⑴颜色
纯净的无色透明的石英，称为水晶。因含微量色素离子或细分散显微状包裹体，或因存在色心儿呈各种颜色，并使透明度降低。紫色者含锰和Fe3+，称紫晶。金黄色或柠檬色含Fe2+,称浅玫瑰色者，含锰和钛，称芙蓉石。烟晶、茶晶和墨晶是由色心引起的颜色。呈乳白色的石英，是含有细分散的气态或液态包裹体所致，称为乳石英。紫晶颜色不均，有色带。
玉髓一般为淡黄、灰蓝、乳白等色，偶有红褐、苹果绿（绿玉髓）。玛瑙具有不同颜色的条带和花纹相间分布。
⑵透明度
晶质者透明。隐晶质者为半透明—透明。
⑶光泽
晶质者为玻璃光泽。玉髓为蜡状光泽。
⑷硬度
晶质者硬度为7，隐晶质者硬度为6.5
⑸比重
晶质比重为2.65.隐晶质者比重为2.60—2.70.
⑹折射率
晶质者为1.544—1.553.隐晶质为1.53-1.54.
⑺双折射率
晶质者双折射率为0.009.隐晶质者不易测定。
⑻色散
晶质者色散低，0.013.
⑼多色性
紫晶可表现明显的多色性：紫色和淡蓝紫色。
⑽查尔斯滤色镜下特征
经染色的玉髓和天然含铬的隐晶质变种在查尔斯滤色镜下显示淡粉红色或淡红色。
⑾分光镜下特征
晶质变种：通常无特征性吸收光谱。
隐晶质变种：天然铬玉髓在红区显示单一的强吸收带。染绿玉髓由于含铬盐而带绿色，在红区显示多达三个带。绿玉髓可在橙区显示一个模糊的带。
⑿吸收光谱：砂金石：带绿变种在6280和6490A.U.附近有谱带，很可能由云母包体引起的。其他变种没有清楚的特征谱线。
影响因素：
热：强烈加热，导致紫晶、黄水晶、烟水晶和蔷薇水晶变为无色；但是温和的加热可以改进紫晶的颜色。稍稍高的温度常用于质量差的紫晶和烟水晶使产生带黄，带褐或带红——橘黄色的被视为黄水晶，热处理的每个阶段是持续的，一些巴西紫晶变成绿色作为“菲块绿泥石”或“绿色紫晶”。吹管火焰前难熔。修正工作要避免过热。
酸反应：少量溶于氢氟酸，但是溶于碱中。
辐射：根据报道无色水晶经辐射、热处理可以产生颜色；但
是，退了的颜色不一定与原来的颜色一样。烟水晶的颜色从理论上说是由于地下放射性照射，存在自然界中的放射物质，产生的射线辐射于水晶上引起的颜色。其他的研究方法表明紫晶可能是由于特殊的方式暴露于放射性物质之中引起的紫色。
4.偏关显微镜下特征
晶质者：薄片中无色透明低正突起。最高干涉色为1级灰白色。平行消光，正延性。一轴晶正光性。有时因应力作用呈二轴晶，2V(+)=8.-12..
隐晶质：玉髓呈隐晶质集合体或放射状、球粒状集合体。薄片中无色，黄色和浅褐色，低负突起。干涉色为1级灰白.平行或消光。延性可正可负。一轴晶，有时为二轴晶。2V(+)=0.-25..
