自然界中的固體物質(zhì)絕大部分都是晶體，只有極少數(shù)是非晶體。初中化學(xué)課本在溶液部分講述結(jié)晶過程時(shí)指出：在結(jié)晶過程中形成的具有規(guī)則外形的固體叫做晶體。高中化學(xué)課本在分別講述四類晶體的特點(diǎn)以前，先講了所有晶體在結(jié)構(gòu)上的共同特征。它指出：“晶體為什么具有規(guī)則的幾何外形呢？實(shí)驗(yàn)證明：在晶體里構(gòu)成晶體的微粒（分子、原子、離子等）是規(guī)則地排列的，晶體的有規(guī)則的幾何外形是構(gòu)成晶體的微粒的有規(guī)則排列的外部反映”。這里所說的“實(shí)驗(yàn)”主要指有Ｘ射線來測(cè)定分析晶體結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)。高中化學(xué)課本下冊(cè)“金屬鍵”一節(jié)中就指出，金屬晶體的內(nèi)部結(jié)果是用Ｘ射線進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)或證實(shí)的。其它晶體也是如此。
用Ｘ射線測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的科學(xué)叫做Ｘ射線晶體學(xué)，它和幾何晶體學(xué)、結(jié)晶化學(xué)一道，對(duì)現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展起了很大作用。它們的重要性可概括為以下四點(diǎn)：（1）結(jié)晶化學(xué)是現(xiàn)代結(jié)構(gòu)化學(xué)的一個(gè)十分重要的基本的組成部分。物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)是由共結(jié)構(gòu)決定的，所以結(jié)構(gòu)化學(xué)包括結(jié)晶化學(xué)，是研究和解決許多化學(xué)問題的指南。
結(jié)晶化學(xué)的知識(shí)在研制催化劑中的應(yīng)用就是一例。（2）由于晶體內(nèi)的粒子排列得很有規(guī)則，所以晶態(tài)是測(cè)定化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)最切實(shí)易行的狀態(tài)，分子結(jié)構(gòu)的實(shí)際知識(shí)（如鍵長(zhǎng)、鍵角數(shù)據(jù)）的主要來源是晶體結(jié)構(gòu)。很多化合物和材料只存在于晶態(tài)中，并在晶態(tài)中被應(yīng)用。（3）它們是生物化學(xué)和分子生物學(xué)的支柱。分子生物學(xué)的建立主要依靠了下列兩個(gè)系列的結(jié)構(gòu)研究：一是從多肽的α螺旋到DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)；二是從肌紅蛋白、血紅蛋白到溶菌酶和羧肽酶等的三維結(jié)構(gòu)。它們都是應(yīng)用測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的Ｘ射線衍射方法所得的結(jié)果。（4）晶體學(xué)和結(jié)晶化學(xué)是固體科學(xué)和材料科學(xué)的基石。固體科學(xué)要在晶體科學(xué)所闡明的理想晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，著重研究偏離理想晶態(tài)的各種“缺陷”，這些“缺陷”是各種結(jié)構(gòu)敏感性能（如導(dǎo)電、擴(kuò)散、強(qiáng)度及反應(yīng)性能等）的關(guān)鍵部位。材料之所以日新月異并蔚成材料科學(xué)，相當(dāng)大的程度上得力于晶體在原子水平上的結(jié)構(gòu)理論所提供的觀點(diǎn)和知識(shí)。
[1] |
