第一个被解析晶体结构的物质

晶体结构解析步骤

Steps to Crystallographic Solution

(基于SHELXL97结构解析程序和DOS版SHELXTL画图软件。在DOS下操作)

注意：

1. 每一个晶体数据必须在D:/STRUCT下建立一子目录(如D:\\STRUCT\\AAA)，并将最初的数据备份一份于AAA目录下的子目录ORG;

2. 此处用了STRUCT.BAT批文件，它存在于C:\\根目录下，内有path= c:\\nix; c:\\exe; d:\\ struct; c:\\windows\\system32 (struct为工作目录，exe为SHELXL97程序，nix为SHELXTL画图) 3. 在了解DOS下操作之后，可在WIN的WINGX界面下进行结构解析工作，画图可用XP或DIAMOND软件进行。 一. 准备

1. 检查是否有inf、dat和f2(设为sss.f2)文件

2. 用EDIT或记事本打开dat或inf文件, 并于记录本上记录下相关数据(下面所说的记录均指记录于记录本上)：

⊕ 从% crystal data项中，记下晶胞参数及标准偏差(cell)；晶体大小(crystal size)；颜色(crystal col

ICSD Inorganic Crystal Structure Database 无机晶体结构数据库

CSD The Cambrige Structural Database System 有机晶体结构数据库 CCDC 有机物结构数据库

二、掌握群的定义及其本质，了解晶体点群与空间群的一般概念 群是按照某种规律相互联系的一些元素的集合。必须满足以下四个条件：1封闭性群中任意两个元素的乘积，必为群中的一个元素； 2单值性群中元素的乘积满足结合律：A(BC)=(AB)C 3可逆性群中每个元素都存在逆元素：XX-1=X-1X=E

4存在单位元素E：E与任何元素相乘，得到其本身：EX=XE=X 群的本质不在于构成群的元素是什么，而在于它们必须服从上述四条规则。

点群一般用于研究有限图形的对称性，对称元素有限且必相交于一点。

结晶学空间群，即“空间对称操作(元素)系”，就是能使三维周期物体(无限大晶体)自身重复的几何对称操作的集合。构成空间群的这些操作的集合构成数学意义上的群。空间群是保持晶体不变的所有对称操作(包括点群操作、平移以及它们的联合)的集合。

空间群总共有230种。其中不包含滑移面或螺旋轴的有73种，称为简单空间群；其余15

金属的晶体结构

1、金属的晶体结构

金属在固态下原子呈有序、有规则排列。

晶体有规则的原子排列，主要是由于各原子之间的相互吸引力与排斥力相平衡。

晶体特点： （1）有固定熔点，

（2）原子呈规则排列，宏观断口有一定形态且不光滑 （3）各向异性，由于晶体在不同方向上原子排列的密度不同，所以晶体在

不同方向上的性能也不一样。

三种常见的晶格及分析

（1）体心立方晶格：铬，钒，钨，钼，α-Fe。1/8*8+1=2个原子

（2）面心立方晶格：铝，铜，铅，银，γ-Fe。1/8*8+1/2*6=4个原子

（3）密排六方晶格：镁，锌。6个原子?用以描述原子在晶体中排列的空间格子叫晶格

体心立方晶格 面心立方晶格

密排六方晶格

2、金属的结晶

结晶的概念：金属材料通常需要经过熔炼和铸造，要经历有液态变成固态的凝固过程。金属由原子的不规则排列的液体转变为规则排列的固体过程称为结晶。

结晶过程 ：不断产生晶核和晶核长大的过程 冷却曲线：

过冷现象：实际上有较快的冷却速度。

过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差，过冷度。 金属结晶后晶粒大小

一般来说，晶粒越细小，材料的强度和硬度越高，塑性韧性越

典型的晶体结构

1.铁

铁原子可形成两种体心立方晶胞晶体：910℃以下为α－Fe，高于1400℃时为δ－Fe。在这两种温度之间可形成γ－面心立方晶。这三种晶体相中，只有γ－Fe能溶解少许C。问：

