1、第一篇 结构与性质第一章 晶体学基础第二章 晶体结构第三章 晶体结构缺陷第四章 非晶态结构,第二篇热力学平衡第五章 相平衡和相图第三篇动力学过程第六章 固体中的扩散第七章 材料中的相变第八章 材料制备中的固态反应第九章 材料的烧结,材料科学基础,Fundamentals of Materials Science,浙大,南航,参考书：1 无机材料科学基础，张其土 主编, 华东理工大学出版社，2007.12 材料科学基础，杜丕一 潘颐 编著，中国建材工业出版社，2002.33 材料科学基础，陶杰 姚正军 薛烽 主编，化学工业出版社，2006.3,南工,目录,1.1 晶体的基本概念与性质1.2 空间
2、点阵1.3 晶向指数和晶面指数1.4 晶体的对称性,第一章 晶体学基础,一、晶体的基本概念二、晶体的基本性质三、晶体学的主要研究内容,1.1 晶体的基本概念与性质,凡是具有（非人工琢磨而成）几何多面体形态的固体都称之为晶体？,图片,一、晶体的基本概念,无色水晶,水晶晶簇,黄 铁 矿,石 盐,冰 州 石,石 榴 石,绿 柱 石,金 刚 石,萤 石,停，玻璃,玻璃,电气石(碧玺),石 墨,人造刚玉,多晶,晶体？,软玉,晶体？,翡翠,1912年，X射线晶体衍射实验成功，对晶体的研究从晶体的外部进入到晶体的内部。,食盐,现已证明，一切晶体不论其外形如何，它的内部质点（原子、离子、分子）都在三维空间有规
3、律排列。,晶体 ：晶体是内部质点（原子、离子或分子）在三维空间呈周期性重复排列的固体。有些固体如玻璃、琥珀、松香等，它们的内部质点不作规则排列，称为非晶体。,NaCl晶体结构,比较图,古堡,液、准,液晶:介于固态和液态之间的各向异性的流体。性质上：既具有液体的可流动性、粘滞性，又具有晶体的各向异性结构上，具有一维或二维近似有序晶，即分子按某一从优方向排列平移无序或部分平移无序的,液晶,准晶,是一种介于晶体和非晶体之间的固体。准晶具有长程定向有序，然而又不具有晶体所应有的平移对称性，因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。,基本性质,以色列人达尼埃尔谢赫特曼以发现准晶体赢得2011年度诺贝尔化学奖
4、。,伊朗某清真寺的建筑设计，类似准晶的排列,penrose瓷砖,1、结晶均一性2、异向性3、自限性4、对称性5、最小内能性,二、晶体的基本性质,4、对称性：是指同一晶体中的相同部分或某种相同的性质在不同的方向或位置上作有规律地重复。5、最小内能性：在相同的热力学条件下晶体与同种物质的非晶质体、液体、气体相比较，其内能最小。,晶体学？,1、结晶均一性：同一晶体的各部分的物理化学性质相同。2、异向性：同一晶体在不同方向上性质有所差异,3、自限性：是指晶体在适当条件下可以自发地形成封闭的凸几何多面体的性质。,云母、排队、冰,晶体生长学：研究晶体发生、成长机理和晶体的合成。几何结晶学：研究晶体外形的几
5、何规律。晶体结构学：研究晶体内部结构的几何规律、结构型式和构造的缺陷。晶体化学：主要研究晶体的化学成分和结构的关系，并进而探讨成分、结构与其性能和生成条件的关系。晶体物理学：研究晶体的物理性质及其产生机理。,三、晶体学的主要研究内容,好好学习 天天向上,本节重点掌握：1、概念：晶体2、晶体的基本性质,一、晶体结构与空间点阵二、单胞（单位平行六面体）三、布拉维点阵,1.2 空间点阵,NaNO2,一、晶体结构与空间点阵,34,(a)体心立方结构晶胞,(C)六方密堆结构晶胞,(b)面心立方结构晶胞,金属中最常见的三种晶体结构的晶胞:,体心立方结构,面心立方结构,六方密堆结构,晶体结构是指晶体中原子、
