# 晶体结构浏览器

浏览 ~25 种教科书常见晶体结构(NaCl 岩盐、金刚石、CsCl、萤石、金红石、钙钛矿…)。显示晶系、空间群、晶胞参数、配位数,并用 Three.js 渲染可拖动旋转的 3D 球棍模型。面向高中/本科固体化学与无机化学教学。

> 标准页面: https://elysiatools.com/zh/tools/crystal-structure-explorer

- **分类:** Utilities

- **关键词:** 晶体结构, 晶胞, 空间群, 三维模型, 球棍模型, 氯化钠, 金刚石, 面心立方, 体心立方, 密排六方, 晶体学

## 概述

在浏览器里旋转最常用晶体结构的真实 3D 球棍模型。

**为什么需要它。** 课本上静止的晶胞图很难看懂。可旋转的 3D 模型能让你从"大概理解"FCC 堆积变成真正"看见"为什么每个原子有 12 个最近邻。本工具收录 ~25 种固体化学和无机化学课程的核心结构,用 Three.js 交互渲染。

**怎么用。** 从下拉菜单选一个结构,模型加载到预览区——**拖动旋转**,用复选框开关晶胞边框、自动旋转、或从球棍模型切换到空间填充(CPK)球。

**显示什么。** 每个结构:晶系(立方/六方/四方/三方/正交)、空间群(Hermann–Mauguin 符号 + 编号)、晶胞参数 a/b/c(Å)和角度 α/β/γ、Z(每晶胞化学式单元数)、配位数、教学注记。晶胞参数来自 Materials Project、WebElements 和原始文献的实验室温值。

**重要的科学注记。** 化学式**不能**唯一确定晶体结构。碳既是金刚石又是石墨;CaCO₃ 既可以是方解石也可以是文石;TiO₂ 既可以是金红石也可以是锐钛矿。所以本工具展示的是每个化学式**最常见的教科书多晶型**,而非由化学式反推。真实结构来自 X 射线衍射,存在 CIF 文件里。

**覆盖的结构。**
- **金属**:Cu、Au、Ag、Al(FCC)· Fe-α、W(BCC)· Mg、Zn、Ti-α(HCP)
- **非金属**:金刚石、石墨、Si、Ge
- **AX 离子(1:1)**:NaCl 岩盐、CsCl、ZnS 闪锌矿、ZnS 纤锌矿
- **AX₂ 离子**:CaF₂ 萤石、TiO₂ 金红石、SiO₂ α-石英
- **钙钛矿**:CaTiO₃(理想立方)
- **层状与其他**:Na₂O(反萤石)、CdCl₂、CdI₂、Al₂O₃ 刚玉

**小贴士。** 把 Zn(HCP,非理想 c/a = 1.86)和 Mg(HCP,近理想 c/a = 1.62)对比——你能"看见"为什么锌的结构被压缩。把 NaCl(八面体,CN=6)和 CsCl(立方,CN=8)对比,看阳/阴离子半径比如何决定配位。

## 输入项

- **结构** (select)
- **显示晶胞边框** (checkbox)
- **自动旋转** (checkbox)
- **空间填充 (CPK)** (checkbox)

## 适用场景

- 在无机化学或固体物理课堂教学中，需要向学生直观展示面心立方（FCC）、体心立方（BCC）或密排六方（HCP）等复杂堆积方式时。
- 学习晶体学基础概念，需要对比不同晶体结构（如 NaCl 与 CsCl）的配位数、阳阴离子半径比与空间群差异时。
- 撰写教学课件或学习笔记，需要观察并截取特定视角下的晶胞边框、球棍模型或 CPK 空间填充模型时。

## 工作原理

- 从结构下拉菜单中选择目标晶体（如 NaCl 岩盐、金刚石或钙钛矿）。
- 根据需要勾选“显示晶胞边框”、“自动旋转”或“空间填充 (CPK)”等渲染配置项。
- 在预览区域直接拖动鼠标旋转、缩放 3D 模型，实时查看对应的晶系、空间群、晶胞参数（a/b/c、α/β/γ）及配位数等学术数据。

## 使用案例

- 固体化学课堂多媒体交互演示，辅助讲解晶胞堆积与配位多面体。
- 晶体学初学者自主学习，对比不同晶系（如立方、六方、四方）的晶胞参数与对称性差异。
- 快速查询常见无机化合物（如萤石、金红石、刚玉）的空间群、Z 值及配位数信息。

## 常见问题

### 这个工具支持导入自定义的 CIF 晶体文件吗？

本工具目前仅支持内置的约 25 种教科书经典晶体结构，暂不支持导入外部 CIF 文件。

### 空间填充 (CPK) 模式和球棍模型有什么区别？

球棍模型用细杆连接原子球，便于观察配位和内部空隙；CPK 模式按原子范德华半径比例渲染，能真实反映晶胞内的空间占满情况。

### 这里的晶胞参数是理论计算值还是实验值？

晶胞参数均来自 Materials Project、WebElements 及原始文献在室温下的真实 X 射线衍射实验测量值。

### 为什么输入化学式不能直接生成对应的晶体结构？

因为同一种化学式可能存在多种同质多晶（如同为碳的金刚石和石墨），本工具直接提供最经典的教科书多晶型结构供选择。

### 3D 渲染卡顿或无法显示该怎么办？

本工具使用 Three.js 进行 WebGL 渲染，请确保您的浏览器已开启硬件加速，并使用现代浏览器（如 Chrome、Edge 或 Safari）访问。

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## 示例

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