《材料化学》课程教学课件（讲稿）第一章 晶体学基础 1.1 晶体结构的周期性

在给定的外界条件下，若材料的化学成分固定时，则材料的性能（物理、化学及力学性质，）只取决于材料的内部结构和组织。在材料的组成、结构和性能三者中结构起关键作用，研究材料的结构就是从原子、分子水平上来研究材料的微观结构。3/4/20214:52:13PM

在给定的外界条件下，若材料的化学成分 固定时，则材料的性能（物理、化学及力学 性质，）只取决于材料的内部结构和组织。 在材料的组成、结构和性能三者中结构起关 键作用，研究材料的结构就是从原子、分子 水平上来研究材料的微观结构。 3/4/2021 4:52:13 PM

晶体材料结构绝大部分实际使用的材料都是固体状态的，固体一般分为晶体和非晶体两大类。3/4/20214:52:13PM

晶体材料结构 绝大部分实际使用的材料都是固体状 态的，固体一般分为晶体和非晶体两大 类。 3/4/2021 4:52:13 PM

晶体离子或分子在空间原子或原子团按一定规律呈周期性地排列构成长程有序orderLong-range非晶体原子、分子或离子无规则地堆积在一起所形成长程无序Long-rangedisorder短程有序short-rangeorder3/4/20214:52:13PM4

3/4/2021 4:52:13 PM 4 Concepts 长程有序 Long-range order 晶体 非晶体 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 原子、分子或离子无规则地堆积在 一起所形成 长程无序Long-range disorder 短程有序short-range order

特点熔点突变规则不规则晶体：有确定的熔点排列排列渐变不规则不规则非晶体：无确定的熔点排列排列3/4/20214:52:13PM

特点 熔点 晶体： 规则 排列 不规则 排列 有确定的熔点 非晶体： 不规则 排列 不规则 排列 无确定的熔点 突变 渐变 3/4/2021 4:52:13 PM

方石英Comparison01020503040石英玻璃50010204030石英凝胶Curve ofX-ray Diffraction2030405001020(°)63/4/20214:52:13PM

3/4/2021 4:52:13 PM 6 Comparison Comparison 方石英 石英玻璃 石英凝胶 2θ(°) 衍射强度 Curve of X-ray Diffraction

晶态与非晶态之间的转变非晶态所属的状态属于热力学亚稳态，所以非晶态固体总有向晶态转化的趋势，即非晶态固体在一定温度下会自发地结晶，转化到稳定性更高的晶体状态。通常呈晶体的物质如果将它从液态快速冷却下来也可能得到非晶态。人3/4/20214:52:13PM

3/4/2021 4:52:13 PM 7 晶态与非晶态之间的转变 ◼ 非晶态所属的状态属于热力学亚稳态，所以非晶态固 体总有向晶态转化的趋势，即非晶态固体在一定温度 下会自发地结晶，转化到稳定性更高的晶体状态。 ◼ 通常呈晶体的物质如果将它从液态快速冷却下来也可 能得到非晶态

[归纳]晶体所共有的一个基本点：其内部结构都具有明显的空间排列上的周期性。晶体的宏观特征：【自范性］?规则的几何外形晶面角守恒有固定的熔点（meltingpoint）●物理性质的各向异性（anisotropy）指同一晶体在不同方向上具有不同的性质晶体的均匀性晶体的对称性晶面角守恒定律：属于同一晶种的晶体，两个对应晶面间的夹角恒定不变。3/4/20214:52:13PM

［归纳］ 晶体所共有的一个基本点：其内部结构都具有明显的空间 排列上的周期性。 晶体的宏观特征： ⚫规则的几何外形［自范性］ ⚫晶面角守恒 ⚫有固定的熔点(melting point) ⚫物理性质的各向异性（anisotropy）指同一晶体在不同 方向上具有不同的性质 ⚫晶体的均匀性 ⚫晶体的对称性 晶面角守恒定律：属于同一晶种的晶体，两个对应晶面间 的夹角恒定不变。 3/4/2021 4:52:13 PM

晶体结构的几个基本概念周期性：同一种质点在空间排列上每隔一定距离重复出现周期：任一方向排在一直线上的相邻两质点之间的距离晶格（lattice）：把晶体中质点的中心用直线联起来构成的空间格架结点（latticepoints）：质点的中心位置。空间点阵年（spacelattice）：由这些结点构成的空间总体晶胞（unitcell）：构成晶格的最基本的几何单元93/4/20214:52:13PM

3/4/2021 4:52:13 PM 9 晶体结构的几个基本概念 周期性：同一种质点在空间排列上 每隔一定距离重复出现。 周期：任一方向排在一直线上的相 邻两质点之间的距离。 晶格（lattice）：把晶体中质点的中心用直线联起来构成的 空间格架。 结点（lattice points）：质点的中心位置。 空间点阵（space lattice）：由这些结点构成的空间总体。 晶胞（unit cell）：构成晶格的最基本的几何单元

第一章材料化学晶体学基础1.1晶体结构的周期性1.1.1晶体结构的周期性与点阵1.1.2晶体结构参数1.1.3实际晶体

材料化学 第一章 晶体学基础 1 1.1.1 晶体结构的周期性与点阵 2 1.1.2 晶体结构参数 3 1.1.3 实际晶体 1.1 晶体结构的周期性

1.1晶体结构的周期性1.1.1晶体结构的周期性与点阵晶体结构的周期性1.晶体：内部粒子（原子、分子、离子）或粒子集团在空间按一定规律周期性重复排列而成的固体。2.周期性：一定数量和种类的粒子在空间排列时，在一定的方向上，相隔一定的距离重复地出现的现象。3.周期性结构的二要素：结构基元点(1)周期性重复的内容阵周期的大小和方向(2)周期性重复的方式

2.周期性：一定数量和种类的粒子在空间排列时，在一定的方向上，相隔一定的 距离重复地出现的现象。 1.1 晶体结构的周期性 1.1.1 晶体结构的周期性与点阵 一、晶体结构的周期性 1.晶体:内部粒子（原子、分子、离子）或粒子集团在空间按一定规律周期性重复排列 而成的固体。 (1)周期性重复的内容 (2)周期性重复的方式 结构基元 周期的大小和方向 点 阵 3.周期性结构的二要素：