晶胞

壁纸图案看上去无穷无尽，其实只是同一个小图案被反复印出来。晶体在三维空间里也是这个道理：它由一个小盒子在各个方向上一模一样地重复堆叠几十亿次而成。这个最小的重复盒子，包含了重建整个晶体所需的一切，就是晶胞。描述了晶胞，你就描述了整块固体，无论它有多大。

晶胞由它的棱长（a、b、c）以及棱之间的夹角来定义；无机化学中最简单也最常见的是立方晶胞，三条棱等长、所有夹角为 90 度。原子或离子位于盒子里确定的位置上。要数清真正属于一个晶胞的原子数，需把原子与它所接触的相邻晶胞共享：处于顶角的原子被八个晶胞分摊（计 1/8），处于棱上的被四个分摊（1/4），处于面上的被两个分摊（1/2），完全在内部的算整 1。把这些分数加起来，就得到每个晶胞中的化学式单元数，记作 Z。岩盐的 Z 为 4——每个立方晶胞含四对 NaCl。

晶胞是晶体学与固态化学的工作单元。X 射线衍射可直接测出它的尺寸，由棱长和 Z 就能算出晶体密度，也可反过来由实测密度去数原子、发现缺陷或非化学计量。它也是命名结构的依据：所谓岩盐结构或萤石结构，真正的意思就是这块晶体的晶胞长这个样子。掌握了晶胞的计数法，琳琅满目的各种结构类型就化为一小套贴了标签的盒子。