6、原子团或分子的具体分布情况。,1.1.2 晶体结构,34,(a) 晶体结构 (b)结构单元 (C) 空间点阵,两个定义,等同点：是指晶体结构中占据相同位置和具有相同环境的一系列几何点。,CsCl,结构基元：是指晶体结构中重复排列的基本单位。每个结构基元化学组成相同、空间结构相同、排列取向相同、周围环境相同。,以氯化铯（CsCl）的晶体结构为例,定义,从晶体结构中抽象出来的一系列在三维空间周期性排列的几何点称为空间点阵。空间格子是表示晶体内部中质点重复规律的几何图形。,空间点阵为无限图形。空间点阵的要素：结点行列面网平行六面体,说明,和外形的关系,区别,注意：晶体结构和空间点阵的区别（了解）,空
7、间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性。由于各阵点的周围环境相同，它只能有14种类型。,晶体结构是晶体中实际质点（原子、离子或分子）的具体排列方式。它们能组成各种类型的排列，因此，实际存在的晶体结构类型是无限的。,联系：晶体结构的结构基元与相应空间点阵的结点在空间排列的周期一致,看四种晶体,点阵点群与点阵点的位置点群,单胞,金属晶体 分子晶体 原子晶体 离子晶体,晶体结构,定义选取原则表征,二、单胞（单位平行六面体）,构成空间格子的具有代表性的基本单元（平行六面体）称为单胞。将单胞作三维的重复堆砌就构成了空间点阵。,1、定义,所选取的平行六面体应能反映整个空
8、间点阵的对称性；在上述前提下，平行六面体棱与棱之间的直角应最多；在遵循上两个条件的前提下，平行六面体的体积应最小。,2、单胞的选取原则,具有L44P的平面点阵,单胞表征,单位平行六面体的三根棱长a、b、c及其夹角、是表示它本身的形状、大小的一组参数，称为单胞参数或点阵常数（或晶格常数）,3、单胞的表征,晶胞,坐标系,原点：单胞角上的某一阵点坐标轴：单胞上过原点的三个棱边 x，y，z点阵参数：a，b，c，,晶胞 ：是指能够反映整个晶体结构特征的最小结构单位。 由具体的有物理、化学属性的物质点所组成。 单胞：构成空间格子的具有代表性的基本单元。 由不具有任何物理、化学特性的几何点构成联系：一般情况
9、下，晶胞的几何形状、大小与对应的单胞是一致的，可由同一组晶格常数来表示。,不区分 图示,注意：晶胞与单胞的区别（了解）,空间点阵,晶胞,单胞,大晶胞,NaCl晶体的晶胞，对应的是立方面心格子晶格常数a=b=c=0.5628nm，=90,大晶胞：是相对于单位晶胞而言的,例：六方原始格子形式的晶胞就是常见的大晶胞 （由3个底面为菱形的柱体拼成）,布拉维点阵,空间点阵到底有多少种排列新方形式？ 按照“每个阵点的周围环境相同”的要求，在这样一个限定条件下，法国晶体学家布拉维（A.Bravais）在1848年首先用数学方法证明，空间点阵只有14种类型，这14种空间点阵以后就被称为布拉维点阵。,三、布拉维
10、点阵,1、单胞的形状分类及其格子常数特点,根据6个点阵参数间的相互关系，可将全部空间点阵归属7种晶系。,Bravais晶系的格子常数特点,根据平行六面体中结点的分布情况，又可以分为四种格子类型：原始格子（P）、底心格子（C）、体心格子（I）和面心格子（F）。,2、单胞的结点分布类型：,（P） （C） （I） （F）,细分,3、14种布拉维格子,具体p11,正交晶系,续表：十四种布拉维格子,总结,晶体结构,空间格子(14种),单胞(14种),晶胞,晶系(7个),好好学习 天天向上,本节重点掌握：1、概念：空间点阵；晶胞；点阵常数2、空间点阵及其要素3、Bravais晶系的格子常数特点,一、晶向指
11、数二、晶面指数三、六方晶系的晶向指数和晶面指数四、晶带五、晶面间距,晶向、晶面,1.3 晶向指数和晶面指数（参考P13-16）,钯的PDF卡片-Pd 894897,crystal system,space roup,图 2 CdS纳米棒的TEM照片（左）和HRTEM照片（右）,图2选区电子衍射图,图1. La(Sr)3SrMnO7的低温电子衍射图,晶向、晶面、晶面间距,晶向：空间点阵中行列的方向代表晶体中原子排列的方向，称为晶向。晶面：通过空间点阵中任意一组结点的平面代表晶体中的原子平面，称为晶面。,M,N,L,(2,2,2)或222,P点坐标?,2、求法1）建立坐标系。 以晶胞中待定晶向上的
