在介紹晶體結(jié)構(gòu)研究的發(fā)展簡史以前，需要先說明一下晶體中微粒是怎樣有規(guī)則地排列的，并用晶體的這個本質(zhì)特征來解釋晶體的一些通性。應用Ｘ射線研究晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的大量實驗證明，一切晶體在結(jié)構(gòu)上不同于非晶體（以及液體、氣體）的最本質(zhì)的特征，是組成晶體的微粒（離子、原子、分子等）在三維空間中有規(guī)則的排列，具有結(jié)構(gòu)的周期性。所謂結(jié)構(gòu)的周期性，是指同一種微粒在空間排列上每隔一定距離重復出現(xiàn)。換句話說，在任一方向排在一直線上的相鄰兩種微粒之間的距離都相等，這個距離稱為周期。如果每一個微粒用一個點代表，則所有這些點組成一個有規(guī)則的空間點陣。過一點在不同方向取三根聯(lián)結(jié)各點的直線作為三個坐標軸，用三組平行于坐標軸的直線將所有的點聯(lián)結(jié)起來，則將空間點陣劃成所謂空間格子，空間格子的最小單位是一個平行六面體。晶體的空間格子將晶體截分為一個個內(nèi)容（組成粒子、粒子的排布、粒子間的作用力的性質(zhì)等）完全等同的基本單位──晶胞。晶胞的形狀、大小與空間格子的平行六面體單位相同。晶體可以看作無數(shù)個晶胞有規(guī)則地堆積而成。在非晶體中，微粒的排列沒有規(guī)則，不存在空間點陣結(jié)構(gòu)。
與非晶體不同，晶體具有以下幾個通性：（1）晶體有整齊、規(guī)則的幾何外形。例如，只有結(jié)晶條件良好，可以看出食鹽、石英、明礬等分別具有立方體、六角柱體和八面體的幾何外形。這是晶體內(nèi)微粒的排布具有空間點陣結(jié)構(gòu)在晶體外形上的表現(xiàn)。對晶體有規(guī)則的幾何外形進行深入研究以后，人們發(fā)現(xiàn)不同晶體有不同程度的對稱性。晶體中可能具有的對稱元素有對稱中心、鏡面、旋轉(zhuǎn)軸、反軸等許多種。玻璃、松香、橡膠等非晶體都沒有一定的幾何外形。（2）晶體具有各向異性。一種性質(zhì)在晶體的不同方向上它的大小有差異，這叫做各向異性。晶體的力學性質(zhì)、光學性質(zhì)、熱和電的傳導性質(zhì)都表現(xiàn)出各向異性。例如，石墨晶體在平行于石墨層方向上比垂直于石墨層方向上導電率大一萬倍；云母片沿某一平面的方向容易撕成薄片等。這是由于在晶體內(nèi)不同方向上微粒排列的周期長短不同，而微粒間距離的長短又直接影響它們相互作用力的大小和性質(zhì)。非晶體由于微粒的排列是混亂的，表現(xiàn)為各向同性。（3）在一定壓力下，晶體有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，只有一段軟化溫度范圍。這是由于晶體的每一個晶胞都是等同的，都在同一溫度下被微粒的熱運動所瓦解。在非晶體中，微粒間的作用力有的大有的小，極不均一，所以沒有固定的熔點。
[1] [2] 下一頁 |
