第1章-晶体学基础优质PPT.ppt

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晶体在急冷条件下转化为非晶体。

玻璃调整内部结构基元的排列方式晶体（退玻璃化或晶化）晶体非晶体（玻璃化或非晶化）3.单晶体与多晶体a.单晶体：

质点按同一取向排列。

由一个核心（称为晶核）生长而成的晶体b.多晶体：

通常由许多不同位向的小晶体（晶粒）所组成。

c.晶粒与晶粒之间的界面称为晶界d.多晶体材料一般显示出各向同性假等向性,液晶:

介于固态和液态之间的各向异性的流体。

性质上：

既具有液体的可流动性、粘滞性，又具有晶体的各向异性结构上：

具有一维或二维近似有序晶，即分子按某一从优方向排列平移无序或部分平移无序的,液晶,物质的其它聚集形态,准晶,是一种介于晶体和非晶体之间的固体。

准晶具有长程定向有序，然而又不具有晶体所应有的平移对称性，因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。

物质的其它聚集形态,以色列人达尼埃尔谢赫特曼以发现准晶体赢得2011年度诺贝尔化学奖。

伊朗某清真寺的建筑设计，类似准晶的排列,enrose瓷砖,1、均匀性2、各向异性3、自限性4、对称性5、最小内能性,二、晶体的基本性质,晶体生长学：

研究晶体发生、成长机理和晶体的合成。

几何结晶学：

研究晶体外形的几何规律。

晶体结构学：

研究晶体内部结构的几何规律、结构型式和构造的缺陷。

晶体化学：

主要研究晶体的化学成分和结构的关系，并进而探讨成分、结构与其性能和生成条件的关系。

晶体物理学：

研究晶体的物理性质及其产生机理。

三、晶体学的主要研究内容,好好学习天天向上,本节重点掌握：

1、概念：

晶体2、晶体的基本性质,一、晶体结构与空间点阵二、单胞（单位平行六面体）三、布拉维点阵,1.2空间点阵,教学要求：

1、掌握晶体空间点阵、晶面和晶向指数；

2、掌握理想晶体和实际晶体的晶体结构；

3、了解合金相结构。

重点：

3种典型的晶体结构及晶体缺陷。

难点：

晶体结构与晶体缺陷。

学时：

共4学时。

NaNO2,一、晶体结构与空间点阵,34,（a）晶体结构（b）结构单元（C）空间点阵,两个定义,等同点：

是指晶体结构中占据相同位置和具有相同环境的一系列几何点。

CsCl,结构基元：

是指晶体结构中重复排列的基本单位。

每个结构基元化学组成相同、空间结构相同、排列取向相同、周围环境相同。

1、原子（离子）的刚球模型,钢球模型用钢球代表空间排列的原子等。

但难看清原子排列的规律和特点。

可直观地看出原子在各个方向的排列都是很规则的。

怎么办？

晶格：

描述原子或原子团在晶体中排列方式的几何空间格架。

晶胞：

从晶格中选取出来的一个能够完全反映晶格特征的最小几何单元。

阵点：

将构成晶体的原子或原子群抽象为纯粹的几何点。

空间点阵：

将构成晶体的原子等抽象为几何点，得到一个由无数几何点在三维空间规则排列而成的阵列-是数学上的抽象。

2、点阵（晶格）模型,晶体中原子堆垛、晶格和晶胞示意图,构成晶体的基元在三维空间的具体排列方式。

晶体结构=空间点阵+基元,注意：

晶体结构和空间点阵的区别,空间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性。

由于各阵点的周围环境相同，它只能有14种类型。

晶体结构是晶体中实际质点（原子、离子或分子）的具体排列方式。

它们能组成各种类型的排列，因此，实际存在的晶体结构类型是无限的。

联系：

晶体结构的结构基元与相应空间点阵的结点在空间排列的周期一致,看四种晶体,点阵点群与点阵点的位置点群,单胞,金属晶体分子晶体原子晶体离子晶体,晶体结构,定义选取原则表征,二、单胞（单位平行六面体）,构成空间格子的具有代表性的基本单元（平行六面体）称为单胞。