12、某一阵点O为原点，三条棱为坐标轴，以晶胞的点阵常数a、b、c分别为x、y、z轴的长度单位，建立坐标系。注意，坐标原点的选取应便于确定坐标值。2）确定坐标值。 在待定晶向OP上确定距原点最近的一个结点P的坐标值(x,y,z)3）化整并加方括号。将坐标的比化为最小整数比，即x:y:z=u:v:w, 把所得最小整数加以方括号，即得待定晶向OP的晶向指数u v w。如果u、v、w中某一数为负值，则将负号标注在该数的上方。,1、晶向指数：表示晶体中点阵方向的指数，由晶向上结点的 坐标值决定。,一、晶向指数,例1：,在晶胞里,例2：,注意例3,建坐标定坐标 化整并加方括号,例3：,1/3: 2/3: 1=
13、1: 2: 3123,练习立方,晶向、晶面,立方晶系一些重要晶向的晶向指数,画线,3、几点说明一个晶向指数代表着相互平行、方向一致的所有晶向。若晶体中两晶向相互平行但方向相反，则晶向指数数字相同、符号相反。晶体中具有等同条件（即这些晶向上的原子排列情况完全相同）而只是空间位向不同的一组晶向称为晶向族，用表示。,例：立方格子中晶向族包括100、010、001、 00、0 0、00 六个晶向。晶向族包括111、 11、1 1、 1、 、1 、 1 、11 八个晶向。,晶向族:任意交换指数的位置和改变符号后的所有指数。,作业1：标定晶向指数,说明1.、2、3,1、晶面指数：表示晶体中点阵平面的指数，
14、由晶面与三个 坐标轴的截距值决定。2、求法1）建坐标。以晶胞的某一阵点O为原点，三条棱为坐标轴，以晶胞的点阵常数a、b、c分别为x、y、z轴的长度单位，建立坐标系。注意，坐标原点的选取应便于确定截距，且不能选在待定晶面上。2）定截距。量出待定晶面在三个坐标轴上的截距x,y,z。如果该晶面与坐标轴平行，则其截距为。3）取倒数。取截距的倒数1/x,1/y,1/z。4）化整并加圆括号。将倒数比化为最小整数比，即1/x:1/y:1/z=h:k:l,把所得最小整数加以圆括号，即得待定晶面的晶面指数（hkl）。如果截距为负值，则将负号标注在相应指数的上方（ ）。,密勒指数,二、晶面指数,例1：,晶面指数图
15、解,(321),2，3，6,1/2，1/3，1/6,1/21/31/6 = 321,建坐标定截距取倒数化整并加圆括号,例2：,练习立方,1/2，1/3，2/3,2，3，3/2,(463),建坐标定截距取倒数化整并加圆括号,2: 3: 3/2 = 4: 6: 3,立方晶系中一些晶面的晶面指数,练习计算,（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的米勒指数。,练习：标定晶面指数,解：（2）h:k:l=1/1/2:1/1/3:1/1/6=3:2:1 该晶面的米勒指数为（321）,解：（1）h:
16、k:l=1/2:1/3:1/6=3:2:1 该晶面的米勒指数为（321）,3、几点说明晶面指数（hkl）不是指一个晶面，而是代表着一组相互平行的晶面；平行晶面的晶面指数相同，或数字相同而正负号相反，如(hkl)和（ ）；晶体中具有等同条件（即这些晶面上的原子排列情况和晶面间距完全相同）而只是空间位向不同的一组晶面称为晶面族，用hkl表示。,100 晶面族包括六个等同晶面（组合成立方体的6个面）,110 晶面族包括十二个等同晶面（组合成菱形十二面体的12个面）,111 晶面族包括八个等同晶面（组合成八面体的8个面）,作业,晶面族：任意交换指数的位置和改变符号后的所有指数。,作业2：标定晶面指数,
