所述布拉维点阵都是14维的单元电池可以放置在晶体的原子。这些单元由点的三维排列构成,这些点形成了在三个空间方向上定期重复的基本结构。
基本晶体结构的名称起源可追溯到1850年,当时Auguste Bravais证明只有14种可能的三维基本晶胞。
图1. Bravais晶格是14个晶胞的集合,足以描述任何晶体结构。(维基共享资源)
根据电池的几何形状,将这组14个Bravais网络细分为七个组或结构,这七个组是:
1-立方
2-四角形
3-正交
4-三角-六角形
5-单斜
6-三斜
7-三角
这些结构中的每一个都定义了一个晶胞,这是保留晶体中原子几何排列的最小部分。
Bravais网络的特征
如上所述,十四个Bravais网络被细分为七个组。但是这些组中的每一个都有其单位参数,其特征参数为:
1-网络参数(a,b,c)
2-每个单元的原子数
3-网络参数与原子半径之间的关系
4-协调号
5-包装系数
6-间隙
7-通过沿着向量a,b,c的平移,重复了晶体结构。
三次网络
它由简单或立方晶格P,面心晶格或立方晶格F和体心晶格或立方晶格I组成。
所有三次网络都具有与x,y,z方向相对应的三个网络参数,它们的值相同:
a = b = c
三次网络P
方便地注意,原子由球体表示,球体的中心位于立方晶胞P的顶点。
在立方晶格P的情况下,每个单元的原子数为1,因为在每个顶点上,只有八分之一的原子在晶胞内,因此8 * = 1。
配位数表示晶体晶格中近邻的原子数。在立方晶格P的情况下,配位数为6。
三次网络
在这种类型的网络中,除了立方体顶点处的原子之外,立方体中心还有一个原子。因此,立方晶格P中每晶胞的原子数为2个原子。
图2.体心立方晶格。
三次网络F
它是立方晶格,除了顶点中的原子外,每个立方体的面中心还具有一个原子。每个单元的原子数为4,因为六个面原子中的每一个在单元内部都有一半,即6 *½= 3加8 * 1 = 1。
图3。面心立方晶格。
六角网
在这种情况下,晶胞是具有六边形底面的直棱镜。六角形网络具有满足以下关系的三个对应的网络参数:
a = b≠c
如图所示,向量a和b之间的角度为120º。在向量a和c之间以及在b和c之间,形成直角。
图4.六角形网络。
每个电池的原子数将如下计算:
-在六边形棱镜的2个基数的每一个中,六个顶点中有6个原子。这些原子中的每一个占据晶胞的1/3。
-在2个六边形碱基的中心,有1个原子占据1/2晶胞。
-在六边形棱镜的6个侧面上,有3个原子各自占据单位晶胞的1 / 8,3个原子各自占据单位晶胞的1/3。
(6 x⅙)x 2 +½x 2 +⅔x 3 +⅓x 3 = 6
在所有原子都具有相同半径且接触的假设下,晶格参数a和b与原子半径R的关系为:
a / R = b / R = 2
例子
金属是晶体结构的主要例子,也是最简单的,因为它们通常仅由一种原子组成。但是,还有其他一些非金属化合物也可以形成晶体结构,例如钻石,石英等。
- 铁
铁具有一个简单的立方晶胞,其晶格或边缘参数a = 0.297 nm。在1毫米中,有3.48 x 10 ^ 6个单位单元。
- 铜
它具有仅由铜原子组成的面心立方晶体结构。
-宝石
珍贵的宝石是基本上相同的化合物的晶体结构,但杂质的含量很少,通常是造成其颜色的原因。
钻石
它仅由碳组成,不含杂质,这就是为什么它是无色的。钻石具有立方(等轴六面体)晶体结构,并且是已知最硬的材料。
石英
它由氧化硅组成,通常是无色或白色。它的晶体结构是三角梯形。
红宝石
宝石通常为绿色,具有单斜晶结构,由铁镁硅酸钙组成。
黄玉
练习1
求出立方晶格F的晶格参数和原子半径之间的关系。
解决方案:首先,假设原子表示为半径“ R”且彼此“接触”的所有球体,如图所示。确实形成了一个直角三角形:
(4 R)^ 2 = a ^ 2 + a ^ 2 = 2 a ^ 2
因此,边缘半径关系为:
a / R = 4 /√2
练习2
求出立方晶格I(体心)的晶格参数和原子半径之间的关系。
解决方案:假定原子表示为半径“ R”彼此“接触”的所有球体,如图所示。
可以形成两个直角三角形,一个斜边√2a,另一个斜边√3a,可以通过毕达哥拉斯定理证明。从那里我们可以得出,晶格参数与立方晶格I(位于主体中)的原子半径之间的关系为:
a / R = 4 /√3
练习3
找到立方结构F(面心立方)的晶胞的堆积因子F,其中原子具有半径R并处于“接触”状态。
解决方案:堆积因子F定义为晶胞中原子所占据的体积与晶胞体积之间的商:
F = V原子/ V电池
如上所示,面心立方晶格中每晶胞的原子数为4,因此堆积因子为:
F = 4 / =…
…4 / ^ 3 =(√2)π/ 6 = 0.74
参考文献
- 晶体结构学术资源中心。。取自2018年5月24日,来自:web.iit.edu
- 晶体。取自2018年5月26日,来自:Thoughtco.com
- 出版社。10.6结晶固体中的晶格结构。取自2018年5月26日,来自:opentextbc.ca
- 明。(2015年6月30日)。键入晶体结构。取自2018年5月26日,来自:crystalvisions-film.com
- Helmenstine,Anne Marie博士 (2018年1月31日)。种类
- 基特尔·查尔斯(Kittel Charles)(2013)固态物理学,凝聚态物理(第8版)。威利。
- KHI。(2007)。晶体结构。取自2018年5月26日,来自:civil.ntnu.no
- 维基百科。布拉维斯格子。从以下位置恢复:en.wikipedia.com。