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晶胞（構(gòu)成晶體的最基本的幾何單元）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-23

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晶胞

構(gòu)成晶體的最基本的幾何單元

構(gòu)成晶體的最基本的幾何單元稱為晶胞（Unit Cell），其形狀、大小與空間格子的平行六面體單位相同，保留了整個(gè)晶格的所有特征。晶胞是能完整反映晶體內(nèi)部原子或離子在三維空間分布之化學(xué)-結(jié)構(gòu)特征的平行六面體最小單元。其中既能夠保持晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性而體積又最基本特稱“單位晶胞”，但亦常簡稱晶胞。

把組成各種晶體構(gòu)造的最小體積單位稱為晶胞。

基本信息

中文名	晶胞
外文名	Unit Cell
釋義	晶體的基本單位
形態(tài)	空間格子的平行六面體單位相同
簡介	構(gòu)成晶格的最基本的幾何單元
別名	單位晶胞
定義	構(gòu)成晶體的最基本的幾何單元

收起

基本介紹

晶胞

晶胞的選擇

同一空間點(diǎn)陣可因選取方式不同而得到不相同的晶胞，所以，選取晶胞要求是最能反映該點(diǎn)陣的對(duì)稱性，選取原則為：

1）選取的平行六面體應(yīng)反映出點(diǎn)陣的最高對(duì)稱性；

2）平行六面體內(nèi)的棱和角相等的數(shù)目應(yīng)最多；

3）當(dāng)平行六面體的棱邊夾角存在直角時(shí)，直角數(shù)目應(yīng)最多：

4）在滿足上述條件的情況下，晶胞應(yīng)具有最小的體積

面心立方晶胞

其具體形狀大小由它的三組棱長a、b、c及棱間交角α、β、γ（合稱為”晶胞參數(shù)”）來表征，與空間格子中的單位平行六面體相對(duì)應(yīng)。（《辭?！?999年版　正文　3970頁）晶胞是晶體的代表，是晶體中的最小單位。晶胞并置起來，則得到晶體。晶胞的代表性體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是代表晶體的化學(xué)組成；二是代表晶體的對(duì)稱性，即與晶體具有相同的對(duì)稱元素（對(duì)稱軸、對(duì)稱面和對(duì)稱中心）。

一般情況下，晶胞都是平行六面體。整塊晶體可以看成是無數(shù)晶胞無隙并置而成的。

請(qǐng)注意：

無隙——相鄰晶胞之間沒有任何間隙

并置——所有晶胞都是平行排列的取向相同

二維晶格

晶胞

布拉維晶格在二維平面上有五種類型，兩晶軸a1、a2，夾角。斜晶格：任意的晶軸a1、a2，只有在旋轉(zhuǎn)π或2π，才能保持不變。正方形晶格、六角形晶格、矩形晶格、有心矩形晶格，但在矩形晶格正中間上有一晶格點(diǎn)，故有兩種繪法。

三維晶格

晶胞

布拉維晶格在三維平面上有七大晶系，分別為三斜晶系、單斜晶系、正交晶系、四方晶系、立方晶系、三方晶系、六方晶系。依照簡單、體心、面心及底心，總共有14種晶格。

七種晶系

各晶系示意圖

平行六面體的幾何特征可用邊長關(guān)系和夾角關(guān)系確定。布拉維晶胞的邊長與夾角叫做晶胞參數(shù)。共有7種不同幾何特征的三維晶胞，稱為布拉維系，它們的名稱、英文名稱、符號(hào)及幾何特征如下：

立方cubic(c)a=b=c,α=β=γ=90°,(只有一個(gè)晶胞參數(shù)a)

四方（正方）tetragonal(t)a=b≠c,α=β=γ=90°,(有2個(gè)晶胞參數(shù)a和c)

六方hexagonal(h)a=b≠c,α=β=90°,γ=120°,(有2個(gè)晶胞參數(shù)a和c)

正交（斜方）orthorhombic(o)a≠b≠c,α=β=γ=90°,(有3個(gè)晶胞參數(shù)a,b和c)

單斜monoclinic(m)a≠b≠c,α=γ= 90°,β≠90°,(有4個(gè)晶胞參數(shù)a,b,c和β)

三斜anorthic(a)a≠b≠c,α≠β≠γ,(有6個(gè)晶胞參數(shù)a,b,c,α,β和γ)

菱方（三角）rhombohedral(R)a = b = c,α=β=γ≠90°,(有2個(gè)晶胞參數(shù)a和α)

素復(fù)晶胞

晶胞

晶胞是描述晶體微觀結(jié)構(gòu)的基本單元，但不一定是最小單元。晶胞有素晶胞和復(fù)晶胞之分。素晶胞，符號(hào)P，是晶體微觀空間中的最小單位，不可能再小。素晶胞中的原子集合相當(dāng)于晶體微觀空間中的原子作周期性平移的最小集合，叫做結(jié)構(gòu)基元。

復(fù)晶胞是素晶胞的多倍體，有以下三種：

分體心晶胞（2倍體），符號(hào)為I

面心晶胞（4倍體），符號(hào)為F

底心晶胞（2倍體）

射線衍射

簡單點(diǎn)陣只由一種原子組成，每個(gè)晶胞只有一個(gè)原子，它分布在晶胞的頂角上，單位晶胞的散射強(qiáng)度相當(dāng)于一個(gè)原子的散射強(qiáng)度。

復(fù)雜點(diǎn)陣晶胞中含有n個(gè)相同或不同種類的原子，它們除占據(jù)單胞的頂角外，還可能出現(xiàn)在體心、面心或其他位置。

復(fù)雜點(diǎn)陣單胞的散射波振幅應(yīng)為單胞中各原子的散射振幅的矢量合成。由于衍射線的相互干涉，某些方向的強(qiáng)度將會(huì)加強(qiáng)，而某些方向的強(qiáng)度將會(huì)減弱甚至消失。這種規(guī)律稱為系統(tǒng)消光（或結(jié)構(gòu)消光）。

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