無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章

1、無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章何謂材料？材料的分類？何謂材料？材料的分類？ 材料是人類社會(huì)所能夠接受的、可經(jīng)材料是人類社會(huì)所能夠接受的、可經(jīng)濟(jì)地用于制成生活和生產(chǎn)中的那些有用濟(jì)地用于制成生活和生產(chǎn)中的那些有用的物品、器件、構(gòu)件、機(jī)器和其它產(chǎn)品的物品、器件、構(gòu)件、機(jī)器和其它產(chǎn)品的物質(zhì)。的物質(zhì)。關(guān)鍵點(diǎn)：材料是物質(zhì)，但是不是所有的關(guān)鍵點(diǎn)：材料是物質(zhì)，但是不是所有的物質(zhì)都是可以被稱為材料的；材料的含物質(zhì)都是可以被稱為材料的；材料的含有必須考慮社會(huì)和經(jīng)濟(jì)因素有必須考慮社會(huì)和經(jīng)濟(jì)因素?zé)o機(jī)材料物理化學(xué)第一章無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 何謂無(wú)機(jī)材料？何謂無(wú)機(jī)材料？ 無(wú)機(jī)材料通常主要是指無(wú)機(jī)非金屬材料

2、。無(wú)機(jī)材料通常主要是指無(wú)機(jī)非金屬材料。 主要是指由無(wú)機(jī)物單獨(dú)或混合其他物質(zhì)制主要是指由無(wú)機(jī)物單獨(dú)或混合其他物質(zhì)制成的材料。通常指由硅酸鹽、鋁酸鹽、硼酸成的材料。通常指由硅酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、鍺酸鹽等原料和鹽、磷酸鹽、鍺酸鹽等原料和/或氧化物、氮或氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、鹵化物等原料經(jīng)一定的工藝制備而成的材料鹵化物等原料經(jīng)一定的工藝制備而成的材料 。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章硅物化硅物化工藝工藝指導(dǎo)指導(dǎo)補(bǔ)充完善補(bǔ)充完善理論角度理論角度制造角度制造角度奠定工藝基礎(chǔ)奠定工藝基礎(chǔ)提供理論依據(jù)提供理論依據(jù)專業(yè)理論訓(xùn)練專業(yè)理論訓(xùn)練奠定工業(yè)

3、基礎(chǔ)奠定工業(yè)基礎(chǔ)工程實(shí)際訓(xùn)練工程實(shí)際訓(xùn)練（一）、問題的引出：（一）、問題的引出：目目 標(biāo)標(biāo)000無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章（二）、無(wú)機(jī)材料工藝的回顧：（二）、無(wú)機(jī)材料工藝的回顧：擴(kuò)散、相變、固相反應(yīng)、燒結(jié)等擴(kuò)散、相變、固相反應(yīng)、燒結(jié)等原料原料產(chǎn)品產(chǎn)品熱過程熱過程 晶體（缺陷）晶體（缺陷）熔體熔體玻璃玻璃條件條件相圖相圖熱力學(xué)熱力學(xué)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章內(nèi)容內(nèi)容（三）硅物化內(nèi)容的引出：（三）硅物化內(nèi)容的引出：無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章（四）、無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)的科學(xué)內(nèi)涵（四）、無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)的科學(xué)內(nèi)涵 材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)材料科學(xué)與工程的基礎(chǔ)性能性能使用效能使用效能合成與合成與制備制備組成與

4、結(jié)構(gòu)組成與結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)非金屬材料科學(xué)與工程無(wú)機(jī)非金屬材料科學(xué)與工程無(wú)機(jī)非金屬材料科學(xué)與工程是一門研究無(wú)機(jī)非金屬材料合成與制備合成與制備、組成與結(jié)構(gòu)組成與結(jié)構(gòu)、性能、性能、使用效能使用效能 四者之間的關(guān)系與規(guī)律關(guān)系與規(guī)律的科學(xué)。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章科學(xué)方面科學(xué)方面偏重于研究材料的合成與制備、組成與結(jié)構(gòu)、性能與使用效能各組員本身及其相互間關(guān)系的規(guī)律；材料科學(xué)與工程的材料科學(xué)與工程的工程研究中還應(yīng)包括工程研究中還應(yīng)包括材料制備與表征所需的儀器、設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造。在材料科學(xué)與工程的發(fā)展中，科學(xué)與工程彼此密切結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)學(xué)科整體。工程方面工程方面著重與研究如何利用這些規(guī)律性的研究成果以新的或更有效的方式

5、開發(fā)并生產(chǎn)出材料，提高材料的使用效能，以滿足社會(huì)的需要。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章1. 1. 合成與制備合成與制備合成合成指促使原子、分子結(jié)合而構(gòu)成材料的化學(xué)與物理過程。合成的研究既包括有關(guān)尋找新合成方法尋找新合成方法的科學(xué)問題，也包括以適當(dāng)?shù)臄?shù)量和形態(tài)合成材料的合成材料的技術(shù)問題技術(shù)問題；既包括新材料的合成新材料的合成，也應(yīng)包括已有材料的新合成方法有材料的新合成方法（如溶膠-凝膠法）及其新形態(tài)新形態(tài)（如纖維、薄膜）的合成。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章制備制備研究如何控制原子與分子使之構(gòu)成有用的材料。這一點(diǎn)是與合成相同的，但制備還包括在更為宏觀的尺度宏觀的尺度上或以更大的規(guī)?？刂撇牧系慕Y(jié)構(gòu)，使之具備所需

6、的性能和適用效能， 即包括材料的加工、處理、裝配和制造。簡(jiǎn)而言之，合成與制備就是將原子、分子聚簡(jiǎn)而言之，合成與制備就是將原子、分子聚合起來并最終轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏卯a(chǎn)品的一系列合起來并最終轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏卯a(chǎn)品的一系列連續(xù)過程。連續(xù)過程。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章把合成制備簡(jiǎn)單的與工藝等同起來而忽把合成制備簡(jiǎn)單的與工藝等同起來而忽略其基礎(chǔ)研究的科學(xué)內(nèi)涵，是不恰當(dāng)?shù)?！略其基礎(chǔ)研究的科學(xué)內(nèi)涵，是不恰當(dāng)?shù)?！在合成與制備中工程性的研究固然重要，基基礎(chǔ)研究也不應(yīng)忽視礎(chǔ)研究也不應(yīng)忽視。對(duì)材料合成與制備的動(dòng)力學(xué)過程的研究可以揭示過程的本質(zhì)，為改進(jìn)制備方法建立新的制備技術(shù)提供科學(xué)基礎(chǔ)。以晶體材料為例以晶體材料為例在晶體生產(chǎn)中如果不

7、了解原料合成與生產(chǎn)各階段發(fā)生的物理化學(xué)過程、熱量與質(zhì)量的傳輸、固液界面的變化和缺陷的生成以及環(huán)境參數(shù)對(duì)這些過程的影響，就不可能建立并掌握生長(zhǎng)參數(shù)優(yōu)化的制備方法，生長(zhǎng)出具有所需組成、完整性、均勻性和物理性的晶體材料。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章以陶瓷材料為例以陶瓷材料為例陶瓷材料的最嚴(yán)重的問題是可靠性差，原因是制備制備過程落后以致材料的微結(jié)構(gòu)和特性缺少均勻性和重復(fù)性過程落后以致材料的微結(jié)構(gòu)和特性缺少均勻性和重復(fù)性。研究結(jié)果已表明，若粉料在材料制備中發(fā)生團(tuán)聚，則材料難免出現(xiàn)分布不均勻的氣孔從而導(dǎo)致性能不均一。為提高材料的可靠性，必須對(duì)制備過程中的每階段為提高材料的可靠性，必須對(duì)制備過程中的每階段所發(fā)生的

