2019化学竞赛—结构化学—晶体结构与对称性ppt课件.ppt
为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 晶体结构与对称性晶体结构与对称性为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益n物质的固态物质的固态l晶态晶态l玻璃态玻璃态l液晶液晶l准晶体准晶体l原子簇原子簇2019化学竞赛结构化学07晶体结构与对称性四川省代表队培训讲义为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构3 晶体 Crystal金属晶体晶体中金属原子的排列2019化学竞赛结构化学07晶体结构与对称性四川省代表队培训讲义为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构4 液晶液晶 Liquid crystal液晶物质的外观液晶物质的外观l液晶分类液晶分类A.热致液晶热致液晶(thermotropic LC):液晶的光电效应受液晶的光电效应受温度条件控制温度条件控制。B.溶致液晶溶致液晶(lypotropic LC):由一种溶质溶于一种极性由一种溶质溶于一种极性溶剂形成的液晶。典型的溶剂形成的液晶。典型的溶质由一端为亲水基团，溶质由一端为亲水基团，另一端为疏水基团的双亲另一端为疏水基团的双亲分子构成。液晶的光电效分子构成。液晶的光电效应应受浓度条件受浓度条件控制。控制。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构5l胆甾相液晶，胆甾相液晶，分子形状呈分子形状呈长形扁平状，依靠端基的相形扁平状，依靠端基的相互作用，彼此平行排列成互作用，彼此平行排列成层状，其状，其长轴在在层平面上，平面上，层内分子与向列型相似。相内分子与向列型相似。相邻两两层间，分子，分子长轴的取向，的取向，依次依次规则地扭地扭转一定角度，一定角度，层层叠加成螺旋式的叠加成螺旋式的盘状状结构。构。胆甾相胆甾相cholestericu例如：苯甲酸胆甾酶酯例如：苯甲酸胆甾酶酯 C6H5COOC27H45胆甾相液晶胆甾相液晶分子的排列分子的排列为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构6向列相液晶向列相液晶l向列相是最简单的液晶相，分子形状呈棒状，棒状分向列相是最简单的液晶相，分子形状呈棒状，棒状分子间互相错位平行，排列呈无序。在外力作用下发生流子间互相错位平行，排列呈无序。在外力作用下发生流动，并沿流动方向取向，互相穿越。动，并沿流动方向取向，互相穿越。l具有较高的比电阻、较低的粘度、正的铁电率异向性、具有较高的比电阻、较低的粘度、正的铁电率异向性、较高的化学和光化学稳定性，是液晶平面显示器较高的化学和光化学稳定性，是液晶平面显示器(AM-LCD)的良好材料的良好材料。向列相结构向列相结构(nematic)u例如：油酸铵例如：油酸铵CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COONH4 为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构7l近晶相结构接近结晶结构，分子形状呈棒状，垂直于近晶相结构接近结晶结构，分子形状呈棒状，垂直于分子长轴方向，分子依靠所含官能团发生强相互作用，分子长轴方向，分子依靠所含官能团发生强相互作用，相互平行排列成层状结构。相互平行排列成层状结构。A.分子长轴垂直于层平面。分子长轴垂直于层平面。B.分子可层内活动，层间的运动困难。分子可层内活动，层间的运动困难。C.分子层间可以相互滑动。分子层间可以相互滑动。D.在各个方向都非常粘滞。在各个方向都非常粘滞。近晶相结构近晶相结构smectic例如：对氧化偶氮苯甲醚。例如：对氧化偶氮苯甲醚。CH3OC6H4(NO)=NC6H4OCH3近晶相液晶近晶相液晶为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构82019化学竞赛结构化学07晶体结构与对称性四川省代表队培训讲义为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构9 准晶体准晶体 Quasicrystal银铝准晶体银铝准晶体银铝原子的排列银铝原子的排列为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构10This atomic model of a silver-aluminium quasicrystal shows its mosaic pattern 准晶体准晶体(quasicrystals)-2011年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构11p准晶体特点：准晶体特点：缺少空间周期性，却展现了完美的长程有序，使晶体缺少空间周期性，却展现了完美的长程有序，使晶体学中长程有序与周期性等价的基本概念出现分裂。