晶體學Crystallography第一章晶體及晶體學第二章晶體的面角恒等與投影第三章晶體的宏觀對稱第四章晶體定向與結晶符號第五章晶體的理想形態--單形和聚形第六章晶體的實際形態和規則連生第七章晶體內部結構的微觀對稱第八章晶體生長簡介1§1.1晶體的概念§1.2空間點陣§1.3晶體的基本性質§1.4晶體學及其發展歷史第一章晶體及晶體學2

凡是具有非人工琢磨而成的幾何多面體形態的固體都稱之為晶體？圖片§1.1晶體的概念3石鹽4無色水晶5水晶晶簇6方鉛礦7冰州石8石榴石9綠柱石10金剛石11螢石停，玻璃12玻璃13電氣石(碧璽)1415石墨16人造剛玉

多晶17軟玉18翡翠19砂石沙子晶體？小201912年，X射線晶體衍射實驗成功，對晶體的研究從晶體的外部進入到晶體的內部。21食鹽現已證明，一切晶體不論其外形如何，它的內部質點（原子、離子、分子）都在三維空間有規律地周期性排列。22晶體★：內部質點（原子、離子或分子）在三維空間呈周期性重復排列的固體。非晶體：內部質點不作規則排列的固體。

NaCl晶體結構比較圖強調23古堡液、準石英玻璃石英24準晶準晶：是一種介于晶體和非晶體之間的固體，內部結構具有近程和遠程有序，但不體現周期重復。具有遠程規律但不具有周期重復的二維準晶圖形位置序25準晶具有晶體所不允許的宏觀對稱性。目前推導的準晶體點群共28種,單形42個,5個晶系。26penrose瓷磚27伊朗某清真寺的建筑設計，類似準晶的排列28以色列人達尼埃爾·謝赫特曼以發現準晶體贏得2011年度諾貝爾化學獎。29液晶:介于固態和液態之間的各向異性的流體。性質上：既具有液體的可流動性、粘滯性，又具有晶體的各向異性結構上，具有一維或二維近似有序晶，即分子按某一從優方向排列平移無序或部分平移無序的液晶30NaNO2§1.2空間格子+圖案=基本重復單元+點陣3132

(a)體心立方結構晶胞(C)六方密堆結構晶胞(b)面心立方結構晶胞金屬中最常見的三種晶體結構的晶胞:

體心立方結構

面心立方結構

六方密堆結構晶體結構是指晶體中原子、原子團或分子的具體分布情況。1.1.2晶體結構晶體結構

結構單元

空間點陣兩個定義1、空間格子的概念+=32相當點是指晶體結構中占據相同質點和具有相同環境的一系列幾何點。空間點陣從晶體結構中抽象出來的一系列在三維空間周期性排列的幾何點稱為。結構基元：是指晶體結構中重復排列的基本單位。CsCl33定義34以石英（SiO2）的晶體結構為例35以氯化銫（CsCl）的晶體結構為例動畫36空間格子是表示晶體內部中質點重復規律的幾何圖形。空間格子為無限圖形。空間格子的要素：結點行列面網平行六面體說明和外形的關系37代表晶體結構中的相當點，只具幾何意義，不代表任何質點。在實際晶體中，結點的位置可以被同種質點所占據。行列2、空間格子要素行列中相鄰結點間的距離稱為該行列的結點間距。同一行列或彼此平行的行列上結點間距相等；不同方向的行列，其結點間距一般不等。⑵行列：結點在直線上的排列即構成行列。⑴結點：空間格子中的點。結點38面網面網上單位面積內結點的數目稱為面網密度。互相平行的面網，面網密度相同；不平行的面網，面網密度一般不等。相互平行的相鄰兩面網之間垂直距離稱為面網間距。

⑶面網：結點在平面上的分布構成面網。39由由六個兩兩平行而且相等的面組成。在實際晶體結構中所劃分出這樣的相應的單位稱為晶胞。整個晶體可以視為晶胞在三維空間平行地、毫無間隙地重復堆砌而成。平行六面體⑷平行六面體：是空間格子在三維空間上可劃出的最小重復單位。40區別強調！！41注意：晶體結構和空間格子的區別（了解）空間格子是晶體中質點排列的幾何學抽象，用以描述和分析晶體結構的周期性和對稱性。由于各陣點的周圍環境相同，它只能有14種類型。晶體結構是晶體中實際質點（原子、離子或分子）的具體排列方式。它們能組成各種類型的排列，因此，實際存在的晶體結構類型是無限的。聯系：晶體結構的結構基元與相應空間點陣的結點在空間排列的周期一致看四種晶體42點陣點群與點陣點的位置點群晶體結構空間格子+結構基元單胞金屬晶體分子晶體原子晶體離子晶體

43§1.3晶體的基本性質一、均一性二、異向性三、自限性四、對稱性五、最小內能性六、定熔性44四、對稱性：是指同一晶體中的相同部分或某種相同的性質在不同的方向或位置上作有規律地重復。五、最小內能性：在相同的熱力學條件下晶體與同種物質的非晶質體、液體、氣體相比較，其內能最小。藍晶石晶體的硬度4～4.56～7晶體學？一、均一性：同一晶體的各部分的物理化學性質相同。二、異向性：同一晶體在不同方向上性質有所差異三、自限性：是指晶體在適當條件下可以自發地形成封閉的凸幾何多面體的性質。云母、排隊、冰45§1.4

