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11.14: 固体的结构
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Chemistry

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Structures of Solids
 
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11.14: 固体的结构

原子,离子或分子以明确的重复模式排列的固体称为结晶固体。 金属和离子化合物通常形成有序的结晶固体。 结晶固体具有精确的熔化温度,因为每一个相同类型的原子或分子都使用相同的力或能量固定到位。 无定形固体或非结晶固体 (有时是玻璃杯) ,它们缺乏有序的内部结构并随机排列。 由大分子组成的物质或移动受限的分子的混合物通常形成非晶固体。 由于分子的结构不等效,非晶材料在温度范围内逐渐软化。 当非晶材料加热时,最弱的分子间吸引力首先破裂。 随着温度的进一步升高,越强的吸引力就会损坏。

单元格

结晶固体的结构最好用其最简单的重复单元 (称为单元格) 来描述。 单元格由代表原子或离子位置的晶格点组成。 然后,整个结构由三个维度重复的单元格组成,如图 1 所示。

Image1

图 1. 单元格和 水晶晶格,晶格点以红色表示。

通常,单元格由三个轴 (a b c) 的长度以及它们之间的角度 (α , β 和 γ) 定义,如图 2 所示。 轴被定义为 空间晶格中点之间的长度。

Image2

图 2. 单元格由其轴 (a b c) 和角度 (α β , 和 γ)

共有七种不同的晶格系统,其中一些具有多种类型的晶格,总共有十四种不同的单元格。

系统
角度
立方晶 α = β = γ = 90°  a = b = c   
四方晶 α = β = γ = 90° A = b c
 斜方晶    α = β = γ = 90° a b c
单斜晶  α = γ = 90° ;  β ≠ 90°    a b c
三斜晶 α β γ ≠ 90° a b c

本文改编自Openstax, 化学 2e, 第10.6节:结晶固体中的晶格结构。

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