《晶体及结晶学》PPT课件.ppt

结晶学,Crystallography,课程简介：结晶学：以晶体为研究对象，主要研究晶体的对称规律。研究的是晶体的共同规律，不涉及到具体的晶体种类。特点：空间性、抽象性、逻辑性、理性、共性与后续矿物学形成明显的对比：矿物学：以矿物晶体为研究对象，主要研究各具体矿物晶体的成分、物理性质、成因特点等。特点：经验性、具体性、归纳分类性、感性、个性,结晶学（晶体学）发展历史及分支学科简介：,结晶学始于17世纪中叶人类的矿业活动，与天文学一起成为人类认识物质世界发展最早的两门自然科学。1718世纪：以研究晶体形态为主，也初步推测研究晶体内部结构的几何规律；19世纪末20世纪初：X射线的发现及其对晶体结构的测量，进入晶体内部结构研究阶段；20世纪70年代以来：透射电镜研究晶体内部超微结构细节；20世纪80年代，发现准晶体，开辟了晶体对称理论新领域。,分支学科：几何结晶学研究晶体宏观形态几何规律，主要是对称规律。晶体结构学研究晶体内部结构几何规律及缺陷。晶体化学研究晶体成分与结构的关系。晶体生长学研究晶体生长机理及其影响因素。晶体物理学研究晶体物理性质及其产生机理。本课程以晶体形态对称规律及晶体内部结构对称规律为主，简介晶体化学与晶体生长。,第一章 晶 体,本章涉及一些重要的基本概念，这些概念在整个结晶学中都经常出现,一定要牢固掌握。,晶体（远古年代的定义：自发形成规则形态的物体；(图片)现代的定义：内部结构具有周期重复性，即具有 格子构造 的物体。）格子构造（晶体结构的周期重复规律，这种规律是可以 用格子状的图形空间格子表示的。）空间格子（表示晶体结构周期重复规律的简单几何图形。要画出空间格子，就一定要找出相当点。）相当点（两个条件：1、性质相同，2、周围环境相同。）,导出空间格子的方法：,首先在晶体结构中找出相当点，再将相当点按照一定的规律连接起来就形成了空间格子。相当点（两个条件：1、性质相同，2、周围环境相同。）,空间格子与具体的晶体结构是什么关系？可以认为具体的晶体结构是多套空间格子组成的，见图。具体的晶体结构是多种原子、离子组成的，使得其重复规律不容易看出来，而空间格子就是使其重复规律突出表现出来。空间格子仅仅是一个体现晶体结构中的周期重复规律的几何图形，比具体晶体结构要简单的多。,空间格子的要素：结点:空间格子中的点,代表具体晶体结构中的相当点.行列:结点在直线上的排列.（引出:结点间距）同一行列上的结点间距怎样?面网:结点在平面上的分布.（引出:面网间距、面网密度）面网的形状一定是平行四边形！,面网AA间距d1面网BB间距d2面网CC间距d3面网DD间距d4,面网间距依次减小,面网密度也是依次减小的.所以:面网密度与面网间距成正比.,面网间距与 面网密度的关系：,平行六面体:结点在三维空间形成的最小重复单位(引出:a,b,c;,称为轴长与轴角,也称晶胞参数）,a,b,c,平行六面体对应的实际晶体中相应的范围叫晶胞。,NaCl晶胞,金红石晶胞,平行六面体可具有各种不同的形状，各种形状的平行六面体的轴长与轴角（晶胞参数）怎么样？我们以后将会看到，平行六面体的形状一共有7种，对应有7套晶胞参数的形式，也对应7个晶系。,由晶体的格子构造会导致晶体的基本性质。晶体的基本性质：自限性:晶体能够自发地生长成规则的几何多面体形态。均一性:同一晶体的不同部分物理化学性质完全相同。晶体是绝对均一性，非晶体是统计的、平均近似均一性。,异向性：同一晶体不同方向具有不同的物理性质。例如：蓝晶石的不同方向上硬度不同。思考：均一性与异向性有矛盾吗？异向性与自限性有什么联系?,对称性：同一晶体中，晶体形态相同的几个部分（或物理性质相同的几个部分）有规律地重复出现。例如下面的晶体形态是对称的：,思考：对称性与异向性有什么联系？,最小内能性：晶体与同种物质的非晶体相比，内能最小。晶体具有固定的熔点。稳定性：晶体比非晶体稳定。要学会用格子构造规律解释这些基本性质！请同学们自己解释。（重点解释：异向性、最小内能性、稳定性。）（课堂讨论）,下面的问题请同学们思考并讨论：1)非晶体（玻璃）的定义及特点？（引出远程规律与近程规律）2)液体、气体的结构具有什么规律？3)晶体与非晶体的转化？,4)准晶体的发现及定义：1984年发现的新现象，具有远程规律但没有重复周期。这是什么意思呢？5)准晶体与晶体、非晶体的关系？,请大家将教材上图12（a）的平面晶体结构的空间格子画出来。(答案),本章重点总结：本章包括3组重要的基本概念:1)晶体、格子构造、空间格子、相当点；它们之间的关系。2)结点、行列、面网、平行六面体;结点间距、面网间距与面网密度的关系.3)晶体的基本性质：自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能、稳定性，并解释为什么。,返回,返回,黄铜矿,NaCl(石盐),石墨,返回,