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第1章 晶体及其本质1

1.1 晶体1

1.1.1 晶体概念的发展1

1.1.2 同质多象3

1.2 晶体的基本特点4

1.2.1 各向异性4

1.2.2 均匀性6

1.3 点阵与点阵结构7

1.3.1 点阵与点阵结构的概念7

1.3.2 点阵和平移群8

1.3.3 格子和晶胞9

1.4 实际晶体11

1.4.1 单晶体与多晶体11

1.4.2 实际晶体与理想晶体12

1.4.3 二面角守恒守律12

1.4.4 氯化钠晶体的抗拉强度13

1.4.5 液晶14

第2章 晶体的宏观对称性15

2.1 对称性概论15

2.1.1 基本概念16

2.1.2 宏观对称元素16

2.1.3 对称元素和点阵的几何配置21

2.1.4 对称性定律22

2.2 对称元素组合原理22

2.2.1 反映面之间的组合22

2.2.2 反映面与旋转轴的组合23

2.2.3 旋转轴与对称中心的组合23

2.2.4 旋转轴之间的组合24

2.3 晶体的32点群25

2.3.1 晶体32点群的推导25

2.3.2 7个晶系28

2.3.3 点群符号30

2.4 整数定律和晶面指数31

2.4.1 整数定律31

2.4.2 晶面指数32

2.4.3 晶体的定向32

2.4.4 布拉威定律34

2.5 47种单形35

2.5.1 普形和特形35

2.5.2 单形和聚形35

2.5.3 立方晶系Oh的单形36

2.5.4 47种单形37

2.6 分子的对称性38

2.6.1 分子的对称性38

2.6.2 分子结构的测定38

第3章 晶体的微观对称性42

3.1 7个晶系和14种空间格子42

3.1.1 布拉威法则42

3.1.2 点阵的对称性43

3.1.3 平行六面体的形状43

3.1.4 14种空间格子45

3.2 晶体的微观对称元素49

3.2.1 点阵49

3.2.2 螺旋轴49

3.2.3 滑移面51

3.3 对称元素组合原理55

3.3.1 两个平行反映面的组合55

3.3.2 平移和正交反映面的组合55

3.3.3 平移和斜交反映面的给合56

3.3.4 旋转轴与垂直平移的组合56

3.3.5 旋转轴与斜交平移的组合57

3.4 晶体的230种空间群57

3.4.1 微观观察下和宏观观察下的晶体57

3.4.2 空间群与点群的同形关系58

3.4.3 空间群的符号58

3.4.4 与点群C2v同形的空间群59

3.4.5 与C2v同形的空间群的投影图表示65

3.5 等效点系76

3.5.1 等效点系76

3.5.2 等效点系的符号77

3.6 几何结晶学总结78

3.6.1 对称性和几何度量78

3.6.2 对称性的重要性79

3.6.3 几何结晶学总结79

第4章 X光与晶体81

4.1 劳埃方程81

4.1.1 晶体作为X光的衍射光栅81

4.1.2 劳埃方程82

4.1.3 X光照相法83

4.2 布拉格方程83

4.2.1 离原点第一个点阵平面的方程83

4.2.2 布拉格方程84

4.2.3 面间距公式86

4.3 第一次X光结构分析87

4.4 衍射强度和晶胞中的原子分布90

4.4.1 原子散射因子90

4.4.2 结构因子90

4.4.3 结构因子的计算93

4.4.4 倍数因子96

4.4.5 偏振因子和洛仑兹因子97

4.4.6 衍射强度公式98

4.5 倒易点阵98

4.5.1 布拉格方程的另一种表示方法98

4.5.2 点阵与倒易点阵99

4.5.3 倒易点阵的向量推导101

4.5.4 倒易点阵和点阵的关系102

4.6 倒易点阵和X光衍射103

4.6.1 爱瓦尔德反射球103

4.6.2 倒易点阵中的结构因子105

第5章 X光粉末衍射法106

5.1 立方晶体粉末相106

5.1.1 粉末衍射原理108

5.1.2 立方晶系粉末相的指标化108

5.1.3 CdTe的结构分析109

5.1.4 KMgF3的结构分析110

5.1.5 Fe4N中氮的价态研究112

5.2 四方晶系粉末相114

5.2.1 数学解析法指标化114

5.2.2 尿素晶体粉末相的指标化114

5.2.3 尿素分子结构的测定115

5.2.4 TaSr2（Nd1.5Ce0.5）Cu2Oy粉末相的指标化和结构测定120

5.3 六方晶系粉末相122

5.4 X光粉末衍射法在相和体系研究中的作用125

5.4.1 格子变化对粉末线的影响125

5.4.2 铜金体系125

5.4.3 相图的绘制129

5.4.4 不定比化合物131

5.5 晶粒大小的测定132

5.5.1 积分强度132

5.5.2 粉末线的半峰宽和颗粒度133

5.5.3 应用实例135

5.6 物相鉴定及应用137

5.6.1 物相鉴定原理137

5.6.2 应用实例139

第6章 晶体及其本质142

6.1 劳埃照相142

