晶体化学及晶体物理学(第三版)

晶体化学及晶体物理学(第三版)
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作者:
出版社: 科学出版社
2021-09
版次: 3
ISBN: 9787030696502
定价: 128.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 379页
字数: 500.000千字
分类: 自然科学
  • 《晶体化学及晶体物理学(第三版)》共分十章,主要内容包括:绪论,晶体学基础,原子键合,晶体场理论及配位场理论,晶体成分,晶体结构,晶体化学基本定律,固溶体、相变及有关结构现象,晶体缺陷,晶体的物理性质等。针对材料学、矿物材料学、矿物学、岩石学、矿床学、宝石学、地球化学等学科的特点,《晶体化学及晶体物理学(第三版)》仍以晶体化学内容为主,晶体物理部分重在基本概念和基本性质的介绍,略去晶体物理中的张量推导,因此有较强的针对性和实用性。 目录

    第三版前言

    第二版前言

    版前言

    第1章 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 4

    1.3 晶体化学和晶体物理学研究的意义 8

    第2章 晶体学基础 10

    2.1 晶体学基本概念 10

    2.1.1 晶体的定义 10

    2.1.2 空间格子 12

    2.1.3 晶胞 13

    2.2 面角恒等定律 19

    2.3 晶体的宏观对称性与点群 20

    2.3.1 晶体的对称要素 20

    2.3.2 对称要素的组合定理 26

    2.3.3 对称型的推导及点群 27

    2.3.4 点群的符号 29

    2.4 晶体的对称分类 32

    2.5 晶体定向及晶体学符号 32

    2.6 面网间距、行列中结点间距和晶胞体积的计算 39

    2.7 晶带定律 41

    2.8 晶体的微观对称性与空间群 43

    2.8.1 晶体的微观对称要素与空间群 43

    2.8.2 空间群的符号 46

    2.9 等效点系 51

    2.10 晶体的单形和聚形 54

    2.10.1 单形 54

    2.10.2 聚形 59

    2.10.3 晶体的规则连生 59

    第3章 原子键合 61

    3.1 原子结构 61

    3.1.1 原子核外电子的运动状态 61

    3.1.2 量子数与轨道 63

    3.1.3 电子云及其分布 64

    3.1.4 原子的电子排布 66

    3.1.5 原子的电离能、电子亲和能及电负性 67

    3.2 离子键和离子晶体 69

    3.2.1 离子键的性质 69

    3.2.2 离子半径 71

    3.2.3 离子半径比与配位数的关系 74

    3.2.4 球体紧密堆积原理 75

    3.2.5 离子晶体的特点 81

    3.3 共价键和共价晶体 82

    3.3.1 共价键理论 82

    3.3.2 键参数 87

    3.3.3 共价键晶体的特点 91

    3.4 金属键和金属晶体 91

    3.4.1 能带理论 91

    3.4.2 分子轨道理论与能带的关系 95

    3.4.3 金属原子半径 95

    3.4.4 金属晶体的特点 96

    3.5 分子键和分子晶体 96

    3.5.1 分子键 96

    3.5.2 分子半径 98

    3.5.3 分子晶体的特点 98

    3.6 氢键 98

    3.7 氘键 99

    3.8 中间型键 99

    第4章 晶体场理论及配位场理论 101

    4.1 晶体场理论 101

    4.1.1 过渡金属元素电子壳层结构的特点 101

    4.1.2 晶体场分裂及晶体场稳定能 102

