一、晶体与非晶体

固态物质按其原子(或分子)的聚集状态可分为晶体与非晶体两大类。原子(或分子)按一定的几何规律作规则排列而形成的聚集状态，称为晶体。原子(或分子)无规则地堆积在一起形成的无序的聚集状态，称为非晶体。非晶体的结构状态与液体结构相似，因此，有人称之为被冻结的液体。

在自然界中，除了少数物质(如普通玻璃、松香、石蜡等)属于非晶体外，绝大多数的固态物质都是晶体。金属和合金在固态时一般是晶体。由于晶体内部的原子(或分子)排列具有规律性，所以，自然界中许多晶体往往具有规则的外形(如结晶盐、水晶、天然金刚石等)。

但是，晶体的外形不一定都是有规则的，这与晶体的形成条件有关，如果条件不具备，其外形也就变得不规则，所以，晶体与非晶体的根本区别，还在于其内部的原子排列是否有规则。

晶体与非晶体的区别，还表现在许多性能方面。非晶体物质没有固定的熔点，随温度升高，固态非晶体物质将逐渐变软，最终变为有显著流动性的液体。当冷却时，液体逐渐稠化，最终变为固体。此外，非晶体物质在各个方向上的原子聚集密度大致相同，因此，就表现出各向同性，或称为等向性。而晶体物质有固定的熔点，当温度升高时，固态晶体将在一定温度下转变为液态。如铁的熔点为度，铜的熔点为度，铝的熔点为度。

此外，晶体物质在不同方向上具有不同的性能，即表现出晶体的各向异性特征。

二、晶体结构的概念

1.晶格和晶胞

晶体内部原子是按定的几何规律排列的。为了便于理解，把金属中的原子近似地看成

是刚性小球，则金属晶体就可看成是由刚性小球按一定几何规则紧密堆积而成的物体，如图2-1所示。

为了形象地描述晶体中原子排列的情况，可以将原子简化成一个点，用假想的线将这些点连接起来，构成有明显规律性的空间格架。这种表示原子在晶体中排列规律的空间格架称为晶格，如图2-2a所示。

由于晶体中原子有规则排列且具有周期性的特点，为便于讨论，通常只从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的、最小的几何单元来分析晶体中原子排列的规律，这个最小的几何单元称为晶胞，如图2-2b所示。

整个晶格就是由许多大小、形状和位向相同的晶胞在空间重复堆积而形成的。

应当指出，原子在晶格节点上并不是固定不动的。而是以节点为中心作高频率振动。随着温度升高，原子振动的幅度也增大。

2.晶格常数

不同元素的原子半径大小不同，在组成晶胞后，晶胞大小是不相同的，晶胞的大小和形状可用晶胞的棱边长度a，b,c及棱边夹角a，p，Y表示，如图2-3所示。

晶胞的棱边长度称为晶格常数。对于位方晶格来说，晶胞的三个方向上的边长是相等的(a=b=c),用一个晶格常数a表示即可。晶格常数的单位为A(埃，1A=10-10m)。

3.晶面和晶向

在晶体中由一系列原子组成的平面，称为晶面。图2--4所示为简单立方晶格的一些晶面。

通过两个或两个以上原子中心的直线、可代表晶格空间排列的一定方向，称为晶向。由于在同一晶格的不同晶面和晶向上原子排列的蔬密程度不同，因此，原子结合力也就不同，从而在不同的晶面和晶向上显示出不同的性能，这就是晶体具有各向异性的原因。