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1、第I章晶体学基础1、空间点阵1 .晶体特征和空间点阵概述SO42HvO科方6C正交）正方*6r.y90*任Sns镭）.TC立方a=r.=J=y=90Cu.A1.0-Fe.NaC1.六方a-6.a=9.y120*Zn.Cd.Ni.As英方a6-f.jJ-r9As.Sb.Bi.方解石（3）点阵类型简单三斜点阵（如图I-I（I）所示）；简单单斜点阵（如图1-1（2）所示）；底心单斜点阵（如图1-1（3）所示）；简单斜方点阵（如图1-1（4）所示）；底心斜方点阵（如图1-1（5）所示）；体心斜方点阵（如图11（6）所示）；面心斜方点阵（如图1-1（7）所示）；六方点阵（如图1-1（8）所示）；菱方点阵
2、（三角点阵）（如图1-1（9）所示）；简单正方（或四方）点阵（如图I-I（IO）所示）；1本心正方（或四方）点阵（如图I-I（II）所示）；简单立方点阵（如图1-1（12）所示）；体心立方点阵（如图I-I（13）所示）；面心立方点阵（如图1-1（14）所示）。图1/14种空间点阵（4）布拉维点阵与复式点阵布拉维点阵：由等同点构成的点阵：复式点阵：由几个布拉维点阵穿插而成的复杂点阵。二、晶面指数和晶向指数1 .晶面指数和晶向指数0）,或是反向（MO）。（4）晶面族和晶向族的表示在高对称度的晶体中，往往存在一些位向不同、但原子排列情况完全相同的晶面。这些晶体学上等价的晶面就构成一个晶面族，用hk1
3、.表示：由晶体学上等价的晶向也构成晶向族，用（UVW）表示。2 .常见晶体结构及其几何特征1）常见晶体结构体心立方结构（BCC）；面心立方结构（FCC）；密排六方结构（HCPO（2）几何特征配位数配位数是指单个原子周围的最近邻原子数。晶胞内的原子数一个晶胞内的原子数可以从晶胞图中直观看出。紧密系数？又称堆垛密度，W定义为：.=/剧中各原f的体积之和密排面和密排方向不同晶体晶格中不同晶面、不同晶向上的原子排列方式和排列密度不一样，如表1-2、表1-3所示。表1-2体心立方、面心立方晶格主要晶面的原子排列方式和排列密度船面指效体心立方品格一心立方舱格M面麻子1!舟示意图M面原干蜕度41.,4f了(
4、in3.O.58察3T32.3约T表1-3体心立方、面心立方晶格主要晶向的原子排列方式和排列密度晶面用数体心立方晶格90心立方品格黑向原子排列示意图品向瞅子密度（原子数/面积）IIft向原子持为示意图晶向蟆子f度（原子数/面枳）(IOO)舞2xI-1aa龈喳/aa110)2,0.7g翳21.1.42(I1.1.)费.2I1.1.165a翁23（1）常见晶体结构中的重要间隙球形原子不可能无空隙地填满整个空间，故晶体中必有间隙。间隙的大小、数量和位置也是晶体的一个重要特征。在BCC,FCC和HCP晶体中有两类重要的间隙，即八面体间隙和四面体间隙，其特征如表14所示。表1-43种典型晶体中的八面体和
5、四面体间隙M体结构八面体间隙四面体间隙间隙败OGFO1.SBCC30.15560.291FCC10.4U20.225HCP10.41420.22S3 .晶体的堆垛方式（1） FCC晶体中，密排面的正常堆垛次序是ABCABC：（2） HCP晶体中，密排面的正常堆垛次序是ABABAB,若在某个A层和相邻的B层之间插入一个C层，则堆垛次序变为ABABA1.C|BAB。4 .晶体投影晶体投影就是按一定规则表示各晶面或晶向分布的图形。按不同的规则，就得到不同的投影，可分类如下：（1）球投影；（2）极射投影;（3）乌氏网；（4）标准投影。5 .倒易点阵倒易点阵的每一结点都对应着正点阵（即实际点阵）中的一定
6、晶面，即不仅反映该晶面的取向，而且还反映晶面间距。（1）倒易点阵的确定方法倒易基矢a*,b*和c*的确定：=bg=*JabcV1.cacabbVcaVc亨对于一切允许的整数h,k,1,作出向量（+U+c）,这些向量的终点就是倒易点阵的结点，结点的集合就构成倒易点阵。2）倒易点阵的基本性质正点阵和倒易点阵的同名基矢的点积为1,不同名基矢的点积为零，即=t6*=cc*ab*a*56ub*cc*ca=OJ正点阵晶胞（或原胞）的体积V与倒易点阵晶胞（或原胞）的体积V*呈倒数关系：vV正点阵的基矢与倒易点阵的基矢互为倒易，即。卡一卡-W任意倒易矢量M+，必然垂直于正点阵中的（hk1.）面；倒易矢量长度与
7、晶面间距有如下关系：IgI；-7MEndEnfiEns.b.En1.Ein1/；C.E(1.,1”d.E,E“和EEcE,-图2-1元素的能级图3 .自由原子的电子结构（1）原子分布的原则能量最低原则各电子应占据能量尽量低的状态。泡利不相容原理不允许两个电子的4个量子数都分别相等。最多能容纳电子数表2-2各态最多能容纳电子数S态2个,(f,m,w*i)P态6个，(z*bm=0*i1.mi)d态10,(/-2m0.1.,2m,=-喏14个，/-3.m-0.1.2.3.m.-1.2)(第n表层个（2）周期表中各元素的原子结构表2-3短周期、长周期元素分布特点第I周期n=1.,一个状态IS态，只有两
8、个元素短周期元素第H周期n=2,轨道数为】“+1）（26=s8个元素第I周期n=3,第三壳层中不包括3d态，有W个元素长周期元素外层电子填充在d轨道的元素都称为过渡族元素外层电子填充在4f轨道上的元素称为胸系元素对过渡族元素，EB1.和E.w的能量相近4 .原子稳定性（1）原子电离能电离能是指将原子的外层电子击出所需的最小能量，也叫电离电位，单位是V或eV。某电子态越稳定，相应的电离电位就越高。（2）原子稳定性影响因素中性原子的电离电位最低，原子最不稳定：是比较稳定的状态，要使（1，电离成“，需要很高的电离电位；在其他因素相同的情况下，核电荷越大的元素，其同级电离电位也越高；次外层电子对外层电
9、子有屏蔽作用，从而使后者的电离电位减小。二、化学键类型及分子结构1 .结合键结合键的种类及主要特征如表2-4所示。表2-4各种结合键的比较结合键类型主要特征离子键非方向键，高配位数，低温不导电，高温离子导电共价键空间方向键，低配位数，纯晶体在低温下电导率很小金属键非方向键，配位数及密度都极高，电导率高，延性好分子键低的熔点和沸点；压缩系数大；保留了分子的性质氢键结合力高于无氢键的类似分子2 .分子的结构 1）多原子体系电子状态的一般特点键合前后内层电子的能级和电子云分布基本上没有变化，仍可用孤立原子的4个量子数描述其状态；各原子的外层电子状态或多或少要受到其他原子的影响，影响的程度取决于结合键的类型；外层（键合）电子的能量、角动量等力学量仍然只能取一些分立值，可用分子量子数表征：在分子和晶体中相邻原子（或离子）之间的距离是一定的，称为平衡间距。 2）共价分子的结构分子轨道法认为，分子也有自己的分子轨道和分子