8、化學(xué)、物理變化認(rèn)真加以研究并做出必要的表所發(fā)生的化學(xué)、物理變化認(rèn)真加以研究并做出必要的表征征。陶瓷材料中顆粒間界的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于顆?；蚓Я１旧淼膹?qiáng)度。為了提高材料強(qiáng)度，對(duì)顆粒間晶界結(jié)構(gòu)、本質(zhì)和在為了提高材料強(qiáng)度，對(duì)顆粒間晶界結(jié)構(gòu)、本質(zhì)和在制備中的變化過程以及這些過程如何受制備條件的影響，制備中的變化過程以及這些過程如何受制備條件的影響，進(jìn)行基礎(chǔ)性的研究，是極其重要的。進(jìn)行基礎(chǔ)性的研究，是極其重要的。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章2. 2. 組成與結(jié)構(gòu)組成與結(jié)構(gòu)組成組成 指構(gòu)成材料物質(zhì)的原子、分子及其分布；除主要組成以外，雜質(zhì)雜質(zhì)及對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料結(jié)構(gòu)與性能有重要影響的微量添加物亦不能忽略。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)則指組

9、成原子、分子在不同層次上彼此結(jié)合的形式、狀態(tài)和空間分布，包括原子與原子與電子結(jié)構(gòu)電子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、相結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、相結(jié)構(gòu)、晶粒結(jié)構(gòu)、表面與晶界結(jié)構(gòu)、缺陷結(jié)構(gòu)等晶粒結(jié)構(gòu)、表面與晶界結(jié)構(gòu)、缺陷結(jié)構(gòu)等；在尺度上則包括納米以下納米以下、納米、微米、毫納米、微米、毫米及更宏觀的結(jié)構(gòu)層次米及更宏觀的結(jié)構(gòu)層次。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章了解材料的組成與結(jié)構(gòu)及它們了解材料的組成與結(jié)構(gòu)及它們同合成與制備之間、性能與使用同合成與制備之間、性能與使用效能之間的內(nèi)在聯(lián)系，一直是效能之間的內(nèi)在聯(lián)系，一直是無(wú)無(wú)機(jī)非金屬材料科學(xué)與工程機(jī)非金屬材料科學(xué)與工程 的基本研究?jī)?nèi)容的基本研究?jī)?nèi)容。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)

10、第一章（五）、無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)的研究方法：（五）、無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)的研究方法：1、無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)的性質(zhì)：、無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)的性質(zhì)： 研究無(wú)機(jī)材料科學(xué)與工程涉及的各種物質(zhì)聚集狀態(tài)的結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)變化，以及結(jié)構(gòu)對(duì)性能的決定作用。材料結(jié)構(gòu)性能化學(xué)反應(yīng)（組成）2、基本思、基本思路：路：化學(xué)組成化學(xué)組成結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)性能性能決定決定無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 無(wú)機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)無(wú)機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ) 陸佩文主編陸佩文主編 武漢工業(yè)大學(xué)出版社武漢工業(yè)大學(xué)出版社 硅酸鹽物理化學(xué)硅酸鹽物理化學(xué) 陸佩文主編陸佩文主編 東南大學(xué)出版社東南大學(xué)出版社 硅酸鹽物理化學(xué)硅酸鹽物理化學(xué)丁子上等主編丁子上等主編 中國(guó)建筑工業(yè)出版社中國(guó)建筑工業(yè)

11、出版社 無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)葉瑞倫主編葉瑞倫主編 天津大學(xué)天津大學(xué) 怎樣看硅酸鹽相圖怎樣看硅酸鹽相圖沈鶴年沈鶴年 玻璃物理化學(xué)導(dǎo)論玻璃物理化學(xué)導(dǎo)論P(yáng).P.貝爾塔等著貝爾塔等著 中國(guó)建筑工業(yè)出版社中國(guó)建筑工業(yè)出版社 陶瓷導(dǎo)論陶瓷導(dǎo)論W.D.KingeryW.D.Kingery中國(guó)建筑工業(yè)出社中國(guó)建筑工業(yè)出社（六）、參考教材：（六）、參考教材：無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 （1）課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法）課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法 課程特點(diǎn)：內(nèi)容多、原理規(guī)律多、概念定義多（2）重點(diǎn)內(nèi)容）重點(diǎn)內(nèi)容 熟悉常用術(shù)語(yǔ)和基本概念。 深刻領(lǐng)會(huì)材料結(jié)構(gòu)、性能、組成之間的辯證關(guān)系、 （3）課時(shí)分配）課時(shí)分配 講課講課 6

12、0學(xué)時(shí)（含習(xí)題課）、討論學(xué)時(shí)（含習(xí)題課）、討論 8學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) （七）相關(guān)說明：（七）相關(guān)說明：無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 第第1 1章章 幾何結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)幾何結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)晶體的基本特征晶體的基本特征晶體的宏觀對(duì)稱和晶體分類晶體的宏觀對(duì)稱和晶體分類晶體定向和晶面符號(hào)晶體定向和晶面符號(hào)晶體結(jié)構(gòu)的基本特征晶體結(jié)構(gòu)的基本特征 無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章晶體是怎樣的物質(zhì)晶體是怎樣的物質(zhì)？1.1晶體的基本特征晶體的基本特征1.1.1晶體的基本概念無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章晶體的研究首先是從研究晶體幾何外形晶體的研究首先是從研究晶體幾何外形的特征開始的特征開始

13、. .在古代，無(wú)論中外，都把在古代，無(wú)論中外，都把具有規(guī)則的幾何多面體形態(tài)的水晶稱具有規(guī)則的幾何多面體形態(tài)的水晶稱為晶體為晶體; ;凡是具有（非人工琢磨而成）幾何多面凡是具有（非人工琢磨而成）幾何多面體形態(tài)的固體都稱之為晶體體形態(tài)的固體都稱之為晶體以上兩種定義都是不正確的以上兩種定義都是不正確的無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章l1912年，年，X射線晶體衍射實(shí)驗(yàn)成功，對(duì)晶射線晶體衍射實(shí)驗(yàn)成功，對(duì)晶體的研究從晶體的外部進(jìn)入到晶體的內(nèi)體的研究從晶體的外部進(jìn)入到晶體的內(nèi)部，使結(jié)晶學(xué)進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。部，使結(jié)晶學(xué)進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。現(xiàn)已證明，一切晶體不論其外形如何，現(xiàn)已證明，一切晶體不論其外形如何，它