准学中长程有序与周期性等价的基本概念出现分裂。准晶体具有的奇特结构，推翻了晶体学已建立的概念。晶体具有的奇特结构，推翻了晶体学已建立的概念。l不是晶体：如金属晶体，晶体具有空间周期性。不是晶体：如金属晶体，晶体具有空间周期性。l不是不是“非晶非晶”:如液体或非晶体，非晶体的原子仅在如液体或非晶体，非晶体的原子仅在短程有序，被称为缺少短程有序，被称为缺少“空间周期性空间周期性.l有有5重轴重轴.为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构12Daniel Shechtmanhttp:/ 玻璃体玻璃体 Glasses玻璃体玻璃体为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构15 7.1 晶态的特殊性质晶态的特殊性质n晶态的特殊性质晶态的特殊性质:l物理性质的各向异性物理性质的各向异性l自范性自范性l对称性对称性l确定的熔点确定的熔点lX光衍射效应光衍射效应方解石方解石为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构16p实例实例1:1:云母片热导率的各向异云母片热导率的各向异性。性。玻璃片云母片蜡滴云母片加热蜡滴玻璃片加热各向异性各向异性各向同性各向同性n 物理性质的各向异性物理性质的各向异性为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构17p实例实例2:石墨晶体有较高的石墨晶体有较高的导电率导电率,可作电极可作电极,电导率呈电导率呈现各向异性。现各向异性。层內导电性：导电率高层內导电性：导电率高,由层结构内共轭键的产生。由层结构内共轭键的产生。垂直层方向的垂直层方向的导电性：导电性：电导率很低电导率很低,为半导体性导电。为半导体性导电。半导体性导电半导体性导电 类似金属导电类似金属导电为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构18石墨单胞石墨单胞石墨层结构石墨层结构为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构19p实例实例3:冰洲石双折射现象冰洲石双折射现象双折射现象：双折射现象：1669年巴尔托林用光束通过冰洲石时年巴尔托林用光束通过冰洲石时,发发现双影。现双影。形成机制：晶体在两个方向上的折射率不同。形成机制：晶体在两个方向上的折射率不同。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构20n晶体的自范性晶体的自范性l晶体生长的外形与晶体内部微观结构具有一致性。晶体生长的外形与晶体内部微观结构具有一致性。l在理想生长环境中能自发地形成规则的凸多面体外在理想生长环境中能自发地形成规则的凸多面体外形。形。l凸多面体满足欧拉凸多面体满足欧拉(Euler)定理：定理：F(晶面数晶面数)+V(顶点数顶点数)=E(晶棱数晶棱数)+2为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构21石盐晶体的单胞石盐晶体的单胞立方体岩盐矿石立方体岩盐矿石为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构22n晶体的对称性晶体的对称性l特定物质的晶体具有特定的外形对称性特定物质的晶体具有特定的外形对称性,并与内部结并与内部结构对称性一致。构对称性一致。紫萤石CaF2立方单胞立方单胞为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构23n晶体有确定的熔点晶体有确定的熔点n铁的晶相：铁的晶相：n铁的晶相转变：铁的晶相转变：为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构24晶体的周期性结构单位晶体的周期性结构单位与与X光波长相当光波长相当,构成三维构成三维光栅。光栅。晶体对晶体对X射线产生衍射。射线产生衍射。不同结构的晶体对不同结构的晶体对X射线射线衍射衍射图纹图纹不同。不同。衍射图像可用于测定晶衍射图像可用于测定晶体的结构。体的结构。