第一章晶体的基本性质

1、几何结晶学基础几何结晶学基础第一章第一章 晶体的基本性质晶体的基本性质 用以表示晶体内部质点排列的规律性。用以表示晶体内部质点排列的规律性。是从实际晶体构造中抽象出来的一种由相当是从实际晶体构造中抽象出来的一种由相当点排列而成的几何图形。点排列而成的几何图形。 为晶体构造中的一系列几何点，为晶体构造中的一系列几何点，这些点周围的环境是完全相同的，这些点周围的环境是完全相同的，即各相当点在相同的方向上隔相同即各相当点在相同的方向上隔相同的距离，有相同的质点分布。的距离，有相同的质点分布。 几何结晶学基础几何结晶学基础第一章第一章 晶体的基本性质晶体的基本性质 质点（质点（ClCl- -、CsCs

2、+ +）在晶体构造中的在晶体构造中的任一方向上的相任一方向上的相同部分呈等间距、同部分呈等间距、周期性的重复出周期性的重复出现，排列成三度现，排列成三度空间的立体格子。空间的立体格子。 几何结晶学基础几何结晶学基础第一章第一章 晶体的基本性质晶体的基本性质 结点结点 是空间格子中的点，代表是空间格子中的点，代表晶体构造中的相当点，在晶体构造中的相当点，在实际晶体构造中，结点可实际晶体构造中，结点可以为相同的离子、原子或以为相同的离子、原子或分子占据。但结点本身不分子占据。但结点本身不代表任何质点代表任何质点, ,是只具有几是只具有几何意义的几何点。何意义的几何点。 几何结晶学基础几何结晶学基础

3、第一章第一章 晶体的基本性质晶体的基本性质 由结点在直线上排列而成。空由结点在直线上排列而成。空间格子中任意二结点联结起来间格子中任意二结点联结起来的直线就是一条行列。行列中的直线就是一条行列。行列中相邻结点之间的距离称为该行相邻结点之间的距离称为该行列的结点间距，同一行列中结列的结点间距，同一行列中结点间距相等，彼此平行的行列点间距相等，彼此平行的行列结点间距也是相等的，不平行结点间距也是相等的，不平行的行列，结点间距一般不等的行列，结点间距一般不等。 几何结晶学基础几何结晶学基础第一章第一章 晶体的基本性质晶体的基本性质 由结点在平面上排列而由结点在平面上排列而成。空间格子中任意三个不成。

4、空间格子中任意三个不在同一行列上的结点就可联在同一行列上的结点就可联结成一个面网。结成一个面网。 面网上单位面积内的结面网上单位面积内的结点数目称为面网密度。互相点数目称为面网密度。互相平行的相邻两面网之间的垂平行的相邻两面网之间的垂直距离称为面网间距。直距离称为面网间距。 几何结晶学基础几何结晶学基础第一章第一章 晶体的基本性质晶体的基本性质 1、相互平行的面网，面网密度必相同，且任二、相互平行的面网，面网密度必相同，且任二相邻面网间的面网间距相邻面网间的面网间距(interplanar spacing)也也必定相等必定相等2、互不平行的面网，面网密度及面网间距一般、互不平行的面网，面网密度

5、及面网间距一般不同。面网密度大的面网其面网间距亦大，反之不同。面网密度大的面网其面网间距亦大，反之，密度小，间距亦小，密度小，间距亦小 是空间格子的最小单位，由是空间格子的最小单位，由三对平行而且相等的面构成。在三对平行而且相等的面构成。在实际晶体中，这样划分出来的最实际晶体中，这样划分出来的最小单位称为小单位称为晶胞晶胞。 空间格子可以看成是平行六空间格子可以看成是平行六面体在三度空间平行、无间隙地面体在三度空间平行、无间隙地重复堆砌而成的。而整个晶体结重复堆砌而成的。而整个晶体结构可以视为晶胞在三度空间平行、构可以视为晶胞在三度空间平行、无间隙的重复堆砌。无间隙的重复堆砌。几何结晶学基础几

6、何结晶学基础第一章第一章 晶体的基本性质晶体的基本性质 晶体的多面体外形是晶体的多面体外形是其格子构造在晶体形态其格子构造在晶体形态上的反映：晶体多面体上的反映：晶体多面体为为晶面晶面所包围，晶面相所包围，晶面相交成交成晶棱晶棱，晶棱汇聚成，晶棱汇聚成角顶角顶。几何结晶学基础几何结晶学基础第一章第一章 晶体的基本性质晶体的基本性质 科塞尔提出地晶面生长规律：科塞尔提出地晶面生长规律：如图所示：如图所示：1 1（三面凹角位置）（三面凹角位置）22（两面凹角位置）（两面凹角位置）33（新（新的一层的起点），即先长完一的一层的起点），即先长完一条行列，然后再长相邻行列，条行列，然后再长相邻行列，长满