6.1.1 原理142

6.1.2 弗里德尔对称性143

6.1.3 应用144

6.2 转动照相和魏森堡照相145

6.2.1 转动照相原理145

6.2.2 转动照相的缺点147

6.2.3 魏森堡照相原理147

6.2.4 应用148

6.3 旋进照相149

6.3.1 转动照相的倒易点阵解释149

6.3.2 倒易点阵照相法—旋进照相法150

6.4 晶体中电子云密度的空间分布152

6.4.1 晶体中电子云密度的分布152

6.4.2 电子云密度投影图153

6.5 重原子法154

6.5.1 重原子原理154

6.5.2 重原子位置的确定156

6.5.3 测定实例：肽花腈铂（PtC32H16N8）结构分析156

6.6 电子衍射和中子衍射159

6.6.1 电子衍射159

6.6.2 中子衍射160

6.6.3 中子衍射的用途161

第7章 结晶化学概论164

7.1 等径球的密堆积164

7.1.1 球的六方A3和立方A1的最紧密堆积164

7.1.2 空间利用率166

7.1.3 多层堆积167

7.1.4 原子半径167

7.2 不等径球的密堆积168

7.2.1 最密堆积中的空隙类型168

7.2.2 离子晶体的堆积171

7.2.3 离子半径比对结构的影响171

7.2.4 离子半径的求解172

7.3 分子的堆积176

7.3.1 格里姆·索末菲法则和非金属、分子的堆积176

7.3.2 有机分子的堆积176

7.4 密堆积理论和空间群理论180

7.4.1 球最紧密堆积的空间群180

7.4.2 分子堆积的空间群181

7.4.3 晶体在219种空间群中的分布183

7.4.4 空间群理论和密堆积理论184

7.5 晶体结构研究的重要性185

7.5.1 同质多象及其分类185

7.5.2 类质同象187

7.5.3 固溶体188

7.5.4 反常固溶体189

7.5.5 晶体的连生和外延189

第8章 离子键和共价键193

8.1 离子键193

8.1.1 离子键193

8.1.2 晶格能193

8.1.3 玻恩-卡伯循环196

8.1.4 晶格能的应用197

8.1.5 配位数对晶体中离子半径的影响198

8.2 共价键199

8.2.1 共价键199

8.2.2 共价半径199

8.2.3 杂化轨道理论200

8.3 结晶化学定律202

8.3.1 结晶化学定律202

8.3.2 离子大小与晶体结构202

8.3.3 离子的极化202

8.3.4 极化对晶体结构的影响205

8.4 鲍林规则207

8.4.1 描述晶体结构的三种方法207

8.4.2 鲍林规则207

8.5 离子键与共价键的相互过渡211

8.5.1 电负性与晶体中的化学键211

8.5.2 化学键中离子键和共价键成分213

8.5.3 离子键和共价键的相互过渡214

第9章 四面体配位的结晶化学218

9.1 孤立基团的稳定性218

9.1.1 离子的屏蔽效应218

9.1.2 络离子的稳定性220

9.2 ZnS的结构220

9.2.1 ZnS的两种结构220

9.2.2 不定比性和无序结构221

9.2.3 衍生结构（有序超结构）221

9.2.4 半导体的结晶化学223

9.3 SO3和P2O5的晶体结构224

9.3.1 SO3的结构和物性224

9.3.2 P2O5的结构和物性225

9.4 硅酸盐226

9.4.1 硅酸盐的结构特征226

9.4.2 硅酸盐的分类227

9.4.3 硅酸盐的结晶化学231

9.5 分子筛233

9.5.1 分子筛的结构特征233

9.5.2 典型硅（铝）酸盐沸石分子筛的结构类型235

9.5.3 磷酸铝分子筛的结构245

第10章 八面体配位的结晶化学249

10.1 钙钛矿型结构249

10.1.1 钙钛矿（CaTiO3）型结构249

10.1.2 压电晶体、热电晶体和铁电晶体250

10.1.3 钙钛矿型复合氧化物的超导电性253

10.2 ReO3和相关结构255

10.2.1 ReO3结构255

10.2.2 钨青铜（AxWO3）结构及其超导电性255

10.2.3 切变化合物258

10.3 CdI2和CdCl2型结构259

10.3.1 CdI2和CdCl2结构259

10.3.2 多层堆积和超结构260

10.4 金红石和有关结构261

10.4.1 金红石结构261

10.4.2 双金红石链结构263

10.5 NaCl型结构264

10.5.1 NaCl结构264

10.5.2 晶格能对晶体结构的影响265

10.5.3 不定比性和超结构268

10.6 NiAs型结构270

10.6.1 NiAs结构270

10.6.2 不定比性和超结构271

10.7 刚玉和有关结构271

10.7.1 刚玉（α-Al2O3）结构271

10.7.2 LiNbO3和FeTiO3结构271

10.8 同多酸和杂多酸273