14、的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）都它的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）都是在三維空間有規(guī)律排列，主要表現(xiàn)為是在三維空間有規(guī)律排列，主要表現(xiàn)為同種質(zhì)點(diǎn)的周期重復(fù)，構(gòu)成了所謂的同種質(zhì)點(diǎn)的周期重復(fù)，構(gòu)成了所謂的“格子構(gòu)造格子構(gòu)造”。l所有晶體都具有格子構(gòu)造所有晶體都具有格子構(gòu)造l晶體的共同特點(diǎn)。晶體的共同特點(diǎn)。重要的結(jié)論重要的結(jié)論無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章物質(zhì)結(jié)晶狀態(tài)時(shí)的本質(zhì)特征：結(jié)構(gòu)基元結(jié)構(gòu)基元在空間是不隨時(shí)間變化的三維周期排列”，它決定了晶體材料的宏觀和微觀的物理性能；如果物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不具備這樣的本質(zhì)特征，如玻璃等，則就是非晶體材料；有些有機(jī)高分子材料，它們的結(jié)構(gòu)基元只是一維或二維的近

15、視長(zhǎng)程有序排列，其性質(zhì)介于晶體和非晶體之間，這種物質(zhì)稱為液態(tài)晶體，簡(jiǎn)稱液晶；晶態(tài)物質(zhì)可以有多個(gè)晶體組成，由許多取向不同的單晶體晶粒隨機(jī)排列組合而成，也稱為多晶體。各個(gè)晶粒之間的分界線稱為晶界。問題的提出 : 結(jié)構(gòu)基元的概念？無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 研究晶體的微觀結(jié)構(gòu)重點(diǎn)就是要研究周期排研究晶體的微觀結(jié)構(gòu)重點(diǎn)就是要研究周期排列的規(guī)律性。列的規(guī)律性。 為了研究上的便利，通常把結(jié)構(gòu)基元中的原為了研究上的便利，通常把結(jié)構(gòu)基元中的原子或分子抽象為一個(gè)幾何點(diǎn)。這樣，研究基子或分子抽象為一個(gè)幾何點(diǎn)。這樣，研究基元的三維排列的規(guī)律就成為研究幾何質(zhì)點(diǎn)的元的三維排列的規(guī)律就成為研究幾何質(zhì)點(diǎn)的排列規(guī)律排列規(guī)律 空間

16、點(diǎn)陣?？臻g點(diǎn)陣。點(diǎn)陣：幾何點(diǎn)在空間呈周期性規(guī)則排列的陣列。空間點(diǎn)陣：用許多平行的直線將所有點(diǎn)陣連接起來所構(gòu)成的一個(gè)三維幾何架子，稱為空間點(diǎn)陣或稱為空間格子。 無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章1.1.2幾何結(jié)晶學(xué)的空間格子 晶體的結(jié)構(gòu)特征晶體的結(jié)構(gòu)特征空間格子構(gòu)造 相當(dāng)點(diǎn)：相當(dāng)點(diǎn)：以氯化銫（以氯化銫（CsCl）的晶體結(jié)構(gòu)為例。無(wú)論）的晶體結(jié)構(gòu)為例。無(wú)論Cl- 或或Cs在晶體結(jié)構(gòu)的任何一方向上都是每隔一定在晶體結(jié)構(gòu)的任何一方向上都是每隔一定的距離重復(fù)出現(xiàn)一次。的距離重復(fù)出現(xiàn)一次。 無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 為了進(jìn)一步揭示質(zhì)點(diǎn)周期性重復(fù)的規(guī)律，我們?yōu)榱诉M(jìn)一步揭示質(zhì)點(diǎn)周期性重復(fù)的規(guī)律，我們可以對(duì)它作某種抽象。先在

17、結(jié)構(gòu)中選出任一幾可以對(duì)它作某種抽象。先在結(jié)構(gòu)中選出任一幾何點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)可以取在陰或陽(yáng)離子的中心，也何點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)可以取在陰或陽(yáng)離子的中心，也可以取它們之間的任意一點(diǎn)，然后在結(jié)構(gòu)中找可以取它們之間的任意一點(diǎn)，然后在結(jié)構(gòu)中找出與此點(diǎn)相當(dāng)?shù)膸缀吸c(diǎn)，稱為出與此點(diǎn)相當(dāng)?shù)膸缀吸c(diǎn)，稱為“相當(dāng)點(diǎn)相當(dāng)點(diǎn)”。相當(dāng)點(diǎn)的條件是：相當(dāng)點(diǎn)的條件是： 如果原始幾何點(diǎn)是取在質(zhì)點(diǎn)的中心，則相如果原始幾何點(diǎn)是取在質(zhì)點(diǎn)的中心，則相當(dāng)點(diǎn)所占的質(zhì)點(diǎn)的種類應(yīng)是相同的，也就是當(dāng)點(diǎn)所占的質(zhì)點(diǎn)的種類應(yīng)是相同的，也就是占據(jù)同種質(zhì)點(diǎn)的中心；占據(jù)同種質(zhì)點(diǎn)的中心； 這些質(zhì)點(diǎn)周圍的環(huán)境以及方位應(yīng)是相同的，這些質(zhì)點(diǎn)周圍的環(huán)境以及方位應(yīng)是相同的，也就是說這些質(zhì)

18、點(diǎn)周圍相同的方向上要有相也就是說這些質(zhì)點(diǎn)周圍相同的方向上要有相同的質(zhì)點(diǎn)。同的質(zhì)點(diǎn)。 無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 相當(dāng)點(diǎn)可以簡(jiǎn)單的定義為晶體結(jié)構(gòu)中物質(zhì)環(huán)境和相當(dāng)點(diǎn)可以簡(jiǎn)單的定義為晶體結(jié)構(gòu)中物質(zhì)環(huán)境和幾何環(huán)境完全相同的點(diǎn)，也稱幾何環(huán)境完全相同的點(diǎn)，也稱“等同點(diǎn)等同點(diǎn)”。 相當(dāng)點(diǎn)的分布可以體現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)中所有質(zhì)點(diǎn)的重相當(dāng)點(diǎn)的分布可以體現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)中所有質(zhì)點(diǎn)的重復(fù)規(guī)律。復(fù)規(guī)律。相當(dāng)點(diǎn)在三維空間作規(guī)則排列而成的格子狀幾何相當(dāng)點(diǎn)在三維空間作規(guī)則排列而成的格子狀幾何圖形稱為圖形稱為“空間點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣”或或“空間格子空間格子”。 為研究晶體為研究晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的重復(fù)規(guī)律不重復(fù)規(guī)律不受晶體大小受晶體大小限制，設(shè)

19、想限制，設(shè)想空間點(diǎn)陣為空間點(diǎn)陣為無(wú)限圖形無(wú)限圖形空間點(diǎn)陣空間點(diǎn)陣無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 空間格子要素：空間格子要素： 結(jié)點(diǎn)、行列、面網(wǎng)、平行六面體、晶胞結(jié)點(diǎn)：空間格子中的點(diǎn)，代表晶體結(jié)構(gòu)中的相當(dāng)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)：空間格子中的點(diǎn)，代表晶體結(jié)構(gòu)中的相當(dāng)點(diǎn)，只具幾何意義，不代表任何質(zhì)點(diǎn)。但在實(shí)際晶體中，結(jié)只具幾何意義，不代表任何質(zhì)點(diǎn)。但在實(shí)際晶體中，結(jié)點(diǎn)的位置可以被同種質(zhì)點(diǎn)所占據(jù)。點(diǎn)的位置可以被同種質(zhì)點(diǎn)所占據(jù)。行列：結(jié)點(diǎn)在直線上的排列即構(gòu)成行列。行列：結(jié)點(diǎn)在直線上的排列即構(gòu)成行列。行列中相鄰結(jié)點(diǎn)間的距離稱為該行列的結(jié)點(diǎn)間距。行列中相鄰結(jié)點(diǎn)間的距離稱為該行列的結(jié)點(diǎn)間距。同一行列或彼此平行的行列上結(jié)點(diǎn)間距相等；

