晶体的结构与性质课件.ppt
朱熹在他的语类中解释道：,Wilson Bentley,the snowflake man,shown with his camera apparatus for photographing snowflakes.Mr.Bentley was a Vermont farmer who photographed snowflakes as a hobby.,Under the microscope,I found that snowflakes were miracles of beauty;and it seemed a shame that this beauty should not be seen and appreciated by others.,Every crystal was a masterpiece of design and no one design was ever repeated.When a snowflake melted,that design was forever lost.Just that much beauty was gone,without leaving any record behind.,人类对晶体的最初认识，也许是从采集石器时发现外形规则、或光彩夺目的天然矿物开始的。,地球上的晶体物质比比皆是,人类使用玉类宝石至少有七千年的历史。西汉时期刘胜夫妇墓葬中的两套金缕玉衣用了4600多玉片。,矿物中有98%是晶体。动物的骨骼、毛发中有结晶组织，脱离了营养介质的病毒也会结晶。,1611年，德国天文学家开普勒在其结晶学论著A New Years Gift of Hexagonal Snow 中，提出为什么天上不飘落五角和七角的雪花？,这一貌似简单的问题过了200年才由法国晶体学家布拉维解决。,Auguste Bravais(1811-1863),1784年，法国矿物学家Hay提出晶体应该是质点(原子、离子、分子)三维周期的阵列。,Ren-Just Hay(1743-1822),Father of Crystallography,1784 AD,The French mineralogist Rene Hay recognized that the perfection of external form,the symmetry possessed by crystals,and the existence of perfect cleavage must be manifestations of the internal structure of minerals.,1912年，Laue利用闪锌矿(ZnS)做实验，发现晶体能使X射线发生衍射，证明了Hay的设想是正确的。,ZnS,Xray,鱼眼石,晶体是由原子或分子按照一定的周期性规律，在空间重复排列而成的固体物质。,利用HR-TEM可直接观测到晶体中的原子排列像,衍射实验是了解晶体结构的重要手段。,均匀性,晶体中原子排布的周期很小，从宏观上看晶体各部分的化学组成、密度等是均匀的或相同的。,各向异性,因不同方向上粒子的排列情况不同，晶体的物理性质随方向而变。,不同方向上粒子的排列情况不同，晶体的物理性质随方向而变。,graphite,自限性,由于晶体内部的点阵构造，晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性，称为自限性。,欧拉公式,Leonhard Euler(1707-1783),Euler,the Swiss mathematician married twice and had 13 children,all but five of them died young.He proved many theorems and formulas in his life.This theorem helps us count the faces,vertices,and edges of 3D polyhedra.,萤石,1669年，丹麦学者斯丹诺对石英(SiO2)和赤铁矿(Fe2O3)晶体的研究中发现，同种矿物的晶体，所对应晶面间的夹角守恒。,Nicolas Steno(1638.1.11-1686.11.25),蓝锥矿,晶体受生长环境的影响，形状和大小各异，但晶面间的夹角不变。,最小内能性,同种成分物质的几种不同状态(气、液、晶和非晶态)中，以晶态的内能最小，这种性质称为晶体最小内能性。,气、液或非晶态物质会自发释放能量变成晶体，但晶体不能自发变成其它状态，晶态最稳定。,Temperature/,TG,DTA,quartz,确定的熔点,加热时，晶体内部各周期都处于相同的吸热熔化过程，晶体具有确定的熔点。,对称性,晶体的外形及其内部结构都有特有的对称性。,具有明显的周期性特征，其内部原子都在各自的平衡位置，能量最低。,大晶体,晶体结构,非晶体结构,微晶体,微晶体是晶粒小、原子排布的周期数目少，晶体特征不明显的物质。,固体高聚物,部分晶体，部分无定形体，它们的相对数量决定了高聚物的性质。,从晶体到非晶体的TEM像,本节完,原子排列无周期对称特征，没有确定的晶格常数。一般用径向分布函数反映非晶结构的面间距的统计分布特征，用玻璃转变温度(Tg)来描述非晶的形成能力。,