1．体心立方晶胞中的面的中心上的空隙是什么对称？如果外来粒子占用这个空隙，则外来粒子与宿主离子最大可能的半径比是多少？

2．在体心立方晶胞中，如果某空隙的坐标为（0，a/2，a/4），它的对称性如何？占据该空隙的外来粒子与宿主离子的最大半径比为多少？

3．假设在转化温度之下，这α－Fe和γ－F两种晶型的最相邻原子的距离是相等的，求γ铁与α铁在转化温度下的密度比。

4．为什么只有γ－Fe才能溶解少许的C？ 在体心立方晶胞中，处于中心的原子与处于角上的原子是相接触的，角上的原子相互之间不接触。a＝(4/3)r。

① ② ③

1．两个立方晶胞中心相距为a，也等于2r＋2rh［如图①］，这里rh是空隙“X”的半径，a＝2r＋2rh＝(4/3)r rh/r＝0.115（2分）

面对角线（2a）比体心之间的距离要长，因此该空隙形状是一个缩短的八面体，称扭曲八面体。（1分）

2．已知体心上的两个原子（A和B）以及连接两个晶体底面的两个角上原子［图②中C和D］

第一章晶体结构习题

1、概念：

晶体，晶体结构，空间点阵，离子半径，离子极化，配位数，固溶体，合金 2、在正交简单点阵、底心点阵、体心点阵、面心点阵中分别画出（110）、（001两组晶面，并指出每个晶面上的结点数？

3、设有某一晶面在x、y、z三个坐标轴上的截距分别为1a，2b，3c，求该晶面符号？

4、 在立方晶系中，一晶面在x轴的截距为1，在y轴的截距为1/2，且平行于z轴，一晶向上某点坐标为x=1/2，y=0，z=1，求出其晶面指数和晶向指数，并绘图示之？

答：根据晶面和晶向指数的标定方法可知，题中晶面指数为（120），如图中ABCD，晶向指数为[102]如图中OP。

6、画出立方晶系中下列晶面和晶向：（010），（011），（111），（231），(321)，[010]，[011]，[111]，[231]，[321]

7、什么叫离子极化？极化对晶体结构有什么影响？

在离子紧密堆积时，带电荷的离子所产生的电场必然要对另一离子的电子云发生作用（吸引或排斥），因而使这个离子的大小和形状发生了改变,这种现象叫离子极化。

极化会对晶体结构产生显著影响，主要表现为极化会导致离子间距离缩短，离子配位数降低，同时变形的电子云相互重叠，使键性由离子键

第一章

P4

问题 对14种布拉菲点阵中的体心立方，说明其中每一个阵点周围环境完全相同

答：单看一个结晶学原胞可知各个顶点上的阵点周围环境相同，将单个结晶学原胞做周期性平移可知，该结晶学原胞中的体心阵点亦可作为其他结晶学原胞的顶点阵点，即体心阵点与顶点阵点周围环境也相同，从而得证体心立方中每一个阵点周围环境完全相同。

问题 在二维布拉菲点阵中，具体说明正方点阵的对称性高于长方点阵。

答：对称轴作为一种对称要素是评判对称性高低的一种依据，正方点阵有4条对称轴而长方点阵只有两条对称轴，故正方点阵的对称性高于长方点阵。

P9

问题 晶向族与晶面族概念中，都有一个“族”字。请举一个与族有关的其他例子，看看其与晶向族、晶面族有无相似性？

答：“上班族”、“追星族”

它们与晶向族、晶面族的相似性在于同一族的事物都有某一相同的性质。

问题 几年前一个同学问了这样的问题：e??2晶面该怎么画？你如何看待他的问题？应

?该指出，这位同学一定是动了脑筋的！结论是注重概念 答：

晶面无意义、不存在。晶向

是晶面

的法向量，相同指数的晶面与晶

向时一一对应的。在晶体中原子排布规则，各阵点以点阵常数为单位长度构成离散空间，阵点坐标值是整数，因此晶面指数应为整数时晶面才

第一章 晶体结构

1、 三维空间有多少种布拉菲格子？画图说明这些布拉菲格子。

解：三维空间有14种布拉菲格子，分别如下图所示：

2、 石墨层中的碳原子排列成如图所示的六角网状结构，试问一个原胞含有几个原子？为什

么？

解：石墨层中一个原胞包含两个原子。图中A和B原子是不等价的，它们的几何处境不相同，因此一个原胞中至少有两个碳原子；如图所示，石墨单层可通过图中虚线框所围，包含A、B两个原子的单元周期性平移得到，它能构成石墨单层的一个原胞，因此石墨层中一个原胞包含两个原子。

3、 利用刚球密堆模型,求证球可能占据的最大体积与总体积之比为：

?(1) 简单立方

6(5) 金刚石；（2）体心立方

322（3）面心立方（4）六角密积?；?；?； 8663?。 16解：（1）在简立方的结晶学原胞中，设原子半径为R，则原胞的晶体学常数a?2R，则简立方的致密度（即球可能占据的最大体积与总体积之比）为：

441??R31??R3???33?33?

