1、第一章晶體的特性.什么是晶體答：內部微粒(分子、原子或離子)按一定規則周期性排列而構成的固體、或具有格子構造的固體稱為晶體.晶體的基本性質(1)自范性：晶體具有自發生長成一個結晶多面體的可能性，即晶體常以平面作為與周圍介質的分界面，拉晶過程中，在放肩部位出現平整的晶面，在等徑部位出現的棱線是自范性的表現。通常暴露在表面的晶面是具有最低表面能的微粒平面。(2)均勻性和各向異性：均勻性是指晶體的各個部位表現出的各種宏觀性質是完全相同的。各向異性是指從不同方向上看，晶體內部的微粒排列情況的不同，導致在晶體內沿不同方向上的性質又有所差異。(3)對稱性：所有的晶體在外型上和各種性質上都或多或少地具有對稱

2、性。(4)最小內能和固定熔點：從氣體，液體，和非晶體轉變成晶體時要放熱，相反地，從晶體轉變為非晶體、液體和氣體時都要吸熱。這說明在一定的熱力學條件(T, P)下，晶態的內能最小。3.晶體的類型和結合力1) 離子鍵和離子晶體如果組成晶體的兩種元素的電負性之差比較大，一般AX時，則兩者相互作用時價電子將幾乎全部被電負性較大的原子所占有將形成正、負離子和離子鍵。離子晶體一般具有硬度較大，熔點較高，熔融后能導電及許多離子晶體能溶于極性溶劑(如溶于水)等特點。離子鍵的特點是沒有飽合性和方向性。2)共價健和共價晶體同種元素原子之間， 或奪取電子能力相近的兩種元素的原子之間相互作用時，AX= 0或AX,原子

3、通過共用電子對的方式相結合。A X= 0,屬于非極性共價鍵，或稱典型的共價鍵；AX屬于極性共價鍵極性共價鍵與典型的共價鍵結合的晶體有所差別。公用電子對將偏向電負性大的原子一邊。即共價鍵中含有一定程度的離子鍵成份。共價鍵的特點：有方向性、飽和性，硬度和熔點一般比較高在常溫下純凈的共價晶體一般不導電。硅、錯、神化錢等共價晶體，通常要控制摻入一定量的雜質原子后才成為可以應用的半導體材料。3)金屬鍵和金屬晶體金屬原子的電負性較小，原子對外層電子的吸引作用較低，因此金屬原子之間相互作用時既不能形成離子鍵，也不能形成共價鍵，而是采取核外電子公有化。游離出來的價電子為全部陽離子所有，稱為“電子氣”。電子氣和

4、陽離子之間的相互作用，形成金屬鍵。金屬晶體的特點：具有良好的導電性和延展性。4)分子鍵和分子晶體由分子之間作用力構成的晶體稱分子晶體。分子鍵的特點是作用力比較弱。分子晶體的一般特點是硬度小，熔點低。電子云的分布并不是始終都是均勻分布的，熱運動。電子云分布瞬間分布不均勻一瞬間偶極矩。分子間的作用力也稱之為范德華力。分為以下三種形式：(1)靜電力(葛生力)極性分子間相互作用(2)誘導力(德拜力)極性分子和非極性分子間相互作用(3)色散力(倫敦力)非極性分子間的相互作用力5) 氫鍵和氫鍵型晶體具有-OH -NH基的分子或HF分子間會產生另外一種分子間作用力。Z F電負性大，O-H、N-H沿鍵軸方向間

5、存在較大的極性及電偶極矩，H原子半徑小，易伸入 N、O原子的電子殼中去，彼此產生較強的靜電吸引。氫鍵的特點：有飽和性，方向性，且作用力比較弱。氫鍵型晶體具有配位數低， 密度小，熔點低等特點。6)混合價鍵型晶體對于一種晶體的結構中往往存在有多種類型的鍵，稱這類晶體為混合鍵型的晶體。C是SP2雜化。C是SP2雜化。混合鍵型的晶體的典型例子是石墨晶體。其結構如圖所示。石墨晶體的(1)每個C原子與相鄰的三個 C原子以b鍵結合，形成六角蜂巢狀的平面結構層；(2)每個C原子還有一個P軌道，P電子生成大兀鍵。它們互相平行且垂直于SP2雜化構成的平面；(3)層與層之間具有分子鍵作用力。性質：有金屬光澤，在層平