20、同一行列或彼此平行的行列上結(jié)點(diǎn)間距相等；不同方向的行列，其結(jié)點(diǎn)間距一般不等。不同方向的行列，其結(jié)點(diǎn)間距一般不等。行行 列列無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 面網(wǎng)：結(jié)點(diǎn)在平面上的分布構(gòu)成面網(wǎng)。面網(wǎng)：結(jié)點(diǎn)在平面上的分布構(gòu)成面網(wǎng)。面網(wǎng)上單位面積內(nèi)結(jié)點(diǎn)的數(shù)目稱為網(wǎng)面密度。面網(wǎng)上單位面積內(nèi)結(jié)點(diǎn)的數(shù)目稱為網(wǎng)面密度?；ハ嗥叫械拿婢W(wǎng)，網(wǎng)面密度相同；不平行的面互相平行的面網(wǎng)，網(wǎng)面密度相同；不平行的面網(wǎng)，網(wǎng)面密度一般不等。網(wǎng)，網(wǎng)面密度一般不等。相互平行的相鄰兩面網(wǎng)之間的垂直距離稱為面相互平行的相鄰兩面網(wǎng)之間的垂直距離稱為面網(wǎng)間距。網(wǎng)間距。 無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 平行六面體：是空間格子在三維空間上平行六面體：是空間格子在三

21、維空間上可以劃出的最小重復(fù)單位?？梢詣澇龅淖钚≈貜?fù)單位。 由八個(gè)結(jié)點(diǎn)、六個(gè)兩兩平行而且相等的由八個(gè)結(jié)點(diǎn)、六個(gè)兩兩平行而且相等的面組成。面組成。平行六面體平行六面體無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章(5) 晶胞晶胞為了說明實(shí)際晶體中的點(diǎn)陣排列規(guī)律和特點(diǎn)，從中取出的為了說明實(shí)際晶體中的點(diǎn)陣排列規(guī)律和特點(diǎn)，從中取出的一個(gè)具有代表性的基本單元（最小平行六面體）作為點(diǎn)一個(gè)具有代表性的基本單元（最小平行六面體）作為點(diǎn)陣的組成單元，稱為晶胞。陣的組成單元，稱為晶胞。所以，實(shí)際晶體的結(jié)構(gòu)可以看成是晶胞作三維的重復(fù)堆砌所以，實(shí)際晶體的結(jié)構(gòu)可以看成是晶胞作三維的重復(fù)堆砌而成的。而成的。平行六面體與晶胞的區(qū)別：平行六面體與晶胞

22、的區(qū)別：（A）晶體中的晶胞是有大小和形狀區(qū)別的；）晶體中的晶胞是有大小和形狀區(qū)別的；（B）晶胞中環(huán)繞每個(gè)節(jié)點(diǎn)的原子種類、數(shù)量及分布是有）晶胞中環(huán)繞每個(gè)節(jié)點(diǎn)的原子種類、數(shù)量及分布是有區(qū)別的；區(qū)別的；（C）平行六面體強(qiáng)調(diào)的是幾何特征，而晶胞體現(xiàn)的是實(shí)）平行六面體強(qiáng)調(diào)的是幾何特征，而晶胞體現(xiàn)的是實(shí)際理想晶體的構(gòu)造。前者僅僅表征質(zhì)點(diǎn)在空間的排列規(guī)際理想晶體的構(gòu)造。前者僅僅表征質(zhì)點(diǎn)在空間的排列規(guī)律，而后者在描述規(guī)律的同時(shí)涉及了具體節(jié)點(diǎn)位置上的律，而后者在描述規(guī)律的同時(shí)涉及了具體節(jié)點(diǎn)位置上的具體原子或離子等。具體原子或離子等。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 一切晶體所共有的，并且是由晶體的格

23、子構(gòu)造所一切晶體所共有的，并且是由晶體的格子構(gòu)造所決定的性質(zhì)，稱為晶體的基本性質(zhì)。決定的性質(zhì)，稱為晶體的基本性質(zhì)。1.1.3 晶體的基本性質(zhì)晶體的基本性質(zhì)1、自限性：是指晶體在適當(dāng)條、自限性：是指晶體在適當(dāng)條件下可以自發(fā)地形成幾何多面體件下可以自發(fā)地形成幾何多面體的性質(zhì)。的性質(zhì)。晶體通常被平的晶面所包圍，晶體通常被平的晶面所包圍，晶面相交成直的晶棱，晶棱晶面相交成直的晶棱，晶棱匯聚成尖的角頂。匯聚成尖的角頂。晶體的多面體形態(tài)，是其格晶體的多面體形態(tài)，是其格子構(gòu)造在外形上的直接反映。子構(gòu)造在外形上的直接反映。晶面、晶棱與角頂分別與格晶面、晶棱與角頂分別與格子構(gòu)造中的面網(wǎng)、行列及結(jié)子構(gòu)造中的面網(wǎng)、

24、行列及結(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 2 2、均一性：、均一性：由于晶體是具有格子構(gòu)造的固體，在同一由于晶體是具有格子構(gòu)造的固體，在同一晶體的各個(gè)不同部分，質(zhì)點(diǎn)的分布一樣，故晶體的各部晶體的各個(gè)不同部分，質(zhì)點(diǎn)的分布一樣，故晶體的各部分的物理化學(xué)性質(zhì)相同。分的物理化學(xué)性質(zhì)相同。 非晶體也具有均一性。但非晶體不具格子構(gòu)造，非晶體也具有均一性。但非晶體不具格子構(gòu)造，其均一性是統(tǒng)計(jì)的、平均近似的均一，稱為其均一性是統(tǒng)計(jì)的、平均近似的均一，稱為統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)均一性均一性；而晶體均一性取決于格子構(gòu)造，稱為；而晶體均一性取決于格子構(gòu)造，稱為結(jié)結(jié)晶均一性晶均一性。兩者有本質(zhì)區(qū)別。兩者有本質(zhì)區(qū)別。3、異

25、向性：、異向性： 同一晶體的同一晶體的格子構(gòu)造中，在不同方向格子構(gòu)造中，在不同方向上質(zhì)點(diǎn)的排列一般不同，上質(zhì)點(diǎn)的排列一般不同，晶體的性質(zhì)也就隨著方向晶體的性質(zhì)也就隨著方向的不同而有所差異。如藍(lán)的不同而有所差異。如藍(lán)晶石的硬度、云母的解理、晶石的硬度、云母的解理、石英折射率等。石英折射率等。44.567藍(lán)晶石晶體的硬度藍(lán)晶石晶體的硬度無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章4 4、對(duì)稱性：、對(duì)稱性：是指某種相同的性質(zhì)在不同是指某種相同的性質(zhì)在不同的方向或位置上作有規(guī)律地重復(fù)。對(duì)稱性的方向或位置上作有規(guī)律地重復(fù)。對(duì)稱性是晶體非常重要的性質(zhì)，也是晶體分類的是晶體非常重要的性質(zhì)，也是晶體分類的基礎(chǔ)?；A(chǔ)。5 5、最小內(nèi)