n晶体的晶体的X X射线衍射效应射线衍射效应为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构25l点阵点：点阵点：将晶体中重复出现的最小单元用一个数将晶体中重复出现的最小单元用一个数学上的点来代表。学上的点来代表。l点阵结构：整个晶体被抽象成的三维点阵阵列。点阵结构：整个晶体被抽象成的三维点阵阵列。l点阵的单位向量：连接任意相邻两点阵点作为单点阵的单位向量：连接任意相邻两点阵点作为单位向量位向量(a,b,c),按单位向量平移能使按单位向量平移能使三维点阵三维点阵复原。复原。7.2 晶体的周期性结构与点阵晶体的周期性结构与点阵n 晶体的周期性结构用抽象的点阵方法描述晶体的周期性结构用抽象的点阵方法描述为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构26 最小单位和平移向量：最小单位和平移向量：为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构27 结构基元与点阵结构基元与点阵n结构基元：晶体中重复的最小单位结构基元：晶体中重复的最小单位,必须满足必须满足:l化学组成相同。化学组成相同。l空间结构相同。空间结构相同。l排列取向相同排列取向相同。l周围环境相同周围环境相同。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构28 1.1.一维周期性结构与一维周期性结构与直线点阵直线点阵为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构29 2.二维周期性结构与平面点阵二维周期性结构与平面点阵为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构30p实例实例1:石墨层抽取出平面点阵石墨层抽取出平面点阵小黑点为平面点阵小黑点为平面点阵,石墨层作为背景。石墨层作为背景。石墨层石墨层为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构311号点阵点平移同一向量单位对应一点阵点。号点阵点平移同一向量单位对应一点阵点。2号点阵点平移同一向量单位不对应点阵点。号点阵点平移同一向量单位不对应点阵点。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构32矩形框矩形框 NaNa+ClCl-为一个结构基元为一个结构基元,抽象为一个点阵点。抽象为一个点阵点。p 实例实例2:NaCl(100)NaCl(100)晶面抽象的点阵晶面抽象的点阵为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构33n注意：注意：l结构基元的选取不是唯一的结构基元的选取不是唯一的,只要作为最小单位的只要作为最小单位的内容和取向一致。内容和取向一致。l一个晶体结构只能有一个结构基元。一个晶体结构只能有一个结构基元。l所得点阵结构是唯一的。所得点阵结构是唯一的。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构34 3.三维周期性结构与空间点阵三维周期性结构与空间点阵为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构35实例实例3:下列下列3类金属晶体结构抽象的点阵类金属晶体结构抽象的点阵,每一个原子作每一个原子作为一个结构基元，抽象成一个点阵点。为一个结构基元，抽象成一个点阵点。2.Li Na K Cr Mo W.点阵点阵:立方体心立方体心1.Mn金属金属点阵点阵:立方简单立方简单为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构363.Ni Pd Pt Cu Ag Au.点阵点阵:立方立方面心面心单个原子作为单个原子作为一个结构基元一个结构基元立方简单立方简单(P)(P)立方体心立方体心(I)(I)立方面心立方面心(F)(F)为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构371.选取六棱柱的选取六棱柱的1/3为一单胞。为一单胞。2.六方六方Mg晶体不晶体不能将每个原子抽象为点阵点能将每个原子抽象为点阵点,1和和 2号两位置号两位置的原子合为一点阵点。的原子合为一点阵点。3.抽象的抽象的点阵结构为点阵结构为六方六方简单格子。简单格子。p实例实例4:六方六方Mg晶体的点阵结构晶体的点阵结构单胞单胞六棱柱六棱柱c方向俯视图方向俯视图1/3为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构38每一对每一对Mg1-Mg2作为一个结构基元作为一个结构基元,抽象出六方简单抽象出六方简单点阵。