17、说明,六方大晶胞,六方原始格子组成的大晶胞 （由3个底面为菱形的柱体拼成）,不能,三、六方晶系的晶向指数和晶面指数,用三个指数表示晶面和晶向的方法原则上适用于任意晶系。对六方晶系，取 a，b，c 为晶轴，而 a 轴与 b 轴的夹角为120，c 轴与 a，b 轴相垂直，如右图所示。,100,010,取a1、a2、a3及c为x、y、u、z四个晶轴，a1，a2 和 c 轴就是原胞的 a，b 和c 轴，而 a3 = -(a1+a2)。 X、Y、U之间的夹角均为120.采用4轴坐标时，晶面指数按照X、Y、U、Z轴的顺序排列，一般式写作(h k i l)采用4轴坐标时，晶向指数的确定原则仍同前述，一般式写
18、作u v t w i ( h + k ) ， t = (u + v ),面图,四轴坐标下与三轴坐标下的晶向指数关系： u=(2U-V)/3, v= (2V-U)/3 , t=-(U+V)/3 , w=W,移动法t = (u + v ),关系法,六方晶系的晶向指数（不要求掌握）,动画练习,动画六方晶系晶向的四轴表示和三轴表示,用四轴分量表示一个矢量的方法有无穷多种，为使指数唯一, 设一额外限制条件：. -Let t(uv),晶面指数,（0001）,（1120）,（1010）,（1100）,六方晶系的晶面指数,(h k i l) i ( h + k ),熟练练习,六方晶系一些晶面的指数,动画练习,
19、作业,作业3：标定六方晶系的晶面指数,三方？,晶带,概念：所有平行或相交于某一晶向直线的晶面的组合称为晶带。 此直线称为晶带轴。属此晶带的晶面称为晶带面。晶带轴用平行于晶带轴的晶向直线的指数u v w表示。,四、晶带,晶带定律：晶带轴u v w与该晶带的晶面（h k l）之间存在以下关系：hu + kv + lw = 0，故此关系式称作晶带定律。,括号总结,晶向指数 u v w、u v t w晶向族 晶面指数（hkl）、(h k i l)晶面族 hkl晶带轴：u v w,晶带,面网密度：指面网上单位面积内结点的数目晶面间距：指相邻两个平行晶面之间的距离，用 dhkl表示,指数越低，晶面间距较大
20、；晶面间距越大，面网密度越大,五、晶面间距,晶面间距与点阵常数的关系：,正交和四方晶系,由晶面指数可求出面间距dhkl,超链接,更复杂,上述公式仅适用于简单晶胞，对于复杂晶胞则要考虑附加面的影响 立方晶系 fcc 当（hkl）不为全奇、偶数时，有附加面： bcc 当hkl奇数时，有附加面：1 0 0，1 1 1 六方晶系通常低指数的晶面间距较大，而高指数的晶面间距则较小,好好学习 天天向上,本节重点掌握：1、晶向指数及晶面指数的标定2、六方晶系的晶面指数的标定3、概念：晶向族、晶面族、晶带、晶面间距,一、晶体的宏观对称要素二、32种点群三、晶体的理想形状四、晶体的微观对称要素五、230种空间群
21、,总结,晶体的宏观对称性,晶体的微观对称性,1.4 晶体的对称性,对称的概念：对称是指物体相同部分有规律的重复,对称的条件：物体或图形有相同部分； 这些相同部分有规律地重复。,晶体对称的特点,C(三对平行双面)模型,晶体对称的特点：,晶体是具有对称性的，晶体外形的对称表现为相同的晶面、晶棱和角顶作有规律的重复，这是晶体的宏观对称。晶体的对称与其它物体的对称不同，晶体的对称是由内部的格子构造规律所决定的。 由于晶体的对称取决于格子构造，故晶体对称不仅表现在外形上，同时也表现在光学、力学、热学、电学性质等物理性质上。 基于以上特点，所以晶体的对称性是晶体的最重要特征，也可以把它作为晶体分类的最好依
22、据。,要素？目录,对称操作：是指欲使物体或图形中相同部分重复 出现的操作（反伸、旋转、反映） 。对称要素：在进行对称操作时所凭借的几何要素 （点、线、面）。,晶体的宏观对称要素,一、晶体的宏观对称要素P5-7,晶体外形上可能存在的对称要素：,1、对称面m（P）2、对称轴n（Ln）3、对称中心i（C）4、旋转反伸轴n（Lin）5、旋转反映轴（Lsn）,例：立方体的九个对称面,对称面是把晶体平分为互为镜像的两个相等部分的假想平面。相应对称操作是对一个平面的反映。,1、对称面（P）,2、对称轴（Ln）,对称轴是通过晶体中心的一根假想直线。 相应的对称操作是围绕一根直线的旋转。,例 立方体的对称轴,几
