晶體結(jié)構(gòu)和分子軌道(已修改)
2025-08-27 22:21 本頁面
【正文】 1 晶體結(jié)構(gòu)和分子軌道 2 晶體結(jié)構(gòu) 3 一、基本概念（ The Basic Concepts）： 1．晶體（ Crystals） (1) 晶體是由原子、離子或分子在空間按一定規(guī)律周期重復(fù)地排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。 (2) 晶體有 同質(zhì)多象性 由同樣的分子（或原子）可以以不同的方式堆積成不同的晶體，這種現(xiàn)象叫做同質(zhì)多象性 (3) 晶體的幾何度量和物理效應(yīng)常隨方向不同而表現(xiàn)出量上的差異，這種性質(zhì)稱為 各向異性 。 4 固體物質(zhì)按其中原子排列的有序程度不同可分為 晶體 (crystal) 無定形物質(zhì) (amorphous solid) 單晶體 (monocrystal) 多晶體 (polycrystal) ◆ 晶體具有規(guī)則的幾何構(gòu)形，這是晶體最明顯 的特征，同一種晶體由于生成條件的不同， 外形上可能差別，但晶體的晶面角 (interfacial anglt)卻不會變 . ◆ 晶體表現(xiàn)各向異性，例如云母的解理性 ◆ 晶體都有固定的熔點(diǎn)，玻璃在加熱時卻是先 軟化，后粘度逐漸小，最后變成液體 . 晶體的宏觀特征 . t 石英 硫 黃鐵礦 干冰 金剛石和石墨 5 2．晶格（ Crystal lattices） 布拉維 ()提出 :將晶體中按周期重復(fù)的那一部分微粒抽象成幾何質(zhì)點(diǎn)，并稱為 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn)的總和稱為 空間點(diǎn)陣 以確定位置的點(diǎn)在空間作有規(guī)則的排列所具有一定的幾何形狀，稱為 晶體格子 ，簡稱為 晶格 6 7 3．晶胞（ Unit cells） (1) 在晶格中，含有晶體結(jié)構(gòu)，具有代表性的最小單元，稱為單元晶胞，簡稱 晶胞 。 (2)能代表晶體的化學(xué)組成和晶體的對稱性，經(jīng)過平移可以復(fù)原。 8 a， b， c —— 三條邊長 a ， β， γ —— 三個面的夾角。 晶胞參數(shù) 晶胞要素 晶胞的大小、型式 ——晶胞參數(shù) 晶胞的內(nèi)容 ——組成晶胞的原子、分子及它們在晶胞中的位置。 9 (3) 晶胞參數(shù) 晶胞的大小和形狀由 6個參數(shù)決定。它是六面體的 3個邊長， a、 b、 c和 cb、 ca、 ab所成的 3個夾角 α 、 β 、 γ 。這六個參數(shù)總稱晶胞參數(shù)（也稱點(diǎn)陣參數(shù)）。 晶系 特征 晶胞參數(shù) 晶體實(shí)例 立方 a=b =c,α =β =γ =90? a Cu , NaCl 四方 a=b≠ c,α =β =γ =90? a、 c Sn , SnO2 正交 a≠ b≠ c,α =β =γ =90? a、 b、 c I2 , HgCl2 三方 a=b =c,α =β =γ ≠90 ? a、 α Bi , Al2O3 六方 a=b≠ c,α =β =90?,γ =120? a、 c Mg , AgI 單斜 a≠ b≠ c,α =β =90?,γ ≠90 ? a、 b、 c、 γ S , KClO3 三斜 a≠ b≠ c,α ≠ β ≠ γ ≠90 ? a、 b、 c、 α 、β 、 γ CuSO45H2O 10 根據(jù)結(jié)點(diǎn)在單位平行六面體上的分布情況，也就是點(diǎn)陣的分布形式 （ 1） 簡單格子 。僅在單位平行六面體的 8個頂角上有結(jié)點(diǎn)。用 P表示 （ 2） 底心格子 。除 8個頂角上有結(jié)點(diǎn)外，平行六面體上、下兩個平行面的中心各有一個結(jié)點(diǎn)。用 A或 B或 C格子表示 （ 3） 體心格子 。除 8個頂角上有結(jié)點(diǎn)外，平行六面體的體心還有一個結(jié)點(diǎn)。用 I表示 （ 4） 面心格子 。除 8個頂角有結(jié)點(diǎn)外，平行六面體的 6個面的面心上都有一個結(jié)點(diǎn)。用 F表示 11 14種空間點(diǎn)陣的形式 (布拉維點(diǎn)陣 ) 12 (4) 分?jǐn)?shù)坐標(biāo) 晶胞中任一個原子的中心位置均可用稱之為原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)的三個分別小于 1的數(shù)（ x， y， z）來予以規(guī)定。 x,y,z其實(shí)就是占晶胞三個邊長的比例。 簡單立方 立方體心 立方面心 (0, 0, 0) (0, 0, 0) (0, 0, 0) (1/2,1/2,1/2) (1/2, 0, 1/2) (0, 1/2, 1/2) (1/2, 1/2, 0) 等價點(diǎn)只需要一個坐標(biāo)來表示即可 (1, 0, 0) 13 (5) 晶面指數(shù) 晶面在三維空間坐標(biāo)上的截距的倒數(shù)（ h、 k、l）來表示晶體中的晶面，稱為晶面指數(shù) 倒數(shù)如果是分?jǐn)?shù) ,化為互質(zhì)的整數(shù)比 晶面指數(shù)所代表的不僅是某一晶面，而是代表著一組相互平行的晶面。 (100) (110) (111) 14 4．晶體的分類 ： 根據(jù)晶格結(jié)點(diǎn)上 粒子種類 及 粒子間結(jié)合力 不同， 晶體分成：金屬晶體 離子晶體 原子晶體 分子晶體 混合晶體 15 二、金屬晶體（ Metallic Crystals） 金屬晶體 : 晶格結(jié)點(diǎn)上排列的粒子是金屬原子，其通過 金屬鍵 連在一起。 配位數(shù) =晶體內(nèi)某一粒子周圍最接近的粒子數(shù)目 空間利用率 ＝ 晶胞中球所占的體積 / 晶胞的體積 金屬晶體中的金屬原子總是趨向于相互配位數(shù)高，密度大的緊密堆積結(jié)構(gòu)，此種排列方式的勢能低，晶體較穩(wěn)定，而且空間利用率大。 金屬單質(zhì)而言，晶體中原子在空間的排布情況，可以近似地看成是等徑圓球的堆積 16 密堆積 (1) 平面密堆積（密置單層） 球數(shù) ︰ 三角形空穴數(shù)＝ 1︰ 2 證明 1： 在平行四邊形 ABCD中，球數(shù)＝ 4 (1/4) 三角形空穴數(shù)＝ 2，故得證 證明 一個球可參與 6個三角形空穴的組成， 而一個三角形空穴需要三個球，所以每個球相當(dāng)于形成 2個三角形空穴 17 (2) 密置雙層：第二密置層的球排在第一密置層的三角形空穴上 a. 兩類空隙， 正四面體和正八面體 18 b．球數(shù) ︰ 正四面體空隙 ︰ 正八面體空隙 ＝ 2︰ 2︰ 1 證明 1：上下兩層各取四個球（圖 ），其中有兩個正四面體空隙（ 5－ 3； 4－ 8），一個正八面體空隙（ 3－ 7－ 6），球數(shù)為 4 (1/4) + 4 (1/4) = 2（因?yàn)槠叫兴倪呅雾旤c(diǎn)上
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