结构化学第八章

结构化学第八章第1页，课件共44页，创作于2023年2月玻璃体——在固体中，有些是非晶物质，如玻璃、松香、明胶等，在它们内部原子或分子的排列没有周期性的结构规律，像液体那样杂乱无章地分布，可以看作过冷液体，称为玻璃体。松香玻璃明胶第2页，课件共44页，创作于2023年2月晶体和玻璃体的结构差异第3页，课件共44页，创作于2023年2月简答题：晶体的性质（1）均匀性。一块晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。（2）各向异性。在晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。（3）自发地形成多面体外形。晶体在生长过程中自发地形成晶面，晶面相交成为晶棱会聚成顶点，从而出现具有多面体外姓的特点。（4）晶体具有明显确定的熔点。晶体具有周期性结构，各个部分都按同一方式排列。当温度升高，热振动加剧，晶体开始融化时，各部分需要同样的温度，因而有一定的熔点。（5）晶体的对称性。晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。（6）晶体对X射线的衍射。晶体结构的周期大小和X射线的波长相当，可作为三维光栅，使X射线产生衍射。第4页，课件共44页，创作于2023年2月食盐晶体和石墨晶体的各向异性第5页，课件共44页，创作于2023年2月晶体的熔化曲线8.1.2点阵和结构基元定义：点阵——是一组无限的点，连接其中任意两点可得一向量，将各个点按此向量平移能使它复原，凡满足这条件的一组点称为点阵。（注意）第6页，课件共44页，创作于2023年2月结构基元——点阵结构中每个点阵点所代表的具体内容，包括原子或分子的种类和数量及其在空间按一定方式排列的结构，称为晶体的结构基元（structuralmotif）晶体结构的表示第7页，课件共44页，创作于2023年2月一维周期排列的结构第8页，课件共44页，创作于2023年2月一维周期排列的结构及其点阵（黑点代表点阵点）（a）Cu（b）石墨（c）Se（d）NaCl（e）伸展聚乙烯第9页，课件共44页，创作于2023年2月二维周期下点阵和结构基元第10页，课件共44页，创作于2023年2月第11页，课件共44页，创作于2023年2月第12页，课件共44页，创作于2023年2月第13页，课件共44页，创作于2023年2月二维周期排列的结构及其点阵（黑点代表点阵点）（a）NaCl（b）Cu（c）石墨（d）B(OH)3第14页，课件共44页，创作于2023年2月三维周期排列的结构第15页，课件共44页，创作于2023年2月第16页，课件共44页，创作于2023年2月三维周期排列的结构及其点阵(黑点代表点阵点)(a)Po,(b)CsCl,(c)Na,(d)Cu(e)Mg,(f)金刚石(g)NaCl(h)石墨第17页，课件共44页，创作于2023年2月为什么金属钋、金属铜和金属钠的结构基元是1个原子，而金属镁和金刚石却是2个原子？第18页，课件共44页，创作于2023年2月8.1.3点阵单位第19页，课件共44页，创作于2023年2月第20页，课件共44页，创作于2023年2月第21页，课件共44页，创作于2023年2月8.1.4晶体的缺陷定义：实际的晶体都是近似的空间点阵式的结构，实际晶体有一定的大小，晶体中多少都存在一定的缺陷。晶体中一切偏离理想的点阵结构都称为晶体缺陷。点缺陷线缺陷面缺陷体缺陷空位杂质原子间隙原子错位原子变价原子位错晶面堆积层错晶粒双晶的界面空洞气泡包裹物沉积物晶体缺陷的简单分类第22页，课件共44页，创作于2023年2月常见的晶体缺陷第23页，课件共44页，创作于2023年2月8.2晶体结构的对称性8.2.1晶体的对称元素和对称操作晶体的内部结构具有一定的对称性，可用一组对称元素组成的对称元素系描述。