1.6 晶体结构 1.6.1 晶体和非晶体 1.6.2 晶体的基本类型 1.6.3 实际晶体 1.6.4 液晶.

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1 1.6 晶体结构 1.6.1 晶体和非晶体 1.6.2 晶体的基本类型 1.6.3 实际晶体 1.6.4 液晶

2 1.6.1 晶体和非晶体 1、晶体与非晶体的特性比较 2、晶体的内部结构

3 1、晶体与非晶体的特性比较 晶 体 晶体的微粒在空间排列有一定的规律。

4 单晶体 内部的粒子基本上按其特有的规律整齐排列，具有典 型的晶体结构和突出的晶体的特性。显示各向异性 。
单晶体是由一个微小的晶核各向均匀生长成，其 内部的粒子基本上按其特有的规律整齐排列，具有典 型的晶体结构和突出的晶体的特性。显示各向异性 。

5 多晶体 多晶体由很多细小晶粒结合而成，多晶体中 每一小晶粒虽有各向异性，但由于晶粒的混乱 排列，总体上一般不表现出各向异性。

6 微 晶 是介于晶态和非晶态之间的物质，它们 在很小的范围内微粒作有规则排列，也可 以看作为由许多微小晶体组成的物质。

7 组成非晶体的微粒的空间排列是杂乱无章的。
非晶体又常称为“过冷的液体”。

8 晶体和非晶体的区别如下： 1.晶体有规则的几何外形; 1.非晶体没有一定的外形； 2.非晶体没有固定熔点； 2.晶体有固定的熔点;
3.晶体显各向异性。 1.非晶体没有一定的外形； 2.非晶体没有固定熔点； 3.非晶体显各向同性。

9 晶体与非晶体的内部结构特征 除玻璃外，金属和合金在某些特定条件下，也可以形成非晶态，称为金属玻璃。

10 按热力学观点看 晶体一般都具有最低能量，因而较为稳定。 非晶体一般能量较高都处于介稳或亚稳态。

11 晶体和非晶体之间无绝对界线。同一物质在 不同条件下既可形成晶体，又可形成非晶体。

12 2 晶体的内部结构 1)．点阵（晶格）结构 2)．晶胞 3)．晶系 4)．晶体结构的测定

13 1）．点阵（晶格）结构 晶体结构＝点阵＋结构单元 晶体中的每个结构单 元抽象为一个几何点， 许多点排成一行称直 线点阵； 许多行的直线点阵平
行排行称平面点阵； 许多平面点阵平行排列 称三维空间点阵。 晶体结构＝点阵＋结构单元

14 2）．晶胞 能够表现晶体结构特征的基本单位称为晶胞， 4个Na 4个Cl (包括晶格的形式、大小及位于晶格结点上的微

15 3）．晶系 晶胞的大小和形式可用六面体的3个边长a、b、c和 由cb、ca、ab 所成的3个夹角、、进行描述，这6个
数值总称为晶胞参数。 按照晶胞参数的不同，晶体可分为7个晶系。分别为 立方、四方、正交、三斜、单斜、三方、六方等。 立 方 晶 系 四 方 晶 系 正 交 晶 系 三 方 晶 系 c   b 单 斜 晶 系  三 斜 晶 系 a 六 方 晶 系

16 7种晶系总共有14种空间点阵形式 图5 14种空间点阵形式

17 4）．晶体结构的测定 1）Bragg方程 2dSin = n

18 2）X射线衍射图 当X射线波长已知时，即可用Bragg方程求出晶面间距d。各种晶体的原子、分子种类不同，排列方式不同，值加强峰的规律也不同，由此可确定晶体的结构。

19 1.6.2 晶体的基本类型 1．离子晶体 2．分子晶体 3．原子晶体 4．金属晶体 5.过渡性晶体
根据晶格结点上微粒间的作用力的不同，将晶体分为以下几种。 1．离子晶体 2．分子晶体 3．原子晶体 4．金属晶体 5.过渡性晶体

20 1．离子晶体 形成 离子晶体依靠正、负离子间的静电引力（离子键）相互吸引而成。 NaCl型晶胞

21 特点 由于离子键没有方向性和饱和性，所以离子晶体中离子的堆积形式与金属晶体相似，也采取负离子最紧密堆积方式。

22 特 性 离子晶体一般表现为 硬度较大， 熔点较高， 挥发度较低。 离子晶体比较稳定， 晶格能比较大，如下表 所示。

23 碱土金属氧化物正、负离子间的距离、晶格能、熔点及硬度
化合物 正负离子间 晶格能 熔点 硬度 的距离/nm /KJ.mol-1 /℃ （金刚石=10） MgO CaO SrO Ba

