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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。
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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。
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。
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案例
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工具使用指南
晶体结构浏览器是一款专为固体化学和无机化学教学设计的在线交互工具。它收录了氯化钠、金刚石、钙钛矿等约 25 种教科书经典晶体结构，通过 Three.js 渲染出可自由拖动、旋转的 3D 球棍与空间填充（CPK）模型，并直观展示晶系、空间群、晶胞参数及配位数等关键晶体学数据。
背景
助教需要准备一堂关于离子晶体结构的讨论课，帮助学生理解 NaCl 晶胞中 Na+ 和 Cl- 的配位数为什么都是 6。
问题
课本上的二维平面图很难展示出晶胞内部及边缘原子的完整配位环境。
如何使用
在“结构”下拉菜单中选择 `[AX ionic (1:1)] NaCl — Rock salt (Halite)`，保持“显示晶胞边框”开启，拖动 3D 模型观察中心离子与周围离子的连接。
{"structure": "nacl", "cellEdges": true, "autoRotate": false, "cpk": false}结果
学生通过 3D 旋转清晰地看到 Cl- 呈面心立方（FCC）堆积，而 Na+ 填满所有八面体空隙，直观确认了 6 配位的空间几何关系。
背景
教师在讲解碳的同素异形体时，需要对比金刚石的共价网状结构与石墨的层状结构。
问题
学生难以仅凭想象理解金刚石中 sp3 杂化轨道形成的四面体结构与石墨 sp2 杂化层状结构的区别。
如何使用
先选择 `[Nonmetals] C — Diamond` 观察三维网状结构，再切换到 `[Nonmetals] C — Graphite` 观察层状结构，并开启“自动旋转”以便全方位对比。
{"structure": "c-diamond", "cellEdges": true, "autoRotate": true, "cpk": false}结果
3D 动态展示让学生一眼看出金刚石中每个碳原子与 4 个相邻原子呈四面体连接，而石墨则是明显的层状平行排列，加深了对结构决定性质的理解。
晶胞参数和结构数据源自 Materials Project、WebElements 以及相关原始文献的实验室室温测定值。
因为化学式不能唯一确定晶体结构（存在同质多晶现象，如碳可以是金刚石或石墨）。本工具展示的是教科书中最经典的晶型。
CPK 模式以原子的范德华半径比例绘制球体，能更真实地展示晶体内部的空间占满情况和紧密堆积状态。
在下拉菜单中切换两者，Zn 具有非理想的 c/a 轴比（1.86），而 Mg 接近理想值（1.62），在 3D 模型中可明显看出 Zn 结构的拉伸/压缩。
可以，本工具基于 Three.js 开发，支持在手机和触控设备上通过手势拖动和旋转 3D 晶体模型。