上海交通大学：《探索物质微观世界》课程教学资源（课件讲义）第五讲 晶体结构

上游充通大粤 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 探索微观物质世界 第五讲晶体结构 饶群力 上海交通大学 分析测试中心

探索微观物质世界 第五讲 晶体结构 饶群力 上海交通大学 分析测试中心

上浒气通大粤 金刚石和石墨。 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 石墨与金刚石都是C单质，化学性质近似，前者更活泼。 物理性质有较大区别： 金刚石 石墨 外观 无色透明、正八面 深灰色，细鳞片状 体 固体 光泽 经加工后发出夺目 略带金属光泽 光彩 硬度 是目前已知最大的 1-2级 Mohs硬度10级 导电性 无 良好 导热 良好 好 1后

金刚石和石墨 石墨与金刚石都是C单质, 化学性质近似，前者更活泼。 物理性质有较大区别： 金刚石 石墨 外观 无色透明、正八面 体 深灰色，细鳞片状 固体 光泽 经加工后发出夺目 光彩 略带金属光泽 硬度 是目前已知最大的 Mohs硬度10级 1-2级 导电性 无 良好 导热 良好 好

7三 上游充通大学 决定物理性质的因素。一 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 金刚石是由碳原子以共价键连接形成的正“四面体空间网状结构” 的“原子晶体”； 石墨是一种“层状结构”的“过渡型晶体”：层内碳原子以共价键 结合形成正六边形网状结构，层与层之间距离较大，相当于分子间 力的作用。 碳原子还可以组成那些结构，有什么特点？ 石墨

决定物理性质的因素 金刚石是由碳原子以共价键连接形成的正“四面体空间网状结构” 的“原子晶体”； 石墨是一种“层状结构”的“过渡型晶体”：层内碳原子以共价键 结合形成正六边形网状结构，层与层之间距离较大，相当于分子间 力的作用。 碳原子还可以组成那些结构，有什么特点？

e年 上序文大半研究原子排列的意义 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 原子排列 组织 性能 研究固态物质的内部结构，即原子排列和分布规律是 了解掌握材料性能的基础，从内部找到改善和发展新 材料的途径

原子排列 研究固态物质的内部结构，即原子排列和分布规律是 了解掌握材料性能的基础，从内部找到改善和发展新 材料的途径。 组织 性能 研究原子排列的意义

上浒充通大学 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 晶体与非晶体的结构和特点 原子或原子团、离 子或分子在空间按 晶体 定规律呈周期性 地排列构成的固体 原子、分子或离 非晶体 子无规则地堆积 在一起所形成的 固体

5 2.2 Crystal & non-crystal 非晶体 晶体与非晶体的结构和特点 晶体 原子或原子团、离 子或分子在空间按 一定规律呈周期性 地排列构成的固体 原子、分子或离 子无规则地堆积 在一起所形成的 固体

上游充通大 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY o 石英晶体 石英玻璃

6 2.5 Noncrystal materials 石英晶体 石英玻璃

7三 上浒充通大粤 e 晶体的宏观特征餐 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 自范性：晶体能够自发地呈现封闭的规则的外形。 对称性：晶体理想外形中常常呈现形状和大小相同的等同晶 面。 均一性：质地均匀，具有确定的熔点。 各向异性：晶体的一些物理性质因晶体取向不同而异。 金刚石的外形 石英晶体的形状

晶体的宏观特征 自范性：晶体能够自发地呈现封闭的规则的外形。 对称性：晶体理想外形中常常呈现形状和大小相同的等同晶 面。 均一性：质地均匀，具有确定的熔点。 各向异性：晶体的一些物理性质因晶体取向不同而异。 金刚石的外形 石英晶体的形状

上游充通大粤 e 晶体的微观特征 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY ©平移对称性 1月三后

晶体的微观特征 平移对称性

上游充通大￥ 非晶体的宏观特征。 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY (1)只有玻璃转化温度，无熔点。 (2)没有规则的多面体几何外型，可以制成 玻璃体，丝，薄膜等特殊形状。 (3)物理性质各向同性。 (4)均匀性来源于原子无序分布的统计性规 律，无晶界

非晶体的宏观特征 （1）只有玻璃转化温度，无熔点。 （2）没有规则的多面体几何外型，可以制成 玻璃体，丝，薄膜等特殊形状。 （3）物理性质各向同性。 （4）均匀性来源于原子无序分布的统计性规 律，无晶界

上游充通大粤 e SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 晶体结构的微观表征方法 —晶胞 晶胞是晶体的代表，晶体中最小的结构重复单元，形状 为平行六面体，其三边长度a,b,c不一定相等，也不一定 垂直。整个晶体是由晶胞并置堆砌而成。 划分晶胞要遵循2个原则：一是尽可能反映晶体内结构的 对称性；二是尽可能小。 () (b

晶体结构的微观表征方法——晶胞 晶胞是晶体的代表，晶体中最小的结构重复单元，形状 为平行六面体，其三边长度a,b,c不一定相等，也不一定 垂直。整个晶体是由晶胞并置堆砌而成。 划分晶胞要遵循2个原则：一是尽可能反映晶体内结构的 对称性；二是尽可能小