26、能：、最小內(nèi)能：在相同的熱力學(xué)條件下晶在相同的熱力學(xué)條件下晶體與同種物質(zhì)的非晶質(zhì)體、液體、氣體相體與同種物質(zhì)的非晶質(zhì)體、液體、氣體相比較，其內(nèi)能最小。比較，其內(nèi)能最小。6 6、穩(wěn)定性：、穩(wěn)定性：由于晶體具有最小內(nèi)能，因而結(jié)晶狀由于晶體具有最小內(nèi)能，因而結(jié)晶狀態(tài)是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，質(zhì)點(diǎn)只在其平衡位置上態(tài)是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，質(zhì)點(diǎn)只在其平衡位置上振動(dòng)。振動(dòng)。非晶體不穩(wěn)定，有自發(fā)地向晶體轉(zhuǎn)化的趨向。非晶體不穩(wěn)定，有自發(fā)地向晶體轉(zhuǎn)化的趨向。晶體和非晶體在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的。晶體和非晶體在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章1.2 晶體的宏觀對(duì)稱性和晶體分類晶體的宏觀對(duì)稱性和晶體

27、分類 晶體的外部對(duì)稱性，通常稱為宏觀對(duì)稱性。由于所有的對(duì)稱要素都必須相交于晶體內(nèi)部的某一點(diǎn)的，因此宏觀對(duì)稱性又稱為點(diǎn)對(duì)稱。 晶體內(nèi)原子排列的對(duì)稱性稱為微觀對(duì)稱性。它是晶體內(nèi)部原子無(wú)限排列所具有的對(duì)稱性。 晶體的宏觀對(duì)稱性和微觀對(duì)稱性是從兩個(gè)不同角度反映了晶體結(jié)構(gòu)的本質(zhì)。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章1.2.1宏觀對(duì)稱要素1、對(duì)稱的概念對(duì)稱的概念：物體相同部分有規(guī)律的重復(fù)。物體相同部分有規(guī)律的重復(fù)。 對(duì)稱的條件：物體或圖形有相同部分；這對(duì)稱的條件：物體或圖形有相同部分；這些些 相同部分有規(guī)律地重復(fù)。相同部分有規(guī)律地重復(fù)。 蝴蝶和花冠的對(duì)稱蝴蝶和花冠的對(duì)稱不對(duì)稱的圖形不對(duì)稱的圖形無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章晶體

28、是具有對(duì)稱性的，晶體外形的對(duì)稱晶體是具有對(duì)稱性的，晶體外形的對(duì)稱表現(xiàn)為相同的晶面、晶棱和角頂作有規(guī)表現(xiàn)為相同的晶面、晶棱和角頂作有規(guī)律的重復(fù)，這是律的重復(fù)，這是晶體的宏觀對(duì)稱晶體的宏觀對(duì)稱。晶體的對(duì)稱與其它物體的對(duì)稱不同，晶晶體的對(duì)稱與其它物體的對(duì)稱不同，晶體的對(duì)稱是由內(nèi)部的格子構(gòu)造規(guī)律所決體的對(duì)稱是由內(nèi)部的格子構(gòu)造規(guī)律所決定的。定的。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 所有晶體都具對(duì)稱性。所有晶體都具對(duì)稱性。一切晶體都具格子構(gòu)造，而一切晶體都具格子構(gòu)造，而格子構(gòu)造本身就是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間周期性重復(fù)排列的格子構(gòu)造本身就是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間周期性重復(fù)排列的體現(xiàn)（微觀對(duì)稱）。體現(xiàn)（微觀對(duì)稱）。 晶體的對(duì)稱是

29、有限的（遵循晶體的對(duì)稱是有限的（遵循“晶體對(duì)稱定晶體對(duì)稱定律律”）。）。晶體對(duì)稱嚴(yán)格受格子構(gòu)造規(guī)律的控制，只有符合晶體對(duì)稱嚴(yán)格受格子構(gòu)造規(guī)律的控制，只有符合格子構(gòu)造規(guī)律的對(duì)稱才能在晶體上出現(xiàn)。格子構(gòu)造規(guī)律的對(duì)稱才能在晶體上出現(xiàn)。 由于晶體的對(duì)稱取決于格子構(gòu)造，故晶體對(duì)稱由于晶體的對(duì)稱取決于格子構(gòu)造，故晶體對(duì)稱不僅表現(xiàn)在外形上，同時(shí)也表現(xiàn)在光學(xué)、力學(xué)、不僅表現(xiàn)在外形上，同時(shí)也表現(xiàn)在光學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)性質(zhì)等物理性質(zhì)上。熱學(xué)、電學(xué)性質(zhì)等物理性質(zhì)上。 基于以上特點(diǎn)，所以晶體的對(duì)稱性是晶體的最重要特征，基于以上特點(diǎn)，所以晶體的對(duì)稱性是晶體的最重要特征，也可以把它作為也可以把它作為晶體分類的最好依據(jù)。

30、晶體分類的最好依據(jù)。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 對(duì)稱操作對(duì)稱操作：是指欲使物體或圖形中相同部：是指欲使物體或圖形中相同部分重復(fù)出現(xiàn)的操作。分重復(fù)出現(xiàn)的操作。 對(duì)稱要素對(duì)稱要素：在進(jìn)行對(duì)稱操作時(shí)所憑借的幾：在進(jìn)行對(duì)稱操作時(shí)所憑借的幾何要素（點(diǎn)、線、面）。何要素（點(diǎn)、線、面）。 晶體外形上可能存在的對(duì)稱要素：晶體外形上可能存在的對(duì)稱要素：無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章1、對(duì)稱面（、對(duì)稱面（P） 對(duì)稱面是把晶體平分為互為鏡像的兩個(gè)對(duì)稱面是把晶體平分為互為鏡像的兩個(gè)相等部分的假想平面。相應(yīng)對(duì)稱操作是對(duì)相等部分的假想平面。相應(yīng)對(duì)稱操作是對(duì)一個(gè)平面的反應(yīng)。一個(gè)平面的反應(yīng)。 ADEBP1P2AE1DEBP無(wú)機(jī)材料物理化

31、學(xué)第一章 對(duì)稱面在晶體中可能存在的位置：對(duì)稱面在晶體中可能存在的位置： 垂直并平分晶面；垂直并平分晶面； 垂直晶棱并通過它的中心；垂直晶棱并通過它的中心； 包含晶棱并平分晶面夾角。包含晶棱并平分晶面夾角。 晶體中可不存在對(duì)稱面，也可存在一或多個(gè)對(duì)稱面，最晶體中可不存在對(duì)稱面，也可存在一或多個(gè)對(duì)稱面，最多可達(dá)多可達(dá)9個(gè)。對(duì)稱面的描述方法為個(gè)。對(duì)稱面的描述方法為3P、9P等。等。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 對(duì)稱中心：是晶體內(nèi)部的一個(gè)假想點(diǎn)，通對(duì)稱中心：是晶體內(nèi)部的一個(gè)假想點(diǎn)，通過該點(diǎn)作任意直線，則在此直線上距對(duì)稱過該點(diǎn)作任意直線，則在此直線上距對(duì)稱中心等距離的兩端，必定可以找到對(duì)應(yīng)點(diǎn)。中心等距離的兩端