5.包裹体
晶质石英中常含有气、液、固态包裹体。烟晶、茶晶及墨晶中，常含电气石包裹体。发晶中含发状的金红石包裹体。星光石英含有定向平行排列的金红石晶体包裹体。芙蓉石中也可见针状的金红石包裹体。乳石英中含有细小的气、液包裹体。石英砂金石含有赤铁矿、针铁矿、云母包裹体。石英猫眼石含纤维状石棉包裹体。
二．水晶的测试
从单个晶体上切下的结晶石英，在常规情况下识别出基本没有太大的问题。对新手，仅有的困难是遇到石英出现复杂的变种。除蓝色外，一般说，有涂上的颜色以及深红、紫、褐和黄的深色
调的都可呈透明状。部分经热处理的绿宝石，由于在粗糙的部位用染料处理或涂过偶尔退回到深蓝色。
所有透明的宝石折射率为1.544-1.。553，较低的值是常数，较高值从1.544变化到1.553.比重总介于2.65和2.66之间。用密度2.62的液体很容易分离玉髓和结晶石英，玉髓浮在上面，结晶石英下沉。单晶石英另一特征是在偏光显微镜下出现干涉图。一轴晶石英呈现宝石中独特的干涉图，互相垂直的黑臂只延到干涉图的最靠里环。干涉图的暗色部位（也即中心环）为单一颜色；这是由石英传递偏振光通过平行光轴的光引起的。正常情况下，石英不具解理，贝壳状断口，呈玻璃光泽或半玻璃光泽。断口面显示一系列小的平行脊。
石英和多数与其颜色相似的宝石容易区分开。仅用折射率可区分黄玉、蓝宝石和多数其它宝石，用偏光镜区分石英和玻璃。绿色的东陵石常被误认为软玉或硬玉，但是东陵石低的折光率和比重可简单地和这两种玉区分开。通常，找到绿色石英的勘察人员期望化学家测试发现成分上是硬玉或软玉。除了物性差异外，砂金石石英有时确定为玉。这种错误常常是用分光光度仪分析有痕迹微量的钠和铝导致的。事实上钠和铝是硬玉的主要成分，可以不出现这种错误。含有大量杂质的绿色碧玉常常发生此类情况。
第二次世界大战期间，合成的蓝宝石和红宝石难以得到，用蓝石英仿制的戒指，是使星光石英凸面的背面变粗糙并用深蓝色
物质处理它们使相似于蓝宝石外貌。这个材料用点测法测折射率值，并仔细测定能检测出来。
变质的石英猫眼和高质量的绿玉石猫眼外貌相似，但是石英猫眼有较低的物性，从而易和贵重的猫眼石区分。
三．水晶的各变种特征
石英类宝石矿物各有自己的特征，现简述如下。
㈠晶质石英类
1.水晶
无色透明的晶体，成分较纯，Sio2接近100%。晶体大小都有，但几百公斤以上至上吨者较少见，完全透明、无包裹体和裂隙的大块晶体很难得。水晶多呈单个柱状晶体或晶簇产出。
1958年在江苏东海县所采到的一个水晶晶体就重达3.5吨，被称为“中国水晶王”，现陈列于中国地质博物馆。纯净的水晶晶体无色透明，含杂质者则呈多种美丽的颜色。如含锰和三价铁离子（Fe3+）者呈紫色（紫水晶），含二价铁离子Fe2+者呈）金黄或柠檬黄色（黄水晶），含锰和钛者呈玫瑰红（蔷薇水晶），其他还有绿色、烟色、茶色、黑色，等等。
水晶（或石英）晶体中因含鳞片状赤铁矿而呈褐红或微黄色者称“砂金石”。国际上用作宝石的高级水晶常有“钻石”
之称，可通过硬度的测定将其与钻石区别开。另外，无色透明的钻石、黄宝石等与水晶也有相似之处，均可借硬度、密度、光学特性、物质成分等的差异将它们与水晶分开。
2．紫晶