24 2．分子晶体 依靠较弱的范德华力，中性分子相互吸引，排列在晶格结点上而构成的。 分子晶体没有方向性和饱和性。

25 分子晶体的特性 分子晶体中分子间 的引力很弱，只要供 给较少的能量，晶体 就会被破坏。 所以分子晶体的 硬度较小， 熔点低， 挥发性大，
不导电。

26 3．原子晶体 原子晶体亦称共价晶体，它是由中性原 子依靠共价键结合而成，整个晶体是由 “无限”数目的原子构成的大分子。

27 典型的共价晶体： 金刚石（C） 金刚砂（SiC） 石英（SiO2）

28 如何区分钻石的品质 大小 1g=5克拉 或者 1克拉=0.2g=100分，20分以上才有证书 色度
D-N 12个级别（从100%依次降低一个百分数，N级为90%），一般与白金配选择G-H级别的较经济实惠，而且无搭配缺陷。  纯度 IF（也有称LC，镜下无瑕级)、VVS1、VVS2、VS1、VS2、SI1、SI2、I八个等级，其中IF级最好，I级最差。 切工 对于切工而言，好的切工从外观上看会比较饱满，可以感觉钻石的颗粒更大些  84.37克拉的钻石 203克拉的钻石

29 原子晶体的主要特性 原子晶体有方向性和饱和性， 配位数低；熔点高；硬度大；不导电；不溶于任何溶剂，化学性质十分稳定。

30 4．金属晶体 金属晶体是 通过金属键形 成的晶体。 金属的结构特点

31 金属键 无方向性、无饱和性、金属原子呈最紧密堆积 依靠“自由电子气”把失去价电子的 金属正离子“胶合”起来。“自由电子气”
1）形成 依靠“自由电子气”把失去价电子的 金属正离子“胶合”起来。“自由电子气” 与金属正离子间的强作用力称为金属键。 2）特征 无方向性、无饱和性、金属原子呈最紧密堆积

32 金属的结构特点 金属原子紧密堆积，以 使体系能量最低。 金属原子的配位数高。 金属键没有方向性、饱 和性。
周期表中约有2/3的金属原子是配位数为12的密堆积结构，即使在其他非密堆积结构中，金属原子的配位数也达到8，只有极少数为6，这与非金属元素单质表现出较低配位数是很不相同的。

33 金属的特性： 不透明、导电、导热、具有延展性。 能带理论

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35 5.过渡性晶体 除上述4种基本类型外， 还有一些 过渡型晶体，这些晶体中粒子之间存在 着一种以上的结合力。包括： 层状晶体 链状晶体 富勒烯

36 层状晶体 在石墨晶体中既 有共价键又有金属 键性质， 层间结合则依靠 分子间作用力，所 以这是一种典型的 混合键型单质晶体。

37 链状晶体 的总称。链内硅氧原子间为带共 价性的离子键，链状阴离子之间 通过相隔较远的金属阳离子以离 子键相结合，因此链间结合力比
石棉是镁、铁、钙硅酸盐矿物 的总称。链内硅氧原子间为带共 价性的离子键，链状阴离子之间 通过相隔较远的金属阳离子以离 子键相结合，因此链间结合力比 链内结合力弱，故解理时易形成 纤维。 天然硅酸盐的基本结构单位是一个硅原子和4个氧原子组成的[SiO4]正四面体，所不同的只是这种硅氧四面体的连接和排列方式。

38 结 论: 单质晶体键型变化的根本原 因，在于周期表各原子电子结构 和性质上的差别。

39 富勒烯 富勒烯是碳元素继金刚石、石墨之后的第三种晶体形态。是金刚石、石墨的同素异形体或同质异晶体。最典型的是C60。 它是由20个六边形
12个五边形组成 　1985年,英国化学家哈罗德·沃特尔·克罗托博士（Sir Harold Walter Kroto，1939年10月7日~）和美国科学家理查德·埃里特·史沫莱（Sir Richard Errett Smalley，1943年6月6日~）等人在氦气流中以激光汽化蒸发石墨实验中首次制得由60个碳组成的碳原子簇结构分子C60。为此，克罗托博士获得1996年度诺贝尔化学奖。

40 1.6.3 实际晶体 1.晶体的缺陷－点缺陷 2.非整比化合物

41 1.晶体的缺陷－点缺陷 实际晶体存在着各种缺陷。 点缺陷、线缺陷、 面缺陷 、体缺陷 1）本征缺陷（热缺陷） 2）杂质缺陷

42 1）本征缺陷（热缺陷） 在没有外来原子时，由于晶格原 子的热运动，有一部分能量较大的 原子离开正常位置，进入间隙，变
成填隙原子，并在原来位置上留下 一空位。

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44 2）杂质缺陷 由于外来原子进入晶体内部而 产生的缺陷。
杂质缺陷则形成固溶体，如以CaO稳定的ZrO2，其组成为（Zr1-xCax）O2-x。由于Zr4+被Ca2+替代就要产生氧离子O2-空位。该固溶体是重要的氧离子传导的固体电解质和耐火材料。

45 2、非整比化合物 AmBn实际晶体中A：B≠m：n。这 种偏离整数比的化合物就称为非整 比化合物。 非整比化合物比整比化合物的存
在更为普遍。

46 1.6.4液晶 液晶类物质的力学性能象液体，可以自由流动； 而光学性质却象晶体，显各向异性。
在一个方向上近程有序，而在另一个方向上却远程有序。 液晶物质主要包括向例相、胆甾相、近晶相。

47 总之，通过物质结构基础和元素周期表的学习，我们应当建立“物质的性质取决于其组成和结构”这一观念
作业：P59 8、 9、 12（1）、（2）、（3） 13、17、