32、，必定可以找到對(duì)應(yīng)點(diǎn)。 相應(yīng)對(duì)稱操作：對(duì)一個(gè)點(diǎn)的反伸（倒反）。相應(yīng)對(duì)稱操作：對(duì)一個(gè)點(diǎn)的反伸（倒反）。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章v對(duì)稱中心以字母對(duì)稱中心以字母C表示，圖示符號(hào)為表示，圖示符號(hào)為“o”或或“C”表示。表示。 v晶體中可以有對(duì)稱中心，也可以沒有對(duì)稱中晶體中可以有對(duì)稱中心，也可以沒有對(duì)稱中心，若有只能有一個(gè)，而且必定位于晶體的幾心，若有只能有一個(gè)，而且必定位于晶體的幾何中心。何中心。 晶體中如果存在對(duì)稱中心，則所有晶面必晶體中如果存在對(duì)稱中心，則所有晶面必然兩兩反向平行而且相等。用它可以作為然兩兩反向平行而且相等。用它可以作為判斷晶體有無(wú)對(duì)稱中心的依據(jù)。判斷晶體有無(wú)對(duì)稱中心的依據(jù)。無(wú)機(jī)材料

33、物理化學(xué)第一章 對(duì)稱軸是通過晶體中心的一根假想直線，對(duì)稱軸是通過晶體中心的一根假想直線，晶體圍繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度后，相同的晶體圍繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度后，相同的晶面、晶棱、角頂能重復(fù)出現(xiàn)。晶面、晶棱、角頂能重復(fù)出現(xiàn)。 相應(yīng)的對(duì)稱操作是圍繞一根直線的旋轉(zhuǎn)。相應(yīng)的對(duì)稱操作是圍繞一根直線的旋轉(zhuǎn)。 旋轉(zhuǎn)一周，晶體的相同部分重復(fù)的次數(shù)稱旋轉(zhuǎn)一周，晶體的相同部分重復(fù)的次數(shù)稱為軸次（為軸次（n）；重復(fù)時(shí)所旋轉(zhuǎn)的最小角度稱）；重復(fù)時(shí)所旋轉(zhuǎn)的最小角度稱為基轉(zhuǎn)角（為基轉(zhuǎn)角（）；）；n=360。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 晶體外形上可能出現(xiàn)的對(duì)稱軸有晶體外形上可能出現(xiàn)的對(duì)稱軸有L1（無(wú)實(shí)（無(wú)實(shí)際意義）、際意義）、L2、

34、L3、L4、L6，相應(yīng)的基轉(zhuǎn)，相應(yīng)的基轉(zhuǎn)角分別為角分別為360、180、120、90、60。 L2、L3、L4和和L6的作圖符號(hào)分別為的作圖符號(hào)分別為 、 。 軸次高于軸次高于2的對(duì)稱軸稱為高次軸。的對(duì)稱軸稱為高次軸。 無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章晶體對(duì)稱定律：在晶體中不可能存在五晶體對(duì)稱定律：在晶體中不可能存在五次及高于六次的對(duì)稱軸。因?yàn)椴环峡沾渭案哂诹蔚膶?duì)稱軸。因?yàn)椴环峡臻g格子規(guī)律，其對(duì)應(yīng)的網(wǎng)孔不能毫無(wú)間間格子規(guī)律，其對(duì)應(yīng)的網(wǎng)孔不能毫無(wú)間隙地布滿整個(gè)平面。隙地布滿整個(gè)平面。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 在一個(gè)晶體中，除在一個(gè)晶體中，除L1外，可以無(wú)、也可有一或外，可以無(wú)、也

35、可有一或多種對(duì)稱軸，而每一種對(duì)稱軸也可有一或多個(gè)。多種對(duì)稱軸，而每一種對(duì)稱軸也可有一或多個(gè)。 表示方法為表示方法為3L4、4L3、6L2等。等。對(duì)稱軸在晶體中可能出露的位置：對(duì)稱軸在晶體中可能出露的位置：通過晶面的中心；通過晶面的中心；通過晶棱的中點(diǎn)；通過晶棱的中點(diǎn)；通過角頂。通過角頂。 無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章旋轉(zhuǎn)反伸軸是一根假想的直線，當(dāng)晶體圍旋轉(zhuǎn)反伸軸是一根假想的直線，當(dāng)晶體圍繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度后，再對(duì)此直線上繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度后，再對(duì)此直線上的一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行反伸，才能使晶體上的相等的一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行反伸，才能使晶體上的相等部分重復(fù)。部分重復(fù)。相應(yīng)的對(duì)稱操作是圍繞一根直線的旋轉(zhuǎn)和相應(yīng)的對(duì)稱操作是

36、圍繞一根直線的旋轉(zhuǎn)和對(duì)此直線上一個(gè)點(diǎn)反伸的復(fù)合操作。對(duì)此直線上一個(gè)點(diǎn)反伸的復(fù)合操作。 無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章例：具有例：具有Li4的四方四面體的四方四面體 Ca無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章q旋轉(zhuǎn)反伸軸以旋轉(zhuǎn)反伸軸以Lin表示，軸次表示，軸次n可為可為1、2、3、4、6。相應(yīng)的基轉(zhuǎn)角分別為。相應(yīng)的基轉(zhuǎn)角分別為360、180、120、90、60。 除除Li4外，其余各種旋轉(zhuǎn)反伸軸都可用其它簡(jiǎn)單的對(duì)稱要素外，其余各種旋轉(zhuǎn)反伸軸都可用其它簡(jiǎn)單的對(duì)稱要素或它們的組合來代替：或它們的組合來代替： Li1C； Li2P； Li3L3C；Li6 L3P q應(yīng)用時(shí)，只考慮應(yīng)用時(shí)，只考慮Li4和和Li6。圖示符號(hào)分別為

37、。圖示符號(hào)分別為 和和 無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 綜上所述，在晶體的外部形態(tài)上可能存在綜上所述，在晶體的外部形態(tài)上可能存在而且具有獨(dú)立意義的對(duì)稱要素只有九種：而且具有獨(dú)立意義的對(duì)稱要素只有九種：無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 1.2.3 1、定義定義：結(jié)晶多面體中全部對(duì)稱要素的組合，：結(jié)晶多面體中全部對(duì)稱要素的組合，稱為該結(jié)晶多面體的對(duì)稱型。稱為該結(jié)晶多面體的對(duì)稱型。 由于在結(jié)晶多面體中，全部對(duì)稱要素相由于在結(jié)晶多面體中，全部對(duì)稱要素相交于一點(diǎn)（晶體幾何中心），在進(jìn)行對(duì)稱交于一點(diǎn)（晶體幾何中心），在進(jìn)行對(duì)稱操作時(shí)該點(diǎn)不移動(dòng)，所以對(duì)稱型也稱為操作時(shí)該點(diǎn)不移動(dòng)，所以對(duì)稱型也稱為點(diǎn)點(diǎn)群群。 2、對(duì)稱型的推導(dǎo)、

