晶體結(jié)構(gòu)與缺陷圖書目錄

前言

第1章　晶體的內(nèi)部構(gòu)造

1.1　晶體和非晶體

1.2　晶體的格子構(gòu)造

第2章　晶體的對稱性及晶體的分類

2.1　晶體的對稱性

2.2　對稱型、晶類與晶系

2.3　晶胞的選取與14種空間格子

第3章　幾種典型的晶體結(jié)構(gòu)

3.1　單質(zhì)(元素)的典型結(jié)構(gòu)

3.2　化合物的典型結(jié)構(gòu)

3.3　晶體的鍵合

第4章　晶向、晶面及一些有關(guān)問題

4.1　晶向指數(shù)與晶面指數(shù)

4.2　密排面與密排方向2100433B

本書主要根據(jù)作者多年使用的教材改編而成。共分12章，其中主要講述了晶體的空間格子構(gòu)造、對稱特性及晶類、晶系的劃分方法、晶體的一些典型結(jié)構(gòu)、與晶向晶面相關(guān)的知識、晶體的投影方法、標準投影、倒點陣的定義及應用；介紹了單質(zhì)元素和離子晶體的一些典型結(jié)構(gòu)和規(guī)律性因素、晶體缺陷以及它們的形成原因和觀測方法、晶體取向測定的方法及應用、人工晶體的一些生長方法等；本書可以作為材料科學與工程、物理學、化學等教育部一級學科的相關(guān)專業(yè)的教材，也可供從事半導體、金屬、陶瓷、晶體材料與器件等方面工作的科技工作者參考。

探究法、講授法

第一課時

[新課引入]：前面我們討論過原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)，對于化學鍵的形成也有了初步的了解，同時也知道組成千萬種物質(zhì)的質(zhì)點可以是離子、原子或分子。又根據(jù)物質(zhì)在不同溫度和壓強下，物質(zhì)主要分為三態(tài)：氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，下面我們觀察一些固態(tài)物質(zhì)的圖片。

[投影]：1、蠟狀白磷； 2、黃色的硫磺； 3、紫黑色的碘； 4、高錳酸鉀

[講述]：像上面這一類固體，有著自己有序的排列，我們把它們稱為晶體；而像玻璃這一類固體，本身原子排列雜亂無章，稱它為非晶體，今天我們的課題就是一起來探究晶體與非晶體的有關(guān)知識。

[板書]：一、晶體與非晶體

[板書]：1、晶體與非晶體的本質(zhì)差異

[提問]：在初中化學中，大家已學過晶體與非晶體，你知道它們之間有沒有差異？

[回答]：學生：晶體有固定熔點，而非晶體無固定熔點。

[講解]：晶體有固定熔點，而非晶體無固定熔點，這只是晶體與非晶體的表觀現(xiàn)象，那么他們在本質(zhì)上有哪些差異呢？

[投影] 晶體與非晶體的本質(zhì)差異

自范性 微觀結(jié)構(gòu) 晶體 有 原子在三維空間里呈周期性有序排列 非晶體 沒有 原子排列相對無序 [板書]：自范性：晶體能自發(fā)性地呈現(xiàn)多面體外形的性質(zhì)。

自范性 微觀結(jié)構(gòu)

晶體 有 原子在三維空間里呈周期性有序排列

非晶體 沒有 原子排列相對無序

[解釋]：所謂自范性即“自發(fā)”進行，但這里得注意，“自發(fā)”過程的實現(xiàn)仍需一定的條件。

例如：水能自發(fā)地從高處流向低處，但不打開攔截水流的閘門，水庫里的水不能下瀉。

[板書]：注意：自范性需要一定的條件，其中最重要的條件是晶體的生長速率適當。

[投影]：通過影片播放出，同樣是熔融態(tài)的二氧化硅，快速的冷卻得到瑪瑙，而緩慢冷卻得到水晶過程。

[設(shè)問]：那么得到晶體的途徑，除了用上述的冷卻的方法，還有沒有其它途徑呢？你能列舉哪些？

[板書]：2、晶體形成的一段途徑：

（1）熔融態(tài)物質(zhì)凝固；

（2）氣態(tài)物質(zhì)冷卻不經(jīng)液態(tài)直接凝固（凝華）；

（3）溶質(zhì)從溶液中析出。

[投影圖片]：

1、從熔融態(tài)結(jié)晶出來的硫晶體；

2、凝華得到的碘晶體；

3、從硫酸銅飽和溶液中析出的硫酸銅晶體。

[探究實驗]：完成教材實驗3-1，請同學們認真觀察，并提問同學觀察到什么現(xiàn)象。

[回答]：首先碘升華，然后在表面皿下面出現(xiàn)碘的固體。

[講解]：事實上，這里提到的固體就是凝華得到的碘晶體。

[過渡]：許多固體的粉末用肉眼是看不見晶體的，但我們可以借助于顯微鏡觀察，這也證

明固體粉末仍是晶體，只不過晶粒太小了！

[投影]：晶體二氧化硅和非晶體二氧化硅的示意圖

[提問]：小組討論，通過比較，可以得出什么樣結(jié)論。

[回答]：晶體的原子排列有序，而非晶體則不是。

[講述]：從本質(zhì)上來說，晶體的自范性是晶體中粒子在微觀空間里所呈的現(xiàn)周期性。

[講述]：通過前面對晶體與非晶體的討論，現(xiàn)在我們來總結(jié)一下，晶體有哪些特點：

[板書]：3、晶體的特點：

（1）有固定的幾何外形；

（2）有固定的熔點；

（3）有各向異性。

[解析]：對于同一幅圖案來說,從不同的方向?qū)徱?也會產(chǎn)生不同的感受,那么對于晶體來說,許多物理性質(zhì)：如硬度、導熱性、光學性質(zhì)等，因研究角度不同而產(chǎn)生差異，即為各向異性。

