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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陣的對稱性，選取原則為：

1）選取的平行六面體應(yīng)反映出點陣的最高對稱性；

2）平行六面體內(nèi)的棱和角相等的數(shù)目應(yīng)最多；

3）當平行六面體的棱邊夾角存在直角時，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)在以下兩個方面：一是代表晶體的化學(xué)組成；二是代表晶體的對稱性，即與晶體具有相同的對稱元素（對稱軸、對稱面和對稱中心）。

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，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、符號及幾何特征如下：

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

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

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

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

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

三斜anorthic(a)a≠b≠c,α≠β≠γ,(有6個晶胞參數(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），符號為I

面心晶胞（4倍體），符號為F

底心晶胞（2倍體）

射線衍射

簡單點陣只由一種原子組成，每個晶胞只有一個原子，它分布在晶胞的頂角上，單位晶胞的散射強度相當于一個原子的散射強度。

復(fù)雜點陣晶胞中含有n個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，某些方向的強度將會加強，而某些方向的強度將會減弱甚至消失。這種規(guī)律稱為系統(tǒng)消光（或結(jié)構(gòu)消光）。

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