38、對(duì)稱型的推導(dǎo) 根據(jù)結(jié)晶多面體中可能存在的對(duì)稱要根據(jù)結(jié)晶多面體中可能存在的對(duì)稱要素及其組合規(guī)律，推導(dǎo)出晶體中可能出現(xiàn)的素及其組合規(guī)律，推導(dǎo)出晶體中可能出現(xiàn)的對(duì)稱型共有對(duì)稱型共有32種。種。(見下表）見下表） 無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章晶體的晶體的32種對(duì)稱型種對(duì)稱型無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章1.2.4 晶體的對(duì)稱分類晶體的對(duì)稱分類晶體是根據(jù)其對(duì)稱特點(diǎn)進(jìn)行分類的，方法如下：晶體是根據(jù)其對(duì)稱特點(diǎn)進(jìn)行分類的，方法如下：1 1、首先，把屬于同一對(duì)稱型的晶體歸為一類，稱為、首先，把屬于同一對(duì)稱型的晶體歸為一類，稱為晶晶類類。共有。共有3232個(gè)晶類。個(gè)晶類。2 2、根據(jù)對(duì)稱型中有無(wú)高次軸及高次軸的多少，把、根據(jù)對(duì)

39、稱型中有無(wú)高次軸及高次軸的多少，把3232個(gè)個(gè)對(duì)稱型劃分為低、中、高級(jí)三個(gè)晶族。對(duì)稱型劃分為低、中、高級(jí)三個(gè)晶族。 低級(jí)晶族：無(wú)高次軸低級(jí)晶族：無(wú)高次軸 中級(jí)晶族：有且只有一個(gè)高次軸中級(jí)晶族：有且只有一個(gè)高次軸 高級(jí)晶族：有多個(gè)高次軸高級(jí)晶族：有多個(gè)高次軸3 3、在每一個(gè)晶族中又按照其對(duì)稱特點(diǎn)共劃分為、在每一個(gè)晶族中又按照其對(duì)稱特點(diǎn)共劃分為7 7個(gè)晶個(gè)晶系，即低級(jí)晶族有三斜晶系、單斜晶系和斜方晶系；系，即低級(jí)晶族有三斜晶系、單斜晶系和斜方晶系；中級(jí)晶族有四方晶系、三方晶系和六方晶系；高級(jí)晶中級(jí)晶族有四方晶系、三方晶系和六方晶系；高級(jí)晶族只有一個(gè)晶系，即等軸晶系。族只有一個(gè)晶系，即等軸晶系。 無(wú)

40、機(jī)材料物理化學(xué)第一章1.3 晶體定向和晶面符號(hào)晶體定向和晶面符號(hào) 1.3.1 晶體定向晶體定向 在研究晶體形態(tài)時(shí)，僅確定其對(duì)稱型和有哪些單形組成，仍不能獲得晶體的具體形態(tài)。因此，必須進(jìn)一步確定各單形在空間的相對(duì)位置，這就需要在晶體上選定一坐標(biāo)系統(tǒng)，并用一定的數(shù)學(xué)符號(hào)表示晶面、晶棱等在空間的方位，這就是晶體定向和結(jié)晶符號(hào)所要解決的內(nèi)容。由四方柱和四方雙由四方柱和四方雙 錐組成的兩個(gè)聚錐組成的兩個(gè)聚 形，對(duì)稱型均為形，對(duì)稱型均為L(zhǎng)44L25PC無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 1.3.1.1晶體定向的基本概念晶體定向的基本概念晶體定向：在晶體上選擇坐標(biāo)系統(tǒng)。即選定坐標(biāo)軸（晶軸）晶體定向：在晶體上選擇坐標(biāo)系統(tǒng)

41、。即選定坐標(biāo)軸（晶軸）和確定各晶軸上軸單位之比（軸率）。和確定各晶軸上軸單位之比（軸率）。晶軸：是交于晶體中心的三條直線，晶軸的選擇不晶軸：是交于晶體中心的三條直線，晶軸的選擇不是任意的，應(yīng)與格子構(gòu)造中的行列平行，并一般應(yīng)與是任意的，應(yīng)與格子構(gòu)造中的行列平行，并一般應(yīng)與對(duì)稱軸、對(duì)稱面的法線或晶棱重合。對(duì)稱軸、對(duì)稱面的法線或晶棱重合。 晶軸分別以晶軸分別以X軸（前端為軸（前端為“”，后端為，后端為“”）、）、Y軸（右端為軸（右端為“”，左端為，左端為“”）和）和Z軸（上端軸（上端為為“”，下端為，下端為“”）表示，或稱）表示，或稱a、b、c軸。軸。對(duì)于三方和六方晶系要增加一個(gè)對(duì)于三方和六方晶系要

42、增加一個(gè)U軸（前端為軸（前端為“”，后端為后端為“”）。）。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 軸角：晶軸正端之間的夾角軸角：晶軸正端之間的夾角。分別以。分別以（YZ）、）、（ZX）、）、（XY）表示。）表示。晶晶 軸軸 及及 軸軸 角角三、六方晶系的晶軸三、六方晶系的晶軸無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 軸單位和軸率軸單位和軸率 軸單位是晶軸上的單位長(zhǎng)，是晶軸所在行列上軸單位是晶軸上的單位長(zhǎng)，是晶軸所在行列上的結(jié)點(diǎn)間距。的結(jié)點(diǎn)間距。X X、Y Y、Z Z軸上的軸單位分別以軸上的軸單位分別以a a、b b、c c表示，或者以表示，或者以a a0 0、b b0 0、c c0 0表示。表示。 由于結(jié)點(diǎn)間距很?。ㄒ杂捎诮Y(jié)

43、點(diǎn)間距很?。ㄒ詎mnm計(jì)），需借助計(jì)），需借助X X射線射線分析方能測(cè)定，根據(jù)晶體外形不能確定軸單位的真分析方能測(cè)定，根據(jù)晶體外形不能確定軸單位的真實(shí)長(zhǎng)度，但應(yīng)用幾何結(jié)晶學(xué)的方法可以求出它們的實(shí)長(zhǎng)度，但應(yīng)用幾何結(jié)晶學(xué)的方法可以求出它們的比率，即比率，即a ab bc c，這一比率稱為軸率。，這一比率稱為軸率。 例如，中級(jí)晶族晶體中只有一個(gè)高次軸，以高例如，中級(jí)晶族晶體中只有一個(gè)高次軸，以高次軸為次軸為Z Z軸，通過高次軸的作用可以可使軸，通過高次軸的作用可以可使X X、Y Y軸重軸重合，因此軸單位合，因此軸單位a abcbc，軸率，軸率a ac c因晶體的種類而因晶體的種類而異。異。 無(wú)機(jī)材料

44、物理化學(xué)第一章 晶體常數(shù)：晶體常數(shù)：軸率軸率abc和軸角和軸角、稱為晶體常數(shù)。稱為晶體常數(shù)。 晶體常數(shù)是表征晶體坐標(biāo)系統(tǒng)的一晶體常數(shù)是表征晶體坐標(biāo)系統(tǒng)的一組基本參數(shù)。它與晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究中組基本參數(shù)。它與晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究中晶胞的參數(shù)（或格子參數(shù)）一致，如果晶胞的參數(shù)（或格子參數(shù)）一致，如果軸單位和軸角已知，就可以知道晶胞的軸單位和軸角已知，就可以知道晶胞的形狀和大小。形狀和大小。 無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 晶軸選擇的原則：晶軸選擇的原則： 應(yīng)符合晶體所固有的對(duì)稱性。因此，晶軸應(yīng)符合晶體所固有的對(duì)稱性。因此，晶軸應(yīng)優(yōu)先與對(duì)稱軸或?qū)ΨQ面的法線重合；若無(wú)應(yīng)優(yōu)先與對(duì)稱軸或?qū)ΨQ面的法線重合；若無(wú)對(duì)稱軸和對(duì)

