1、晶体的点阵结构晶体的点阵结构概念:在晶体内部微粒概念:在晶体内部微粒周期性周期性地排列的每个重地排列的每个重复单位的相同位置上定一个点,这些点按一定复单位的相同位置上定一个点,这些点按一定周期性规律排列在空间,这些点构成一个周期性规律排列在空间,这些点构成一个点阵点阵。点阵是一组无限的点,连结其中任意两点可得点阵是一组无限的点,连结其中任意两点可得一矢量,将各个点阵按此矢量平移能使它复原。一矢量,将各个点阵按此矢量平移能使它复原。点阵中每个点都具有完全相同的周围环境点阵中每个点都具有完全相同的周围环境。结构基元:结构基元:在晶体的点阵结构中每个点阵所在晶体的点阵结构中每个点阵所代表的具体内容,
2、包括微粒的种类代表的具体内容,包括微粒的种类和数量及其在空间按一定方式排列和数量及其在空间按一定方式排列的结构。的结构。晶体结构晶体结构 =点阵点阵 +结构基元结构基元(1)直线点阵)直线点阵(2)平面点阵)平面点阵二维晶胞的五种类型二维晶胞的五种类型用粗线画出两种该晶体晶胞用粗线画出两种该晶体晶胞2003年3月日本筑波材料科学国家实验室一个研究小组发现首例带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。据报道,该晶体的化学式为Na0.35CoO21.3H2O,具有CoO2H2ONaH2OCoO2H2ONaH2O层状结构;在以“CoO2”为最简式表示的二维结构中,钴原子和氧原子呈周期性排列,钴原子被4个氧原
3、子包围,CoO键等长。1钴原子的平均氧化态为 。2以代表氧原子,以代表钴原子,画出CoO2层的结构,用粗线画出两种二维晶胞。可资参考的范例是:石墨的二维晶胞是右图中用粗线围拢的平行四边形。1965年,年,Juza提出石墨层间化合物组成是提出石墨层间化合物组成是LiC6,锂离子位于石墨层间,其投影位于石,锂离子位于石墨层间,其投影位于石墨层面内碳六圆环的中央。试在下图中用墨层面内碳六圆环的中央。试在下图中用“”画出画出Li的位置。并在此二维图形上画出一个的位置。并在此二维图形上画出一个晶胞。晶胞。晶胞晶胞 空间点阵必可选择空间点阵必可选择3 3个个不相平行不相平行的连结相邻两个的连结相邻两个点阵
4、点的点阵点的单位矢量单位矢量a a,b b,c c,它们将点阵划分成,它们将点阵划分成并置的平行六面体单位,称为点阵单位。相应并置的平行六面体单位,称为点阵单位。相应地,按照晶体结构的周期性划分所得的平行六地,按照晶体结构的周期性划分所得的平行六面体单位称为晶胞。矢量面体单位称为晶胞。矢量a a,b b,c c的长度的长度a a,b b,c c及其相互间的夹角及其相互间的夹角,称为点阵参数或称为点阵参数或晶胞参数。晶胞参数。晶胞结构图晶胞结构图 由晶胞参数由晶胞参数a,b,c,表示,表示,a,b,c 为为六面体边长,六面体边长,分分别是别是bc,ca,ab 所组成的所组成的夹角。夹角。晶胞的两
5、个要素晶胞的两个要素 1.晶胞的大小与形状晶胞的大小与形状ABCDEFGH2.晶胞中原子的坐标 三数组三数组(x,y,z)称为原子坐标)称为原子坐标 定义域:定义域:0|x,y.z|1即是即是0!原子坐标原子坐标 平均每个晶胞的原子个数平均每个晶胞的原子个数0,0,0 8 x =1,1,0,2 x =1,0,0 4 x =1ABCDEFGHABCDEFGH(0,0,0)(1,0,1)(0,0,1)(0,1,1)(1,1,1)(0,1,0)(1,0,0)(1,1,0)体心体心(1/2,1/2,1/2)下面心下面心(1/2,1/2,0)(1/2,1,1/2)右面心右面心2.晶胞中原子的坐标晶胞的划分晶胞的划分 对称性对称性 晶系晶系 正当晶胞正当晶胞正当晶胞正当晶胞素晶胞:含素晶胞:含1个结构基元个结构基元复晶胞:含复晶胞:含2个以上结构基元个以上结构基元氯化钠的正当晶胞与非正当晶胞4NaCl2NaCl1NaCl