阵:表示晶体结构中各类等同点排列规律的几何图形。
或是表示晶体内部结构中质点重复规律的几何图形。
空间点阵有,结点、行列、面网、平行六面体空间点阵中的阵点,称为结点。
7、晶胞:能充分反映整个晶体结构特征最小结构单位。
晶胞参数:表征晶胞形状和大小的一组参数(a0、b0、c0,α、β、γ)与单位平行六面体相对应的部分晶体结构就称为晶胞。
因此,单位平行六面体的大小与形状与晶胞完全一样,点阵常数值也就是晶胞常数值。