23、个概念,旋转一周，晶体的相同部分重复的次数称为轴次（n）；重复时所旋转的最小角度称为基转角（）；n=360。晶体外形上可能出现的对称轴有L1（无实际意义）、L2、L3、L4、L6，相应的基转角分别为360、180、120、90、60。轴次高于2的对称轴称为高次轴。,轴次定律,晶体对称定律：在晶体中不可能存在五次及高于六次的对称轴。因为不符合空间格子规律。,C,3、对称中心（C）,对称中心：是晶体内部的一个假想点，通过该点作任意直线,则在此直线上距对称中心等距离的两端，必定可以找到对应点。相应对称操作是对一个点的反伸。,判据-所有晶面必然两两反向平行相等。,判据?,旋转反伸轴是一根假想的直线，当
24、晶体围绕此直线旋转一定角度后，再对此直线上的一个点进行反伸，才能使晶体上的相等部分重复。相应的对称操作是围绕一根直线的旋转和对此直线上一个点反伸的复合操作。,4、旋转反伸轴 （Lin）,模型Li4,例：具有Li4的四方四面体,旋转反伸轴以Lin表示，轴次n可为1、2、3、4、6。相应的基转角分别为360、180、120、90、60。,除Li4外，其余各种旋转反伸轴都可用其它简单的对称要素或它们的组合来代替： Li1C； Li2P； Li3L3C；Li6 L3P,Li1C； Li2P； Li3L3C； Li4 、Li6 L3P,总结,模型菱面体(Li3)、四方四面体(Li4)、三方柱(Li6)模
25、型,综上所述，晶体可能存在的独立的宏观对称要素有8个：,对称中心：C (Li1 )对 称 面：P (Li2)对 称 轴：L1、L2、L3、L4、L6旋转反伸轴： Li4、 Li3、Li6,表总结,组合？,1、32种点群2、晶体的对称分类3、点群的国际符号,二、32种点群P7-8,在结晶多面体中，可以有一个对称元素单独存在，也可以有若干对称元素组合同时存在。对称元素的组合不是任意的，必须遵循对称元素的组合规律。结晶多面体中全部对称要素的组合，称为该结晶多面体的对称型。由于在结晶多面体中，全部对称要素相交于一点（晶体几何中心），在进行对称操作时该点不移动，所以对称型也称为点群。根据结晶多面体中可能
26、存在的对称要素及其组合规律，推导出晶体中可能出现的对称型共有32种，即32种点群。(见下表）,1、32种点群,晶体的32种点群,对称分类,晶体是根据其对称特点进行分类的，方法如下：根据点群中有无高次轴及高次轴的多少，把32个对称型划分为低、中、高级三个晶族。 低级晶族：无高次轴 中级晶族：有且只有一个高次轴 高级晶族：有多个高次轴在每一个晶族中又按照其对称特点共划分为7个晶系，即低级晶族有三斜晶系、单斜晶系和斜方晶系；中级晶族有四方晶系、三方晶系和六方晶系；高级晶族只有一个晶系，即等轴晶系。,2、晶体的对称分类,晶体分类依据及分类体系见下表,32种点群及晶体的分类表,无高次轴,表1-3掌握,7
27、晶系模型,七晶系模型1,续 表,有且只有一个高次轴,续 表,(432),单,复六方双锥晶类,偏方复十二面体,有多个高次轴,重要11个,3、点群的国际符号(P7),晶体的定向点群的国际符号的表示方法根据点群的国际符号判断所属晶系,晶体定向：在晶体上通过晶体中心选定坐标轴（晶轴）,晶轴及轴角,三、六方晶系的晶轴,晶轴的选择原则：应符合晶体所固有的对称性。 L, P, 晶棱上述前提下，尽可能使晶轴相互垂直或趋于垂直。,晶体的定向,各晶系选择晶轴的原则,特点,七晶系模型2,点群的国际符号是国际上通用的对称型表示符号，用1到3个方向上所具有的对称要素来表示，这3个方向称为3个位。在点群的国际符号中所采用