例如：藍晶石（Al2O3·SiO2）在不同方向上的硬度不同；石墨在與層垂直的方向上的導電率與層平行的方向上的導電率1∕10。

[小結(jié)]：可以根據(jù)晶體特點區(qū)別某一固體屬于晶體還是非晶體。然而，得出區(qū)別晶體與非晶體最可靠的方法是利用x-射線衍射實驗。

[提問]：通過這節(jié)課的學習，現(xiàn)在請你用一句話來定義晶體，應該怎么說？

[回答]：學生1、內(nèi)部原子有規(guī)律的排列的物質(zhì)；

學生2、內(nèi)部原子有規(guī)律的排列，且外觀為多面體的固體物質(zhì)。

[板書]：4、晶體的定義：

質(zhì)點（分子、離子、原子）在空間有規(guī)則地排列成的，具有整齊外型，以多面體出

現(xiàn)的固體物質(zhì)。

練習：

1、下列關(guān)于晶體與非晶體的說法正確的是：

A、 晶體一定比非晶體的熔點高

B、 晶體有自范性但排列無序

C、 非晶體無自范性而且排列無序

D、 固體SiO2一定是晶體

2、區(qū)別晶體與非晶體最可靠的科學方法是：

A、 熔沸點

B、 硬度

C、 顏色

D、 x-射線衍射實驗

第二課時：晶胞、原子在晶胞中的位置及其對晶胞的貢獻

[過渡]通過上面的學習，我們了解了晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別，那我們?nèi)绾蝸砻枋鼍w在微觀空間里原子的排列呢？有必要畫出千千萬萬個原子嗎？當然不必，也是不可能的。

[講述]我們只需在晶體微觀空間里取出一個基本單元即可。

[實物展示]蜂巢

[講述]這就好比我們要研究蜂巢，因為蜂巢是由無數(shù)多個蜂室構(gòu)成的，所以我們只需研究一個個基本單元——蜂室就可以了。晶體和其基本單元的關(guān)系就和蜂巢與蜂室的關(guān)系一樣。晶體也是由無數(shù)多個重復的基本單元“無隙并置”而成。這些基本單元我們稱之為晶胞。

[板書]二、晶胞

[教師講述]“無隙”即無間隙，“并置”指晶胞都是平行排列，取向相同。

設(shè)計意圖：“晶胞”、“無隙并置”又是比較抽象、難以理解的概念，通過蜂巢實物展示，運用比喻的方式介紹“晶體和晶胞”的關(guān)系，化抽象為形象，讓學生輕松掌握“晶胞”、“無隙并置”，并很好地理解晶胞和晶體的關(guān)系。

[幻燈投影]晶胞（一般都為平行六面體）

[師生活動]首先由老師展示晶胞實物模型——一個平行六面體和一只乒乓球。乒乓球好比是晶體中的某個原子，請同學分組討論，這個原子在六面體上可以有幾個不同的位置出現(xiàn)？（學生分組討論，教師巡視指導）

[學生匯報]請一組同學代表匯報討論結(jié)果（結(jié)合實物，效果很好）

[動畫投影]晶胞中原子可能在晶胞出現(xiàn)的不同位置包括：晶胞的頂點、棱上、面上、體內(nèi)

[師生活動]這四個不同位置的原子對晶體的貢獻也不盡相同。分四組同學分別討論后告訴大家。（教師巡視，學生交流）

[學生匯報]學生分別匯報討論結(jié)果。（在投影上同步展示討論結(jié)論）

[幻燈投影]原子在晶胞的頂角、棱、面上及晶胞內(nèi)時，一個晶胞平均擁有的原子情況。并對學生的討論結(jié)果一一驗證。

設(shè)計意圖：有關(guān)晶胞中原子的位置及其對晶胞的貢獻是一個抽象，難以理解的問題；用平行六面體和乒乓球作為實物模型，學生能很好地借助模型發(fā)揮空間想象；在學生討論、分析、匯報以后，再結(jié)合動畫加以驗證，將抽象的事物具體化，使學生學得輕松而又能很好地掌握相關(guān)知識；整個過程均由學生完成，學生真正地“動”起來，課堂真正地“活”起來，真正培養(yǎng)了學生的空間想象能力，分析處理問題的能力。

晶體結(jié)構(gòu)學(crystallology)又稱結(jié)構(gòu)晶體學。結(jié)晶學的一個分支。研究晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)中質(zhì)點排布的各種規(guī)律和晶體結(jié)構(gòu)的具體測定,以及實際晶體結(jié)構(gòu)的不完善性。它對從根本上闡明晶體的一系列現(xiàn)象和性質(zhì)起著重要的作用 2100433B