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1 绪论1

1.1 晶体化学和晶体物理学的概念1

1.2 晶体化学和晶体物理学的形成与发展3

1.3 晶体化学和晶体物理学研究的意义5

2 晶体学基础7

2.1 几何晶体学理论7

2.1.1 晶体学基本概念7

2.1.2 晶体的宏观对称性与点群15

2.1.3 晶体的微观对称性与空间群24

2.2 晶体化学的若干基本定律30

2.2.1 晶体化学第一定律——哥德施密特定律30

2.2.2 格罗兹定律30

2.2.3 伦伯格斯规则30

2.2.4 迪特泽尔关系31

2.2.5 鲍林规则31

2.2.6 晶格能计算公式——玻恩公式34

2.2.7 测定晶格能实验值的方法——玻恩-哈伯循环35

2.2.8 晶体化学第二定律——卡普斯钦斯基原理37

2.2.9 费尔斯曼改进公式37

2.2.10 球体紧密堆积原理38

2.2.11 其他规律45

3 原子键合46

3.1 原子结构46

3.1.1 原子核外电子的运动状态46

3.1.2 量子数与轨道48

3.1.3 电子云及其分布49

3.1.4 原子的电子排布50

3.1.5 原子的电离能、电子亲和能及电负性52

3.2 离子键和离子晶体53

3.2.1 离子键的性质53

3.2.2 离子半径56

3.2.3 离子半径比与配位数的关系58

3.2.4 离子晶体的特点59

3.3 共价键和共价晶体60

3.3.1 共价键理论60

3.3.2 键参数65

3.3.3 共价晶体的特点69

3.4 金属键和金属晶体69

3.4.1 能带理论69

3.4.2 分子轨道理论和能带的关系73

3.4.3 金属原子半径73

3.4.4 金属晶体的特点74

3.5 分子键和分子晶体74

3.5.1 分子键74

3.5.2 分子半径76

3.5.3 分子晶体的特点76

3.6 氢键76

3.7 氘键77

3.8 中间型键77

3.8.1 离子键与共价键的中间型键77

3.8.2 共价键与金属键的中间型键77

4 晶体场理论及配位场理论79

4.1 晶体场理论79

4.1.1 过渡金属元素电子壳层结构的特点79

4.1.2 晶体场分裂及晶体场稳定能79

4.1.3 10Dq参数81

4.1.4 影响△值的因素82

4.1.5 低对称环境的晶体场分裂——Jahn-Teller效应84

4.2 电子轨道和原子态的对称变换86

4.2.1 谱项87

4.2.2 群论基础89

4.2.3 对称操作对电子轨道的作用92

4.2.4 对称操作对原子谱项的作用98

4.2.5 与不可约表示有关的光谱学选律100

4.2.6 其他光谱学选律103

4.3 晶体场理论的应用103

4.3.1 晶体颜色和多色性的解释104

4.3.2 过渡金属元素离子半径变化规律的解释106

4.3.3 过渡元素晶体的磁性107

4.3.4 尖晶石晶体化学107

4.3.5 一些硅酸盐结构中离子占位有序现象的解释109

4.3.6 稀土掺杂发光材料发光性能的调控110

4.4 配位场理论112

5 晶体结构114

5.1 晶体结构的类型114

5.2 元素单质的晶体结构114

5.2.1 金属单质的晶体结构115

5.2.2 稀有气体单质的晶体结构116

5.2.3 非金属单质的晶体结构117

5.3 无机化合物的典型晶体结构119

5.3.1 二元无机化合物的晶体结构120

5.3.2 多元无机化合物的晶体结构129

5.4 硅酸盐的晶体结构141

5.4.1 岛状结构141

5.4.2 环状结构145

5.4.3 链状结构147

5.4.4 层状结构154

5.4.5 架状结构162

6 晶体的相变及有关现象168

6.1 固溶体和类质同象替换168

6.2 晶体结构的无序与有序170

6.2.1 位置无序171

6.2.2 畸变无序171

6.2.3 替换无序172

6.2.4 取向无序173

6.2.5 电子及原子核自旋态无序173

6.3 同质多象和多形性181

6.4 多型及多体构型184

7 晶体缺陷188

7.1 晶体的点缺陷188

7.1.1 本征缺陷188

7.1.2 杂质缺陷191

7.1.3 色心192

7.1.4 非计量化合物中的缺陷194

7.2 晶体中的线缺陷——位错195

7.2.1 位错的类型195

7.2.2 伯格斯矢量196

7.2.3 位错的成因198

7.3 晶体中的面缺陷199

7.3.1 平移界面缺陷199

7.3.2 孪晶界面缺陷200

7.3.3 位错界面缺陷200

7.4 其他一些宏观和亚微观缺陷201

7.4.1 包裹体201

7.4.2 胞状组织202

7.4.3 晶体生长条纹202

7.4.4 开裂202

7.4.5 生长扇形界缺陷202

7.5 晶体缺陷的研究意义203

8 晶体的物理性质204

8.1 张量基础知识204

8.1.1 张量的定义204

8.1.2 张量的变换定律205

8.1.3 张量的几何表示法207

8.2 晶体的对称性对晶体物理性质的影响209

8.2.1 诺埃曼原则209

8.2.2 晶体对称性对物理性质的影响209

8.2.3 晶体物理性质的相互关系210

8.3 晶体的力学性质213

8.3.1 晶体的弹性性质213

8.3.2 晶体的范性性质215

8.3.3 晶体的解理性217

8.3.4 晶体的硬度217

8.4 晶体的热性能218

8.4.1 晶体的热容218

8.4.2 晶体的热膨胀219

8.4.3 晶体的热传导222

8.4.4 晶体的热辐射223

8.5 晶体的介电性质224

8.6 晶体的压电性质227

8.7 晶体的热释电性质228

8.8 晶体的铁电性质229

8.8.1 电滞回线229

8.8.2 铁电晶体的居里温度Tc230

8.8.3 弛豫型铁电晶体231

8.9 晶体的磁性234

8.9.1 磁致伸缩与磁弹性能238

8.9.2 磁光效应239

8.10 晶体的声学性质240

8.11 晶体的光学性质240

8.11.1 晶体光学基础240

8.11.2 光的折射241

8.11.3 晶体中的双折射现象——光率体和折射率面242

8.11.4 晶体折射率色散248

8.11.5 晶体对光的反射248

8.11.6 晶体对光的吸收和透射249

8.11.7 晶体对光的散射249

8.11.8 晶体的电光效应250

8.11.9 晶体的弹光效应与声光效应252

8.11.10 晶体的磁光效应257

8.12 晶体的电学性质258

8.12.1 电子类载流子导电258

8.12.2 离子类载流子导电259

8.12.3 半导体259

8.12.4 pn结261

8.12.5 超导体261

9 晶体生长简介262

9.1 晶体生长理论262

9.1.1 晶体的形成与生长262

9.1.2 晶体生长的几种基本理论264

9.2 晶体生长方法简介268

9.2.1 晶体生长的实验技术268

9.2.2 影响晶体生长的因素273

9.3 重要人工晶体及其晶体生长简介277

9.3.1 非线性光学晶体277

9.3.2 激光晶体278

9.3.3 磁光晶体279

9.3.4 铁电晶体279

附表1 晶格类型及其键性、结构和物理性质特点281

附表2 元素的电子亲和能282

附表3 元素的电离能283

附表4 元素的电子构型和离子半径285

附表5 原子的共价半径和分子半径300

参考文献301

关键词索引303