即紫水晶，指呈淡紫、紫红、深紫等色的水晶晶体。这是最熟悉的石英变种，其颜色从紫—红紫色，色调常常较浅。深的、甚至染色的特别漂亮。颜色分布不均匀，特别是大的宝石，常常不均匀。最有价值的色彩是深紫红红色，已知的有叫乌拉尔或西伯利亚紫晶。该名称原意是指地理位臵，但是，这词由于世界所采纳，它实际意味着质量而不限于产地了。通常其颜色平行于晶面成带状分布，晶体中常有氧化铁（针铁矿）等的包裹体。那种含液态包裹体者称“水胆紫晶”。紫晶具有弱到明显的二色性，较引人注目的样品常常有明晰的二色性。这样的颜色有时候可以采用细心的加热方法使其更均匀，但是高热或燃烧常会导致宝石变成黄褐色、或红褐色，最后相似于柠檬色变种。这样引起的颜色变化能保持持久。许多紫晶在二色镜下能显出多色性，如Ne呈蓝色，No呈淡红至紫色，等等。关于紫水晶紫色的产生，一般认为是其晶体含Mn和Fe3+所致。然而，将紫晶加热240—270℃时，其紫色竟逐渐消失，变为黄色；而经X 射线照射后，又可恢复其原来的紫色。常常谈到紫晶在人造光下“失去颜色”，这是由于白炽光灯泡或其他光源本身缺乏光线而导致退掉所有蓝色和紫色。带深红和带红—深红色的紫晶要比紫色宝石保持颜得多，因为人工光不缺红色光线。自然界容易与紫晶相混淆的宝石为紫色萤石，但因
后者的硬度（4）比紫晶低，密度（3.18克/厘米3）比紫晶高，且属于等轴晶系，二者的晶形又存在着明显的不同，再加上化学成分方面的差异，故可很容易将它们区分开。
3.黄晶
自然产的黄到红—桔黄到桔黄—褐色的石英变种确切的称为黄晶。即呈浅黄、黄、桔红黄、金黄、金鱼红等色的水晶晶体。汉语中为了区别于“黄玉”（黄晶，即“托帕斯”或黄宝石），故称“黄水晶”，而不称“黄晶”。容易与黄水晶相混淆的宝石有金宝石、黄宝石、黄碧玺等。但它们在硬度、密度、晶形及晶面条纹、色泽及其他光学性质、物质成分等方面均与黄水晶有很明显的差异，因而容易将它们与黄水晶区分开。在自然界中，常与紫晶共生。目前，市场上可见到由紫晶热处理变色而来的黄晶，多为黄褐色变种。但是，这些早就熟知的宝石，加上热处理过的质量较差的紫晶及其他杂色石英宝石，常常当做“黄玉”出售。“西班牙黄玉”和“撒克逊黄玉”及其他错误的名称。多数较好质量的黄晶几乎无裂缝。黄晶另外的优点是比黄玉漂亮又价廉，但是它的结构和外表缺乏柔和黄玉的好质量。黄晶，作为黄玉的代用品，它是11月的生辰宝石。黄晶（Citrine）由法语“Citron”演化而来，意指柠檬“Lemon”。
4.蔷薇水晶
指呈玫瑰红或红色至粉红色的水晶晶体。它是因含Mi和Ti
形成的粉红色水晶，大多晶形不佳。至于那种呈玫瑰红或蔷薇红色、致密块状的石英集合体则称为蔷薇石英或“芙蓉石”。在某些蔷薇水晶中，含有呈显微针状的金红石包裹体。如果将其按特定的方位进行加工，则可见到六道放射状星光或猫眼闪光，前者称“星光蔷薇水晶”，后者称“猫眼蔷薇水晶”。容易与蔷薇水晶相混淆的宝石有红碧玺、红色绿宝石、红色透明的红宝石等。但它们在硬度、密度、晶形及晶面特征、色泽及其他光学性质、物质成分等各个方面均与蔷薇水晶有明显的差异，故容易将它们与蔷薇水晶区别开。5.烟晶
石英家族中最吸引人的成员之一，是应包括烟色—黄色到烟褐色变种，如所知道的烟石英，这种漂亮的宝石也叫烟晶，烟晶的命名源于它的产地（Cairngorm山脉），很久以前在苏格兰流行，并被广泛应用和得到人们人们的赞赏。该石英变种也包括近黑色的黑晶，有时候作为哀悼宝石。误认为烟石英和以它的名字出售的其中主要有“烟黄玉”，“烧黄玉”和“苏格兰黄玉”等。指呈烟灰、浅烟黄、褐灰、灰褐等色的水晶晶体。关于其颜色的产生，一直认为是由于其晶体中含有有机质或炭质物之故。但据1979年C.S.赫尔巴特等人的研究，其颜色的产生是由于含放射性物质所致。用X射线或热辐射能处理烟晶时，它竟变得像黄宝石一样美丽，人们称之为“巴西黄宝石”或假黄宝石。
6.茶晶
指烟晶之呈茶褐色者，其中以颜色均匀、透明、无绵柳等杂物者为最好。
7.墨晶
指呈黑色、墨黑色、深灰色的水晶晶体，其中以颜色分布均匀、透明度高者为佳。