6、面方向導電性好，層與層之間的作用力弱易滑移，耐高溫。優良的導電固體潤滑劑和高溫電極。補充概念:部分概念 單 晶：在整個晶體內部，微粒都是按一定規則周期性排列著的多晶：由許多小塊單晶組成的晶體小塊，小塊晶體的大小取向又各不相同。拉單晶：將多晶通過提拉的方法變為單晶的過程。常見的有水平提拉法和豎直提拉法。微晶體（微晶）晶體中每個晶粒的尺寸在一個微米以下。液 晶：相當多的有機物質，在從固體轉變為液體之前，經歷了一個或多個中間態，中間態的性質介于晶體和液體之間，稱液晶態。這類可呈現液晶態的物質稱為液晶晶體具有遠程有序性：在一定方向的直線上，粒子有規則地重復千百萬次，非晶體內的粒子的分布只具有近程有序性

7、晶體具有最小內能，起因于晶體內部微粒規則排列的特性。晶體為什么具有固定熔點當對晶體加熱時，其格子構造中的微粒運動加劇。當達到某一個溫度時，微粒會脫離平衡位置轉入不規則排列的液相狀態，由于整個晶體中微粒的排布結構完全相同，各個結構單元大小，構造完全相同，因 此一個單元能被破壞，其他單元在同一溫度下也能被破壞，于是整個體系在這一溫度下完成從固相向液相 的轉變，這一溫度就是熔點。對于非晶態物質，它沒有規則的格子構造，各個結構單元大小，結構都不盡相同，因此破壞它所需的的能量也不盡相同。當溫度升高到某一值時，某些單元上的微粒的熱運動超過其結合能，這些單元被破壞，另一些單元則需在更高的溫度下才能被破壞。因

8、此，非晶體在溫度升高過程中沒有固定熔點，只是逐漸地被軟化。非晶體與液體在內部結構上沒有本質的區別，非晶體可看作是過冷的液體。（五）電負性的概念為比較不同元素的原子相互作用時彼此拉取電子能力的大小，人們引入電負性的概念。電負性的大小可以由原子的電離勢能（I）和原子的電子親合能（Y）的組合來表達。電離勢能I :即原子放棄某一個電子時所消耗的能量。電子親合能Y:即原子獲得一個電子形成一價負離子時放出的能量。= A+ + B-+ L = A + B+aeia-yb姆=*以當AE1=A E2,有：IA-YB = IB-YA,即IA + YA= IB + YB,即：中性原子 A和B形成 A+B-和A-B+

9、的傾向相等。即A和B的電負性相等。如果A E1A E2,有：IA + YA IB + YE即：生成 A-B+所需的能量相對較低，生成的傾向大，即 A的電負性比B大。如果A E1A E2 ,有：IA + YAIB + YB,即：生成A+B-所需的能量相對較低，生成的傾向大，即 B的電負 性比A大。因此可以用I +Y來表示原子的電負性的相對大小，有人建議用X= K(I+Y)表示電負性。K為任意常數，若使Li原子的電負性定為 1, K= ev ,故有X= (I+Y)。(六)電子氣：金屬原子的電負性較小，原子對外層電子的吸引作用較低，因此金屬原子之間相互作用時既不能形成離子鍵，也不能形成共價鍵，而是采