45、稱面，則晶軸可平行主要晶棱選對(duì)稱軸和對(duì)稱面，則晶軸可平行主要晶棱選取。取。 在上述前提下，應(yīng)盡可能使晶軸相互垂直在上述前提下，應(yīng)盡可能使晶軸相互垂直或趨于垂直，并使軸單位趨于相等。即盡可或趨于垂直，并使軸單位趨于相等。即盡可能使能使90，abc。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章各晶系選擇晶軸的原則及晶體常數(shù)特點(diǎn)各晶系選擇晶軸的原則及晶體常數(shù)特點(diǎn)無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 1 1、晶面符號(hào)的概念和寫法、晶面符號(hào)的概念和寫法 晶體定向后，晶面在空間的相對(duì)位晶體定向后，晶面在空間的相對(duì)位置即可根據(jù)它與晶軸的關(guān)系予以確定。置即可根據(jù)它與晶軸的關(guān)系予以確定。表示晶面空間方位的符號(hào)稱為晶面符號(hào)。表示晶面空間方位的符號(hào)稱

46、為晶面符號(hào)。 通常所采用的是米氏符號(hào)，是英國(guó)通常所采用的是米氏符號(hào)，是英國(guó)人米勒爾在人米勒爾在18391839年所創(chuàng)。年所創(chuàng)。米氏符號(hào)是用米氏符號(hào)是用晶面在結(jié)晶軸上的截距系數(shù)的倒數(shù)比來晶面在結(jié)晶軸上的截距系數(shù)的倒數(shù)比來表示的。表示的。 無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 例：晶面例：晶面HKLHKL在晶軸上的截距分別為在晶軸上的截距分別為2a2a、3b3b、6c6c，則截距系數(shù)的倒數(shù)比為，則截距系數(shù)的倒數(shù)比為1/21/21/31/31/61/63 32 21 1，去其比例符號(hào)，加上小括號(hào)，即為，去其比例符號(hào)，加上小括號(hào)，即為該晶面的米氏符號(hào)（該晶面的米氏符號(hào)（321321）。）。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 晶

47、面符號(hào)的括號(hào)內(nèi)數(shù)字稱為晶面指數(shù)。晶面晶面符號(hào)的括號(hào)內(nèi)數(shù)字稱為晶面指數(shù)。晶面指數(shù)是按照指數(shù)是按照X X、Y Y、Z Z軸順序排列的，一般式軸順序排列的，一般式寫作（寫作（hklhkl）；如果晶面與晶軸的負(fù)端相交，）；如果晶面與晶軸的負(fù)端相交，則在其相應(yīng)的指數(shù)上加則在其相應(yīng)的指數(shù)上加“”。 而對(duì)于三方、六方晶系，晶面指數(shù)按照而對(duì)于三方、六方晶系，晶面指數(shù)按照X X、Y Y、U U、Z Z軸的順序排列，一般式寫作（軸的順序排列，一般式寫作（hk ilhk il），），而且而且h hk ki i 0 0。 如果晶面平行于某晶軸，那么它在該晶軸上如果晶面平行于某晶軸，那么它在該晶軸上的截距系數(shù)為的截距系

48、數(shù)為，則其晶面指數(shù)就是，則其晶面指數(shù)就是1/1/0 0。例如，與例如，與X X、Y Y軸平行，與軸平行，與Z Z軸相交的晶面，軸相交的晶面，其晶面符號(hào)為（其晶面符號(hào)為（001001）。）。 無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 2 2、晶面在晶軸上截距系數(shù)之比為簡(jiǎn)、晶面在晶軸上截距系數(shù)之比為簡(jiǎn)單整數(shù)比單整數(shù)比整數(shù)定律整數(shù)定律晶面是面網(wǎng)，晶軸是行列，晶面是面網(wǎng)，晶軸是行列，晶面截晶軸于結(jié)點(diǎn)，或者晶面晶面截晶軸于結(jié)點(diǎn)，或者晶面平移后截晶軸于結(jié)點(diǎn)（晶軸上平移后截晶軸于結(jié)點(diǎn)（晶軸上的截距系數(shù)之比不變，晶面符的截距系數(shù)之比不變，晶面符號(hào)不變）。所以如果以晶軸上號(hào)不變）。所以如果以晶軸上的結(jié)點(diǎn)間距的結(jié)點(diǎn)間距a、b、c作

49、為度量作為度量單位，則晶面在晶軸上的截距單位，則晶面在晶軸上的截距系數(shù)之比必為整數(shù)比。系數(shù)之比必為整數(shù)比。 無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章如圖所示，平行如圖所示，平行Z Z軸的一組面網(wǎng)截軸的一組面網(wǎng)截X X軸于軸于a a1 1點(diǎn)，截點(diǎn)，截Y Y軸分別于軸分別于b b1 1、b b2 2、b b3 3、b b4 4b bn n點(diǎn)，網(wǎng)面密度點(diǎn)，網(wǎng)面密度a a1 1b b1 1a a1 1b b2 2a a1 1b b3 3a a1 1b bn n，它們?cè)?，它們?cè)赬 X、Y Y軸上的截距系數(shù)軸上的截距系數(shù)之比則分別為之比則分別為1 11 1、1 12 2、1 13 31 1n n，顯然，顯然，網(wǎng)面密度越大，

50、晶面在晶軸上的截距系數(shù)之比越簡(jiǎn)網(wǎng)面密度越大，晶面在晶軸上的截距系數(shù)之比越簡(jiǎn)單。單。 根據(jù)布拉維法則，因此，根據(jù)布拉維法則，因此，晶面在晶軸上的截距系數(shù)之比晶面在晶軸上的截距系數(shù)之比為簡(jiǎn)單整數(shù)比。這一規(guī)律被稱為簡(jiǎn)單整數(shù)比。這一規(guī)律被稱為為整數(shù)定律整數(shù)定律。晶面指數(shù)一般是小的整數(shù)，晶晶面指數(shù)一般是小的整數(shù)，晶面符號(hào)中最常見的指數(shù)為面符號(hào)中最常見的指數(shù)為1和和0，其次為其次為2和和3，超過，超過3的很少。的很少。無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章 1.4 晶體結(jié)構(gòu)的基本特征晶體結(jié)構(gòu)的基本特征 1.4.1單位平行六面體的劃分原則單位平行六面體的劃分原則 所選取的平行六面體應(yīng)能反映結(jié)點(diǎn)分布所所選取的平行六面體應(yīng)能反映結(jié)點(diǎn)分布所固有的對(duì)稱性；固有的對(duì)稱性； 在上述前提下，所選取的平行六面體其棱在上述前提下，所選取的平行六面體其棱與棱之間的直角應(yīng)力求最多；與棱之間的直角應(yīng)力求最多； 在遵循上兩個(gè)條件的前提下，所選取的平在遵循上兩個(gè)條件的前提下，所選取的平行六面體的體積應(yīng)最小。行六面體的體積應(yīng)最小。 實(shí)質(zhì)上與晶體定向的原則一致，即盡量使實(shí)質(zhì)上與晶體定向的原則一致，即盡量使abc，90無(wú)機(jī)材料物理化學(xué)第一章n例如，右圖為具有例如，右圖