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第七章晶体结构的点阵理论优秀课件
在考虑对称性尽量高的前提下,选取含点阵点尽量 少的单位——正当单位(正当格子)
正当单位可以是素单位,也可以是复单位。 平面正当格子有四种类型五种形式。P209图7.5 (正方形、六方形、矩形、带心矩形、平行四边形)
注意:平面正当格子中只有矩形格子有素格子和 复格子(带芯格子)之分,这是因为其它三种形状的 格子的话,必定能取出同类形状的更小的素格子来。
晶体中原子或基团的排列具有三维空间的周期性, 它使晶体具有下列特点: (1)自发地形成多面体外形(自范性) (2)均匀性 (3)各向异性 (4)有明显的熔点
此外,晶体还有对称性、对X射线的衍射等。
2.晶体的同素异构及应用示例
(1)同素异构体
由于形成材料不同,同一种原子或基团 形成晶体,可能存在不同的晶体结构,此 现象称为晶体的同素异构。不同的异构体 在材料科学中称为不同的“相”。
第七章晶体结构的点阵理论
教学要求:
1.理解点阵和平移群、晶体的点阵结构、结构基元、空间格 子、点阵单位、正当点阵单位、晶面指标等概念。
2.掌握14种空间点阵型式、晶胞、晶胞参数的概念和原子分 数坐标的定义。
3.掌握晶体的宏观对称元素和对称操作,七个晶系及其特征 对称元素。
4.了解32个晶体点群;了解螺旋轴、滑移面及其操作,空间 群的概念及国际符号的意义。
(2)人工智能材料
二、晶体的点阵结构理论
X一射线衍射实验表明,晶体由在空间有规律地重复排列的 微粒(原子、分子、离子)组成的,晶体中微粒有规律地重 复排列—晶体的周期性,不同品种的晶体内部结构不同,但 内部结构在空间排列的周期性是共同的。
为研究晶体周期性结构的普遍规律,不管重复单元的具体内 容,将其抽象为几何点(无质量、无大小、不可区分),则晶体 中重复单元在空间的周期性排列就可以用几何点在空间的排 列来描述。无数个几何点在空间有规律地排列构成的图形称 为点阵。构成点阵的几何点称为点阵点,简称阵点。用点阵 的性质来研究晶体的几何结构的理论称为点阵理论。点阵结 构中点阵点所代表的具体内容(包括原子或分子的种类和数 量及在空间按一定的排列方式)称为晶体的结构基元。
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|←—a—→|
|←———b——–—→|
|←沿—向—量——a —、 cb —、 — 等c 平—移—都—能—使→图| 形复原。
向量直)线。点上阵图中中连为接任素意a向两量相,邻称阵为点的b、 向复c量向称量素。向量(又称基本
直线点阵中有无穷多个平移操作可使其复原, 用数学语言描述则为:
T m m a (m 0 , 1 , 2 )
平移:所有点阵点在同一方向移动同一距离且使图 形复原的操作。
点阵:按连接任意两点的向量进行平移后能复原的一 组点叫点阵。
构成点阵的条件:①点阵点数无穷大; ②每个点阵点周围具有相同的环 境; ③平移后能复原。
1、直线点阵(一维点阵)
在直线上等距离排列的点——直线点阵。
由聚乙炔、直线排列的等径圆球可以抽取出直线点阵。
由于素向量的选取有多种形式,所以一个平面点阵可得到多 种平面格子。
平面格子中的每一个平行四边形称为一个单位。 四边形顶点上的阵点,对每个单位的贡献为1/4 四边形边上的阵点,对每个单位的贡献为1/2 四边形内的阵点,对每个单位的贡献为1。 只含一个阵点的单位—素单位(素格子) 含有两个或两个以上阵点的单位——复单位(复格子) 注意:素单位肯定是由素向量构成,但素向量不一定构成素 单位。
由空间点阵按选择的向量把三维点阵划分成一个 个的平行六面体,可得到空间格子,空间格子中 的每个平行六面体称为空间格子的一个单位,也 有素单位(素格子)、复单位(复格子)、正当 单位(正当格子)之分。
空间点阵素格子的对称类型有7种,相应晶体可划 分为7个晶系(三斜、单斜、正交、四方、三方、 六方、立方),复格子有体心、底心(含2个点阵 点)面心(含4个点阵点),共14种点阵形式。
5.掌握Laue方程、Bragg方程;影响衍射强度的因素,结构 因子的计算;立方晶系点阵型式和系统消光的关系;
6.了解单晶衍射法;粉末多晶衍射法。
§7-1晶体的点阵结构与晶体缺陷
要揭示物质组成和结构之间的关系,就涉 及到原子的数量、大小、原子间的结合力 (键型),原子与原子间的位置关系(结构形 式)等。一种物质在不同的条件下可具有 不同的晶体结构(同质多晶),不同的物 质也可具有相同的晶体结构(类质同晶)。
平移将群向:量进T m 行, n 平 m 移a 构 n 成b ( 二m , 维n 平0 移, 1 群 。2 )
3、空间点阵(三维点阵) 所有点阵点分布在三维空间上平移群。P208图7.4。 4、正当单位(正当格子)
对平面点阵按选择的素向量和用两组互不平行的平行线组 (过点阵点,等间距),把平面点阵划分成一个个的平行四边 行,可得到平面格子。
Tm
对向量的加法构成一个群—平移群。
此外,NaCl晶体中沿某晶棱方向排列的一
列离子,石墨晶体中的一列原子均可抽取出
直线点阵。
2、平面点阵
将晶体结构中某一平面上周期性重复排列的结构基元抽 象成点可得平面点阵。
例如:NaCl晶体中平行于某一晶面的一层离子,石墨晶体 中的一层碳原子。将平面点阵点用直线连接起来得到平面 格子(P208图7.3)。平面格子由一些平面四边形(平面 点阵单位)无隙并置排列而成。平行四边形顶点处的点阵 点被4个相邻格子所共用,每个单位分摊1/4个,棱上的点 被两个格共用,每个格子分摊1/2个。只含有1个点阵点的 平面点阵单位称素单位,它是平面点阵的基本单位。含2个 以上点阵点的平面点阵单位称复单位。将素单位中两个互 不平行的边作为平面点阵的基本向量,两两连接所有点阵 点,所得向量可用这两个基本向量表示。Biblioteka 一、晶体概论 1.晶体及其特性
晶体:内部粒子(原子、分子、离子)或粒子 集团在空间按一定规律周期性重复排列成的 一种固体。
晶体结构的周期性:一定数量和种类的粒子 (或粒子集团)在空间排列时,在一定的方 向上相隔一定的距离重复出现的现象。
周期性的结构包括周期性重复的内容(结构基 元)和周期性重复的方式(周期性重复的大 小和方式)。