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晶体的常识 晶胞

物质常见的三态是气态、液态和固态。固态物质简称为固体，在固体中，原子、分子、离子或原子团被限制在固定的位置周围振动，所以固体具有比较刚性的结构，难以被压缩。

固体可以是晶态或非晶态，晶体以其结构中原子、分子、离子或原子团的有规则排列而区别于非晶体。

晶体随处可见在日常生活中起着非常重要的作用，例如，食盐、糖、苏打、红宝石、金刚石、石英等都属于晶态。了解晶体的特征，掌握晶体结构知识，对认识物质性质具有重要意义。

天然红宝石及制品

晶体的特征

一．晶体的特征

人们常从以下三方面来区别晶体和非晶体。

1. 晶体有自范性，而非晶体没有。

晶体呈自发形成的规则的几何外形，而非晶体没有一定的外形。

有些晶体很大，直接的呈现出美丽的多面体形状，如石英晶体呈菱柱或菱锥状，明矾晶体呈八面体形，雪花有多种形状，但都为六角形，我国古代早有“雪花多六出”的记载。

菱锥和菱柱状的石英晶体

正八面体形的明矾晶体

雪花晶体

有些晶体很小，肉眼看来是细粉末，似乎没有晶面，但借助于光学显微镜或电子显微镜也可以观察到它们整齐而有规则的外形，如我们可以观察到立方体状的氯化钠、棱柱状的硫酸铜、针状的羟基氧化铁等晶粒外形。

而玻璃、沥青、石蜡等是非晶体，它们冷却凝固时不会自发形成多面体外形，没有特征的形状，所以又称无定形体。

硫酸铜晶体小颗粒和放大的结构

放大的氯化钠晶体颗粒

我们把晶体在适宜的条件下，能够自发的呈现封闭的规则和凸面体外形的性质叫做晶体的自范性。晶体自范性是晶体中粒子微观空间里呈现周期性有序排列的的宏观表象。

晶体的自范性是需要在适宜的条件下才能体现的，这个适宜条件通常指生长速率适当，如果熔融态物质冷却凝固速率过快，常常只得到看不到多面体外形的粉末或没有规则外形的块状物。如玛瑙石熔融态的二氧化硅快速冷却形成的，而水晶是热液缓慢冷却形成的。

缺角的氯化钠晶体在饱和氯化钠溶液中慢慢会变为完美的立方体晶体，这也是晶体自范性的一种表现。

2.晶体具有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点。

如冰在0︒C融化，氯化钠在801︒C熔化，这些物质在熔点以上成液态，熔点以下成固态，熔点液-固两相共存；而非晶体玻璃受热时，只会慢慢软化而成液态，它没有固定的熔点。

3.晶体显各向异性，而非晶体显各向同性。

在石英表面涂一薄层石蜡，用热的针尖接触石蜡，接触点周围石蜡融化成椭圆形，用玻璃代替石英，熔化的石蜡则铺成圆形。这表明石英各个方向导热性不同，而玻璃的各个方向导热性是都是相同的。此外，导电性、膨胀系数、折射率等也都显示类似的差别。

晶体与非晶体的判断

二．晶体与非晶体的判断

判断晶体和非晶体要将上述三方面综合考虑。

有规则的几何外形是指物质凝固或从溶液中结晶的自然生长过程中所形成的外形，而不是指加工成某种特定的几何外形。如玻璃是非晶体，但它很容易被加工成各式各样的有规则外形。一种物质随其生长条件的不同，外形也会略有不同，如水溶液中结晶得到的氯化钠晶粒形状为立方体，而溶液中若同时含有尿素，则可以结晶为八面体。有些物质颗粒很小不易观察其外形，所以单从“外形”难于正确判断是否是晶体。

固定的熔点是晶体的特征，例如铁的熔点是1538︒C，铜的熔点是1085︒C。而铁铜等受热会变得软一些，可以进行“热轧”，但此时他们并没有液化。

各向异性是晶体的重要特征，但也有例外，如氯化钠是晶体，但由于这种晶体的高度对称性，光在其中的传播速度却显各向同性。

上述三点是宏观的、外表的描述晶体的特征。判断固体是晶体还是非晶体和测定晶体结构最有效的方法是X射线衍射实验。

获得晶体的三条途径

三.获得晶体的三条途径

(1)熔融态物质凝固；

(2)溶质从溶液中析出；

(3)气态物质凝华

晶体特殊的对称性 晶面夹角守恒定律

四．晶体特殊的对称性 晶面夹角守恒定律

17世纪中叶丹麦矿物学家斯登诺在仔细研究石英晶体时发现，石英晶体的形状大小尽管变化多端（如下图所示）但对应晶面的夹角却相等。即不论哪一种形状的石英晶体，其a面与b面所形成的夹角都相等，b面与c面，c面与a面之间的夹角也相等。随后人们广泛测量各种晶体的晶面夹角，证实晶面夹角相等是普遍的规律，这就是晶体学的第一个定律——晶面夹角守恒定律。这个定律在寻找矿物、鉴定矿物等工作中至今还有实用价值。

根据晶面夹角的关系，可以“去伪存真”的找出晶体的理想外形，随之即可看到晶体外形的对称性，从而促使人们去探索晶体内部的对称性规律。

晶胞

二、晶胞

1．晶体中的微粒是周期性有序排列的，__________叫晶胞。

晶胞就是_________________。

2、晶体和晶胞的关系：整块晶体可以看成是数量巨大的晶胞“__________________”而成。

3．晶胞中粒子数的计算方法：由晶胞构成的晶体，其化学式不一定是表示一个分子中含有多少个原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类原子的个数，即各类

原子的最简个数比。晶胞中粒子数的计算，通常采用均摊法。

均摊法的根本原则是：晶

胞任意位置上的一个原子如果是被

x个晶胞所共有，那么，每个晶胞对这个原子分得的份额就是1/x。

立方体晶胞中各质点的系数

位置	顶点	棱边	面心	体心
贡献

六棱柱晶胞中各质点的系数

位置	顶点	底面边	侧棱	面心	体心
贡献

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