8.鬃晶及发晶
指无色透明的水晶晶体中含有纤维状、草束状、针状、丝状、放射状等形态的金红石或电气石、角闪石、阳起石、绿帘石等固体矿物者，其中粗如鬃毛者称“鬃晶”，细如头发丝者称“发晶”。这是一些具有特殊“风格”的水晶。
9.虹彩水晶
指在水晶晶体的次生裂缝中填充了液体或气体，当光线入射和折射时呈现出色散效应，有如虹彩者，其中又有无色虹彩水晶、有色虹彩水晶之分。
10.闪光水晶
指在水晶晶体中因含云母片和赤铁矿，导致水晶呈现出红黄至淡黄色，并闪耀着这些包裹体矿物的亮光者。
11.水胆水晶
指透明水晶晶体的内部含有较大的液态包裹体者，每当摇动其中一些大块晶体时还能听到水的响声。这些水晶的形成是由于其晶体生长速度较快，与它混在一起的岩浆热液、水溶
液、碳酸溶液等来不及运移或离散而被卷入其中的结果。这是大自然赐予人类的珍宝之一，但必须将其保存在摄氏零度以上的温度环境里。否则，如果其中的液体冻成冰块，将导致水胆水晶爆裂，珍宝被毁。
12.星光水晶
指水晶晶体中含有显微状金红石或其他纤维状矿物包裹体，并沿垂直于c轴的方向互成12°的夹角排列，在加工成弧面型宝石以后呈现出六道放射状星光者，又称“星彩水晶”。
13.猫眼水晶
指水晶晶体中含有显微状金红石或其他纤维状矿物包裹体，并沿平行c轴的方向作一向排列，在加工成弧面型宝石以后，呈现出带状闪、变光学效应者。
上述各种水晶之间的区别主要在于它们各自的颜色、包裹体、特殊光学效应及其他工艺美术特征的不同。水晶与锆石、黄宝石、绿宝石、红宝石、碧玺、萤石等的区别，在于它们各自化学成分、晶体结构、晶形，以及颜色、光泽、硬度、密度、折射率及其他工艺美术特征的差异。
14.芙蓉水晶
它是一种淡红、玫瑰色、粉红色的石英，矿物学中，称为蔷薇石英，常为块状。有些芙蓉石含显微针状金红石包体，常沿垂直于结晶c轴方向，互相呈60.交角排列，可形成六道星光的星光芙蓉石。芙蓉石混浊状，透明度差。在空气中加
热575℃，红
色消退。久在日光下晒，也可使颜色变淡。
5.猫眼水晶
含呈平行排列的纤维状石棉矿物包裹体的石英，定向切磨原石，作弧面型宝石，则可见一条明亮的光带，状如猫眼，但不如金绿宝石猫眼逼真迷人。
石英猫眼石为半透明，颜色由白到灰褐色、带绿的黄色、黑色或橄榄绿色。
还有一种人称虎眼石的宝石。它的颜色多为带褐黄和红色的蓝色，甚至红色。透明至半透明，其中平行排列的包裹体为石棉矿物的假象，也就是说，纤维状石棉完全被石英晶体交代了，但仍保留石棉矿物形态和排列方式。这种矿物经定向加工成弧面型宝石时，可见猫眼效应。
还有人将平行排列的石棉矿物（部分已被石英交代，而呈假象存在）包裹体的石英，称为鹰眼石。颜色为灰蓝色，半透明。我们也将这类宝石统称石英猫眼石。
16.乳石英
一种含有细小气、液包裹体的石英。呈云雾状，半透明-不透明。乳白色。有时含有自然金，呈浸染状分布。
㈡隐晶质石英类
1.玉髓
是一种隐晶质石英。多呈纤维状、钟乳状及葡萄状块体。
蜡状光泽。颜色为白色，常因含色素离子而着色。红色者，称红玉髓。绿色者称绿玉髓，是由Ni致色的。葱绿色者，称葱绿玉髓，是由氧化铁致色的。
可借助于玉髓的孔隙多、渗透性强的弱点，对其进行染色。人工染色的玉髓是用试剂加工的。用氧化铁可得红色。用铁氰化钾和硫酸铁可得蓝色。用糖和硫酸可得黑色。用盐酸可得黄-绿色。用铬酸可得深绿色。
2.玛瑙
也是一种隐晶质石英，
