结晶化学导论（第3版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

内容简介

　　《结晶化学导论（第3版）》包括几何结晶学、X光结晶学和结晶化学三部分。几何结晶学用对称性几何理论讨论了32种点群和230种空间群。X光结晶学包括X射线衍射理论、X光粉末衍射法及其在无机化学中的应用，并结合电子显微镜技术研究了纳米材料的形状和物相。结晶化学部分对于无方向性的金属键、离子键、范德瓦尔斯键构成的晶体结构用球的密堆积模型来描述；而对于复合化合物的晶体结构则用配位多面体构型来描述，如钙钛矿八面体配位的超导氧化物，八面体和四面体复合配位的尖晶石磁性氧化物，硅氧四面体为骨架的分子筛；对于多种化学键的如储氢化合物和插层化合物的晶体结构也从结晶化学角度加以描述。
　　《结晶化学导论（第3版）》适合作为高等学校化学、材料学科的本科生教材，也可供相关学科研究人员参考。

内页插图

目录

前言/序言

　　由于材料化学的发展，结晶化学得到充实和提高，结晶化学的读者有所增加。这样我们在1999年出版的《结晶化学导论+-》第2版的基础上增补、修订了有关内容，成为本书的第3版。具体修改的内容如下：为方便读者理解，我们对C2v，空间群的具体推导进行了较为详细的描述；从结晶化学角度，对“分子筛”（9.5节）和“夹层化合物”（13.5节）的相关内容进行了扩充；并对“超导氧化物的结晶化学”（第15章）部分的内容进行了调整和增补。此外，书中还穿插进了一些纳米材料的研究内容。
　　复旦大学龙英才教授对“分子筛”一节提出了宝贵的意见，在此表示真挚的谢意。感谢唐凯斌教授使用本书在中国科学技术大学讲授结晶化学课程，并对再版提出了不少宝贵意见。感谢学校教学主管部门领导的鼓励与支持。
　　在本书的再版修订过程中，还得到了朱永春、万军喜、张武等同学的大力支持，在此亦表示感谢。
　　本书虽经修订，但仍难免有错误、不当之处，希望读者在使用本书过程中批评指正。

