晶體的定義是什么及結構
晶體的分布非常廣泛，自然界的固體物質中，絕大多數是晶體。下面是百分網小編給大家整理的晶體的簡介，希望能幫到大家!
晶體的定義
晶體(crystal)是有大量微觀物質單位(原子、離子、分子等)按一定規則有序排列的結構，因此可以從結構單位的大小來研究判斷排列規則和晶體形態。
晶體的結構
晶體按其結構粒子和作用力的不同可分為四類：離子晶體、原子晶體、分子晶體和金屬晶體。
固體可分為晶體、非晶體和準晶體三大類。
具有整齊規則的幾何外形、固定熔點和各向異性的固態物質，是物質存在的一種基本形式。固態物質是否為晶體，一般可由X射線衍射法予以鑒定。
晶體內部結構中的質點(原子、離子、分子、原子團)有規則地在三維空間呈周期性重復排列，組成一定形式的晶格，外形上表現為一定形狀的幾何多面體。組成某種幾何多面體的平面稱為晶面，由于生長的條件不同，晶體在外形上可能有些歪斜，但同種晶體晶面間夾角(晶面角)是一定的，稱為晶面角不變原理。
晶體按其內部結構可分為七大晶系和14種晶格類型。晶體都有一定的對稱性，有32種對稱元素系，對應的對稱動作群稱做晶體系點群。按照內部質點間作用力性質不同，晶體可分為離子晶體、原子晶體、分子晶體、金屬晶體等四大典型晶體，如食鹽、金剛石、干冰和各種金屬等。同一晶體也有單晶和多晶(或粉晶)的區別。在實際中還存在混合型晶體。說到晶體，還得從結晶談起。大家知道，所有物質都是由原子或分子構成的。眾所周知，物質有三種聚集形態：氣體、液體和固體。但是，你知道根據其內部構造特點，固體又可分為幾類嗎?研究表明，固體可分為晶體、非晶體和準晶體三大類。
幾何形狀
晶體通常呈現規則的幾何形狀，就像有人特意加工出來的一樣。其內部原子的排列十分規整嚴格，比士兵的方陣還要整齊得多。如果把晶體中任意一個原子沿某一方向平移一定距離，必能找到一個同樣的原子。而玻璃、珍珠、瀝青、塑料等非晶體，內部原子的排列則是雜亂無章的。準晶體是發現的一類新物質，其內部排列既不同于晶體，也不同于非晶體。
究竟什么樣的物質才能算作晶體呢?首先，除液晶外，晶體一般是固體形態。其次，組成物質的原子、分子或離子具有規律、周期性的排列，這樣的物質就是晶體。
但僅從外觀上，用肉眼很難區分晶體、非晶體與準晶體。那么，如何才能快速鑒定出它們呢?一種最常用的技術是X光技術。用X光對固體進行結構分析，你很快就會發現，晶體和非晶體、準晶體是截然不同的三類固體。
為了描述晶體的結構，我們把構成晶體的原子當成一個點，再用假想的線段將這些代表原子的各點連接起來，就繪成了像圖中所表示的格架式空間結構。這種用來描述原子在晶體中排列的幾何空間格架，稱為晶格。由于晶體中原子的排列是有規律的，可以從晶格中拿出一個完全能夠表達晶格結構的最小單元，這個最小單元就叫作晶胞。許多取向相同的晶胞組成晶粒，由取向不同的晶粒組成的物體，叫做多晶體，而單晶體內所有的晶胞取向完全一致，常見的單晶如單晶硅、單晶石英。大家最常見到的一般是多晶體。
由于物質內部原子排列的明顯差異，導致了晶體與非晶體物理化學性質的巨大差異。例如，晶體有固定的熔點，當溫度高到某一溫度便立即熔化;而玻璃及其它非晶體則沒有固定的熔點，從軟化到熔化是一個較大的溫度范圍。
晶體的特征
晶體的分布非常廣泛，自然界的固體物質中，絕大多數是晶體。氣體、液體和非晶物質在一定的合適條件下也可以轉變成晶體。
1.長程有序：晶體內部原子在至少在微米級范圍內的規則排列。
2.均勻性：晶體內部各個部分的宏觀性質是相同的。
3.各向異性：晶體中不同的方向上具有不同的物理性質。
4.對稱性：晶體的理想外形和晶體內部結構都具有特定的對稱性。
5.自限性：晶體具有自發地形成封閉幾何多面體的特性。
6.解理性：晶體具有沿某些確定方位的'晶面劈裂的性質。
7.最小內能：成型晶體內能最小。
8.晶面角守恒：屬于同種晶體的兩個對應晶面之間的夾角恒定不變。
具體介紹：
均一性和異向性
因為晶體是具有格子構造的固體，同一晶體的各個部分質點分布是相同的，所以同一晶體的各個部分的性質是相同的，此即晶體的均一性；同一晶體格子中，在不同的方向上質點的排列一般是不相同的，晶體的性質也隨方向的不同而有所差異，此即晶體的異向性。
最小內能與穩定性