    4.1.3 10Dq参数 103

    4.1.4 影响Δ值的因素 105

    4.1.5 低对称环境的晶场分裂——Jahn-Teller效应 106

    4.2 电子轨道和原子态的对称变换 108

    4.2.1 谱项 109

    4.2.2 群论基础 111

    4.2.3 对称操作对电子轨道的作用 114

    4.2.4 对称操作对原子谱项的作用 120

    4.2.5 与不可约表示有关的光谱学选律 122

    4.2.6 其他光谱学选律 125

    4.3 晶体场的理论计算 125

    4.4 晶体场理论的应用 129

    4.4.1 晶体颜色和多色性的解释 129

    4.4.2 过渡金属元素离子半径变化规律的解释 131

    4.4.3 过渡元素晶体的磁性 132

    4.4.4 尖晶石晶体化学 133

    4.4.5 一些硅酸盐结构中离子占位有序现象的解释 134

    4.4.6 稀土掺杂发光材料的发光性能调控 136

    4.5 配位场理论 137

    第5章 晶体成分 140

    5.1 晶体的化学组成 140

    5.1.1 阴离子 140

    5.1.2 阳离子 143

    5.1.3 原子 145

    5.1.4 分子 145

    5.1.5 晶体中的水 147

    5.1.6 化学计量性与非化学计量性 150

    5.2 晶体成分的研究意义 151

    5.3 晶体成分的研究方法 153

    5.4 晶体结构式及其书写方法 155

    5.4.1 晶体结构式的书写规则 156

    5.4.2 晶体结构式的计算 157

    第6章 晶体结构 163

    6.1 晶体结构的类型 163

    6.2 元素单质的晶体结构 164

    6.2.1 金属单质的晶体结构 164

    6.2.2 稀有气体的晶体结构 165

    6.2.3 非金属单质的晶体结构 165

    6.3 无机化合物的典型晶体结构 169

    6.3.1 二元无机化合物晶体结构 169

    6.3.2 多元无机化合物晶体结构 178

    6.4 硅酸盐的晶体结构 190

    6.4.1 岛状结构 191

    6.4.2 环状结构 194

    6.4.3 链状结构 197

    6.4.4 层状结构 206

    6.4.5 架状结构 212

    第7章 晶体化学基本定律 218

    7.1 晶体化学定律——哥尔德施密特定律 218

    7.2 格罗兹定律 219

    7.3 伦伯格斯规则 219

    7.4 迪特泽尔关系 220

    7.5 鲍林规则 220

    7.6 晶格能计算公式——玻恩公式 222

    7.7 测定晶格能实验值的方法——玻恩-哈伯循环 224

    7.8 晶体化学第二定律——卡普斯钦斯基原理 226

    7.9 费尔斯曼改进公式 226

    7.10 其他定律 227

    第8章 固溶体、相变及有关结构现象 228

    8.1 固溶体和类质同象替代 228

    8.2 晶体结构的有序-无序 234

    8.3 同质多象和多形性 244

    8.4 多型及多体构型 253

    第9章 晶体缺陷 260

    9.1 晶体的点缺陷 260

    9.1.1 点缺陷的表示 260

    9.1.2 本征缺陷 262

    9.1.3 杂质缺陷 265

    9.1.4 色心 266

    9.1.5 缺陷反应方程 267

    9.1.6 非化学计量化合物中的缺陷 268

    9.1.7 点缺陷引起的晶体性能变化及点缺陷测定方法 270

    9.2 晶体中的线缺陷——位错 271

    9.2.1 位错的类型 271

    9.2.2 伯格斯矢量 271

