固體的分類(lèi)

固體分類(lèi)(按結(jié)構(gòu))固體晶體:非晶體:長(zhǎng)程有序不具有長(zhǎng)程序的特點(diǎn),短程有序。單晶體多晶體§1晶體

1.晶體及其基本性質(zhì)

1.1晶體

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對(duì)晶體的認(rèn)識(shí)始于外部形態(tài)的觀(guān)察。

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晶體的傳統(tǒng)定義：外形具有規(guī)則幾何多面體

形狀的固體。

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傳統(tǒng)定義沒(méi)有揭示晶體的本質(zhì)特點(diǎn)。

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對(duì)晶體本質(zhì)的揭示始于1912年應(yīng)用X射線(xiàn)對(duì)晶

體構(gòu)造進(jìn)行研究。

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嚴(yán)格的晶體定義：晶體是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間

呈周期性重復(fù)排列的固體，或說(shuō)是具有格子構(gòu)

造的固體。

晶態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖按周期性規(guī)律重復(fù)排列非

晶

態(tài)

結(jié)

構(gòu)

示

意

圖

1.2晶體的基本特征1)晶體能自發(fā)形成多面體外形(晶體的自范性)

F(晶面數(shù))+V(頂點(diǎn)數(shù))=E(晶棱數(shù))+26+8=12+28+6=12+24+4=6+2晶體的理想外形具有特定的對(duì)稱(chēng)性,這是內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性的反映滿(mǎn)足歐拉定理2)各向異性:晶體性質(zhì)隨方位不同而有差異的特性。石墨石墨晶體在平行于石墨層方向上比垂直于石墨層方向上導(dǎo)電率大一萬(wàn)倍。4)晶體確定的熔點(diǎn)5)晶體的對(duì)稱(chēng)性3)晶體的均勻性一塊晶體內(nèi)部各個(gè)部分的宏觀(guān)性質(zhì)是相同的，如有相同的密度、相同的化學(xué)組成。理想晶體的外形與其內(nèi)部的微觀(guān)結(jié)構(gòu)是緊密相關(guān)的，都具有特定的對(duì)稱(chēng)性，而且其對(duì)稱(chēng)性與性質(zhì)的關(guān)系非常密切。給某種晶體加熱，當(dāng)加熱到某一特定溫度時(shí)，晶體開(kāi)始熔化，且在熔化過(guò)程中保持不變，直到晶體全部熔化，溫度才開(kāi)始上升，即晶體有固定的熔點(diǎn)。1.3天然晶體與人工晶體(1)天然晶體單晶：晶體的結(jié)構(gòu)基元為周期性的排列。具有規(guī)則而顯著的X射線(xiàn)衍射效應(yīng)，有固定的熔點(diǎn)，能顯示晶體的各向異性。多晶：由許許多多取向不同而隨機(jī)排布的小單晶組合而成。有X射線(xiàn)衍射效應(yīng)，有固定的熔點(diǎn)，不能顯示晶體的各向異性。微晶：線(xiàn)度量級(jí)為微米。很難觀(guān)察到X射線(xiàn)衍射效應(yīng)。孿晶：由兩個(gè)或兩個(gè)以上單晶按一定的對(duì)稱(chēng)關(guān)系生長(zhǎng)在一起的晶體。例：赤鐵礦、磁鐵礦、石英石、金剛石、冰、雪、隕石、蛋白質(zhì)（2）人工晶體天然存在的晶體：金剛石（C）、藍(lán)寶石（Al2O3)、翡翠(Be3Al2Si6O18)、黃玉(Al2SiO4(F,(OH)2)、石英(SiO2)天然不存在的晶體：YVO4:Nd,YAG:Nd,Al2O3:Cr,GaN,LiTiO3都可用人工生長(zhǎng)出來(lái)1.4晶體內(nèi)涵的拓寬（1）磁晶：具有磁性的晶體。特點(diǎn)：一、與正常晶體結(jié)構(gòu)相同，具有位置對(duì)稱(chēng)性；二、具有狀態(tài)對(duì)稱(chēng)性，具有磁的反對(duì)稱(chēng)性，在磁結(jié)構(gòu)中同類(lèi)原子具有指向相反的磁矩。（2）準(zhǔn)晶：內(nèi)部結(jié)構(gòu)不服從正常晶體原子結(jié)構(gòu)的幾何理論。結(jié)構(gòu)基元排列無(wú)周期性，但具有長(zhǎng)程位置序。可具有五重、十重、八重、十二重對(duì)稱(chēng)軸。（3）納米晶：維度尺寸在1~100nm。本身具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)等。（4）液晶：介于液體與晶體之間的中間產(chǎn)物。1.5晶體學(xué)發(fā)展歷程1669年丹麥學(xué)者斯丹諾發(fā)現(xiàn)面角守恒定律;1801年法國(guó)學(xué)者阿羽依發(fā)現(xiàn)有理指數(shù)定律;1805年德國(guó)學(xué)者外斯總結(jié)出晶體對(duì)稱(chēng)性定律,并發(fā)現(xiàn)了晶帶定律；1837年英國(guó)學(xué)者米勒提出了表示晶面在三維空間位置的方法----米勒指數(shù)；1830年德國(guó)學(xué)者赫塞爾推導(dǎo)出晶體多面體的32種對(duì)稱(chēng)類(lèi)型；1887年俄國(guó)學(xué)者加多林對(duì)32種對(duì)稱(chēng)類(lèi)型做出了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)；1858年法國(guó)學(xué)者布拉維提出晶體結(jié)構(gòu)中一切可能的空間點(diǎn)陣類(lèi)型