10、取核外電子公有化。游離出來的價電子為全部陽離子所有，稱為“電子氣”。第二章點陣理論1、點陣和平移群：一維點陣；二維點陣；三維點陣(1)直線點陣(一維點陣)：等距離的無限多的結點組成的單維列陣。直線點陣的平移群：T m=ma (m=0, 1, 2, 3)(2)平面點陣(二維點陣)：在一個平面上，由一組平行等距的直線點陣構成的二維點陣。平面點陣的平移群： T mn=ma +nb (m,n=0, 1, 2, 3)平面點陣也稱平面格子(3)空間點陣(三維點陣):一組平行等距的平面點陣構成的三維列陣空間點陣的平移群：T mnp=ma +nb+pc (m,n,p=0, 1, 2, 3)空間點陣也稱為空間格

11、子2、三維平面點陣中，平行六面體的選取原則是什么為使點陣和點陣中選取的格子之間具有一一對應的關系，有如下選取原則：1)所選取的平行六面體的外形應能充分反映空間點陣的對稱性；(對稱f高)2)在滿足1)條件下，應使平行六面體中的各個棱間夾角盡可能等于直角；(多直角)3)在滿足1)2)條件下，平行六面體的體積最小；3、14種布拉法格子有哪些為什么有些格子不存在P代表簡單格子I代表體心格子F代表面心格子C底心格子(1)立方(等軸)晶系：(1)立方(等軸)晶系：a=b=c a = 3 =r =90o(2) 四方(正交)晶系 a=bw c a = 3 = r =90o簡單立方格子體心立方格子面心立方格子簡

12、單立方格子體心立方格子面心立方格子(3)正交(斜面)晶系 awbwca =3 = r =90o三方(菱面)晶系a=b=c a = 3 = (3)正交(斜面)晶系 awbwca =3 = r =90o三方(菱面)晶系a=b=c a = 3 = rW90 Ra = 3 = Y =60立方面心=丫=109 28立方體心正交C正交F(5)單斜晶系 awbwca=Y=90 wp(6)三斜晶系awbw cawp豐、豐90 P單斜P單斜C三斜P為什么有些格子不存在：根據三維平面點陣中平行六面體的選取規則，有些格子可以化成體積更小的格子。一、立方晶系：簡立方格子、面心立方格子、體心立方格子為何沒有底心立方可劃

13、為體積更小的簡四方，該簡四方格子與原來的面心立方具有相同的對稱性，而體積僅僅是原來的?。二、四方晶系：簡四方格子、體心四方格子。為何沒有面心四方格子和底心四方格子(1)四方面心格子可劃為體積更小的四方體心格子，體積是原來的1/2(2)四方底心格子可劃為體積更小的簡四方格子，體積是原來的1/2三、正交晶系：簡單正交格子、體心正交格子、底心正交格子、面心正交格子四、三方晶系：簡三方(相當于立方晶系對角外拉、內推 )為何沒有底心三方、體心三方、面心三方格子可劃為體積更小的簡三方五、單斜晶系：簡單單斜、底心單斜（相當于正交晶系側推）為何單斜底心格點不能安放在一對平行四邊形的側面上可劃為體積更小的三斜簡

14、單格子六、三斜晶系：簡單三斜七、六方晶系：體心六方（簡六方）為何六方簡單格子不可以為四個簡四方格子六方晶系獨有六重對稱軸4、典型的晶體結構要牢固掌握：NaCl、CsCl、ZnS Si （GR、CaF、TiO、CuO能夠熟練地畫出它們的晶胞，并清楚其結構基元、布拉法格子、屬于何點群CsCl晶體兩套簡單立方子格子沿體對角線方向錯開1/2套構而成NaCl晶體兩套面心立方子格子沿棱線錯開1/2,交錯安插而成的ZnS（閃鋅礦）兩套面心立方子格子沿體對角線錯開1/4交錯安插而成CaF2（氟石）三套面心立方子格子分別沿兩個方向的體對角線錯開1/4安插套構而成的金剛石兩套面心立方子格子沿體對角線錯開1/4安插

