科大钱院士 结晶化学 第一章VIP免费

结晶化学第一章晶体及其本质-晶体概念的发展-点阵与点阵结构-晶体定义及其基本性质在科学发展过程中，晶体概念得到不断深化和完善。比如：-晶体构造理论-惠更斯理论-点阵结构理论晶体概念的发展古人认为无色透明的石英是由过冷的冰形成的，称为“Krystallos”。英文crystal是起源于这个词。中世纪人们研究了许多矿物晶体后形成一个初步的概念：晶体是具有规则多面体外形的固体。如石英、食盐、金刚石、方解石.人类认识晶体首先是从观察天然矿物的外部形态开始。浩羽理论中方解石偏三角面体的结构示意图1784年，浩羽把各种外形的方解石打碎后，发现方解石晶体是沿着一定方向劈开（解理性），而且所得到的这些小碎块都是非常相似的平行六面体，他们具有相同的面角。他认为晶体分到最后就是小到不可再分的平行六面体，它们是组成晶体的实心的“分子”。方解石晶体就是这些最小的平行六面体“分子”并排密积地堆砌成的。如图，晶面成阶梯状，但宏观来看仍为光滑的平面。晶体构造理论晶体构造理论大大推动了结晶学的发展。但它也有一些缺点：第一，理论所根据的解理性不大可靠。如萤石，解理面为正八面体，而仅用正八面体不能堆砌晶体。第二，把最小的平行六面体单位称为组成晶体的“分子”。这显然是不确切的，因为晶体内部还不是那么实心与毫无间隙的。晶体构造理论：第一，同一种晶体是由同样的平行六面体的单位组成的，所以不论外形如何不同，同一种晶体都具有完全一致的内部构造；第二，这些平行六面体是用并排密积的方式堆砌起来的。惠更斯对方解石晶体结构的臆测1690年惠更斯提出：晶体中质点的有序排列导致晶体具有某种多面体外形。惠更斯理论布拉威(A.Bravais)等人在总结前人工作的基础上，逐渐建立了晶体的点阵结构理论。1848年，布拉威确定了十四种空间点阵型式。但这种理论一直到1912年用X射线研究晶体的方法发现以后，才在实验上得到证实。点阵结构理论认为，晶体结构是晶胞在三维空间平移延伸而来的。可以抽象成14种空间点阵格子在空间的周期性排列。这种排列形成一定形式的空间点阵结构。点阵反应了晶体结构中的周期性。在晶体的衍射效应中，X射线衍射方向决定于晶胞的大小和形状；衍射强度取决于晶胞中原子的分布。点阵结构理论随着对晶体内部本质结构的认识加深，许多事实说明，仅从几何外形来判断是否晶体是不充分的。在自然界中，具有天然多面体外形的晶体是少数的。但实际上，晶体在自然界普遍存在的，矿石，沙子，水泥，糖，骨骼，牙齿直到眼角膜都是晶体。赤铁矿方解石点点点点点点点等同点点阵•点阵：一组周围环境相同，为数无限的点构成点阵。•等同点：具有相同的物质环境和几何环境的质点。等同点点阵•结构基元:存在被周期重复的最小单位。•周期abc空间点阵中位于一直线上的点阵点均以相等距离重复出现，其重复出现的最小间距称为该方向的点阵周期。(a)石墨晶体的一个平面层(b)周期重复的是一对碳原子1和2碳原子周围环境不同石墨晶体的点阵结构图等同点系一等同点系二等同点系点阵按点阵点在空间的分布，可分为三类：直线点阵平面点阵空间点阵•点阵结构：无限周期重复的结构。点阵结构又分为直线点阵结构、平面点阵结构、空间点阵结构。晶体中绝大多数为空间点阵结构，只有极少数近似于直线点阵结构（如石棉，纤维）和平面点阵结构（如云母）。群的定义群是按照某种规律相互联系着的一组元素的集合，是具有特定属性及相互联系的一类元素的集合。群的元素可以是字母、数字、对称操作等。晶体学中点群和空间群中元素为对称操作。群可以表示为：G={A1,A2,A3,A4,…,AN}A1,A2,A3,A4,…,AN称为群的元素。N称为群的阶次，即元素个数。它既可以是无限的集合，也可以像晶体学中的点群和空间群是有限的集合，但这一集合必须具备一定的规则，即群的基本性质。（1）封闭性同一群中的群元素的任意两个或多个的乘积必为群中的一个元素。（2）恒等元素每个群G中，必有一个恒等元素E，它和群中任意一个元素相乘，所得的乘积仍为该元素而不变：E·A=A·E=A（3）逆元素群G中每一元素A均存在逆元素A-1.对于对称操作群，每一操作A均存在逆操作A-1，A-1是按A的操作途径进行...