题目
7.9 几何学中的正方体必然有 times 4, 而立方晶系的特征对称要素却规定为沿-|||-晶胞体对角线的 4×3。 为什么?试举例说明。

题目解答
答案

解析
关键概念:本题考查立方晶系特征对称要素的确定依据,需理解布拉菲格子(Brawais lattice)与实际晶体结构基元的对称性差异。
核心思路:
- 布拉菲格子是抽象的数学模型,具有晶系的最高对称性(全点群)。
- 实际晶体的结构基元可能破坏部分对称性,导致对称性降低(偏点群)。
- 立方晶系的特征对称要素需满足所有可能晶体结构的共性,而非仅全点群的特性。
破题关键:明确数学模型与实际晶体的对称性区别,并通过具体晶体结构(如萤石、ZnS)说明不同点群的对称性差异。
布拉菲格子与实际晶体的对称性
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布拉菲格子的对称性:
作为数学模型,布拉菲格子(简单或复合格子)必然具有晶系的全点群对称性。例如,立方晶系的布拉菲格子具有体对角线的4次轴(4×3)和面的3次轴(3×4)。 -
实际晶体的对称性:
晶体在布拉菲格子的点阵点上存在结构基元(如离子、分子),可能破坏部分对称性。因此,实际晶体的对称性可能低于全点群,仅保留偏点群的对称性。
立方晶系的特征对称要素
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特征对称要素的定义:
立方晶系的所有晶体必须具有沿体对角线的4×3轴(如偏点群T),而3×4轴仅存在于全点群Oh(如萤石结构)。因此,4×3是立方晶系的特征对称要素。 -
举例说明:
- 萤石型晶体(全点群Oh):具有4×3和3×4轴。
- 立方ZnS型晶体(偏点群T):仅具有4×3轴,无3×4轴。