晶体的结构特点

什么是晶体？晶体是由原子或分子按照一定的周期性规律在空间重复排列而成的固体物质。今以 NaCl 晶体为例讨论晶体结构的特点。

NaCl 是食盐的主要成分，市售粗盐经过重结晶可得到纯净、漂亮的 NaCl 晶体。NaCl 晶体呈立方体外形，肉眼可以看到平滑的晶面，尖锐的顶角和笔直的棱边。NaCl 晶体整齐的外形反映了晶体的内部结构规整性。用 X 射线衍射法测定的 NaCl 的晶体结构，如图 6－1 所示。

晶胞 晶胞是晶体的一个基本结构单位，它的形状是一个平行六面体。图 6－1 给出了 NaCl 晶体的一个晶胞，无数的这种晶胞在空间规则地重复排列就形成 NaCl 晶体。

要确定晶体的结构，首先要知道晶胞的大小和形状，其次要知道晶胞中原子的种类、数目和原子的坐标位置。

晶胞的大小和形状由晶胞参数规定。若把晶胞放在坐标系中，如图 6－2 所示，它的三条棱边 a，b，c 和三条棱边两两之间的夹角α，β，γ合称为晶胞参数。如 NaCl 晶体的晶胞参数为：a=b=c=562.8pm，α=β=γ=90°，这种晶胞称为立方晶胞。NaCl 晶体中 Na+与 Cl-以离子键结合，所以 NaCl 晶体称为离子晶体。在 NaCl 晶体中，一个 Na+周围配有 6 个 Cl-（配位数为 6）。这 6 个配位 Cl-形成一个八面体，Na+处于八面体的空隙中。同样地，以一个Cl-为中心，周围也配有 6 个 Na+，Cl-也处于 Na+的八面体空隙中。由此可见， NaCl 只是个化学式，整块 NaCl 晶体是个巨大的分子，把 NaCl 看作一个分子

（或分子式）是不确切的。

结构基元 晶体结构具有周期性特点。结构基元是指晶体中做周期性规律重复排列的那一部分内容。它是晶体中重复排列的基本单位，必须满足化学组成相同、空间结构相同、排列取向相同和周围环境相同的条件。晶胞中含一个结构基元的称为素晶胞，含 2 个和 2 个以上结构基元的称复晶胞。图6－1 的 NaCl 晶胞中含 4 个 Na－Cl 结构基元，是面心立方型式的复晶胞。图

6－3 给出了 CsCl 晶体和金属钨晶体的晶胞结构。CsCl 晶胞中只含 1 个结构基元（Cs－Cl），所以是素晶胞，它是立方晶胞，故称为简单立方。

金属钨立方晶胞中有 2 个 W 原子，一个 W 原子为一个结构基元，所以是复晶胞，称为体心立方。立方晶胞共有三种形式：简单立方、体心立方和面心立方。