晶體與非晶體ppt課件.ppt

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1、第一章晶體與非晶體1主要教學內容晶體的概念與特點*空間格子的概念及組成要素*晶體的基本性質21.1結晶學的主要研究內容主要研究晶體的生長、形貌、內部結構、化學成分、物理性質及它們之間的相互關系。3主要研究內容包括1.晶體的概念與基本性質**2.晶體生長理論簡介3.幾何結晶學***4.晶體結構的幾何特征*5.晶體化學基礎**41.2結晶學與材料學科的關系⑴材料制品多是晶體或以結晶相為主。無機非金屬材料單晶材料：多為人工合成的功能晶體材料多晶材料：陶瓷、耐火材料、水泥熟料等金屬材料：純金屬、合金等都是晶體。5⑵工業(yè)原料－主要組成相是晶體。天然礦石原料人造化工原料工業(yè)廢渣

2、工業(yè)尾礦6⑶指導新材料的研制和開發(fā)應用71.3晶體的概念與性質1.3.1人類最初對晶體的認識人類對晶體的認識源于對自然界天然礦物的觀察。在巖石洞穴及裂隙里的石英呈帶尖頂?shù)牧街?，內陸鹽湖中的石鹽常呈立方體等。8石英晶簇(SiO2)石膏晶體(CaSO4.2H2O)9石鹽晶體（NaCl)黃鐵礦晶體(FeS2)10早期的關于晶體的概念:晶體是天然形成的具有幾何多面體外形的固體。這個概念顯然是表觀的和不完善的。11實驗把任意形態(tài)的NaCl顆粒，置于它的過飽和溶液中一段時間后，都可以恢復立方體的幾何外形。立方體外形的和任意形態(tài)的石鹽，具有完全相同的物質組成和物理、化學性質。1

3、21.3.2晶體概念的發(fā)展規(guī)則幾何多面體外形只是晶體的一種表象，晶體的本質是什么呢？下面介紹幾位科學家對晶體概念由淺入深的認識。13浩羽（R.J.Hauy,法國晶體學家）認為晶體是由多面體外形的“分子”構成。立方體形態(tài)的“分子”14這個理論遇到的困難主要有三方面：⑴有的晶體，打碎以后的碎塊不能堆砌成完整的晶體。15如螢石的解理塊為八面體，僅靠八面體不能堆砌出完整的晶體。螢石的八面體解理塊16⑵許多晶體，如石英，不能破碎成幾何多面體。⑶最小的平行六面體并不是“分子”。17惠更斯：認為晶體中質點的有序排列導致晶體具有一定的多面體外形。18布拉維（A.Bravais）推導

4、出32種對稱型和14種空間格子，提出晶體結構的空間格子理論。19勞埃(MaxVonLaue)，德國科學家。發(fā)現(xiàn)了晶體的X射線衍射現(xiàn)象；證實了晶體結構點陣理論的正確性；為研究晶體結構提供了一種手段；開創(chuàng)x射線結晶學。20研究結果表明：所有的晶體，無論是否具有幾何多面體形態(tài)，其內部質點都是在三維空間周期性重復排列，形成格子構造。只是不同的晶體，質點的種類、排列方式及重復規(guī)律不同而已。21近代，高分辨率的電子顯微鏡，可以觀察到晶體結構中原子的排列情況。22自然金（111）面上金原子的分布（原子力掃描隧道顯微鏡）231.3.3晶體的概念晶體是內部質點在三維空間周期性重復排列

5、的固體。241.4晶體結構的空間格子規(guī)律1.4.1空間格子概念是表示晶體結構中質點重復規(guī)律的立體幾何圖形。251.4.2晶體結構中空間格子的選取以NaC1為例：棱方向：重復周期0.564nm，面對角線方向：重復周期0.399nm。NaC1的晶體結構模型26對結構進行抽象：首先，在結構中任選一幾何點（氯離子或鈉離子的中心，或其它任意一點）；以此點為標準，把結構中這樣的點全找出來－等同點或相當點。27NaC1結構一個平面內Cl-和Na+以及相當點的分布28相當點的條件：⑴如果原始點選在質點中心，則所有質點的種類要相同。⑵相當點周圍的環(huán)境要相同。即相當點周圍相同方向上要有

6、相同的質點。29相當點的分布，能夠反映晶體結構中所有質點的重復規(guī)律。相當點在平面內分布，構成平面點陣（平面格子）；相當點在三維空間分布，構成空間點陣（空間格子）。30右圖為NaC1結構的基本單元（晶胞），在1mm3的晶體中大約有7×1017個這樣的單元。它與宏觀的尺碼相比非常小，因此，空間格子被看成是是無限圖形。NaC1晶胞311.4.3空間格子要素⑴結點：空間格子中的點，代表從晶體結構中選取的相當點。在實際晶體結構中，結點的位置可以同種質點所占據(jù)，但結點本身只有幾何意義，為幾何點。32⑵行列：分布在同一直線上的結點構成行列。顯然，由任意兩結點就決定一個行列。空間格

7、子中的行列33結點間距：一個行列中相鄰兩結點間的距離為該行列的結點間距。同一行列的結點間距相同；相互平行的行列，結點間距相同；不同方向的行列，結點間距一般不同。34⑶面網(wǎng)：結點在平面上的分布即構成面網(wǎng)。顯然，任意兩相交的行列即可構成一個面網(wǎng)．空間格子中的面網(wǎng)35面網(wǎng)密度：面網(wǎng)上單位面積的結點數(shù)。相互平行的面網(wǎng)，面網(wǎng)密度相同；互不平行的面網(wǎng)，面網(wǎng)密度一般不同。36⑷單位平行六面體在三維空間中，空間格子劃分出一個最小的重復單位，其大小和形狀由三條交棱的長短和交角大小決定。單位平行六面體37在三位空間移動單位平行六面體，就可以重復出整個空間格子。38空間格子391.5