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晶胞具有什么特征?晶胞在晶体结构中是怎样?

简单地说,晶胞具有平移性,“无隙并置”是晶胞这一本质特征的另 一表述。所谓“无隙”,指晶胞与晶胞总是共面共顶角共棱地比邻,晶胞 间不留任何空隙。所谓“并置”,是指从一个晶胞到另一个晶胞,无须转 动,是简单平移。晶胞在晶体结构中是通过无隙并置的方式被重复的。

晶胞具有平移性,因而,观察一个晶胞,绝对不能把它当作游离孤立的几何体,而需“想见”它的上下左右前后都有共面、共顶、共棱的完全等同的晶胞与之比邻。晶胞的平移性决定了晶胞的顶角、平行面、平行棱一定是等同的,并且晶胞的整体一定是平行六面体。下左图所示 为NaCl的晶胞(图中黑点表示Cl所处位置,圆圈表示Na所处位 置)。下右图为Mg的晶胞。 

晶胞具有什么特征?晶胞在晶体结构中是怎样?

 在学习氯化钠晶体时很多同学会提出:为什么不选择其中的更小 的立方体为晶胞?根据晶胞的特征和重复方式就不难判断,如图中的 虚线小立方体由于它的顶角微粒不等同,在重复成晶体时需要经过转动才能与原有位置的微粒重合,所以该立方体不是氯化钠晶胞。反之, 其8倍体积的实线大立方体不需转动只要简单平移就能出现比邻的晶胞与它共面共顶点,所以这个实线大立方体才是氯化钠的晶胞。

通常画六方晶胞总是画出一个正六方柱体,但并非表明正六方柱 体是六方晶胞,而是为了更鲜明地描绘出晶体中的原子的对称分布,更易观察晶体中微粒的堆积方式。实线构成的正六方柱中三个平行六面 体虽无隙却非并置,从一个平行六面体到另一个平行六面体不仅移动而且旋转,不符合晶胞具有平移性的本质属性,因而我们只能取其一为 晶胞而不能同时取其三。设取其前右平行六面体为晶胞,则其相邻晶 胞如虚线所画的平行六面体,上下左右前后全都是如是方向的平行六 面体晶胞,而另两个实线围拢的平行六面体并不能看作晶胞。于是,晶 胞所有顶角就没有任何差别,顶角的原子永远为8个晶胞共用,决不可 能有6个晶胞共用的顶角。

(责任编辑:化学自习室)
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