晶體化學(xué)及晶體物理學(xué)（第三版）

目錄
第三版前言
第二版前言
第一版前言
第1章 緒論 1
1.1 晶體化學(xué)和晶體物理學(xué)的概念 1
1.2 晶體化學(xué)和晶體物理學(xué)的形成與發(fā)展 4
1.3 晶體化學(xué)和晶體物理學(xué)研究的意義 8
第2章 晶體學(xué)基礎(chǔ) 10
2.1 晶體學(xué)基本概念 10
2.1.1 晶體的定義 10
2.1.2 空間格子 12
2.1.3 晶胞 13
2.2 面角恒等定律 19
2.3 晶體的宏觀對稱性與點群 20
2.3.1 晶體的對稱要素 20
2.3.2 對稱要素的組合定理 26
2.3.3 對稱型的推導(dǎo)及點群 27
2.3.4 點群的符號 29
2.4 晶體的對稱分類 32
2.5 晶體定向及晶體學(xué)符號 32
2.6 面網(wǎng)間距、行列中結(jié)點間距和晶胞體積的計算 39
2.7 晶帶定律 41
2.8 晶體的微觀對稱性與空間群 43
2.8.1 晶體的微觀對稱要素與空間群 43
2.8.2 空間群的符號 46
2.9 等效點系 51
2.10 晶體的單形和聚形 54
2.10.1 單形 54
2.10.2 聚形 59
2.10.3 晶體的規(guī)則連生 59
第3章 原子鍵合 61
3.1 原子結(jié)構(gòu) 61
3.1.1 原子核外電子的運動狀態(tài) 61
3.1.2 量子數(shù)與軌道 63
3.1.3 電子云及其分布 64
3.1.4 原子的電子排布 66
3.1.5 原子的電離能、電子親和能及電負(fù)性 67
3.2 離子鍵和離子晶體 69
3.2.1 離子鍵的性質(zhì) 69
3.2.2 離子半徑 71
3.2.3 離子半徑比與配位數(shù)的關(guān)系 74
3.2.4 球體緊密堆積原理 75
3.2.5 離子晶體的特點 81
3.3 共價鍵和共價晶體 82
3.3.1 共價鍵理論 82
3.3.2 鍵參數(shù) 87
3.3.3 共價鍵晶體的特點 91
3.4 金屬鍵和金屬晶體 91
3.4.1 能帶理論 91
3.4.2 分子軌道理論與能帶的關(guān)系 95
3.4.3 金屬原子半徑 95
3.4.4 金屬晶體的特點 96
3.5 分子鍵和分子晶體 96
3.5.1 分子鍵 96
3.5.2 分子半徑 98
3.5.3 分子晶體的特點 98
3.6 氫鍵 98
3.7 氘鍵 99
3.8 中間型鍵 99
第4章 晶體場理論及配位場理論 101
4.1 晶體場理論 101
4.1.1 過渡金屬元素電子殼層結(jié)構(gòu)的特點 101
4.1.2 晶體場分裂及晶體場穩(wěn)定能 102
4.1.3 10Dq參數(shù) 103
4.1.4 影響Δ值的因素 105
4.1.5 低對稱環(huán)境的晶場分裂——Jahn-Teller效應(yīng) 106
4.2 電子軌道和原子態(tài)的對稱變換 108
4.2.1 譜項 109
4.2.2 群論基礎(chǔ) 111
4.2.3 對稱操作對電子軌道的作用 114
4.2.4 對稱操作對原子譜項的作用 120
4.2.5 與不可約表示有關(guān)的光譜學(xué)選律 122
4.2.6 其他光譜學(xué)選律 125
4.3 晶體場的理論計算 125
4.4 晶體場理論的應(yīng)用 129
4.4.1 晶體顏色和多色性的解釋 129
4.4.2 過渡金屬元素離子半徑變化規(guī)律的解釋 131
4.4.3 過渡元素晶體的磁性 132
4.4.4 尖晶石晶體化學(xué) 133
4.4.5 一些硅酸鹽結(jié)構(gòu)中離子占位有序現(xiàn)象的解釋 134
4.4.6 稀土摻雜發(fā)光材料的發(fā)光性能調(diào)控 136
4.5 配位場理論 137
第5章 晶體成分 140
5.1 晶體的化學(xué)組成 140
5.1.1 陰離子 140
5.1.2 陽離子 143
5.1.3 原子 145
5.1.4 分子 145
5.1.5 晶體中的水 147
5.1.6 化學(xué)計量性與非化學(xué)計量性 150
5.2 晶體成分的研究意義 151
5.3 晶體成分的研究方法 153
5.4 晶體結(jié)構(gòu)式及其書寫方法 155
5.4.1 晶體結(jié)構(gòu)式的書寫規(guī)則 156
5.4.2 晶體結(jié)構(gòu)式的計算 157
第6章 晶體結(jié)構(gòu) 163
6.1 晶體結(jié)構(gòu)的類型 163
6.2 元素單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu) 164
6.2.1 金屬單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu) 164
6.2.2 稀有氣體的晶體結(jié)構(gòu) 165
6.2.3 非金屬單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu) 165
6.3 無機化合物的典型晶體結(jié)構(gòu) 169
6.3.1 二元無機化合物晶體結(jié)構(gòu) 169
