晶体学基础与X 射线单晶衍射分析 一、晶体及其对称性 晶体是由原子(离子,分子)在空间周期地排列构成地固体物质,为了更好的描述晶体这种周期排列的性质,可以把晶体中按周期重复的区域里的结构抽象成一个点,这样周期排列的点就构成了一个点阵,晶体的结构就可以表示成: 晶体结构=点阵+结构基元 的形式
用三个不相平行的单位矢量a,b,c可以点阵在空间排列的坐标,这三个矢量的长度a,b,c 及其相互之间的夹角γ,β,α称为点阵参数或晶胞参数
点阵在空间的排列是高度有序的,这决定了其可以做某些对称操作
固定一个点不动的对称操作(包括旋转,镜像,中心反映)可以有 32 种,对应 32 个点群
实际晶体中除了点操作外,还可以存在螺旋轴,滑移面,若把这些操作和点操作进行组合,可以产生230 种对称操作,对应 230 个空间群,所有晶体的对称操作只可能是这230 个空间群中的一个
了解晶体所属的空间群对测定晶体结构,判断晶体性质是极为重要的
二、倒易点阵和衍射方向 由于晶体具有周期性的排列结构,X 射线照射到晶体上会 产生衍射,为了更方便 的解释 晶体的衍射现 象,引 入 了倒易点阵的概 念
倒易点阵是从 是从 晶体点阵中抽象出 来 的一套 点阵
它 与晶体点阵的关 系 可以用下 面的公 式描述: 其中a*,b*,c*是倒易点阵的单位矢量,倒易点阵上的点h,k,l的向量H 可以表示为: ᵀ=hᵁ∗ + kᵁ∗ + lᵁ∗ 向量H 的与晶体点阵中的平面(h,k,l)垂 直 ,其长度与点阵中dhkl成反比 ,即 : H=1/dℎᵅᵅ
晶体产生衍射的基本条件满足布拉格方程: 也即: sinθhkl=1dℎᵅᵅ2λ= Hℎᵅᵅ2λ 从这里可以看出,只有倒易点阵Hhkl对应的方向才是晶体衍射极大值出射的方向
三、晶体基本信息的测定 晶体的基本信息也就是晶体的晶胞参数和所属的空间群,其中晶胞参数可