点阵。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构391.石墨晶体两相邻两层的结构是完全一样的石墨晶体两相邻两层的结构是完全一样的,在晶体中相错一单位向量在晶体中相错一单位向量,第二层的第二层的C原子正对第一层的六员环的空位。原子正对第一层的六员环的空位。2.红绿点是两不同位置的红绿点是两不同位置的C,是平面点阵点的取法是平面点阵点的取法,下层邻近的平面点阵点下层邻近的平面点阵点对应的两对应的两C原子原子,合为一点阵点。合为一点阵点。石墨晶体石墨晶体素晶胞素晶胞六方简单六方简单p 实例实例5:石墨的点阵结构石墨的点阵结构为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构40晶体可以抽象成无限的点阵结构晶体可以抽象成无限的点阵结构,从点阵中选取一个点阵从点阵中选取一个点阵单位单位(即格子即格子),),当沿三个方向的单位向量平移当沿三个方向的单位向量平移,就能得到就能得到点阵结构点阵结构,即由点阵单位描述点阵结构。即由点阵单位描述点阵结构。7.3 点阵单位点阵单位直线点阵与素直线点阵与素向量、复向量向量、复向量为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构41l素格子素格子:净含一个点阵点的平面格子。净含一个点阵点的平面格子。l复格子复格子:含有多于一个点阵点者是复格子。含有多于一个点阵点者是复格子。1.平面格子平面格子为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构42(1).正当平面格子的选取标准正当平面格子的选取标准:平行四边形。平行四边形。尽可能是尽可能是90,使对称性尽可能高。使对称性尽可能高。含点阵点尽可能少含点阵点尽可能少,面积尽可能小。面积尽可能小。(2).平面格子含点阵点数的计算方法平面格子含点阵点数的计算方法:顶点为顶点为1/4；棱心为棱心为1/2；格内为格内为1。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构43直线和平面点阵单位中点阵点的计算 为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构4460o.(a)(c)(b)(d)(e)图图:正当平面格子的正当平面格子的5种型式种型式(a).正方形正方形(b).矩形矩形(c).带心矩形带心矩形(d).菱形菱形(e).平行四边形平行四边形(3).正当平面格子有正当平面格子有5种型式种型式:为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构45(1).正当空间格子的选取标准正当空间格子的选取标准:l含三个向量的平行六面体。含三个向量的平行六面体。l三个向量的交角尽可能是三个向量的交角尽可能是90,使对称性尽可能高。使对称性尽可能高。l含点阵点尽可能少含点阵点尽可能少,体积尽可能小。体积尽可能小。(2).空间格子含点阵点数的计算方法空间格子含点阵点数的计算方法:顶点为顶点为1/8(为周围八个格子共用为周围八个格子共用)棱心为棱心为1/4(为周围四个格子共用为周围四个格子共用)面心为面心为1/2(为周围二个格子共用为周围二个格子共用)格子内为格子内为1。2.空间格子空间格子为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构46空间点阵单位中点阵点的计算空间点阵单位中点阵点的计算 为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构47p为什么六方格子选右图而不选左图？为什么六方格子选右图而不选左图？l平行六面体平行六面体,不含重复单位不含重复单位,体积最小。体积最小。1/3六方格子六方格子为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构48p为什么为什么NaCl型晶胞要抽象成立方面心复格子型晶胞要抽象成立方面心复格子(右图右图),而不抽象成三方而不抽象成三方R素格子素格子(左图红线所示左图红线所示)？对称性描述？对称性描述晶体结构的重要性。晶体结构的重要性。三方三方R素格子素格子立方面心复格子立方面心复格子为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构49 7.4 晶胞晶胞将结构基元放到点阵结构中将结构基元放到点阵结构中,即得到晶体结构即得到晶体结构,空间点阵空间点阵把晶体切分成并置的平行六面体小晶块，每个空间格子把晶体切分成并置的平行六面体小晶块，每个空间格子对应的小晶块就是晶胞对应的小晶块就是晶胞,晶胞是晶体结构的最小单元。