PPT《第一章 概论》

第一章 概论 本章涉及一些重要的基本概念,这些概念在整个结晶学中都经常出现, 一定要牢固掌握.

一、晶体、非晶体和准晶体 晶体 ----远古年代的定义:具有几何多面体的水晶或凡是天然具有几何多面体形态的固体;

现代的定义:具有格子构造的固体.(图片) 非晶质体 ----有些状似固体的物质,它们的内部质点不作规则排列,不是格子结构,称为非晶质或非晶质体. 准晶体 ----介于晶体和非晶质体之间的晶体.质点的排列应是长程有序,但不体现周期重复,即不存在格子结构,人们把它称为准晶体. 短片

二、空间格子 晶体的本质在于内部点在三维空间作平移周期重复.空间格子是表示这种重复规律的几何图形.现以氯化铯(cscl )晶体结构为例: 空间格子的要素 结点: 空间格子中的点,代表具体晶体结构中的相当点. 行列: 结点在直线上的排列.(引出: 结点间距 ) 面网: 结点在平面上的分布. (引出: 面网间距、 面网密度,它们之间的关系, 见下图) 平行六面体(晶胞): 结点在三维空间形成的最小单位 (引出: 晶胞参数:a, b, c;

α,β,γ ,也称为轴长与轴角) ? ? ? a b c 自限性:指晶体在适当条件下,可以自发的形成几何多面体的性质. 均一性:晶体是具有格子构造的固体,在同一晶体的各个不同部分,质点的分布是一样的,所以晶体的各个部分的物理性质与化学性质也是相同的,这就是晶体的均一性 .晶体是绝对均一性,非晶体是统计的、平均近似均一性.

三、晶体的基本性质 异向性:同一格子构造中,在不同的方向上质点排列一般是不一样的,因此,晶体的性质也随方向的不同而有所差异,这就是晶体的异向性. 非晶质体一般是具等向性的,其性质不应方向而有所差异.例如: 蓝晶石的不同方向上硬度不同. 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: 最小内能性:在相同的热力学条件下,晶体与同种物质的非晶质体、液体、气体相比较,其内能最小 .思考:为什么晶体的内能最小稳定性:晶体由于有最小内能,因而结晶状态是一个相对稳定的状态,这就是晶体的稳定性.非晶质体相对于晶体而言是不稳定的,有自发的向晶体转变的趋势. 思考题答案 所谓内能,包括质点的动能与势能,动能不能直接比较物体间内能的大小,可能用来比较内能大小的只有势能,势能取决于质点间的距离与排列,晶体是具有格子的固体,其内部质点是作有规律的排列的,这种规律的排列是质点间的引力与斥力达到平衡的结果,无论是质点间的距离增大或缩小都将导致质点间相对势能的增加.非晶质体、液体、气体由于它们的内部质点的排列是不规律的,质点间的距离是不可能是平衡距离,从而它们的势能也较晶体为大.所以在相同的热力学条件下,它们的内能都较晶体为大.

四、结晶学的主要研究内容 结晶学是研究晶体的生长、形貌、内部结构及物理性质的科学.它大体包括如下分支: Ⅰ、晶体生长学:研究晶体发生、成长的机理和晶体的人工合成,是材料学的一个重要研究内容. Ⅱ、几何结晶学:研究晶体外形的几何规律,是结晶学的古典部分,也是基础部分. Ⅲ、晶体结构学和晶体化学:晶体结构学研究晶体结构的几何规律、结构形式和结构的缺陷;