【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

(资料图)

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第六章固体的性质

【山话||  本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于焦耳。另外这套老教材中的力的单位常用公斤，如今是不允许的，力是不能使用公斤为单位的。】

§6-2晶体的空间点阵

【01】怎样来说明晶体和非晶体之间性质上的区别呢？在十九世纪中叶，人们根据晶体有规则的外形这一事实，提出了一种假说，认为晶体是由物质微粒有规则地排列而形成的。1912年以后，应用伦琴射线对晶体结构进行研究的结果证明这种假说是正确的。

【02】组成晶体的微粒（分子、原子或离子），依照一定的规律在空间彼此相隔一定的距离，排成整齐的行列，这种有规则的行列叫做晶体的空间点阵。如果用直线将这些物质微粒连结起来，就能够得到若干组彼此相交的平行线，物质微粒就在这些平行线的交点上。当然，物质微粒并不是在这些交点上静止不动的，而是围绕这些交点作无规则的振动，这些交点是微粒的平均位置，叫做空间点阵的节点。

【03】组成晶体的微粒如果是离子，那么，这类晶体就叫做离子晶体。无机化合物的晶体都属于这一类。氯化钠（食盐）的空间点阵是离子晶体空间点阵的最简单的例子，图6·4是它的示意图。

【04】食盐的晶体是由钠离子和氯离子组成的，这些离子等距离地、交错地排列在三组互相垂直的平行线上，每一个带正电的钠离子周围是六个带负电的氯离子，同样，每一个带负电的氯离子也被六个带正电的钠离子包围着。由两个原子所组成的许多盐类（例如溴化银、氯化银、碘化钾等等）也具有相似的空间点阵。

【05】由原子组成的原子晶体（如金刚石）和由分子组成的分子晶体（如冰）也是很常见的。各种晶体中物质微粒的排列，并非和NaCl这一类晶体一样都成正方形的点阵，大多数的空间点阵都具有非常复杂的形状，例如下面图示的金刚石和石墨的点阵。

【06】因为物质微粒排列得很有规则，所以晶体总是具有确定的形状；由于不同晶体的空间点阵不同，因此，各种晶体的外形也不同。

【07】有些物质能够形成几种不同形状的空间点阵，因此也就能够产生几种不同种类的晶体，这种性质叫做多形性。例如，碳原子如果按照图6·5所示的空间点阵排列起来，就成为金刚石，如果按照图6·6所示的那样排列起来，就成为石墨。但是，我们知道，石墨的性质与金刚石完全不同，石墨的比重小于金刚石；石墨软得可以作铅笔芯，而金刚石硬得可以用来切割玻璃。因此，虽然物体的化学成分相同，但是如果它们的空间点阵不同，物理性质也就完全不同。物质的物理性质是跟它的物质微粒所构成的空间点阵有关的。

【08】究竟怎样来解释晶体的各向异性呢？

【09】以石墨作为例子，从图6·6中我们可以看到，石墨的空间点阵有这样一个特点，在 a、b、c 等平面内的原子之间的距离比 a 和 b （或 b 和 c）平面之间原子的距离要小。根据第一章中讲过的分子力的特性，a、b、c 等平面内原子间的相互吸引力比平面间原子的相互吸引力大，所以石墨容易沿着和 a、b、c 这些平面平行的方向断开。

【10】由此可见，晶体外形的规则性和它的各向异性都是晶体内部结构规则性的表现。

习题6-2

1、什么叫做空间点阵？说明节点的意义。

2、为什么石墨和金刚石的化学成分相同，但物理性质却不同？

3、什么叫做晶体的多形性？试举例说明。

4、在食盐的空间点阵中，两相邻离子之间的平均距离为 ×10⁻⁸ 厘米。问 1 厘米³食盐包含多少离子？【×10²²个】