第第66章章晶体结构与晶体材料晶体结构与晶体材料第第66章章晶体结构与晶体材料晶体结构与晶体材料6.1晶体的结构特点晶体是由原子或分子按照一定的周期性规律重复排列而成的固体物质。——晶体的一个基本结构单元，无数的晶胞在空间规则地重复排列就形成晶体。1）晶胞NaCl晶体立方晶胞注：NaCl这种表示方法只是一个化学式，整块NaCl晶体是个巨大的分子，把它看成一个分子是不对的。——规定晶胞的大小和形状。2）晶胞参数xyzabca=b=c，的晶胞为立方晶胞。NaCl：a=562.8pm。90o——晶体中作周期性规律重复排列的那部分内容，是晶体中重复排列的基本单位。条件：化学组成相同、空间结构相同、排列取向相同、周围环境相同。晶胞中含一个结构基元的为素晶胞，含两个或两个以上结构基元的称复晶胞。3）结构基元简单立方体心立方面心立方NaClCsCl金属钨6.2晶体的基本性质晶体的基本性质由晶体的周期性结构决定。性质a.均匀性、各向异性（晶体中沿不同的方向，原子或分子排列的情况不同，表现为不同方向呈现的性质不同）。b.具有确定的熔点。c.具有对称性。d.能使X射线产生衍射。非晶态物质不具有上述性质。6.3晶体的对称性与晶系对称性普遍存在于自然界。自然界中的对称性两个p轨道构成的成键轨道和反键轨道H1H2OH1H2O6.3.1晶体的宏观对称性1）旋转轴对称元素，绕旋转轴可做旋转操作。每次操作都能产生一个和原来图形等价的图形，通过一次或几次操作使图形完全复原。对称操作:旋转n次旋转轴记为n，；α为基转角（规定为逆时针旋转）2n240o例：3次轴的对称操作120o120o晶体宏观外形中存在的旋转轴有1、2、3、4、6次旋转轴，不存在5次轴和大于6次的旋转轴。对称元素，借对称面可做反映操作。对称面也称镜面，常用m表示。注2）对称面H2O对称元素，通过对称中心可做倒反操作，常用i表示。有无对称中心对晶体的性质有较大影响。3）对称中心xyi4）反轴前三种对称元素所做的对称操作都是简单操作；如果连续做两个简单操作就成为复合操作。反轴：旋转倒反的复合操作，记为n。反轴也只有1、2、3、4、6五种。其中只有4是独立存在的。晶体中独立存在的宏观对称元素有8种：1、2、3、4、6、4、m、i。6.3.27个晶系按宏观对称性，可将晶体划分为7类，称为7个晶系。划分依据：根据特征对称元素（对称性最高的对称元素）进行划分。若要判断一个晶体属何种晶系，先要找出该晶体的全部对称元素，再根据特征对称元素就可找到归属。晶系特征对称元素无4个3次轴1个6次轴1个4次轴1个3次轴3个互相垂直2次轴，或2个互相垂直对称面1个2次轴，或1个对称面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7个晶系及其特征对称元素6.4晶体材料6.4.1石英晶体与压电材料压电效应把晶体切成薄片，薄片受压后在两个面上分别产生正电荷和负电荷，这就是晶体的压电效应。没有对称中心的晶体叫非中心对称晶体，只有非中心对称晶体可能有压电效应。利用压电效应可判断晶体的对称性。石英晶体没有对称中心，是很好的压电材料。6.4.2钛酸钡晶体与非线性光学材料非线性光学效应1当光通过某种晶体后产生频率为入射光两倍的光，这种现象即非线性光学效应。产生非线性光学效应的晶体叫非线性光学晶体。要求：非中心对称晶体。钛酸钡晶体2分子式：BaTiO3。高温时，属立方晶系；温度降低时为四方晶系。BaOTi立方晶胞顶角有个TiO6八面体基团，有对称中心，无非线性光学性能。温度降低时，晶胞发生畸变，转变为四方晶系，无对称中心，四方BaTiO3是非线性光学晶体。用途：对高强度的激光光源进行调频、调相等，优良的压电、铁电等重要功能晶体材料。6.4.3BGO晶体材料——化合物Bi4Ge3O12的简称。特点：无色透明，在光和X射线辅照下，室温有很强的发光性能，是新一代闪烁晶体材料。用途：探测X射线、射线和石油勘探等。BGO晶体属立方晶系，晶胞中有4个Bi4Ge3O12分子。Bi3+周围有6个GeO4四面体。作为闪烁晶体，对BGO晶体的纯度要求极高。6.5晶体缺陷理想晶体是指晶体中的原子、分子完全按照严格的周期性重复排列得到的晶体。实际晶体偏离理想的周期性重复排列的现象，称为晶体缺陷。对晶体材料来说...
