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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ZrO2 289

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