晶体结构最基本的特点是——具有空间点阵结构。晶体的点阵结构使晶体的对称性和分子的对称性有差别。第24页，课件共44页，创作于2023年2月分子结构点阵结构对称元素对称操作对称元素对称操作旋转轴镜面对称中心反轴旋转操作反映操作反演操作旋转反演操作旋转轴镜面对称中心反轴旋转操作反映操作反演操作旋转反演操作点阵螺旋轴滑移面平移操作螺旋旋转操作反映滑移操作分子结构和点阵结构对称元素和对称操作的差异第25页，课件共44页，创作于2023年2月第26页，课件共44页，创作于2023年2月旋转轴轴次的证明第27页，课件共44页，创作于2023年2月螺旋轴和滑移面第28页，课件共44页，创作于2023年2月高轴次螺旋轴第29页，课件共44页，创作于2023年2月空间点群（本书不要求）第30页，课件共44页，创作于2023年2月8.2.2晶胞名词：晶胞——按照晶体内部结构的周期性，划分出一个个大小和形状完全一样的平行六面体，以代表晶体结构的基本重复单位，叫晶胞。划分原则：（i）尽可能反映晶体内部结构的对称性，为此对各晶系的晶胞参数加以限制，凡符合这限制条件的晶胞称为正当晶胞；（ii）尽可能划得小一些。晶胞的两要素：（i）晶胞的大小和形状，即晶胞参数a，b，c，α，β，γ；（ii）晶胞内部各个原子的坐标位置，即原子的坐标参数（x，y，z）。第31页，课件共44页，创作于2023年2月8.2.3晶系32个点群14个空间点阵7个晶系230个空间群立方晶系六方晶系四方晶系三方晶系正交晶系单斜晶系三斜晶系14个空间点阵型第32页，课件共44页，创作于2023年2月8.2.4晶体的空间点阵型式第33页，课件共44页，创作于2023年2月8.2.5晶体学点群（32个）8.2.6点阵点、直线点阵和平面点阵的指标当空间点阵选择某一点阵点为坐标原点，选择3个不相平行的单位矢量a，b，c后，该空间点阵就按确定的平行六面体进行划分，单位的大小形状就已确定。这时点阵中每一点阵点都可用一定的指标标记它。而一组直线点阵或某个晶棱的方向也可用数字符号标记。一组平面点阵或晶面也可用一定的数字指标标记。1.点阵点指标uvw空间点阵中某一点阵点的坐标，可作从原点至该点的矢量r，并将r用单位矢量a，b，c表示，若则该点阵点的指标为uvw。第34页，课件共44页，创作于2023年2月2.直线点阵指标或晶棱指标[uvw]晶体点阵中的每一组直线点阵的方向，用记号[uvw]表示，其中u，v，w为3个互质的整数。直线点阵[uvw]的取向与矢量ua＋vb＋wc平行。3.平面点阵指标或晶面指标（hkl）（研究生考试经常考）第35页，课件共44页，创作于2023年2月（100），（110），（111）三种晶面的点阵中的取向和z轴平行的各组点阵面在投影中的取向第36页，课件共44页，创作于2023年2月4.平面间距d(hkl)（研究生考试的考点，需要记公式）8.3空间群及晶体结构的表达（自学）8.4晶体的衍射晶体的周期性结构使晶体能对X射线、中子流、电子流等产生衍射效应，形成X射线衍射法、中子衍射法和电子衍射法。这些衍射法能获得有关晶体结构可靠而精确的数据，其中最重要的是X射线衍射法。8.4.1X射线的产生及其性质X射线是波长范围在约1~10000pm的电磁波。用于测定晶体结构的X射线，波长为50~250pm。第37页，课件共44页，创作于2023年2月X射线的产生第38页，课件共44页，创作于2023年2月8.4.2衍射的方向第39页，课件共44页，创作于2023年2月晶体的X射线衍射的两要素：（i）衍射方向和（ii）衍射强度。劳埃方程和布拉格方程（考研的重要考点，后者尤其重要）马克思—冯—劳埃第40页