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《几何结晶学》PPT课件


B、等同点 等同点:在晶体结构中的种类相同,分布位置或周围环境也相同的一类点, 它可与质点重合,也可不在质点上。 等同点必须具备的两个条件: 质点的种类相同,环境相同。(所谓晶格位置上的点)
(如果不在晶格位置上,是什么情况?同学们思考)
C、质点周围环境相同,即这些质点的相同方向的相同距离上有相同的质点。 在氯化钠晶体中,所有氯离子是一类等同点,所有的钠离子又是另一类等 同点。 等同点的分布,可以体现晶体中所有的质点的重复规律---在空间上呈 格子状。我们把这种结构图形叫空间格子。 空间格子:相当点在三维空间作格子状排列所构成的图形。 空间格子不表示物体的物质意义,仅表示物质内部质点排列的几何构图。 我们设想空间格子在三维空间作无限排列,不受晶体大小限制。
同样也是晶体。 ⑥准晶体:远程有序,近程无序,没有平移周期和格子构造(有机大分子,聚合
物,显微镜下有晶体消光反应,为什么?讨论见下一页XRD,一般叫规整度) ⑦液晶(液态晶体的简称):(胆留型液晶)加电压会显示图象、数字等,液体
变混浊,去掉电压,可以保留这些信息一段时间后水消失,加电压后又恢 复—记忆材料。像液体一样,分子结构易受外因变化而重排,是液态晶体的简称。
液晶的分子排列有一定的规则,但其性质对磁、光、电、声、热、力等外界 条件变化非常敏感,分子发生重排,光学性质发生变化。
液态:具晶体的双折射、多色性、选择性……但以又液体,分子受外 因变化重排。
? p o ly e th y le n e p a ra ffin w a x
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一切晶体,不论其外形如何,它的内部质点(原子、 离子、离子团或分子)都是有规律排列的。即晶体内部相 同质点在三维空间均呈周期性重复。这就是晶体的共性。 3、晶体的定义
晶体的定义:晶体是内部质点在三维空间成周期性重复 排列的固体。或者说,晶体是具有格子构造的固体。
二、空间格子 1·空间格子的定义
A、定义 既然一切晶体都有格子构造,那么各种晶体的格子之间有无共同规 律可循呢?让我们来从晶体的格子构造中,作些抽象的归纳和推理。也就是说, 抛开晶体的物质意义,仅就其内部质点的排列方式分析,找出各种晶体格子都遵 循的共同规律。
晶体的本质规则的几何外形是晶体的外表特征,晶体 为什么会具有规则的几何外形呢?这是由晶体内部质点的 有序排列所决定的。也就是说,是由于晶体内部质点的排 列方式不同,决定了晶体外表特征的差异。
关于晶体的本质,也就是晶体内部构造的问题,直至 本世纪初的1912年,才由德国科学家劳厄用晶体作光栅, 使X射线产生衍射,证明晶体内部质点是有序排列的,又 由英国科学家布拉格父子用各种各样的晶体作大量的衍射 实验,揭示了一切晶体皆具有格子构造的秘密。
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图x.降解前后PE薄膜的XRD图 Fig.x The XRD patterns of PE and TiO2/PE for 240h UV irradiation 1:PE; 2:PE-UV; 3: PE-UV- Rutile TiO2; 4: PE-UV- Anatase TiO2
晶体的名称 象水一样透明的晶体——水晶 象石榴籽一样的晶体——石榴石 能吸空气中的灰尘和碎屑的晶体——吸灰石——电气石 红色的晶体——赤铁矿 金刚石,钻石 Topatz(托拍石)黄玉 默来石(molite) 沸石(加热会冒泡,沸腾的想象) …… 同学们感兴趣,自己去收集资料
晶体的外表特征在给晶体下定义之前,我们从认识晶体的外表特征开始, 进而了解晶体的内部构造,并总结出晶体内部构造的共同规律,然后根据晶 体内部构造的共同规律给晶体下定义。 人类对于晶体的认识,是从石英开始的。从外表看,石英有这样一些特征:
钙钛矿型结构(ABO3)结构(图略) 半径大的A在中心1个;半径小的B在角顶8*1/8个=1个;O2-在棱中点12*1/4=3个
单位晶胞AB3O ——ABO3
B· 行列:结点在直线上的排列称为行列。 空间格子中任何两结点联结起来就是一条行列的方向。 行列中相邻两结点之间的距离称为该行列的结点间距,在同一行列中结点
A·它是一种固体,有棱有角,有规则的几何外形。 B·它是在自然环境下形成的。 C·它有它自己的基本形态,而且这些形态在多种环境下保持相对的稳 定
性。 从外表特征描述,晶体是天然具有规则几何外形的固体。晶体的外表平 面称为晶面,两晶面相交直线称为晶棱,晶棱汇聚的点称为角顶。
下图片是水晶体素描,水晶簇,金刚石和方解石照片 方解石晶体实物(老师演示)
以食盐晶体格子为例,来说明空间格子的导出。
上图大小两种球分别代表氯离子和钠离子,它们在三度空间的不同方向上, 各自都按一定的间隔重复出现,并排列成立方体形状,在沿立方体三条棱边的方 向上,钠与钠之间及氯与氯之间各自都间隔5.628埃,沿两棱边交角的平分线方 向各自都间隔3.978埃。任何外形的氯化钠晶体都有这种立方格子排列。 在氯化钠晶体中,任选一个点,然后在结构中找出与此点完全相同的全部几何点 (这一类点称为相当点或等同点)这就构成了上图的形状。 空间格子:相当点在三维空间作格子状排列所构成的图形。
2·空间格子要素 A· 结点是空间格子中的点,它代表晶体结构中的相当点。在实际晶体中,结点
的位置可为同种质点所占据。但就其本质而言,它不代表任何质点,它只具 几何意义。
用NaCl和钙钛矿型结构(ABO3),举列说明结点的意义 NaCl晶体(面心立方)
Na+: 8*1/8(角)+6*1/2(面)=4个;Cl+: 12*1/4(凌)+1(中心)=4个 单位晶胞4Na4Cl——4NaCl——NaCl
第一章几何结晶学
第一节 晶体及其基本性质 一、晶体的概念 1、关于晶体的定义: ①古人:规则的几何多面体的石英水晶——晶体(几何多面体必须是凸型,欧
几里德几何多面体) ②凡是具有几何多面体型状的天然固体都要叫晶体(人造的呢?) ③晶体内部质点在三维空间中排列周期性重复,具有空间格子构造的固体,晶体 ④短程有序,长程有序的固体——晶体 ⑤纳米晶体的表面缺陷、位错、悬挂键(具有一定的表面能)不具备④的特点,
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