6.3.2 多元無機化合物晶體結(jié)構(gòu) 178
6.4 硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu) 190
6.4.1 島狀結(jié)構(gòu) 191
6.4.2 環(huán)狀結(jié)構(gòu) 194
6.4.3 鏈狀結(jié)構(gòu) 197
6.4.4 層狀結(jié)構(gòu) 206
6.4.5 架狀結(jié)構(gòu) 212
第7章 晶體化學(xué)基本定律 218
7.1 晶體化學(xué)第一定律——哥爾德施密特定律 218
7.2 格羅茲定律 219
7.3 倫伯格斯規(guī)則 219
7.4 迪特澤爾關(guān)系 220
7.5 鮑林規(guī)則 220
7.6 晶格能計算公式——玻恩公式 222
7.7 測定晶格能實驗值的方法——玻恩-哈伯循環(huán) 224
7.8 晶體化學(xué)第二定律——卡普斯欽斯基原理 226
7.9 費爾斯曼改進公式 226
7.10 其他定律 227
第8章 固溶體、相變及有關(guān)結(jié)構(gòu)現(xiàn)象 228
8.1 固溶體和類質(zhì)同象替代 228
8.2 晶體結(jié)構(gòu)的有序-無序 234
8.3 同質(zhì)多象和多形性 244
8.4 多型及多體構(gòu)型 253
第9章 晶體缺陷 260
9.1 晶體的點缺陷 260
9.1.1 點缺陷的表示 260
9.1.2 本征缺陷 262
9.1.3 雜質(zhì)缺陷 265
9.1.4 色心 266
9.1.5 缺陷反應(yīng)方程 267
9.1.6 非化學(xué)計量化合物中的缺陷 268
9.1.7 點缺陷引起的晶體性能變化及點缺陷測定方法 270
9.2 晶體中的線缺陷——位錯 271
9.2.1 位錯的類型 271
9.2.2 伯格斯矢量 271
9.2.3 不全位錯 273
9.2.4 位錯的成因 274
9.2.5 位錯與點缺陷的交互作用 275
9.2.6 位錯的觀測 275
9.3 晶體中的面缺陷 276
9.3.1 平移界面 276
9.3.2 孿晶界面 277
9.3.3 位錯界面 278
9.4 晶體中的體缺陷——宏觀和亞微觀缺陷 279
9.5 晶體缺陷對晶體性能的影響——以石墨烯為例 280
第10章 晶體的物理性質(zhì) 287
10.1 張量基礎(chǔ)知識 287
10.1.1 張量的定義 287
10.1.2 張量的變換定律 289
10.1.3 張量的幾何表示法 291
10.2 晶體對稱性對晶體物理性質(zhì)的影響 292
10.2.1 諾伊曼原則 292
10.2.2 晶體對稱性對物理性質(zhì)的影響 292
10.2.3 晶體物理性質(zhì)的相互關(guān)系 293
10.3 晶體的力學(xué)性質(zhì) 296
10.3.1 彈性性質(zhì) 297
10.3.2 晶體的范性 299
10.3.3 晶體的解理性 300
10.3.4 晶體的硬度 300
10.4 晶體的熱學(xué)性質(zhì) 301
10.4.1 晶體的熱容 301
10.4.2 晶體的熱膨脹 303
10.4.3 晶體的熱傳導(dǎo) 310
10.4.4 晶體的熱輻射 311
10.5 晶體的介電性質(zhì) 312
10.6 晶體的壓電性質(zhì) 315
10.7 晶體的熱釋電性質(zhì) 316
10.8 晶體的鐵電性質(zhì) 318
10.8.1 電滯回線 318
10.8.2 鐵電晶體的居里溫度 319
10.8.3 弛豫型鐵電晶體 321
10.9 晶體的磁學(xué)性質(zhì) 324
10.9.1 磁致伸縮與磁彈性能 329
10.9.2 磁光效應(yīng) 330
10.9.3 多鐵性材料 331
10.10 晶體的聲學(xué)性質(zhì) 331
10.11 晶體的光學(xué)性質(zhì) 332
10.11.1 晶體光學(xué)基礎(chǔ) 332
10.11.2 光的折射 333
10.11.3 晶體中的雙折射現(xiàn)象——光率體和折射率面 334
10.11.4 晶體折射率色散 340
10.11.5 晶體對光的反射 340
10.11.6 晶體對光的吸收和透射 340
10.11.7 晶體對光的散射 341
10.11.8 晶體的電光效應(yīng) 341
10.11.9 晶體的彈光效應(yīng)與聲光效應(yīng) 344
10.11.10 晶體的磁光效應(yīng) 349
10.12 晶體的電學(xué)性質(zhì) 350
10.12.1 電子類載流子導(dǎo)電 350
10.12.2 離子類載流子導(dǎo)電 351
10.12.3 半導(dǎo)體 352
10.12.4 pn結(jié) 353
10.12.5 超導(dǎo)體 354
主要參考文獻 357
附錄 360
附錄1 晶格類型及其鍵性、結(jié)構(gòu)特點和物理性質(zhì) 360
附錄2 元素的電子親和能 361
附錄3 元素的電離能 362
附錄4 元素的電子構(gòu)型和離子半徑 364
附錄5 原子的共價半徑和分子半徑 379