晶体和晶体的基本性质

null第八章 晶体与晶体的基本性质第八章 晶体与晶体的基本性质 1.晶体、非晶体与准晶体的概念。 2.空间格子的概念，空间格子要素。 3.晶体的基本性质。 4.晶面发育的一般规律制作人：07物理一班 李经涛null 石英（Quartz） 什么是晶体？1.晶体、非晶体与准晶体的概念。null 电气石(Tourmaline)钼铅矿(Wulfenite)铬铅矿（Crocoite ） null 人们常见的晶体有水晶、石盐、蔗糖等，在一般人的心目中就认为晶体就像水晶和石盐那样，具有规则的几何多面体形状。 石盐的晶体结构石盐的晶体结构null晶体—具有格子构造的固体, 或内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体。 1.晶体、非晶体与准晶体的概念。 研究明，数以千计的不同种类晶体尽管各种晶体的结构各不相同，但都具有格子状构造，这是一切晶体的共同属性。 研究表明，数以千计的不同种类晶体尽管各种晶体的结构各不相同，但都具有格子状构造，这是一切晶体的共同属性。null石英 玻璃α-石英的内部结构 绿球代表Si4+,红球代表O2- 玻璃的内部结构， 非晶质体：与晶体结构相反，内部质点不作周期性的重复排列的固体，即称为非晶质体。null准晶体(quasi-crystal): 具有准周期格子构造的固体。准周期构造－不同于晶体中的平移周期, 但具有自相似性 (放大或缩小) 。准晶体的质点排列虽具有长程有序，但不体现平移的周期重复，即不存在格子构造。 具五次对称轴定向长程有序但无重复周期的图形null本节小结 晶体：具有格子构造的固体, 或内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体。 非晶质体：与晶体结构相反，内部质点不作周期性的重复排列的固体，即称为非晶质体。2.空间格子的概念2.空间格子的概念一切晶体都具有格子构造，寻找其格子构造的规律便引出空间格子的概念。 null晶体 （远古年代的定义：自发形成规则形态的物体： 现代的定义：内部结构具有周期重复性，即 具有格子构造的物体。） 格子构造（晶体结构的周期重复规律，这种规律是可以 用格子状的图形－空间格子表示的。） 空间格子（表示晶体结构周期重复规律的简单几何图形 要画出空间格子，就一定要找出相当点。） 相当点 （两个条件：1、性质相同，2、周围环境相同。）2.空间格子的概念2.空间格子的概念相当点 两个条件：1.性质相同，2.周围环境相同。null 导出空间格子的方法： 首先在晶体结构中找出相当点，再将相当点按照一定的规律连接起来就形成了空间格子。null空间格子：由相当点排列而成的几何图形，它反映晶体质点排列的规律性。 空间格子为无限图形。图2-3空间格子的一般形状null空间格子要素 1.结点：空间格子中的点，代表晶体构造中的等同点。 2.行列：结点在直线上的排列。空间格子中任意两结点连接方向就是一条行列，行列中相邻结点间的距离称为结点间距。同一行列方向上结点间距相等；不同方向的行列，其结点间距一般不等。 null3.面网：结点在平面上的分布。 空间格子中任意两个相交的行列可确定一个面网。单位面积面网上结点的数目称为面网密度。任意两相邻面网间的垂直距离称为面网间距。 null    相互平行的面网间面网密度相等，其面网间距也相等，不相平行的一般不等，且面网密度大的面网间距大，反之，网密度小的面网间距小。 d1d2d3null4.平行六面体：空间格子中的最小单位体积。 空间格子可以被看成是由无数个平行六面体在三维空间无间隙地重复堆叠而成。 abcnull平行六面体对应的实际晶体中相应的范围叫晶胞。NaCl晶胞金红石晶胞3.晶体的基本性质 3.晶体的基本性质 3.晶体的基本性质3.晶体的基本性质我们将一切晶体所共有的，并且由晶体的格子构造所决定的性质，称为晶体的基本性质。 1.自限性: 晶体能够自发地生长成规则的几何多面体形态。 null2.均一性:同一晶体的不同部分物理化学性质完全相同。 可以用数学公式来表示, 设在晶体的x处和x + x’处取得小晶体, 则 F(x)  F (x + x’) 此处F表示化学组成和性质等物理量度。 非晶质体也具有其均一性，但由于非晶质体的质点排列不具有格子构造，所以其均一性是统计的、平均近似的均一，称为统计均一性；而晶体的均一性是取决于其格子构造的，称为结晶均一性。 null3.异向性：同一晶体不同方向具有不同的物理性质。 例如：蓝晶石的不同方向上硬度不同： AA方向，H＝45，小刀可刻动。 BB方向，H＝65，小刀不能刻动。 思考：均一性与异向性有矛盾吗？null4.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。例如下面的晶体形态是对称的： null5.最小内能性：晶体与同种物质的非晶体相比，内能最小。 内能 = 动能 + 势能 质点在平衡点 质点间相对 周围作无规则 位置所产生 振动的能量 能量 null 6.稳定性：在相同的热力学条件下，具有相同化学成分的晶体和非晶质体相比，晶体是稳定的，而非晶质体是不稳定的。 对于化学成分相同的物质，以不同的物理状态存在时，其中以结晶状态最为稳定。这一性质与晶体的内能最小是吻合的。在没有外加能量的情况下，晶体是不会自发地向其它物理状态转变的。 null稳定性 晶体与非晶体加热曲线null本章重点： 本章包括三组重要的基本概念: 1) 晶体、格子构造、空间格子、相当点；它们之间的关系。 2) 结点、行列、面网、平行六面体; 结点间距、面网间距与面网密度的关系. 3) 晶体的基本性质：自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能、稳定性，并解释为什么。