    9.2.3 不全位错 273

    9.2.4 位错的成因 274

    9.2.5 位错与点缺陷的交互作用 275

    9.2.6 位错的观测 275

    9.3 晶体中的面缺陷 276

    9.3.1 平移界面 276

    9.3.2 孪晶界面 277

    9.3.3 位错界面 278

    9.4 晶体中的体缺陷——宏观和亚微观缺陷 279

    9.5 晶体缺陷对晶体性能的影响——以石墨烯为例 280

    第10章 晶体的物理性质 287

    10.1 张量基础知识 287

    10.1.1 张量的定义 287

    10.1.2 张量的变换定律 289

    10.1.3 张量的几何表示法 291

    10.2 晶体对称性对晶体物理性质的影响 292

    10.2.1 诺伊曼原则 292

    10.2.2 晶体对称性对物理性质的影响 292

    10.2.3 晶体物理性质的相互关系 293

    10.3 晶体的力学性质 296

    10.3.1 弹性性质 297

    10.3.2 晶体的范性 299

    10.3.3 晶体的解理性 300

    10.3.4 晶体的硬度 300

    10.4 晶体的热学性质 301

    10.4.1 晶体的热容 301

    10.4.2 晶体的热膨胀 303

    10.4.3 晶体的热传导 310

    10.4.4 晶体的热辐射 311

    10.5 晶体的介电性质 312

    10.6 晶体的压电性质 315

    10.7 晶体的热释电性质 316

    10.8 晶体的铁电性质 318

    10.8.1 电滞回线 318

    10.8.2 铁电晶体的居里温度 319

    10.8.3 弛豫型铁电晶体 321

    10.9 晶体的磁学性质 324

    10.9.1 磁致伸缩与磁弹性能 329

    10.9.2 磁光效应 330

    10.9.3 多铁性材料 331

    10.10 晶体的声学性质 331

    10.11 晶体的光学性质 332

    10.11.1 晶体光学基础 332

    10.11.2 光的折射 333

    10.11.3 晶体中的双折射现象——光率体和折射率面 334

    10.11.4 晶体折射率色散 340

    10.11.5 晶体对光的反射 340

    10.11.6 晶体对光的吸收和透射 340

    10.11.7 晶体对光的散射 341

    10.11.8 晶体的电光效应 341

    10.11.9 晶体的弹光效应与声光效应 344

    10.11.10 晶体的磁光效应 349

    10.12 晶体的电学性质 350

    10.12.1 电子类载流子导电 350

    10.12.2 离子类载流子导电 351

    10.12.3 半导体 352

    10.12.4 pn结 353

    10.12.5 超导体 354

    主要参考文献 357

    附录 360

    附录1 晶格类型及其键性、结构特点和物理性质 360

    附录2 元素的电子亲和能 361

    附录3 元素的电离能 362

    附录4 元素的电子构型和离子半径 364

    附录5 原子的共价半径和分子半径 379
  • 内容简介:
    《晶体化学及晶体物理学(第三版)》共分十章,主要内容包括:绪论,晶体学基础,原子键合,晶体场理论及配位场理论,晶体成分,晶体结构,晶体化学基本定律,固溶体、相变及有关结构现象,晶体缺陷,晶体的物理性质等。针对材料学、矿物材料学、矿物学、岩石学、矿床学、宝石学、地球化学等学科的特点,《晶体化学及晶体物理学(第三版)》仍以晶体化学内容为主,晶体物理部分重在基本概念和基本性质的介绍,略去晶体物理中的张量推导,因此有较强的针对性和实用性。
  • 目录:
    目录