6a(2R)（2）在体心立方的结晶学原胞中，设原子半径为R，则原胞的晶体学常数a?4R/3，则体心立方的致密度为：

442??R32??R33?3??33?? 38a(4R/3)（3）在面心立方的结晶学原胞中，设

我大学的第一个学期

不知不觉大学生活的第一个学期已经过去了，大学的第一个学期，说充实也充实，但又根本不算充实，因为给我的感觉就是：什么也没做，荒废了很多时间。虽然在第一个学期里因为找不到目标没有动力而堕落了许多，但是要说一点收获也没有也是不可能的，静下来想想发现其实也收获了不少……

1． 培养了学习和生活上的独立性与自主性。从小到大在学校我基本上都是内宿，所以住宿

对我是一件很平常的事。这次，不同的是家人不在身边，没有人会整天在你身边替你担心还缺什么，帮你去买你的生活必需品，每件事都要自己想，自己做。我是一个比较缺乏独立性的人，很多事都还做得不好，但我相信在大学四年里能培养和锻炼我的能力，让我越变越好！

2． 认识了许多不同地方的同学和朋友。班级里有来自各地的，大家相处很融洽，在开展了

几次班级活动后，大家也越来越熟悉，很开心认识大家！还有我们宿舍，有哈尔滨的，有桂林的，有浙江的，各地的语言啊习惯啊都不同，常常会发生许多好玩的事情，哈哈，大家都很开心，希望接下来的四年也能继续保持我们的和睦与快乐！

3． 参加社团活动，增强了自身能力。可能是因为我没太大兴趣并且比较胆小的原因吧，学

生会什么的我都没去尝试。但对社团比较感兴趣，我还是鼓了很大的勇气才站

材料科学基础第二章材料的结构结晶学基础知识东华理工大学化生材学院材料科学与工程系Materials Science& Engineering, East China Institute of Technology2011/09/21 Jugong ZHENG Dept. Materials Science&and Engineering, ECIT

本章提要人们使用的材料绝大多数属于固体材料，其中大多数材料中质点的排列具有周期性和规则性，属于晶态材料。不同的晶体，其质点间结合力的本质不同，质点在三维空间的排列方式不同，使得晶体的微观结构各异，反映在宏观性质上，不同晶体具有截然不同的性质。要描述晶体的微观结构，需要具备结晶学方面的基本知识。因此，首先要熟悉材料的结构特征及其描述方法。本章主要内容有：晶体学基础、决定离子晶体结构的基本因素、常见的单质和化合物晶体结构、硅酸盐结构、高分子材料结构。

2011/09/21 Jugong ZHENG

Dept. Materials Science&and Engineering, ECIT

本章提要2.1结晶学基础知识 2.2决定离子晶体结构的基本因素 2.3单质晶体结构 2.4无机化合

我大学的第一个学期

不知不觉大学生活的第一个学期已经过去了，大学的第一个学期，说充实也充实，但又根本不算充实，因为给我的感觉就是：什么也没做，荒废了很多时间。虽然在第一个学期里因为找不到目标没有动力而堕落了许多，但是要说一点收获也没有也是不可能的，静下来想想发现其实也收获了不少……

1． 培养了学习和生活上的独立性与自主性。从小到大在学校我基本上都是内宿，所以住宿

对我是一件很平常的事。这次，不同的是家人不在身边，没有人会整天在你身边替你担心还缺什么，帮你去买你的生活必需品，每件事都要自己想，自己做。我是一个比较缺乏独立性的人，很多事都还做得不好，但我相信在大学四年里能培养和锻炼我的能力，让我越变越好！

2． 认识了许多不同地方的同学和朋友。班级里有来自各地的，大家相处很融洽，在开展了

几次班级活动后，大家也越来越熟悉，很开心认识大家！还有我们宿舍，有哈尔滨的，有桂林的，有浙江的，各地的语言啊习惯啊都不同，常常会发生许多好玩的事情，哈哈，大家都很开心，希望接下来的四年也能继续保持我们的和睦与快乐！

3． 参加社团活动，增强了自身能力。可能是因为我没太大兴趣并且比较胆小的原因吧，学

生会什么的我都没去尝试。但对社团比较感兴趣，我还是鼓了很大的勇气才站