晶胞是晶体结构的最小单元。对应对应为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构50 晶胞参数晶胞参数l平行六面体平行六面体单胞的单胞的晶胞晶胞参数约定参数约定:a、b、c(b,c)(a,c)(a,b)Z(分子数或原子数分子数或原子数)为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构51A.晶胞的大小晶胞的大小:空间格子的单位向量的数值晶胞参数空间格子的单位向量的数值晶胞参数,晶胞的大小可由晶胞参数确定。晶胞的大小可由晶胞参数确定。B.晶胞的型式晶胞的型式:素晶胞或复晶胞。素晶胞或复晶胞。C.晶胞内原子、原子基团或分子的排列晶胞内原子、原子基团或分子的排列:原子的位置原子的位置用分数坐标表示。用分数坐标表示。D.晶胞的选取晶胞的选取:晶胞围绕一几何中心晶胞围绕一几何中心;尽可能多的尽可能多的90,晶轴交角尽可能都大于或都小于晶轴交角尽可能都大于或都小于90,以满足特征对以满足特征对称性的要求称性的要求;体积最小。体积最小。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构52为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构53 7.5 分数坐标分数坐标晶胞中原子晶胞中原子P 的位置用向量的位置用向量OP=xa+yb+zc表示表示.(x,y,z)即是分别以向量单位即是分别以向量单位(a,b,c)表示的分数坐标表示的分数坐标,是小于是小于1的数值。的数值。含有含有1的坐标原子不用写出的坐标原子不用写出,因通过某些平移得到因通过某些平移得到,但只含分数的原子的坐标必须全部写出。但只含分数的原子的坐标必须全部写出。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构54(0,0,0,),(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1),(1,1,0),(0,1,1),(1,0,1),(1,1,1)等等8个顶点个顶点均能通过均能通过(0,0,0,)平移得到，平移得到，故只写出故只写出(0,0,0)即可。体即可。体心心(1/2,1/2,1/2)必须单独写必须单独写出。出。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构55分数坐标分数坐标:顶点原子顶点原子1:(0,0,0)后面心原子后面心原子2:(0,1/2,1/2)左面心原子左面心原子3:(1/2,0,1/2)下面心原子下面心原子4:(1/2,1/2,0)其余原子的坐标不用其余原子的坐标不用写出写出,通过平移得到。通过平移得到。共共4个独立的分数坐标个独立的分数坐标,单胞共分摊到单胞共分摊到4个原子。个原子。Z=4立方晶胞立方晶胞Cu,立方面心格子立方面心格子为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构56NaCl单胞单胞,立方面心格子立方面心格子离子的分数坐标：离子的分数坐标：Cl-:(0,0,0),(0,1/2,1/2),(1/2,0,1/2),(1/2,1/2,0)Na+:(1/2,0,0),(0,1/2,0),(0,0,1/2),(1/2,1/2,1/2)结构基元结构基元:Na-Cl晶胞含有晶胞含有4个结构基元个结构基元p实例实例1:Na Cl 型晶体离子的分数坐标型晶体离子的分数坐标为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构57p 实例实例2:CsCl 型晶体离子的分数坐标型晶体离子的分数坐标离子的分数坐标：离子的分数坐标：Cl-:(0,0,0)Cs+:(1/2,1/2,1/2)结构基元结构基元:Cl-Cs晶胞含有晶胞含有1个结构基元个结构基元 CsCl晶胞晶胞,立方简单格子立方简单格子为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构58p 