    第三版前言

    第二版前言

    版前言

    第1章 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 4

    1.3 晶体化学和晶体物理学研究的意义 8

    第2章 晶体学基础 10

    2.1 晶体学基本概念 10

    2.1.1 晶体的定义 10

    2.1.2 空间格子 12

    2.1.3 晶胞 13

    2.2 面角恒等定律 19

    2.3 晶体的宏观对称性与点群 20

    2.3.1 晶体的对称要素 20

    2.3.2 对称要素的组合定理 26

    2.3.3 对称型的推导及点群 27

    2.3.4 点群的符号 29

    2.4 晶体的对称分类 32

    2.5 晶体定向及晶体学符号 32

    2.6 面网间距、行列中结点间距和晶胞体积的计算 39

    2.7 晶带定律 41

    2.8 晶体的微观对称性与空间群 43

    2.8.1 晶体的微观对称要素与空间群 43

    2.8.2 空间群的符号 46

    2.9 等效点系 51

    2.10 晶体的单形和聚形 54

    2.10.1 单形 54

    2.10.2 聚形 59

    2.10.3 晶体的规则连生 59

    第3章 原子键合 61

    3.1 原子结构 61

    3.1.1 原子核外电子的运动状态 61

    3.1.2 量子数与轨道 63

    3.1.3 电子云及其分布 64

    3.1.4 原子的电子排布 66

    3.1.5 原子的电离能、电子亲和能及电负性 67

    3.2 离子键和离子晶体 69

    3.2.1 离子键的性质 69

    3.2.2 离子半径 71

    3.2.3 离子半径比与配位数的关系 74

    3.2.4 球体紧密堆积原理 75

    3.2.5 离子晶体的特点 81

    3.3 共价键和共价晶体 82

    3.3.1 共价键理论 82

    3.3.2 键参数 87

    3.3.3 共价键晶体的特点 91

    3.4 金属键和金属晶体 91

    3.4.1 能带理论 91

    3.4.2 分子轨道理论与能带的关系 95

    3.4.3 金属原子半径 95

    3.4.4 金属晶体的特点 96

    3.5 分子键和分子晶体 96

    3.5.1 分子键 96

    3.5.2 分子半径 98

    3.5.3 分子晶体的特点 98

    3.6 氢键 98

    3.7 氘键 99

    3.8 中间型键 99

    第4章 晶体场理论及配位场理论 101

    4.1 晶体场理论 101

    4.1.1 过渡金属元素电子壳层结构的特点 101

    4.1.2 晶体场分裂及晶体场稳定能 102

    4.1.3 10Dq参数 103

    4.1.4 影响Δ值的因素 105

    4.1.5 低对称环境的晶场分裂——Jahn-Teller效应 106

    4.2 电子轨道和原子态的对称变换 108

    4.2.1 谱项 109

    4.2.2 群论基础 111

    4.2.3 对称操作对电子轨道的作用 114

    4.2.4 对称操作对原子谱项的作用 120

    4.2.5 与不可约表示有关的光谱学选律 122

    4.2.6 其他光谱学选律 125

    4.3 晶体场的理论计算 125

    4.4 晶体场理论的应用 129

    4.4.1 晶体颜色和多色性的解释 129

    4.4.2 过渡金属元素离子半径变化规律的解释 131

    4.4.3 过渡元素晶体的磁性 132

    4.4.4 尖晶石晶体化学 133

    4.4.5 一些硅酸盐结构中离子占位有序现象的解释 134

    4.4.6 稀土掺杂发光材料的发光性能调控 136

    4.5 配位场理论 137

    第5章 晶体成分 140

    5.1 晶体的化学组成 140

    5.1.1 阴离子 140

    5.1.2 阳离子 143

    5.1.3 原子 145

    5.1.4 分子 145

    5.1.5 晶体中的水 147

    5.1.6 化学计量性与非化学计量性 150

    5.2 晶体成分的研究意义 151

    5.3 晶体成分的研究方法 153

    5.4 晶体结构式及其书写方法 155

    5.4.1 晶体结构式的书写规则 156

    5.4.2 晶体结构式的计算 157

    第6章 晶体结构 163

    6.1 晶体结构的类型 163

    6.2 元素单质的晶体结构 164

    6.2.1 金属单质的晶体结构 164

    6.2.2 稀有气体的晶体结构 165

    6.2.3 非金属单质的晶体结构 165

    6.3 无机化合物的典型晶体结构 169

    6.3.1 二元无机化合物晶体结构 169

    6.3.2 多元无机化合物晶体结构 178

    6.4 硅酸盐的晶体结构 190