28、的基本对称要素为对称面、对称轴和旋转反伸轴，一般不列出对称中心。 对称面：m 对称轴：1、2、3、4、6 旋转反伸轴： 、 、 、 (其中， C，故常用“ ”表示对称中心),点群的国际符号的表示方法,各晶系点群的国际符号中各序位所代表的方向,具体表,记记,倒着,各晶系点群的国际符号中各序位所代表的方向（具体）,记记,七晶系模型3,具体表示方法：写出与该方向平行的对称轴或旋转反伸轴，或与该方向垂直的对称面。如果两类对称要素在某一方向上同时存在，则写成分式的形式，例如， （通常写成4/m）。如果某一个位对应的方向上，不存在对称要素时，则将该位置空着。 优点：简明；对称要素的空间方位清楚。,几个例子
29、,具体表,32种点群及晶体的分类表,2/m2/m2/m,* 下有横线者为较常见的重要点群,3 2/m,*4/m2/m2/m简化为4/mmm,*,续 表,或L3i,续 表,*,(432),*,单,复六方双锥晶类,偏方复十二面体,高级晶族：第二位是3或 的为等轴晶系。中级晶族：首位是4或 者为四方晶系；首位是3或 者为三方晶系；首位是6或 者为六方晶系。根据低级晶族的对称特点判断其晶系，无2或m的为三斜晶系；2或m不多于一个的为单斜晶系；2或m多于一个的为斜方晶系。,根据点群的国际符号判断所属晶系,三、晶体的理想形状,1、 单形2、 聚形,(1)概念: 单形是借助对称型中全部对称要素的作用导出的相
30、互重复的一组晶面。或由对称要素联系起来的一组晶面的总和 注：同一单形的所有晶面在理想生长条件下同形、等大。,1、单形,(2)单形的推导,推导方法：将一个原始晶面置于对称型中，通过对称型中全部对称要素的作用，导出一个单形的全部晶面。,冰洲石的菱面体晶体,以L22P对称型为例,位置1：原始晶面垂直于L2和2P。通过L2和2P作用不能产生新面，这一晶面就构成一个单形单面。位置2、3：原始晶面平行L2和其中一个P，而垂直另一个P。通过对称要素的作用平行双面。位置4、5：原始晶面与L2及一个P斜交，与另一P垂直双面位置6：原始晶面与L2平行，与2P斜交斜方柱位置7：原始晶面与L2及2P都斜交斜方单锥,用
31、单形形状命名：如六方柱、三方双锥用晶面形状和数量命名： 如菱形十二面体、八面体、四角三八面体等.,(3) 47种几何单形,单形名称,低级晶族的单形共有七种,开形,3L2,中级晶族的单形除垂直高次轴可以出现单面或平行双面之外，尚可出现25种单形。,A、柱类：三方柱、复三方柱、四方柱、复四方柱、六方柱、复六方柱共计六种。,横 截 面,开形,B、单锥类：三方单锥、复三方单锥、四方单锥、复四方单锥、六方单锥、复六方单锥共计6种。,横 截 面,开形,C、双锥类：三方双锥、复三方双锥、四方双锥、复四方双锥、六方双锥、复六方双锥共计6种。,横 截 面,D、四方四面体与复四方偏三角面体,E、菱面体与复三方偏三
32、角面体,F、偏方面体类：三方偏方面体、四方偏方面体和六方偏方面体共计三种。分别由6、8、12个晶面组成，通过中心横切面分别为复三方形、复四方形和复六方形。,A、八面体类,高级晶族的单形（15种）,B、四面体类,3Li44L3 6L2 9PC,C、立方体类,注意开闭、左右,D、十二面体类,凡是单形的晶面不能封闭一定空间者称开形，如平行双面、各种柱类、单锥类等。凡是其晶面能封闭一定空间者称为闭形，例如各种双锥以及等轴晶系的全部单形等。,*开形和闭形,左形和右形,互为镜像，但是不能以旋转操作使之重合的两个图形，称为左右形。,图,聚形,(1)概念：由两个或两个以上的单形聚合而成的晶形称为聚形。,2、聚