晶體與同種物質的非晶體、液體、氣體比較，具有最小內能。晶體是具有格子構造的固體，其內部質點作規律排列。這種規律排列的質點是質點間的引力與斥力達到平衡，使晶體的各個部分處于位能最低的結果。
對稱性
晶體的對稱表現在晶體中相等的晶面，晶棱和角頂有規律的重復出現。這是由于它具有規律的格子構造。是其在三維空間周期性重復的體現。既晶體的對稱性不僅表現在外部形態上，而且其內部構造也同樣也是對稱的。
在晶體的外形以及其他宏觀表現中還反映了晶體結構的對稱性。晶體的理想外形或其結構都是對稱圖象。這類圖象都能經過不改變其中任何兩點間距離的操作後復原。這樣的操作稱為對稱操作，
在晶體結構中空間點陣所代表的是與平移有關的對稱性，此外，還可以含有與旋轉、反映和倒反有關并能在宏觀上反映出來的對稱性，稱為宏觀對稱性，它在晶體結構中必須與空間點陣共存，并互相制約。制約的結果有二：
�。�1）晶體結構中只能存在1、2、3、4和6次對稱軸，
�。�2）空間點陣只能有14種形式。n次對稱軸的基本旋轉操作為旋轉360°/n，因此，晶體能在外形和宏觀中反映出來的軸對稱性也只限于這些軸次。
由于原子并不處于靜止狀態，存在著外來原子引起的點陣畸變以及一定的缺陷，基本結構雖然仍符合上述規則性，但絕不是如設想的那樣完整無缺，存在數目不同的各種形式的晶體缺陷。另外還必須指出，絕大多數工業用的金屬材料不是只由一個巨大的單晶所構成，而是由大量小塊晶體組成,即多晶體。在整塊材料內部，每個小晶體（或稱晶粒）整個由三維空間界面與它的近鄰隔開。這種界面稱晶粒間界，簡稱晶界。晶界厚度約為兩三個原子。大多數天然晶體都是一個原子接一個原子或一個分子接一個分子來完成的但是JillianBanfield和同事們發現了一些晶體，它們是由含有成百上千個原子的“預制”納米晶體裝配而成。據一篇相關的研究評述，這種晶體的塊生長方式可能會對制造用于光學和電子設備(比如激光或硬盤)的人工材料有用。水鐵石（ferrihydrite）的天然的預制晶體是由細菌合成的，在被水淹了的礦的爛泥里能找到，水鐵石靠排列的納米晶體連接起來而生長。這種生長晶體的方式引入特有的缺陷，可能會影響晶體在以后反應中的性質。
晶體種類
晶體的一些性質取決于將分子聯結成固體的結合力。這些力通常涉及原子或分子的最外層的電子（或稱價電子）的相互作用。如果結合力強，晶體有較高的熔點。如果它們稍弱一些，晶體將有較低的熔點，也可能較易彎曲和變形。如果它們很弱，晶體只能在很低溫度下形成，此時分子可利用的能量不多。
有四種主要的晶體鍵。離子晶體由正離子和負離子構成，靠不同電荷之間的引力（離子鍵）結合在一起。氯化鈉是離子晶體的一例。原子晶體（共價晶體）的原子或分子共享它們的價電子（共價鍵）。鉆石、鍺和硅是重要的共價晶體。金屬晶體是金屬的原子變為離子，被自由的價電子所包圍，它們能夠容易地從一個原子運動到另一個原子，可形象的描述為沉浸在自由電子的海洋里（金屬鍵）。當這些電子全在同一方向運動時，它們的運動稱為電流。分子晶體的分子完全不分享它們的電子。它們的結合是由于從分子的一端到另一端電場有微小的變動。因為這個結合力很弱（范德華力和氫鍵），這些晶體在很低的溫度下就熔化，且硬度極低。典型的分子結晶如固態氧和冰。
在離子晶體中，電子從一個原子轉移到另一個原子。共價晶體的原子分享它們的價電子。金屬原子的一端有少量的負電荷，另一端有少量的正電荷。一個弱的電引力使分子就位。
用來制作工業用的晶體的技術之一，是從熔液中生長。籽晶可用來促進單晶體的形成。在這個工序里，籽晶降落到裝有熔融物質的容器中。籽晶周圍的熔液冷卻，它的分子就依附在籽晶上。這些新的晶體分子承接籽晶的取向，形成了一個大的單晶體。藍寶石和紅寶石的基本成分是氧化鋁，它的熔點高，制成一個盛裝它的熔液的容器是困難的。人工合成藍寶石和紅寶石是用維爾納葉法（焰熔法）制成，即將氧化鋁粉和少量上色用的鈦、鐵或鉻粉，通過火焰下滴到籽晶上。火焰將粉熔解，然后在籽晶上重新結晶。
生長人造鉆石需要高于1600℃的溫度和60000倍大氣壓。人造鉆石砂粒小且黑，它們適宜工業應用。區域熔化過程用來純化半導體工業中的硅晶體。一個單晶體垂直懸掛在硅棒的頂端上。在兩者接觸處加熱，棒的頂端熔化，并在單晶體上重結晶，然后將加熱處慢慢地沿棒下移。
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