晶胞（构成晶体的最基本的几何单元）

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更新时间：2023-05-23
晶胞
构成晶体的最基本的几何单元
构成晶体的最基本的几何单元称为晶胞（Unit Cell），其形状、大小与空间格子的平行六面体单位相同，保留了整个晶格的所有特征。晶胞是能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布之化学-结构特征的平行六面体最小单元。其中既能够保持晶体结构的对称性而体积又最基本特称“单位晶胞”，但亦常简称晶胞。
把组成各种晶体构造的最小体积单位称为晶胞。
基本信息
中文名
晶胞
外文名
Unit Cell
释义
晶体的基本单位
形态
空间格子的平行六面体单位相同
简介
构成晶格的最基本的几何单元
别名
单位晶胞
定义
构成晶体的最基本的几何单元
收起
基本介绍
晶胞
晶胞的选择
同一空间点阵可因选取方式不同而得到不相同的晶胞，所以，选取晶胞要求是最能反映该点阵的对称性，选取原则为：
1）选取的平行六面体应反映出点阵的最高对称性；
2）平行六面体内的棱和角相等的数目应最多；
3）当平行六面体的棱边夹角存在直角时，直角数目应最多：
4）在满足上述条件的情况下，晶胞应具有最小的体积
面心立方晶胞
其具体形状大小由它的三组棱长a、b、c及棱间交角α、β、γ（合称为”晶胞参数”）来表征，与空间格子中的单位平行六面体相对应。（《辞海》1999年版　正文　3970页）晶胞是晶体的代表，是晶体中的最小单位。晶胞并置起来，则得到晶体。晶胞的代表性体现在以下两个方面：一是代表晶体的化学组成；二是代表晶体的对称性，即与晶体具有相同的对称元素（对称轴、对称面和对称中心）。
一般情况下，晶胞都是 平行六面体。整块晶体可以看成是无数晶胞 无隙并置而成的。
请注意：
无隙——相邻晶胞之间没有任何间隙
并置——所有晶胞都是平行排列的取向相同
二维晶格
晶胞
布拉维晶格在二维平面上有五种类型，两晶轴a1、a2，夹角。斜晶格：任意的晶轴a1、a2，只有在旋转π或2π，才能保持不变。正方形晶格、六角形晶格、矩形晶格、有心矩形晶格，但在矩形晶格正中间上有一晶格点，故有两种绘法。
三维晶格
晶胞
布拉维晶格在三维平面上有七大晶系，分别为三斜晶系、单斜晶系、正交晶系、四方晶系、立方晶系、三方晶系、六方晶系。依照简单、体心、面心及底心，总共有14种晶格。
七种晶系
各晶系示意图
平行六面体的几何特征可用边长关系和夹角关系确定。布拉维晶胞的边长与夹角叫做晶胞参数。共有7种不同几何特征的三维晶胞，称为布拉维系，它们的名称、英文名称、符号及几何特征如下：
立方cubic(c)a=b=c,α=β=γ=90°,(只有一个晶胞参数a)
四方（正方）tetragonal(t)a=b≠c,α=β=γ=90°,(有2个晶胞参数a和c)
六方hexagonal(h)a=b≠c,α=β=90°,γ=120°,(有2个晶胞参数a和c)
正交（斜方）orthorhombic(o)a≠b≠c,α=β=γ=90°,(有3个晶胞参数a,b和c)
单斜monoclinic(m)a≠b≠c,α=γ= 90°,β≠90°,(有4个晶胞参数a,b,c和β)
三斜anorthic(a)a≠b≠c,α≠β≠γ,(有6个晶胞参数a,b,c,α,β和γ)
菱方（三角）rhombohedral(R)a = b = c,α=β=γ≠90°,(有2个晶胞参数a和α)
素复晶胞
晶胞
晶胞是描述晶体微观结构的基本单元，但不一定是最小单元。晶胞有素晶胞和复晶胞之分。素晶胞，符号P，是晶体微观空间中的最小单位，不可能再小。素晶胞中的原子集合相当于晶体微观空间中的原子作周期性平移的最小集合，叫做结构基元。
复晶胞是素晶胞的多倍体，有以下三种：
分体心晶胞（2倍体），符号为I
面心晶胞（4倍体），符号为F
底心晶胞（2倍体）
射线衍射
简单点阵只由一种原子组成，每个晶胞只有一个原子，它分布在晶胞的顶角上，单位晶胞的散射强度相当于一个原子的散射强度。
复杂点阵晶胞中含有n个相同或不同种类的原子，它们除占据单胞的顶角外，还可能出现在体心、面心或其他位置。
复杂点阵单胞的散射波振幅应为单胞中各原子的散射振幅的矢量合成。由于衍射线的相互干涉，某些方向的强度将会加强，而某些方向的强度将会减弱甚至消失。这种规律称为系统消光（或结构消光）。