晶体的共性密堆积

1、晶体的共性密堆积第1页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四第一章 晶体结构第2页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四1.1.1 固体的分类固体晶体:非晶体:准晶体:长程有序不具有长程序的特点,短程有序。有长程取向性，而没有长程的平移对称性。单晶体多晶体至少在微米量级范围内原子排列具有周期性。长程有序:1.固体分类(按结构) 晶体的特征第3页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四(a)晶体结构的规则网格 非晶体中原子排列不具有长程的周期性，但基本保留了原子排列的短程序，即近邻原子的数目和种类、近邻原子之间的距离(键长)、近邻原子配置的几何方位(

2、键角)都与晶体相近。(b)非晶体结构的无规则网格第4页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四(c)(c)Penrose拼接图案 准晶体具有长程的取向序，但没有长程的平移对称序，可以用Penrose拼接图案显示其结构特点。第5页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四 晶体所具有的自发地形成封闭凸多面体的能力称为自限性。2.晶体的解理性: 晶体沿某些确定方位的晶面劈裂的性质，称为晶体的解理性，这样的晶面称为解理面。1abcd2晶体的宏观特性1.自限性:第6页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四 晶面的交线称为晶棱，晶棱互相平行的晶面的组合称为晶带，

3、如右图中a，1，b，2。1abcd2 互相平行的晶棱的共同方向称为该晶带的带轴，晶轴是重要的带轴。如右图中OO第7页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四3.晶面角守恒定律：属于同一品种的晶体，两个对应晶面间的夹角恒定不变。石英晶体： a、b 间夹角总是14147； a、c 间夹角总是11308； b、c 间夹角总是12000。第8页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四4.晶体的各向异性在不同方向上，晶体的物理性质不同。 由右图可以看出，在不同的方向上晶体中原子排列情况不同，故其性质不同。5.晶体的均匀性 晶体中任意两点(在同一方向上)的物理性质相同。注意：

4、气体、液体、玻璃体等的均匀性 源于原子分布的统计规律第9页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四6.晶体的对称性: 晶体在某几个特定方向上可以异向同性，这种相同的性质在不同的方向上有规律地重复出现，称为晶体的对称性。7.晶体固定的熔点: 给某种晶体加热，当加热到某一特定温度时，晶体开始熔化，且在熔化过程中保持不变，直到晶体全部熔化，温度才开始上升，即晶体有固定的熔点。第10页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四 晶体非晶体T0时间 t温度T第11页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四晶体为什么具有这些宏观特性呢?晶体的宏观特性是由晶体内部结构

5、的周期性决定的,即晶体的宏观特性是微观特性的反映。 自限性、晶面角守恒、解理性、晶体的各向异性、晶体的均匀性、晶体的对称性、固定的熔点（晶体的稳定性）。晶体的宏观特性：第12页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四晶体由大量微小的平行六面体堆积而成。解释了晶体几何外形的规则性自十七世纪来就开始尝试用堆积模型去解释晶体特征：典型代表：(1)17th cent.,Huygen 椭球堆积模型： 解释方解石的双折射现象。(2)18th cent.，Haiiy（1801年）“塑变理论” -1.2 密堆积外部特征内部结构第13页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四如图所示

6、:用立方体基本单元分别构造菱面12面体和五边形12面体第14页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四简单立方原子球在一个平面内呈现为正方排列平面的原子层叠加起来得到简单立方格子用圆点表示原子的位置得到简单立方结构第15页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四体心立方体心立方结构原子球排列形式体心立方原子球排列方式表示 ：AB AB AB 第16页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四密堆积、配位数1.配位数一个粒子周围最近邻的粒子数称为配位数。 它可以描述晶体中粒子排列的紧密程度，粒子排列越紧密，配位数越大，结合能越低，晶体结构越稳定。2.密堆积

7、 如果晶体由完全相同的一种粒子组成，而粒子被看作小圆球，则这些全同的小圆球最紧密的堆积称为密堆积。密堆积特点：结合能低，晶体结构稳定；配位数最大为12。第17页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四全同小圆球平铺在平面上，任一个球都与6个球相切每三个相切的球的中心构成一等边三角形每个球的周围有6个空隙构成一层 A层第二层是同样的铺排B层第三层是同样的铺排C层六角密堆积第18页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四B层原子球排列A层原子球排列第19页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四C层原子球排列之一 六角密堆晶格C层原子球排列第20页，共26

8、页，2022年，5月20日，1点39分，星期四原子球排列：AB AB AB 六角密堆晶格结构晶体Be、Mg、Zn、Cd第21页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四C层原子球排列之二 面心立方晶格面心立方（立方密排）B层原子球排列C层原子球排列第22页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四原子球排列：ABC ABC ABC 层的垂直方向是对称性为3的轴，是立方体的空间对角线面心立方晶格结构晶体 Cu、Ag、Au、Al第23页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四配位数的可能值配位数的可能值为：12(密堆积：fcc,hcp)，8(bcc,氯化铯型结构)，6(sc,氯化钠型结构)，4(ZnS,金刚石型结构)，3(石墨层状结构)，2(链状结构)。第24页，共26页，2022年，5月20日，1点39分，星期四致密度致密度表示晶体中原子在空间堆积的紧密程度，等于晶胞内原子所占总体积与晶胞体积的比率。不同晶体结构有不