    6.4.1 岛状结构 191

    6.4.2 环状结构 194

    6.4.3 链状结构 197

    6.4.4 层状结构 206

    6.4.5 架状结构 212

    第7章 晶体化学基本定律 218

    7.1 晶体化学定律——哥尔德施密特定律 218

    7.2 格罗兹定律 219

    7.3 伦伯格斯规则 219

    7.4 迪特泽尔关系 220

    7.5 鲍林规则 220

    7.6 晶格能计算公式——玻恩公式 222

    7.7 测定晶格能实验值的方法——玻恩-哈伯循环 224

    7.8 晶体化学第二定律——卡普斯钦斯基原理 226

    7.9 费尔斯曼改进公式 226

    7.10 其他定律 227

    第8章 固溶体、相变及有关结构现象 228

    8.1 固溶体和类质同象替代 228

    8.2 晶体结构的有序-无序 234

    8.3 同质多象和多形性 244

    8.4 多型及多体构型 253

    第9章 晶体缺陷 260

    9.1 晶体的点缺陷 260

    9.1.1 点缺陷的表示 260

    9.1.2 本征缺陷 262

    9.1.3 杂质缺陷 265

    9.1.4 色心 266

    9.1.5 缺陷反应方程 267

    9.1.6 非化学计量化合物中的缺陷 268

    9.1.7 点缺陷引起的晶体性能变化及点缺陷测定方法 270

    9.2 晶体中的线缺陷——位错 271

    9.2.1 位错的类型 271

    9.2.2 伯格斯矢量 271

    9.2.3 不全位错 273

    9.2.4 位错的成因 274

    9.2.5 位错与点缺陷的交互作用 275

    9.2.6 位错的观测 275

    9.3 晶体中的面缺陷 276

    9.3.1 平移界面 276

    9.3.2 孪晶界面 277

    9.3.3 位错界面 278

    9.4 晶体中的体缺陷——宏观和亚微观缺陷 279

    9.5 晶体缺陷对晶体性能的影响——以石墨烯为例 280

    第10章 晶体的物理性质 287

    10.1 张量基础知识 287

    10.1.1 张量的定义 287

    10.1.2 张量的变换定律 289

    10.1.3 张量的几何表示法 291

    10.2 晶体对称性对晶体物理性质的影响 292

    10.2.1 诺伊曼原则 292

    10.2.2 晶体对称性对物理性质的影响 292

    10.2.3 晶体物理性质的相互关系 293

    10.3 晶体的力学性质 296

    10.3.1 弹性性质 297

    10.3.2 晶体的范性 299

    10.3.3 晶体的解理性 300

    10.3.4 晶体的硬度 300

    10.4 晶体的热学性质 301

    10.4.1 晶体的热容 301

    10.4.2 晶体的热膨胀 303

    10.4.3 晶体的热传导 310

    10.4.4 晶体的热辐射 311

    10.5 晶体的介电性质 312

    10.6 晶体的压电性质 315

    10.7 晶体的热释电性质 316

    10.8 晶体的铁电性质 318

    10.8.1 电滞回线 318

    10.8.2 铁电晶体的居里温度 319

    10.8.3 弛豫型铁电晶体 321

    10.9 晶体的磁学性质 324

    10.9.1 磁致伸缩与磁弹性能 329

    10.9.2 磁光效应 330

    10.9.3 多铁性材料 331

    10.10 晶体的声学性质 331

    10.11 晶体的光学性质 332

    10.11.1 晶体光学基础 332

    10.11.2 光的折射 333

    10.11.3 晶体中的双折射现象——光率体和折射率面 334

    10.11.4 晶体折射率色散 340

    10.11.5 晶体对光的反射 340

    10.11.6 晶体对光的吸收和透射 340

    10.11.7 晶体对光的散射 341

    10.11.8 晶体的电光效应 341

    10.11.9 晶体的弹光效应与声光效应 344

    10.11.10 晶体的磁光效应 349

    10.12 晶体的电学性质 350

    10.12.1 电子类载流子导电 350

    10.12.2 离子类载流子导电 351

    10.12.3 半导体 352

    10.12.4 pn结 353

    10.12.5 超导体 354

    主要参考文献 357

    附录 360

    附录1 晶格类型及其键性、结构特点和物理性质 360

    附录2 元素的电子亲和能 361

    附录3 元素的电离能 362

    附录4 元素的电子构型和离子半径 364

    附录5 原子的共价半径和分子半径 379
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