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高中化学竞赛经典讲义(4)

来源:网络收集 时间:2019-03-11 下载这篇文档 手机版
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caa

晶胞形状:六方

晶胞参数:a=b1c, ?=?=90?, ?=120?

特征对称元素:上图红色虚线所示方向上的1个6或1个6

位序的方向:c (6次轴), a(与6次轴垂直), 2a+b (与6次轴垂直并与第二位方向成30?)

⑶ 四方晶系

caa 晶胞形状:四方

晶胞参数:a=b1c, ?=?=?=90?

特征对称元素:上图红色虚线所示方向上的1个4

位序的方向:c(4次轴), a(与4次轴垂直), a+b (与4次轴垂直并与第二位方向成45?)。 ⑷ 三方晶系

acaaaa

晶胞形状:三方晶系的晶体可按两种方法进行划分:一部分晶体按六方晶胞划分,可得到素晶胞;而

另一部分晶体按此法划分晶胞则得到含三个结构基元的复晶胞,如果要得到素晶胞,可按照菱面体型式进行划分,如上面右图所示。

晶胞参数:a=b1c, ?=?=90?, ?=120? (六方);a=b=c, ?=?=?<120?190?(菱面体) 特征对称元素:上图红色虚线所示方向上的1个3 位序的方向:c, (3次轴) a (与3次轴垂直)。 ⑸ 正交晶系

cba 晶胞形状:正交

晶胞参数:a1b1c, ?=?=?=90?

特征对称元素:通过相对面中点的3个2(相互垂直);或垂直于边的2个m(相互垂直) 位序的方向:a, b, c (3个互相垂直的2次轴) ⑹ 单斜晶系

cba 晶胞形状:单斜

晶胞参数:a1b1c, ?=?=90?1?

特征对称元素:上图红线所示的1个2;或垂直于红线的1个m 位序的方向:b (2次轴) ⑺ 三斜晶系

cba 晶胞形状:三斜

晶胞参数:a1b1c, ?1?1? 特征对称元素:无

位序的方向:a (平行六面体的边)

④ 晶族

高次轴:n>2的旋转轴或反轴。

根据高次轴的数目,七个晶系可进一步归为三个晶族:

⑴高级晶族 多于一个高次轴:立方晶系。

⑵中级晶族 只有一个高次轴:六方晶系,四方晶系,三方晶系。

⑶低级晶族 没有高次轴:正交晶系,单斜晶系,三斜晶系。

⑤ 空间点阵型式

七个晶系共有七种(正当)晶胞形状,晶体的正当晶胞和空间点阵的正当单位互相对应,因此,正当单位的形状也有七种:立方、六方、四方、三方、正交、单斜、三斜。

从七种形状的几何体出发,每个顶点上放置一个点阵点,得到素(正当)单位,给出简单(P)的点阵型式。

在这些素单位中再加入点阵点,得到复(正当)单位,这个过程称为点阵有心化。

点阵有心化必须遵循三个原则:

⑴ 由于点阵点周围环境相同,这要求加入的点阵点只能位于体心、面心、底心位置,

给出体心(I)、面心(F)、底心(C)的点阵型式。 ⑵ 不破坏晶系的特征对称元素。

⑶ 能给出新的正当单位。

【例】无底心立方的点阵型式。对于立方晶系,若底面带心,会破坏体对角线上三重旋转轴(立方晶系的

特征对称元素)的对称性,不能保持为立方晶系。所以立方晶系的点阵型式中没有底心立方。

底心破坏了立方晶系中3的对称性aaa

【例】 无四方面心和四方底心的点阵型式。四方面心可由更小的四方体心代替;四方底心可由更小的简

单四方代替,因此,没有给出新的正当单位。

四方底心可由更小的简单四方代替caa 遵循遵循点阵有心化的原则,只有14种正当单位,称为14种空间点阵型式(或称布拉维格子)。 立方晶系的点阵有简单(P)、体心(I)、面心(F)三种型式。 四方点阵有简单(P)和体心(I)两种型式。

正交点阵有简单(P)、底心(C)、体心(I)、面心(F)四种型式。 单斜点阵有简单(P)和底心(C)两种型式。

六方、三方和三斜都不带心,只有一种点阵型式。六方点阵的记号为H,三方点阵的记号为R。 下图为14种空间点阵型式。

PIFH二二二二二二二二二二二二

R简单六方 PC二二二二二二二二

I简单三方

PCF二二二二二二二二二二二二二二二二

PCP简单单斜底心单斜

简单三斜

3. 晶体的微观对称性

① 微观对称元素

在讨论晶体的微观对称性时,考虑的是晶体的空间点阵结构。空间点阵是无限大的图形,除了点操作外,平移等空间操作也可以使结构复原。因此,晶体的微观对称元素不仅包含前面提到微观对称元素,还增加了点阵、螺旋轴和滑移面。 ② 空间群

点阵结构的空间对称操作构成了空间群。

根据晶体中的宏观对称元素,可将晶体分别归属与32个点群。在此基础上,将宏观对称元素用微观对称元素代替,即

旋转轴 ? 旋转轴,或螺旋轴 (轴的阶相同)

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