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什么是晶體?其結(jié)構(gòu)如何?

2015-12-31 16:07:00

  日常生活中所用的食鹽(NaCl)是晶體,近代工業(yè)上發(fā)展的單晶硅、發(fā)射激光的紅寶石也是晶體。自然界中除了少數(shù)物質(zhì),如普通玻璃、塑料、賽璐珞等以外,絕大多數(shù)固體狀態(tài)的無(wú)機(jī)物都是晶體。晶體有下列恃點(diǎn):組成晶體的基本質(zhì)點(diǎn)(原子、離子或分子)在三維空間排列有一定規(guī)律,因而晶體一般都有規(guī)則的外形;具有一定的熔點(diǎn),各向異性等。近代研究方法(如X射線晶體分析等)表明,所有金屬在固態(tài)下都是晶體。

  實(shí)際晶體中的各類質(zhì)點(diǎn)(如離子、電子)雖然都在不停的運(yùn)動(dòng)著,而通常在討論晶體的結(jié)構(gòu)時(shí),為了簡(jiǎn)化對(duì)問(wèn)題的分析,都是從"靜態(tài)”的概念出發(fā),且常把構(gòu)成晶體的原子看成是一個(gè)個(gè)固定的小球,而不再把它們細(xì)分為離子或電子。這樣就可以認(rèn)為晶體是由一個(gè)個(gè)原子的小球,按一定凡何形狀排列起來(lái)的。而且,可用晶體及晶格結(jié)構(gòu)示意圖(見(jiàn)圖1-1)表示。

  由圖1-1(a)可見(jiàn),晶體中各原子都是緊密地堆積在一起的,但在研究晶體結(jié)構(gòu)時(shí),為了便于分析,常用一些設(shè)想的幾何線條,將各原子的中心連接起來(lái),并將每個(gè)原子抽象為一個(gè)幾何質(zhì)點(diǎn),這樣即得出一個(gè)抽象了的幾何空間格架,稱為晶格(見(jiàn)圖1-1b)。

晶體結(jié)構(gòu)

  晶格中各方位的原子層,叫做晶面。而晶面則又是由一行行的原子列所組成的。晶格中各葸子列的位向叫晶向。在分析晶體時(shí),為T簡(jiǎn)化起見(jiàn),只需在晶格中取出一個(gè)能代表晶格的最小單元,即晶胞(見(jiàn)圖1-1c)通過(guò)対晶胞的研究,可通過(guò)對(duì)該晶體中原子的排列規(guī)律。

  為研究晶體結(jié)構(gòu)的需要,在結(jié)晶學(xué)中還規(guī)定用晶格常數(shù)來(lái)表示晶胞的幾何尺寸。常用符號(hào)a、b及c表示,其尺寸單位為埃(A=1*10的負(fù)八次方厘米)。三個(gè)晶軸間的夾角,以符號(hào)α、β及γ表示,其單位是度。

  在晶體結(jié)構(gòu)研究中,對(duì)于對(duì)稱性較高的晶體只需要一、兩個(gè)晶格常數(shù)即可表明:而對(duì)那些對(duì)稱性低的復(fù)雜晶體,則需要較多的常數(shù)。如圖1-1c所示的立方晶格,其晶胞三個(gè)棱邊相等(即a=b=c)。三個(gè)袖間夾角也相等.且均為直角;因此,只需要一個(gè)常數(shù)就足以表示其晶體結(jié)構(gòu)的特征。
 

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