将单胞作三维的重复堆砌就构成了空间点阵。

1、定义,所选取的平行六面体应能反映整个空间点阵的周期性和对称性；

在上述前提下，平行六面体棱与棱之间的直角应最多；

在遵循上两个条件的前提下，平行六面体的体积应最小。

2、单胞的选取原则,具有L44P的平面点阵,单胞表征,单位平行六面体的三根棱长a、b、c及其夹角、是表示它本身的形状、大小的一组参数，称为点阵常数（或晶格常数）,3、单胞的表征,原点：

单胞角上的某一阵点坐标轴：

单胞上过原点的三个棱边x，y，z点阵参数：

a，b，c，,X,Y,Z,a,b,c,晶格常数a，b，c,轴间夹角，,晶轴X，Y，Z,晶胞：

是指能够反映整个晶体结构特征的最小结构单位。

由具体的有物理、化学属性的物质点所组成。

单胞：

构成空间格子的具有代表性的基本单元。

由不具有任何物理、化学特性的几何点构成联系：

一般情况下，晶胞的几何形状、大小与对应的单胞是一致的，可由同一组晶格常数来表示。

不区分图示,注意：

晶胞与单胞的区别（了解）,空间点阵,晶胞,单胞,大晶胞,NaCl晶体的晶胞，对应的是立方面心格子晶格常数a=b=c=0.5628nm，=90,空间点阵到底有多少种排列新方形式？

按照“每个阵点的周围环境相同”的要求，在这样一个限定条件下，法国晶体学家布拉菲（A.Bravais）在1848年首先用数学方法证明，空间点阵只有14种类型，这14种空间点阵以后就被称为布拉菲点阵。

三、布拉维点阵,1、单胞的形状分类及其格子常数特点,根据6个点阵参数间的相互关系，可将全部空间点阵归属7种晶系。

Bravais晶系的格子常数特点,根据平行六面体中结点的分布情况，又可以分为四种格子类型：

原始格子（P）、底心格子（C）、体心格子（I）和面心格子（F）。

2、单胞的结点分布类型：

（P）（C）（I）（F）,3、14种布拉维格子,具体p11,14种布拉菲空间点阵：

包括简单晶胞和复杂晶胞。

晶体结构,空间格子（14种）,单胞（14种）,晶胞,晶系（7个）,好好学习天天向上,本节重点掌握：

空间点阵；

晶胞；

点阵常数2、空间点阵及其要素3、Bravais晶系的格子常数特点,一、晶向指数二、晶面指数三、六方晶系的晶向指数和晶面指数四、晶带五、晶面间距,晶向、晶面,1.3晶向指数和晶面指数,晶向：

空间点阵中行列的方向代表晶体中原子排列的方向，称为晶向。

通过晶体中任意两个原子中心连成直线来表示晶体结构的空间的各个方向。

晶面：

通过空间点阵中任意一组结点的平面代表晶体中的原子平面，称为晶面。

晶向指数和晶面指数是分别表示晶向和晶面的符号，国际上用iller指数（illerindices）来统一标定。

晶面指数和晶向指数：

表述不同晶面和晶向的原子排列情况及其在空间的位向。

不同的晶面和晶向上原子排列的疏密程度不同，原子间相互作用就不同,力学性能和理化性能也不同。

2、求法1）建立坐标系。

以晶胞中待定晶向上的某一阵点O为原点，三条棱为坐标轴，以晶胞的点阵常数a、b、c分别为x、y、z轴的长度单位，建立坐标系。

注意，坐标原点的选取应便于确定坐标值。

2）确定坐标值。

在待定晶向OP上确定距原点最近的一个结点P的坐标值（x,y,z）3）化整并加方括号。

将坐标的比化为最小整数比，即x:

y:

z=u:

v:

w,把所得最小整数加以方括号，即得待定晶向OP的晶向指数uvw。

如果u、v、w中某一数为负值，则将负号标注在该数的上方。

1、晶向指数：

表示晶体中点阵方向的指数，由晶向上结点的坐标值决定。

一、晶向指数,设坐标，求坐标，化整数，列括号,设坐标求坐标值将所得坐标值约成互质整数（化整数），再加方括号。

若晶向指向坐标负方向，则在晶向指数的这一数字之上冠以负号。

112,（1,1/2,0）求坐标、化整数晶向为210,120,

（1）立方晶系的晶向指数uvw的确定方法,A（1,0,1），B（0,1,1）求坐标、化整数（-1,1,0）晶向指数为,例1：

在晶胞里,建坐标定坐标化整并加方括号,例2：

1/3:

2/3:

1=1:

2:

3123,练习立方,晶向、晶面,立方晶系一些重要晶向的晶向指数,画线,3、晶向指数还有如下规律：

（1）某一晶向指数代表一组在空间相互平行且方向一致的所有晶向。

（2）若晶向所指的方向相反，则晶向数字相同符号相反。

例：

立方格子中晶向族包括100、010、001、00、00、00六个晶向。

晶向族包括111、11、11、1、1、1、11八个晶向。

晶向族:

任意交换指数的位置和改变符号后的所有指数。

1、晶面指数：

表示晶体中点阵平面的指数，由晶面与三个坐标轴的截距值决定。

2、求法1）建坐标。

以晶胞的某一阵点O为原点，三条棱为坐标轴，以晶胞的点阵常数a、b、c分别为x、y、z轴的长度单位，建立坐标系。

注意，坐标原点的选取应便于确定截距，且不能选在待定晶面上。

2）定截距。

量出待定晶面在三个坐标轴上的截距x,y,z。

如果该晶面与坐标轴平行，则其截距为。

3）取倒数。

取截距的倒数1/x,1/y,1/z。

4）化整并加圆括号。

将倒数比化为最小整数比，即1/x:

1/y:

1/z=h:

k:

l,把所得最小整数加以圆括号，即得待定晶面的晶面指数（hkl）。

如果截距为负值，则将负号标注在相应指数的上方（hkl）。

密勒指数,二、晶面指数,例1：

晶面指数图解,（321）,2，3，6,1/2，1/3，1/6,1/21/31/6=321,建坐标定截距取倒数化整并加圆括号,例2：

练习立方,1/2，1/3，2/3,2，3，3/2,（463）,建坐标定截距取倒数化整并加圆括号,2:

3:

3/2=4:

6:

3,立方晶系中一些晶面的晶面指数,练习计算,

（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；

（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的米勒指数。

练习：

标定晶面指数,解：

（2）h:

l=1/1/2:

1/1/3:

1/1/6=3:

1该晶面的米勒指数为（321）,解：

（1）h:

l=1/2:

1/3:

1/6=3:

1该晶面的米勒指数为（321）,3、几点说明晶面指数（hkl）不是指一个晶面，而是代表着一组相互平行的晶面；

平行晶面的晶面指数相同，或数字相同而正负号相反，如（hkl）和（hkl）；

1.hkl分别对应xyz上的截距，不可互换2.若晶面与对应坐标平行，则在该坐标上的指数为03.hkl表示沿三个坐标单位长度范围内所含该晶面的个数，即晶面线密度。

晶面指数规律：

（1）某一晶面指数代表了在原点同一侧的一组相互平行且无限大的晶面。

（2）若晶面指数相同，但正负符号相反，则两晶面是以点为对称中心，且相互平行的晶面。

如（110）和（110）互相平行。

100晶面族包括六个等同晶面（组合成立方体的6个面）,110晶面族包括十二个等同晶面（组合成菱形十二面体的12个面）,111晶面族包括八个等同晶面（组合成八面体的8个面）,作业,例：

晶面指数的标注,截距取倒数化整数,例：

立方晶系晶面指数的标注,在晶体内凡晶面间距和晶面上原子排列分布情况完全