10.8.1 同多酸阴离子的稳定性273

10.8.2 杂多酸阴离子275

第11章 其化配位多面体的结晶化学277

11.1 三、四、五配位结构277

11.1.1 三配位277

11.1.2 四配位277

11.1.3 五配位278

11.2 三方柱配位——MoS2型结构279

11.2.1 MoS2结构279

11.2.2 二硫化物的结构279

11.2.3 MS2及其夹层化合物的超导性280

11.3 七配位结构281

11.3.1 七配位结构281

11.3.2 ZrO2的相变281

11.4 八配位结构282

11.4.1 CaF2结构282

11.4.2 CsCl结构283

11.4.3 UO2F2结构284

11.4.4 PbCIF结构284

11.5 九配位结构285

11.6 固体离子导体287

11.6.1 固体离子导体287

11.6.2 α-AgI的结构和性能287

11.6.3 用Y2O3稳定的立方ZrO2289

第12章 复杂结构的结晶化学290

12.1 硼酸盐290

12.1.1 硼酸盐的分类290

12.1.2 硼酸盐的非线性光学性质291

12.2 晶体场理论293

12.2.1 八面体配位294

12.2.2 四面体配位296

12.2.3 过渡金属离子的有效半径296

12.3 AB2O4型结构297

12.3.1 尖晶体297

12.3.2 反尖晶石298

12.3.3 决定尖晶石结构的因素299

12.3.4 金绿宝石（BeAl2O4）的结构300

12.3.5 AB2O4（A2BO4）型结构的结晶化学301

12.3.6 CuxZn1－xFe2O4体系的结构302

12.4 晶体场对尖晶石结构和性能的影响302

12.4.1 晶体场稳定能和尖晶石的结构302

12.4.2 姜·泰勒效应305

12.4.3 无序相和不定比性306

12.4.4 铁的氧化物306

12.5 石榴石的结构308

12.5.1 石榴石的结构308

12.5.2 钇铝石榴石309

12.5.3 钆铁石榴石310

第13章 范德瓦尔斯键和氢键311

13.1 范德瓦尔斯键311

13.1.1 范德瓦尔斯键311

13.1.2 范德瓦尔斯半径312

13.1.3 极性范德瓦尔斯键313

13.2 氢键315

13.2.1 氢键315

13.2.2 冰的变体316

13.2.3 重要的氢氧化物的结构317

13.2.4 KH（C6H5CH2COO）2晶体中的对称氢键319

13.2.5 氢键铁电体320

13.3 晶体结构中的水321

13.3.1 配位水和结构水（NiSO4·7H2O）结构321

13.3.2 CuCl4·2H2O的晶体结构322

13.3.3 LiCIO4·3H2O的晶体结构323

13.4 包合物323

13.4.1 管道状包合物323

13.4.2 笼形包合物323

13.5 夹层化合物325

13.5.1 石墨形成的夹层化合物326

13.5.2 过渡金属二硫化物形成的夹层化合物326

13.5.3 Bi系铜酸盐超导体形成的夹层化合物327

第14章 金属的结晶化学329

14.1 能带理论329

14.1.1 倒易点阵和衍射条件329

14.1.2 布里渊区330

14.1.3 能带理论331

14.1.4 金属、半金属、半导体和绝缘体332

14.2 金属键334

14.2.1 金属键334

14.2.2 金属氢335

14.2.3 TiC中的化学键335

14.2.4 金属与半导体、绝缘体的相互转变336

14.3 单质的结构336

14.3.1 金属元素的结构336

14.3.2 非金属元素的结构337

14.4 金属固溶体339

14.4.1 置换固溶体339

14.4.2 有序固溶体——超格子相341

14.4.3 缺相固溶体342

14.5 中间相343

14.5.1 电子相343

14.5.2 拉维斯相346

14.5.3 化合物相347

14.6 间隙固溶体348

14.6.1 间隙固溶体348

14.6.2 铁和钢349

14.6.3 马氏相变351

14.6.4 储氢材料352

第15章 超导氧化物的结晶化学353

15.1 简单钙钛矿结构的超导氧化物353

15.2 具有K2NiF4结构的超导氧化物354

15.3 缺氧的多倍钙钛矿型超导氧化物358

15.4 含岩盐和钙钛矿层的超导氧化物360

15.5 含钙钛矿、岩盐和萤石层结构的超导氧化物362

15.6 其他结构类型的超导氧化物366

15.6.1 含CO32-及类似阴离子层状超导氧化物366

15.6.2 具有CsCl类型结构单元的层状铜氧化物367

15.7 其他新型非氧化物超导材料368

15.7.1 MxMo6X8的结构和超导电性368

15.7.2 M3C60的超导性368

15.7.3 二硼化镁——一种新型的高温超导金属369

习题371

化合物索引389

名词索引402

参考文献407