7、一层面网或再长第二层面长满一层面网或再长第二层面网。网。晶面是平行地向外推移的晶面是平行地向外推移的。几何结晶学基础几何结晶学基础第一章第一章 晶体的基本性质晶体的基本性质 生长速度大的晶面逐渐生长速度大的晶面逐渐缩小、消失；速度小的扩缩小、消失；速度小的扩大，保留。大，保留。 生长速度主要受面网本生长速度主要受面网本身的性质（密度）影响，身的性质（密度）影响，即与晶面的面网密度成反即与晶面的面网密度成反比关系。比关系。 晶体为面网密度大的晶晶体为面网密度大的晶面所包围面所包围几何结晶学基础几何结晶学基础第一章第一章 晶体的基本性质晶体的基本性质 在理想条件下，相同面网密度的晶面生长速度在理想

8、条件下，相同面网密度的晶面生长速度相同，应是同形等大的。但在外界条件影响下，相同，应是同形等大的。但在外界条件影响下，这些晶面得不到相等的发育，形成偏离理想晶体这些晶面得不到相等的发育，形成偏离理想晶体的的歪晶歪晶，使这些晶面大小悬殊、形状各异。，使这些晶面大小悬殊、形状各异。 但是，但是，成分和构造相同的所有晶体，其对应晶成分和构造相同的所有晶体，其对应晶面间的夹角恒等，称为面角恒等定律。面间的夹角恒等，称为面角恒等定律。 可用格子构造解释：成分和构造相同的晶体，可用格子构造解释：成分和构造相同的晶体，其对应晶面的面网相同，其夹角必然相等。晶体其对应晶面的面网相同，其夹角必然相等。晶体生长时

9、晶面又是平行向外推移的，因此，不论晶生长时晶面又是平行向外推移的，因此，不论晶体生长的形态如何，其晶面间的夹角是不会改变体生长的形态如何，其晶面间的夹角是不会改变的。的。几何结晶学基础几何结晶学基础第一章第一章 晶体的基本性质晶体的基本性质 晶体具有自发的形成几何多面体形晶体具有自发的形成几何多面体形态的性质，即自限性。非晶质是无定形态的性质，即自限性。非晶质是无定形的，不能自发的形成几何多面体形态，的，不能自发的形成几何多面体形态，如玻璃。如玻璃。 几何结晶学基础几何结晶学基础第一章第一章 晶体的基本性质晶体的基本性质 晶体的均一性和异向性是格子构造在晶体性晶体的均一性和异向性是格子构造在晶

10、体性质上的反映。质上的反映。 同一晶体的各个部分的性质是一样的，即均同一晶体的各个部分的性质是一样的，即均一性。主要指各部分的成分、比重等。一性。主要指各部分的成分、比重等。几何结晶学基础几何结晶学基础第一章第一章 晶体的基本性质晶体的基本性质 三、晶体的基本性质 第一篇第一篇 几何结晶学基础几何结晶学基础 最小内能（最小内能（minimum internal energy ） 晶体与同种物质的非晶体、液体、气体比较，晶体与同种物质的非晶体、液体、气体比较，具有最小内能。具有最小内能。晶体结晶时，温度保持恒定，是晶体结晶时，温度保持恒定，是因为液相组分由无规则状态状为规律排列的结晶因为液相组分

11、由无规则状态状为规律排列的结晶格子时，伴有能量的析出，反映在一定温度压力格子时，伴有能量的析出，反映在一定温度压力条件下，晶体与成分相同但处于其它状态的物体条件下，晶体与成分相同但处于其它状态的物体相比，具有最小内能。相比，具有最小内能。第一章第一章 晶晶 体体 的的 基基 本本 性性 质质 3.3.最小内能和稳定性最小内能和稳定性 三、晶体的基本性质 第一篇第一篇 几何结晶学基础几何结晶学基础 最小内能（最小内能（minimum internal energy ） 物体的内能包括动能和位能，动能与温度有关，而位物体的内能包括动能和位能，动能与温度有关，而位能决定于质点间的距离与排列，故只有内

12、能可用以比较晶能决定于质点间的距离与排列，故只有内能可用以比较晶体与非晶体的内能大小。体与非晶体的内能大小。 晶体具有格子构造，质点间的规律排列使其间的引力晶体具有格子构造，质点间的规律排列使其间的引力与斥力达到平衡，各部分处于位能最低状态。非晶质质点与斥力达到平衡，各部分处于位能最低状态。非晶质质点间排列紊乱，其间的距离不是平衡距离，位能较大。间排列紊乱，其间的距离不是平衡距离，位能较大。第一章第一章 晶晶 体体 的的 基基 本本 性性 质质 3.3.最小内能和稳定性最小内能和稳定性 三、晶体的基本性质 第一篇第一篇 几何结晶学基础几何结晶学基础 由于晶体具有最小内能，所以处于相对稳定状态，由于晶体具有最小内能，所以处于相对稳定状态，即晶体具有稳定性。即晶体具有稳定性。可从晶体具有固定的熔点得到证明。可从晶体具有固定的熔点得到证明。反映要破坏晶体的稳定，必须要加入外来的能量。非晶反映要破坏晶体的稳定，