1、School of materials science and engineering第二章 几何结晶学基础2.1 晶体及其基本性质2.2 晶体的宏观对称2.3 晶体的理想形态2.4 晶体定向和结晶符号2.5 晶体构造的几何理论2.6 晶体的堆积方式School of materials science and engineering 了解材料的结构是材料科学研究的重要基础。 晶体材料是固体材料中的重要组成部分。 认识结晶形态及内部构造的规律是晶体学理论的范畴，有如下主要分支：晶体生长学几何结晶学晶体结构学晶体化学晶体物理学School of materials science and eng
2、ineering2.1 晶体及其基本性质2.1.1 晶体 对晶体的认识始于外部形态的观察。 晶体的传统定义：外形具有规则几何多面体形状的固体。 传统定义没有揭示晶体的本质特点。 对晶体本质的揭示始于 1912年应用 X射线对晶体构造进行研究。 严格的晶体定义：晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体，或说是具有格子构造的固体 。School of materials science and engineering2.1.2 等同点及空间格子 等同点 ：结构中种类、化学性质及周围的环境、方位完全相同的空间位置。 对 NaCl晶体结构，所有 Na 点属于一类等同点，所有 Cl点属于另一类等同
3、点。等同点位置不限于质点中心，任何位置能引出一类等同点且构成上图的 c图形。a5.6282.8148b cNaCl结构 （ a、 b） 及等同点分布（ c）School of materials science and engineering 空间格子 ：等同点在三维空间呈格子状排列称空间格子。 空间格子是表示晶体构造规律的几何图形，是无限图形。空间格子School of materials science and engineering空间格子有下列几种要素存在 ： 结点：空间格子中的等同点。 行列：结点在直线上的排列。行列中相邻结点间的距离称结点间距。同行列方向上结点间距相等；不同方向的行
4、列，结点间距一般不等。 面网：结点在平面上的分布。单位面积内结点的数目称面网密度；相邻面网间的垂直距离称面网间距。相互平行的面网间面网密度和面网间距相等；否则一般不等且面网密度大的其面网间距亦大。 平行六面体：空间格子中的最小单位 。 School of materials science and engineering面网 平行六面体School of materials science and engineering2.1.3 布拉维法则和面角守恒定律 布拉维法则： 晶体通常被面网密度大的晶面所包围 。 晶面的生长速度与其面网密度一般呈反比关系。 生长速度大的 BC晶面逐渐变小，甚至消失；
5、生长速度小的 AB、 CD晶面将逐渐扩展，最后保留下来。面网密度与晶面生长过程的关系School of materials science and engineering面角守恒定律-实际晶体在生长过程中受过程因素的影响，使晶体的外形呈现各种形状。-丹麦矿物学家斯丹诺发现，同种晶体虽然它们的形状和大小各不相同，但各相对应的晶面夹角是相等的。由此提出了面角守恒定律：在相同的温度、压力条件下，成分和构造相同的所有晶体，其对应晶面间的夹角恒等。-面角守恒定律对结晶学的发展起了深远的影响，使人们能从晶体千变万化的形态中，找到它们外形上所固有的客观规律，得以根据面角关系恢复晶体的理想形态，从而奠定了几何结晶学的基础。图 2-8 石英晶体School of materials science and engineering2.1.4 晶体的基本性质 （所有晶体具有的共性） 自限性 (自范性 )： 晶体在一定条件下能自发形成几何多面体的形状。 结晶一致性： 同一晶体的不同部分具有相同的性质。 各向异性： 晶体性质随方位不同而有差异的特性。 对称性： 晶体中的晶面、晶棱、角顶、结点及物理化学性质等在不同方向作有规律地重复。 最小内能性： 在相同热力学条件下，与同种成分的非晶体、液体、气体相比，其内能最小。
