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几何结晶学
几何结晶学中已经阐明,某些小分子晶体物质的外形,往往都是有规则的多面体,具有一定的对称性。例如,食盐生成正方形单晶,云母生成片状单晶。这里所谓单晶,即结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律的、周期性的排列,或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成,整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。所以,单晶的特点为:一定外形、长程有序。
对于某些晶体,如金属,外观上似乎没有完整的外形,但是,在显微镜放大条件下,仍然可以看出它们都是由很多具有一定形状的细小晶体堆砌而成的多晶体。所以,多晶是由无数微小的单晶体无规则地聚集而成的晶体物质。
影响晶体形态的因素是晶体生长的外部条件和晶体的内部结构。外部条件包括溶液的成分、晶体生长所处的温度、黏度、所受作用力的方式、作用力的大小等。随着结晶条件的不同,聚合物可以形成形态极不相同的晶体,其中主要有单晶、球晶、树枝状晶、纤维晶和串晶、柱晶、伸直链晶体等。
单晶:如果短程有序性和长程有序性贯穿整块晶体,则这块晶体称为单晶。这里是指由溶液生长的片状晶体的总称,实际上,只是可分离的形状规则的单一晶体。特点是一定外形,长程有序。
形成条件:聚合物单晶一般只能在极稀溶液中(浓度<0.1%)缓慢结晶才能形成。在电镜下可以直接观察到它们是具有规则几何形状的薄片状晶体。
生长条件的影响: a.溶液浓度,为了培养完善的单晶,溶液的浓度必须足够稀,通常,浓度 <0.01%,可得单晶;0.01< 浓度 < 0.1 %,多层片晶;浓度 > 1 %,球晶。 b.结晶温度,要得到完善的单晶,结晶的温度必须足够高。 c.溶剂,采用热力学上的不良溶剂有利于生成较大的更为完善的晶体。 d.分子量,同一温度下,高分子按照分子量从大到小的顺序先后结晶。
分子链的取向:对于片状单晶,分子链的取向垂直于单晶平面 单晶的判别:衍射图上出现衍射点,而不是衍射环
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