15、套構而成的。5、掌握三種描述晶體的方法：晶胞法、密堆積法、配位多面體法。（1）球體密堆積原理把構成晶體的原子、離子看作是具有一定有效半徑的球體，這些球體在空間排布遵循占據最小的空間和內能最小的原則（2）每個原子或離子周圍最鄰近的原子或異號離子的數目稱為該原子或離子的配位數。以一個原子、離子為中心，將其周圍與之成配位關系的原子或離子的中心連線獲得的多面體為配位多面體。補充內容：（一） 部分概念結 點：把晶體在空間有規則排列的微粒抽象成幾何學上的點，稱之為結點。點 陣：一組按連結其中任何兩點的向量進行平移后而能復原的點。結構基元：對于一個結點的若干個質點的組合。平移群：能使一個點陣復原的全部平移形

16、成的一個平移群（素向量和復向量）平移群的重要性質：屬于某平移群的任何二向量之和或之差也屬于該平移群。（平移群的封閉性）點陣和平移群有如下的對應關系：點陣和平移群是一一對應的關系素單位：攤到一個結點復單位：攤到兩個或兩個以上結點構成復單位結構基元：對應于一個結點的若干個質點的組合（二）等同點系：晶體結構中，幾何環境和物質環境完全相同的點，稱之為一類等同點系或屬于一類等同點系，在晶體結構中，位于同一空間子格子結點上的點屬于一類等同點系，而位于另一與他錯開的空間子格子結點上的點屬于另一類等同點系（三）晶胞：如果在具體的晶體結構中選取能夠充分反映晶體對稱性的平行六面體，且棱與棱間具有盡可能多的直角數，

17、在滿足以上兩個條件下，具有最小的體積，這種在晶體結構中選取的最小的結構單位，稱之為晶胞。區別：晶胞含有實在的物質內容，布喇菲格子則只有純粹的幾何意義。（四）理想晶體和實際晶體：具有點陣結構的晶體是理想化的晶體，在自然界中無論是天然生長的還是人工培育的任何實際晶體，都不具有理想的完整的點陣結構，原因如下：（1）點陣結構應當是無限的，實際晶體總是有限的； 在界面上，實際晶體與與理想晶體有很大差別，處于實際晶體邊緣上的質點就不能通過平移來和其它質點重合。（2）點陣結構中的點是不動的幾何點，而晶體中的質點實際上是在平衡位置作不停的熱振動，振動的結果是質點間的距離時大時小，保證不了是確定的常數。（3）即

18、使十分完整（美）的晶體中也存在有各種類型的缺陷（空格點、間隙原子、雜質原子、位錯、鑲嵌塊等），破壞了點陣結構的周期性。（五）球體密堆積原理（1）等徑球體的最緊密堆積一層等徑球體只有一種最緊密的堆積方式二層等徑球體最緊密堆積方式也只有一種三層及三層以上等徑球體的最緊密堆積方式有二種基本形式：1、層間堆積順序為 ABABAB的方式，稱六方最緊密堆積2、層間堆積順序為 ABCABC的方式，稱立方最緊密堆積在等徑球的最密堆積中，其空間利用率達到。在緊密接觸的球體之間仍然留有空隙。空隙有兩種，一種是四面體空隙，它是由 4個球圍成的，另一種為八面體空隙，它是由六個球圍成。另外還有一種常見的球體密堆積方式是

19、球體按體心立方的布喇菲格子的方式堆積，它的空間利用率為,稱立方體心密堆積。（2）不等徑球體的緊密堆積不等徑球體進行堆積時，一般可以看成是較大的一種球體成等徑球體式的最緊堆積，較小的球體則視其體積的大小，充填到其中的八面體空隙或四面體空隙中。一般情況下陽離子的半徑不可能小到剛好填充在陰離子堆積的空隙中，而是將陰離子的密堆積結構略為向外撐開一些，有時還可能導致陰離子的密堆積結構發生一些變形或畸變。(六)配位多面體晶體結構常可以看作由各種形式的配位多面體以共用頂點、邊或面的方式相互聯結而成的一種三維體 系，或者說晶體結構可以用按一定規則填充的配位多面體來描述。特別是對于離子晶體的結構，人們經常 采用