晶體學及其發展歷史晶體學：以晶體為研究對象，以晶體的對稱規律為主要研究

內容的一門基礎性的自然科學。

*研究晶體的共同規律，不涉及到具體的晶體種類。特點：空間性、抽象性、邏輯性、理性、共性27.菱面體29.復三方偏三角面體L33L23PcL33L23Pc一、晶體學46返回27.菱面體29.復三方偏三角面體L33L23PcL33L23Pc礦物學：以礦物晶體為研究對象，主要研究各具體礦物晶體的成分、

形態、物理性質、成因特點等。特點：經驗性、具體性、歸納分類性、感性、個性方解石47幾何結晶學：以幾何或數學的理論研究晶體宏觀（晶體外形）和微觀對稱規律的科學。晶體結構學：研究晶體內部質點排布規律及結構缺陷。晶體化學：主要研究晶體的化學成分和結構的關系，并進而探討成分、結構與其性能和生成條件的關系。晶體物理學：研究晶體的物理性質及其產生機理。晶體生長學：研究晶體生長機理及控制和影響生長的因素。晶體學的主要研究內容48螢石49成分：CaF2，含一些稀土元素；結構：空間群Fm3m，立方面心格子Ca2+位于立方面心的結點上，F-位于立方體內八個1/8小立方體的中心Ca2＋呈立方最緊密堆積，F－占據所有四面體空隙。形態：有標型性：八面體（酸性）、立方體（堿性）、菱形十二面體（中性）；特殊穿插雙晶；物理性質：顏色多變，主要為色心呈色，玻璃光澤，{111}完全解理，為同號離子相鄰面網；硬度4，D3.2

。具發光性。成因：熱液型，沉積型；5017～18世紀：以研究晶體形態為主，也初步推測研究晶體內部結構的幾何規律；這一階段主要以數學為工具。

19世紀末～20世紀初：X－射線的發現及其對晶體結構的測量，進入晶體內部結構研究階段；

20世紀70年代以來：透射電鏡研究晶體內部超微結構細節；

20世紀80年代，發現準晶體，開辟了晶體對稱理論新領域。二、晶體學的發展歷史51好好學習天天向上本節要求：1、概念：晶體、空間格子2、晶體的基本性質52本章結束，謝謝！53P211-213

7、8、11本章作業5419:1255晶瑩的雪花天然晶體，是在大自然中自發結晶形成的，一提起天然晶體，您是否會想到雪花？雪花晶體就像是“仙女散花”般地從天而落，給人們帶來無限的遐想。可以說，雪花是人們最熟悉的天然晶體之一，有著變化萬千的美麗的形態。而雪花作為晶體，則是枝晶的典型例子。雪花5519:1256不像晶體的晶體我們身邊天然存在的非生物固體物質中，絕大多數屬于晶體的范疇，其中，既有像食鹽那樣方方正正的外表的單晶體，也有貌不驚人的多晶體。砂石沙子泥土56晶體的基本性質相當點可以簡單的定義為晶體結構中物質環境和幾何環境完全相同的點，也稱“等同點”。在氯化銫晶體結構中，無論原始點選在Cl－還是Cs＋的中心，或其它任何地方，找出的相當點的分布相同。相當點的分布可體現晶體結構中所有質點的重復規律。57為研究晶體內部質點的重復規律不受晶體大小限制，設想空間格子為無限圖形。空間格子晶體的基本性質例如：1mm3的NaCl晶體結構中包含大約7×1017個相當于一個晶胞的小立方體，這樣的圖形，完全可以看成是無限的。相當點在三維空間作規則排列而成的格子狀幾何圖形稱為空間格子。582、空間格子要素

⑴結點：空間格子中的點，代表晶體結構中的相當點，只具幾何意義，不代表任何質點。但在實際晶體中，結點的位置可以被同種質點所占據。⑵行列：結點在直線上的排列即構成行列。行列中相鄰結點間的距離稱為該行列的結點間距。同一行列或彼此平行的行列上結點間距相等；不同方向的行列，其結點間距一般不等。行列晶體的基本性質59面網晶體的基本性質⑶面網：結點在平面上的分布構成面網。面網上單位面積內結點的數目稱為面網密度。互相平行的面網，面網密度相同；不平行的面網，面網密度一般不等。相互平行的相鄰兩面網之間垂直距離稱為面網間距。

60由八個結點、六個兩兩平行而且相等的面組成。在實際晶體結構中所劃分出這樣的相應的單位稱為晶胞。整個晶體可以視為晶胞在三維空間平行地、毫無間隙地重復堆砌而成。平行六面體晶體的基本性質⑷單位平行六面體：是空間格子在三維空間上可劃出的最小重復單位。61二、晶體的基本性質

晶體通常被平的晶面所包圍，晶面相交成直的晶棱，晶棱匯聚成尖的角頂。晶體多面體形態，是其格子構造在外形上的直接反映。晶面、晶棱與角頂分別與格子構造中面網、行列及結點相對應。一切晶體所共有的，并且是由晶體的格子構造所決定的性質，稱為晶體的基本性質。晶體的基本性質1、自限性：是指晶體在適當條件下可以自發地形成規則幾何多面體的性質。623、異向性：同一晶體的格子構造中，在不同方向上質點的排列一般不同，晶體的性質也就隨著方向的不同而有所差異。如藍晶石的硬度、云母的解理、石英折射率等。4～4.56～7藍晶石晶體的硬度晶體的基本性質2、均一性：由于晶體是具有格子構造的固體，在同一晶體的各個不同部分，質點的分布一樣，故晶體的各部分的物理化學性質相同。非晶體也具均一性，因不具格子構造，其均一性是統計的、平均近似的均一，稱為統計均一性；而晶體均一性取決于格子構造，稱為結晶均一性。兩者有本質區別。636、定熔性