实例实例3:立方立方ZnS型晶体离子的分数坐标型晶体离子的分数坐标为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构59原子的分数坐标原子的分数坐标:S2-:(0,0,0),(2/3,1/3,1/2)Zn2+:(0,0,5/8),(2/3,1/3,1/8)结构基元结构基元:2(S-Zn)晶胞含有晶胞含有1个结构基元个结构基元p实例实例4:六方六方ZnS型晶体离子的分数坐标型晶体离子的分数坐标六方简单点阵六方简单点阵为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构60原子的分数坐标：原子的分数坐标：顶点原子顶点原子:(0,0,0)面心原子面心原子:(0,1/2,1/2),(1/2,0,1/2),(1/2,1/2,0)晶胞内原子晶胞内原子:(3/4,1/4,1/4),(1/4,3/4,1/4),(1/4,1/4,3/4),(3/4,3/4,3/4)结构基元结构基元:2C晶胞含有晶胞含有4个结构基元个结构基元p实例实例5:金刚石型晶体离子的分数坐标金刚石型晶体离子的分数坐标立方面心点阵立方面心点阵为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构61n石墨晶体中原子的分数坐标。石墨晶体中原子的分数坐标。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构62l离子的分数坐标离子的分数坐标:Ca2+:(0,0,0),(0,1/2,1/2),(1/2,0,1/2),(1/2,1/2,0)F-:(1/4,1/4,1/4),(1/4,1/4,3/4),(3/4,1/4,1/4),(3/4,1/4,3/4),(1/4,3/4,1/4),(1/4,3/4,3/4),(3/4,3/4,1/4),(3/4,3/4,3/4)l结构基元结构基元:Ca-2F晶胞含有晶胞含有4个结构基元个结构基元p实例实例7:CaF2晶体晶体(立方面心点阵立方面心点阵)离子的分数坐标离子的分数坐标CaF2晶胞晶胞为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构63 7.6 晶体结构的对称性晶体结构的对称性7.6.1 晶体对称性的两个定理晶体对称性的两个定理1.晶体中的对称轴晶体中的对称轴(旋转轴、反轴、螺旋轴旋转轴、反轴、螺旋轴)必与一组直线点必与一组直线点阵平行阵平行,除一重轴外除一重轴外,对称轴必与一组平面点阵垂直对称轴必与一组平面点阵垂直;晶体中晶体中的对称面的对称面(镜面、滑移面镜面、滑移面)必与一组平面点阵平行必与一组平面点阵平行,而与一组直而与一组直线点阵垂直。线点阵垂直。2.轴次定理轴次定理:晶体中的对称轴晶体中的对称轴(旋转轴、反轴、螺旋轴旋转轴、反轴、螺旋轴)的轴次的轴次只有只有1、2、3、4、6。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构64晶体的理想外形晶体的理想外形,将晶体看成是无限大的分子将晶体看成是无限大的分子,实施对称实施对称操作能使组成晶体的原子操作能使组成晶体的原子(或离子或离子)复原复原,所具有的对称所具有的对称性称为晶体的宏观对称性性称为晶体的宏观对称性,晶体的宏观对称元素构成晶体的宏观对称元素构成32个点群。个点群。7.6.2 晶体的宏观对称元素晶体的宏观对称元素对称元素及符号对称元素及符号对称操作及符号对称操作及符号旋转轴旋转轴 n旋转旋转L()镜面镜面m反映反映M对称中心对称中心i反演反演I反轴反轴 n旋转反演旋转反演 I L()表表:晶体的宏观对称元素与对称操作晶体的宏观对称元素与对称操作为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构65 7.6.3 晶体的微观对称元素晶体的微观对称元素微观对称元素微观对称元素微观对称操作微观对称操作平移平移t平移平移T(t)螺旋轴螺旋轴nm螺旋旋转螺旋旋转:旋转后沿旋转轴平移旋转后沿旋转轴平移 T(mt/n)L(2/n)滑移面滑移面a,b,c,n,反映滑移反映滑移:反映后沿指定方向反映后沿指定方向平移平移 T(mt/n)M表表:晶体的微观对称元素与对称操作晶体的微观对称元素与对称操作为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构66 螺旋轴螺旋轴(screw axis)n二次螺旋轴二次螺旋轴为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构67l螺旋轴螺旋轴nm:旋转旋转2/n再沿轴向平移再沿轴向平移(mt/n),叫叫作螺旋旋转操作作螺旋旋转操作,相应的微观对称相应的微观对称元素是螺旋轴元素是螺旋轴nm。平移周期平移周期t:n=2、3、4、6,平移量平移量m:小于小于n的的(正正)整数。整数。p实例实例:31螺旋轴。螺旋轴。