20、配位多面體的方式來描述。離子晶體中陰、陽離子的半徑比會影響體系的穩定性，進而影響陽離子配位數和配位多面體的形狀。理論和觀測表明異號離子相互接觸時體系才是穩定的在晶體結構中，一個陰離子通常總是同時與若干個陽離子相配位，因而各陽離子配位多面體必然通過 公有的陰離子而相互聯接，聯接的方式可以分為共角頂，共棱，和共面三種。在實際晶體結構中，共角頂 的聯接方式最常見，其次是共棱聯接，共面聯接則少見。這是由于共棱，共面會使相臨近的陽離子間斥力 增大，降低體系的穩定性。第三章晶體的對稱性理論.一些基本概念：等同圖形、對稱圖形、對稱動作、對稱要素、階次(1)等同圖形：幾何學上，將具有對稱形象的物體的各部分稱為

21、等同圖形。等同圖形分為相等圖形和不相等圖形(2)相等圖形：完全迭合的等同圖形。(或稱全等圖形，例如花瓣)不相等圖形：互成鏡像的等同而不相等圖形。(例如左右手)(4)對稱圖形：由兩個或兩個以上的等同圖形構成，并且很有規律地重復著。(5)對稱動作：將對稱圖形中某一部分中的任意點帶到一個等同部分中的相應點上去，使新圖形與原圖形重合的動作。如：旋轉、反映、倒反、平移(6)對稱要素：進行對稱動作時必須依據的幾何元素，如點、線、面等。(7)對稱性：物體中各等同部分在空間排列的特殊規律性。(8)階次：對稱圖形中所包括的等同部分的數目，它代表著對稱程度的高低。.對稱軸、反軸的軸次，只有 4是獨立的，為什么.宏

22、觀對稱要素只有 32種，為什么對稱要素的組合原則。.微觀對稱性有230種，為什么對稱要素的組合原則。補充內容：1、旋轉軸-旋轉對稱要素：旋轉軸，符號n對稱動作：旋轉符號：L（a）, a為基轉角，n為旋轉軸的軸次，即階次，二者的關系 n=360o / a特 點：一條線不動，旋轉能使相等圖形重合，不能使左右手重合。2、反映面反映對稱要素：反映面，符號： m對稱動作：反映符號：M 階次：2一個面不動，反映能使左右手重合，一次反映不能使相等的圖形重合特 點：兩個等同圖形中相應點連線，反映面3、對稱中心-倒反對稱要素：對稱中心，符號：I對稱動作：倒反符號：I階次：2 一點不動，等同部分對應點連線通過對稱

23、中心倒反只能使左右手重合,一次倒反不能使相等圖形重合4、點陣-平移對稱要素：點陣對稱動作：平移符號：T階次：8 平移只能使相等圖形重合，不能使左右手重合5、反軸=旋轉+倒反（點在線上）對稱要素：反軸 符號：n復合對稱動作：旋轉 +倒反（點在線上）又稱旋轉倒反階次：如果旋轉軸的軸次 n是偶數，那么反軸的階次 =n如果旋轉軸的軸次 n是奇數，那么反軸的階次 =2n特 點：旋轉倒反動作只能使左右手重合，不能使相等圖形重合。6、螺旋軸=旋轉+平移復合對稱動作：旋轉+平移（又稱螺旋旋轉）符號：L（ a ）T階 次：與螺旋軸相應的對稱性的階次是00特 點：螺旋旋轉動作只能使相等圖形重合，而不能使左右手重合。7、滑移面=反映+平移復合對稱動作：反映+平移，又稱滑移反映符號：MT階次：與滑移面相應的對稱性的階次是8特 點：滑移反映動作只能使等同或不相等（左右手）圖形重合，進行一次滑移反映不能使相等圖形重合。七類對稱要素的總結（1）旋轉軸、反映面、對稱中心、點陣是簡單對稱要素，只與一種簡單對稱動作對應；而反軸、螺旋軸、滑移面是復合對稱要素，對應的是復合對稱動作。（2）含倒反、反映的動作只能使不相等（左右手）圖形重合，而不能使相等圖形重合；不含倒反、反映的對稱動