《晶体世界的奥秘：结构、生长与性质》 一本深入探索物质微观形态的经典之作 本书并非一部陈旧的学术论著，而是一次对物质基本构成单元——晶体，及其所蕴含的无限奥秘的全新探索。我们日常所见的许多事物，从精美的宝石、闪耀的金属，到我们赖以生存的土壤和岩石，其内部都隐藏着精巧绝伦的晶体结构。理解晶体，就是理解物质的本质，进而洞悉自然界运作的深层规律。 本书旨在以一种清晰、系统且富有吸引力的方式，引导读者走进晶体学的奇妙世界。我们不局限于枯燥的理论公式，而是将复杂的概念转化为生动形象的图示和深入浅出的阐释，力求让所有对物质科学感兴趣的读者，无论其背景如何，都能从中获得深刻的理解和启发。 第一篇：晶体世界的基石——秩序与对称 引言：超越表象的秩序 我们将从宏观的视角出发，审视自然界中普遍存在的晶体现象。为何雪花会有六角形的对称？为何盐粒总是立方体？这些看似寻常的现象背后，隐藏着怎样的微观秩序？本篇将揭示晶体区别于非晶体（如玻璃）的关键所在，即原子、离子或分子在三维空间中的周期性排列。我们将通过一系列引人入胜的实例，唤醒读者对物质微观结构的求知欲。 原子尺度的“积木”：晶体学基础概念 深入到原子层面，我们将介绍构成晶体的基本单元——原子、离子或分子，以及它们如何通过化学键力的作用，形成规则的排列。这里，我们将引入“点阵”、“基元”和“晶胞”等核心概念。晶胞是晶体结构中最小的重复单元，如同积木般构筑起整个晶体。理解晶胞的尺寸、形状和内部原子的位置，是掌握晶体结构的关键。我们将利用丰富的二维和三维模型，帮助读者直观地理解这些抽象概念。 点阵与晶系：划分晶体世界的“地图” 三维空间中的点阵是晶体结构的骨架。根据点阵的几何特性，晶体被划分为七大晶系，每种晶系都对应着特定的对称性质。我们将详细介绍这七大晶系，包括立方晶系、四方晶系、斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系、六方晶系和菱面体晶系。通过对晶格常数和晶轴夹角的讲解，以及对每种晶系代表性晶体结构的展示，读者将能够清晰地区分不同晶体的几何特征。 对称的语言：空间群的魅力 对称性是晶体最显著的特征之一。本书将深入探讨晶体的对称元素（对称轴、对称面、对称中心）和对称操作（旋转、反射、反演）。在此基础上，我们将引入“空间群”的概念。空间群是描述晶体结构在三维空间中所有可能对称性的最全面、最严谨的数学工具。我们将展示如何从空间群的符号解读晶体的完整对称信息，以及为何对称性在晶体性质的研究中扮演着至关重要的角色。 衍射之眼：窥探晶体内部 如何才能“看”到原子尺度的微观结构？本书将重点介绍X射线衍射、中子衍射和电子衍射等晶体结构分析技术。这些技术如同“X光机”，能够穿透物质表面，揭示原子排列的奥秘。我们将阐述衍射的原理，包括布拉格定律，以及如何通过分析衍射图谱来确定晶体的结构参数。通过对这些技术的介绍，读者将了解到现代晶体学研究的强大工具。 第二篇：晶体的生长与演变 从溶液到固体：晶体生长的动力学 晶体并非一蹴而就，而是经历一个生长的过程。本篇将探讨晶体生长的基本原理，包括过饱和度、形核和晶体生长。我们将介绍不同生长机制，如表面吸附生长、螺旋位错生长等，以及它们如何影响晶体的形态和生长速率。读者将了解到，即使在相同的溶液中，不同的生长条件也可能导致晶体形态的差异。 晶体的“生命周期”：晶体生长动力学 晶体的生长是一个动态的过程，受多种因素影响。我们将深入研究晶体生长动力学，包括扩散控制生长、界面控制生长等。理解这些动力学过程，有助于我们控制晶体的生长，获得期望的晶体尺寸、形状和质量。我们将通过实例，例如盐粒在水中生长、冰晶在空气中形成等，来生动地解释这些复杂的生长过程。 缺陷的美学：现实世界中的不完美 真实的晶体并非完美无瑕，而是存在各种各样的晶体缺陷。本篇将系统地介绍晶体缺陷的类型，包括点缺陷（空位、间隙原子、替位原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、畴界）。我们将揭示这些“不完美”并非总是负面的，它们在许多晶体的物理化学性质（如导电性、强度、催化活性）中起着关键作用。读者将认识到，理解缺陷是理解材料性能不可或缺的一环。 晶体形态的奥秘：外形与内结构的关系 为什么有些晶体呈现出规则的多面体，而有些则显得杂乱无章？本书将深入探讨晶体形态的形成机制，以及外形与晶体内部结构和生长条件之间的内在联系。我们将介绍著名的“布恩定律”，解释晶体表面的晶面生长速率差异如何导致特定晶体形态的形成。通过对比不同晶体的外形，读者将能够更深刻地理解其内在结构的特点。 控制生长：从实验室到工业 晶体生长技术在现代科技和工业生产中扮演着至关重要的角色。本篇将介绍各种晶体生长方法，包括水热法、熔融法、溶液法、气相沉积法等。我们将探讨这些方法的原理、适用范围以及在半导体、光学材料、压电材料等领域的实际应用。读者将了解到，人类如何通过精密的控制，在原子尺度上“编织”出具有特定功能的晶体材料。 第三篇：晶体的多面体——结构与性质的对话 力的交织：化学键与晶体结构 晶体结构并非凭空产生，而是化学键力的直接体现。本篇将详细阐述不同类型的化学键（离子键、共价键、金属键、分子间作用力）如何在晶体中发挥作用，决定了晶体的结构单元组合方式以及宏观性质。我们将通过对比不同类型化学键形成的典型晶体结构，如NaCl的离子晶体、金刚石的共价晶体、金属的金属晶体，来阐释键型与结构、性质的关联。 能量的平衡：晶格能与稳定性 晶体结构的形成伴随着能量的释放，即晶格能。本篇将探讨晶格能的概念，以及它如何影响晶体的稳定性、熔点、硬度等基本物理性质。我们将介绍计算晶格能的方法，并展示晶格能的差异如何解释不同晶体材料的性能差异。 刚与柔：晶体的力学性能 晶体材料的强度、韧性、脆性等力学性能，与其内部的原子排列、化学键特性以及缺陷结构密切相关。本篇将深入分析晶体材料的力学行为，包括弹性变形、塑性变形和断裂。我们将重点讨论位错在晶体塑性变形中的作用，以及如何通过控制晶体微结构来提高材料的力学性能。 光与电的舞蹈：晶体的光学与电学性质 晶体的周期性结构使其在光学和电学方面展现出独特的性质。本篇将探讨晶体的光学活性（如双折射、非线性光学效应）和电学性质（如导电性、绝缘性、半导性、压电效应）。我们将解释这些性质与晶体结构、电子能带结构之间的关系，并介绍在光学器件、电子元件、传感器等领域的应用。 相的变迁：晶体结构的相变与应用 许多晶体材料在温度、压力等外界条件下会发生晶体结构的改变，即相变。本篇将介绍不同类型的相变，如固态相变、磁相变、铁电相变等。我们将探讨相变发生的驱动力，以及相变现象在形状记忆合金、磁性材料、液晶显示等领域的应用。 材料设计的未来：计算晶体学与新材料 随着计算能力的提升，计算晶体学已经成为预测和设计新材料的重要工具。本篇将介绍基于第一性原理的计算方法，如何模拟晶体结构，预测其性质，并指导新材料的开发。我们将展望计算晶体学在能源、环境、生物医药等领域的巨大潜力。 结语：晶体学的永恒魅力 本书的每一章都致力于揭示晶体世界的一隅，从微观的原子排列到宏观的材料性能，再到前沿的计算模拟。我们希望通过本书，能够激发读者对晶体学的浓厚兴趣，使其认识到晶体学不仅仅是一门基础学科，更是理解和改造物质世界的钥匙。晶体学的魅力在于其普遍性、系统性和深刻性，它贯穿于自然科学的各个领域，并深刻影响着我们的生活。愿本书成为您探索晶体世界、理解物质奥秘的得力助手。