旋转旋转120,沿沿31轴平移轴平移t/30-1,1-2,2-32019化学竞赛结构化学07晶体结构与对称性四川省代表队培训讲义为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构68螺旋轴螺旋轴 21，31，32，632019化学竞赛结构化学07晶体结构与对称性四川省代表队培训讲义为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构69l左手螺旋左手螺旋l右手螺旋右手螺旋n螺旋轴螺旋轴41,42,432019化学竞赛结构化学07晶体结构与对称性四川省代表队培训讲义为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构70n螺旋轴螺旋轴61，62，63，642019化学竞赛结构化学07晶体结构与对称性四川省代表队培训讲义为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构71n石英结构中的六次螺旋轴石英的基本结构可以看成是硅氧四面体在三和六次螺旋石英的基本结构可以看成是硅氧四面体在三和六次螺旋轴附近的螺旋链轴附近的螺旋链,在如下左边其中一个三倍螺旋在如下左边其中一个三倍螺旋,右方显右方显示的是螺旋连接构成晶体框架。示的是螺旋连接构成晶体框架。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构72 滑移面滑移面(glide plane)M l滑移操作：滑移操作：为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构73l滑移面的滑移面的几种类型几种类型:a滑移面滑移面:对虚设镜面反对虚设镜面反映后映后,再沿平行于此面的再沿平行于此面的a 轴轴方向方向平移平移ta/2。ta是是a 轴方向的平移周轴方向的平移周期期a。将平移直接写成将平移直接写成a/2。记为记为a。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构74n镜面和滑移面镜面和滑移面 镜面或滑移面的符号。(在左边：沿镜面的边缘看。在右边是沿垂直于镜面的方向观看。箭头表示平移方向。l a，b，c是平行于是平行于单胞棱边的滑移。单胞棱边的滑移。l n：是对角滑移：是对角滑移,在在两个方向都滑移单胞两个方向都滑移单胞长度的一半。长度的一半。l d：是类似：是类似n的对的对角滑移角滑移,但这里在每但这里在每个方向移动单胞边长个方向移动单胞边长的的1/4。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构75为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构76 7.7 七个晶系的划分七个晶系的划分2019化学竞赛结构化学07晶体结构与对称性四川省代表队培训讲义为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构77u晶体的微观对称性晶体的微观对称性:经空间点阵给出初始空间格子和初基胞经空间点阵给出初始空间格子和初基胞,一个简单的一个简单的平行六面体平行六面体.经对称性分析经对称性分析,以最高对称性确定特征对称元素以最高对称性确定特征对称元素,按特按特征对称元素划分晶系征对称元素划分晶系.经晶系经晶系,按照正当格子和晶胞的选取条件按照正当格子和晶胞的选取条件,给出正当格给出正当格子和晶胞子和晶胞,确定晶胞参数的等值关系确定晶胞参数的等值关系.7.8 14种空间点阵型式种空间点阵型式布拉维格子布拉维格子为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构78u1895年布拉维年布拉维(O.Bravais)就就7个晶系组合出个晶系组合出14种空间种空间点阵型式点阵型式,称为称为14种布拉维格子种布拉维格子.n14种布拉维格子包括种布拉维格子包括4种类型种类型:(1).Primitive lattice(P)(2).Body centered lattice(I)(3).Face centered lattice(F)(4).End centered lattice(A,B,C)布拉维格子布拉维格子Bravais lattice2019化学竞赛结构化学07晶体结构与对称性四川省代表队培训讲义为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第七章-晶体结构79n格子的选取方式不是唯一的格子的选取方式不是唯一的,体现在体现在:a.a.高对称性和低对称性高对称性和低对称性.b.b.复格子和素复格子和素格子格子.n格子的选取以体现高对称性为原则格子的选取以体现高对称性为原则因为晶体的性质与对称性有关因为晶体的性质与对称性有关,低对称性的选择是不能低对称性的选择