33、形的概念,微观,由四方柱和四方双锥组成的两个聚形，点群均为L44L25PC,石英晶体,(2)分析聚形的步聚：,找出晶体的对称要素，确定其所属的晶族、晶系。确定晶体上有几种不同的晶面，从而确定此聚形晶体是几个单形组成的。根据对称型、单形晶面数和晶面相互关系、晶面符号、假想单形的晶面扩展相交后的形状，确定各单形的名称。,钯的PDF卡片-Pd 894897,m3m,Pm3nPn3mFm3mFm3cIm3mIa3d ,参考P333335,4/mmm,P42/mnmI41/nmd ,10种,21种,在晶体构造中，平行任何一个对称要素都有无穷多的和它相同的对称要素。在晶体构造中出现了一种在晶体外形上不可能
34、有的对称操作平移操作。,1、晶体的微观对称的主要特点,要素,四、晶体的微观对称要素,平移轴：图形沿一直线方向移动一定距离后，可使相同部分重复。任何一行列都是平移轴，有无穷多个。平移轴的集合组成了平移群，可用下式表达。Tmnp=ma+nb+pc(m、n、p=0、1、2) 晶体的平移群有14种，对应14种空间格子（P或R、C、I、F）。滑移面（像移面）：是一个假想平面，当图形对此平面反映，并平行此平面的某一方向平移一定距离(该方向行列结点间距的一半)，可使图形的相同部分重复螺旋轴：为一条假想的直线，当图形围绕此直线旋转一定角度，并沿此直线方向平移一定距离后，可使图形复原。,2、晶体的微观对称要素,
35、总结,方向，5种滑移面,滑移面可按其平移方向与距离的不同分为轴向滑移、对角线滑移和金刚石型滑移，共5种滑移面。见下表。,或(a+b+c),或(a+b+c),或 (a+b+c),n(1/2,0,1/2)x,1/4,z,表示、种类,螺旋轴的国际符号一般写成ns，n为轴次。s为小于n的自然数。与对称轴一样，n只能为1，2，3，4，6；相应的基转角360、180 、120 、90 、60 。,若沿螺旋轴方向的结点间距标记为T，则质点平移距离t应为（s/n）T。如21，2为轴次，基转角为180 ，平移距离t1/2T。,螺旋轴据其轴次和平移距离可分为21、31、32、41、42、43、61、62、63、6
36、4、65共11种。一次螺旋轴因s值无意义而不能成立。上述11种螺旋轴，其旋转方向和平移距离都是以右旋方式为标准的。,晶体结构中所能出现的螺旋轴示意图,晶体结构中可能出现的对称要素 27,复习空间群,2,总结,空间群：晶体内部结构的对称要素的组合。空间群的国际符号包括两个组成部分。,例： I41/amd,前面的大写字母代表格子类型(P或R、C或A或B、I和F)后一部分则表示晶胞中一定方向上所存在的对称要素，即与该方向平行的对称轴、旋转反伸轴或螺旋轴，以及与该方向垂直的对称面、滑移面。,序位方向,掌握,五、230种空间群,各晶系空间群的国际符号中各序位所代表的方向(了解),例,例：I41/amd空
37、间群。此晶体属于此晶体空间格子属于它对应的对称型为平行c方向为螺旋轴41，垂直c轴为滑移面a，垂直a轴为对称面m，垂直a轴与b轴角平分线则为滑移面d。,四方体心格子,4/mmm,四方晶系,注意,(1)高级晶族：第二位是3或 的为等轴晶系。中级晶族：首位是4或 者为四方晶系；首位是3或 者为三方晶系；首位是6或 者为六方晶系。根据低级晶族的对称特点判断其晶系，无2或m的为三斜晶系；2或m不多于一个的为单斜晶系；2或m多于一个的为斜方晶系。,根据点群国际符号判断所属晶系,230种,230种空间群表,230种空间群表,230种空间群表,8个独立的宏观对称要素32种点群,晶体的对称性,微观对称要素+宏观对称元素 230种空间群,本节掌握,3个晶族7个晶系,47种几何单形,对称对称元素宏观对称元素：反映晶体外形和其宏观性质的对称性微观对称元素：与宏观对称元素配合能反映晶体内部结构（原子、离子、分子排列的对称性）32种点群说明晶体外形的对称分类230种空间群说明晶体内部结构的对称分类,好好学习 天天向上,本节重点掌握：1、概念：点群、空间群2、宏观对称要素；微观对称要素3、数字3、7、32、47、2304、根据点群判断所属晶系(11种重要对称型）5、空间群的表示方法6、各晶族各晶系的对称特点,见课件,本章作业,本章结束，谢谢！,
