.
6
原子核
原 子 化学键
分子
电子
分子
化学键
间作 用力
物质
固态
粒子排列的有序程度
液态
晶体
绝大多数
非晶体
.
极少数
气态
7
3-1 晶体的宏观性质（1）
晶体具有规则的几何构形，这是晶体最明
显的特征，同一种晶体由于生成条件的不同，外 形上可能差别，但晶体的晶面角却不会改变。
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8
3-1 晶体的宏观性质（2）
1994 物理
布罗克豪斯 B.N.Brockhou. se 沙尔 C.G.Shull
中子谱学 中子衍射
X射线衍射的原理
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X射线是一种波长很短的电磁波，能穿透一定厚度的物质， 考虑到X射线的波长和晶体内部原子间的距离相近，1912 年德国物理学家劳厄提出一个重要的科学预见：晶体可 以作为X射线的空间衍射光栅,即当一束 X射线通过晶体 时将发生衍射，衍射波叠加的结果使射线的强度在某些 方向上加强，在其他方向上减弱。分析在照相底片上得 到的衍射花样，便可确定晶体结构。
= 90 = 94.392(3) = 90o
.
19
3-1 晶体的微观性质（1）
点阵与晶格
从1912年劳厄（Laue）开始用x射线研究晶体结构至今，大量
的事实证明晶体内部的质点具有周期性重复规律。为了便于研
究晶体中微粒（原子，离子或分子）在空间排列的规律和特点， 将晶体中按周期重复的那一部分微粒抽象成几何质点（晶格结 点），联结其中任意两点所组成的向量进行无限平移，这一套 点的无限组合就叫做点阵。
1
第三章 晶体结构
Crystal structure
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2
钻石恒久远 一颗永流传
祖母绿
钠长石 Na[AlSi3O8]
.
绿柱石
Be3Al2(Si O3)6
3
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4
.
5
教学大纲要求
晶格的概念，晶体的类型，离子晶体，晶格 能的概念与计算，离子极化的概念，离子极 化对物质结构和性质的影响。
分子晶体，原子晶体，金属晶体，金属键理 论，混合晶体。
1913年英国物理学家布喇格父子在劳厄发现的基础上,不 仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构,并提出了作为 晶体衍射基础的著名公式──布喇格定律：
2d sinθ=nλ .
15
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晶体X-射线衍射图
16
.
17
.
晶胞参数
18
晶系: Monoclinic
空间群: P2(1)/n
a=7.6557(19) Å b=18.573(5) Å c= 13.117(3) Å
直线点阵
空间点阵 空间格子
平面点阵
（晶格）
平面格子 .
20
3-1 晶体的微观性质（2）
晶胞
在晶格中，能表现出其结构一切特征的最小部分称为
晶胞。晶胞是充分反映晶体对称性的基本结构单位， 其在三维空间有规则地重复排列便组成了晶格（晶 体）。
结点
晶格
晶胞（平行六面体）
.
21
晶体结构中具有代表性的最小重复单位，称为晶胞。
脱氧核糖核酸DNA测定
1964 化学
Dorothy Crowfoot Hodgkin
青霉素、B12生物晶体测定
1985 化学
霍普特曼Herbert Hauptman 卡尔Jerome Karle
直接法解析结构
鲁斯卡E.Ruska
电子显微镜
1986 物理
宾尼希G.Binnig
扫描隧道显微镜
罗雷尔H.Rohrer
.
11
非晶体的宏观特征
（1）只有玻璃转化温度，无 熔点。
（2）没有规则的多面体几何 外型，可以制成玻璃体， 丝，薄膜等特殊形态。
（3）物理性质各向同性。 （4）均匀性来源于原子无序
分布的统计性规律，无晶 界。
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晶体宏观特性 1.规则的几何
外形 2.固定的熔点 3.各向异性
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物质的性质、材料的性能决定于它们的 组成和微观结构。
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22
晶胞参数
a、b、c : 确定晶胞大小 Unit cell
、、 : 确定晶胞形状
晶胞 Unit Cell
22
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根据晶胞参数的不同，把晶体分为七大23 晶系
c
bα
β γ
a
晶体都有固定的熔点
非晶体在加热时却是先软化，后粘度逐渐小，最后 变成液体。
m.p. t/OC
.
t /min
9
3-1 晶体的宏观性质（3）
晶体表现各向异性，例如热、光、电、硬度
等常因晶体取向不同而异；而非晶体则为各向同 性。
例：云母沿层状结构方向易被剥离
例：石墨层• 2004年，物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫正在一张 涂满铅笔笔迹的纸上，用透明胶带粘来粘去。 靠这种“粘取”，他们剥离出了石墨烯，随后发现，石墨烯 原子所独具的、像一张铁丝网似的六角形阵列排列方式，有潜力 成为比钢铁坚硬10倍、且导电时能量损失很小的新型材料。 2010年，诺贝尔物理学奖的至高荣誉由这两人——现任英国 曼彻斯特大学教授的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，因 “研究二维材料石墨烯的开创性实验”而共享。他们6年前制成的 石墨烯已迅速成为物理学和材料学的热门话题，现在是世界上最 薄的材料，仅有一个原子厚。在改良后，石墨烯致力于塑造低功 率电子元件，如晶体管。相比之下，铜线和半导体都会产生电脑 芯片75%的能量消耗，人们确定了石墨烯拥有留名史册的本事。
晶体结构的X射线分析
1917 物理
巴克拉Charles Glover Barkla
元素的特征X射线
1924 物理
卡尔.西格班Karl Manne Georg Siegbahn X射线光谱学
1937 物理
戴维森Clinton Joseph Davisson 汤姆孙George Paget Thomson
如果你有一双X射线的眼睛，就能把物质 的微观结构看个清清楚楚明明白白！
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与X射线及晶体衍射有关的部分诺贝尔奖获得者名单 13
年份 学科
得奖者
内容
1901 物理
伦琴Wilhelm Conral Rontgen
X射线的发现
1914 物理
劳埃Max von Laue
晶体的X射线衍射
1915 物理
亨利.布拉格Henry Bragg 劳伦斯.布拉格Lawrence Bragg.
电子衍射
1954 化学
鲍林Linus Carl Panling
化学键的本质
1962 化学
肯德鲁John Charles Kendrew 帕鲁兹Max Ferdinand Perutz
蛋白质的结构测定
1962
生理医学
Francis Maurice
H.C.Crick、JAMES h.f.Wilkins
d.Watson、