晶体学基础与晶体结构习题与答案 1. 由标准的(001)极射赤面投影图指出在立方晶体中属于[110]晶带轴的晶带，除了已在图2-1中标出晶面外，在下列晶面中哪些属于[110]晶带？(1-12)，(0-12)，(-113)，(1-32)，(-221)。 图2-1 2. 试证明四方晶系中只有简单立方和体心立方两种点阵类型。 3. 为什么密排六方结构不能称作为一种空间点阵？ 4. 标出面心立方晶胞中（111）面上各点的坐标。 5. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：a)立方晶系(421)，(-123)，(130)，[2-1-1]，[311]； b)六方晶系(2-1-11)，(1-101)，(3-2-12)，[2-1-11]，[1-213]。 6. 在体心立方晶系中画出{111}晶面族的所有晶面。 7. 在立方晶系中画出以[001]为晶带轴的所有晶面。 8. 已知纯钛有两种同素异构体，密排六方结构的低温稳定的α-Ti和体心立方结构的高温稳定的β-Ti，其同素异构转变温度为882.5℃，使计算纯钛在室温(20℃)和900℃时晶体中(112)和(001)的晶面间距(已知aα20℃=0.29506nm，cα20℃=0.46788nm，aα900℃=0.33065nm)。 9. 试计算面心立方晶体的(100)，(110)，(111)，等晶面的面间距和面致密度，并指出面间距最大的面。 10.平面A在极射赤平面投影图中为通过NS及核电0°N，20°E的大圆，平面B的极点在30°N，50°W处，a)求极射投影图上两极点A、B间的夹角；b)求出A绕B顺时针转过40°的位置。 11. a)说明在fcc的(001)标准极射赤面投影图的外圆上，赤道线上和0°经线上的极点的指数各有何特点，b)在上述极图上标出(-110)，(011)，(112)极点。 12. 图2-2为α-Fe的x射线衍射谱，所用x光波长λ=0.1542nm，试计算每个峰线所对应晶面间距，并确定其晶格常数。 图2-2 13. 采用Cu kα(λ=0.15418nm)测得Cr的x射线衍射谱为首的三条2θ=44.4°，64.6°和81.8°，若(bcc)Cr的晶格常数a=0.28845nm，试求对应这些谱线的密勒指数。
第三章《晶体结构与性质》《晶体的常识》教学设计 一、教学目标 1、知识与技能 （1）知道获得晶体的几种途径 （2）理解晶体的特点和性质及晶体与非晶体的本质区别 （3）初步学会确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法 2、过程与方法 （1）收集生活素材，结合已有知识和生活经验对晶体与非晶体进行分类 （2）学生通过观察、实验等方法获取信息 （3）学会运用比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工 3、情感态度与价值观 （1）培养学生科学探究的方法 （2）培养学生的动手能力、观察能力、自主学习的能力，保持对生活中化学的好奇心和探知欲，增强学生学习化学的兴趣。 二、教学重点 1、晶体的特点和性质及晶体与非晶体的本质区别 2、确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法 三、教学难点 1、确定一个晶胞中平均所含粒子数的方法 四、教学用品 课前学生收集的各种固体物质、玛瑙耳坠和水晶项链、蜂巢、晶胞实物模型、乒乓球、铁架台、酒精灯、蒸发皿、圆底烧瓶、碘、水、多媒体等 五、教学过程 １．新课导入： ［教师］上课前，我已经请同学们收集了一些身边的固体物质，大家都带来了吗？（学生：带来了）你们都带来了哪些固体呢？（学生七嘴八舌，并展示各自的固体）［教师］同学们带来的固体物质可真是琳琅满目啊！但是，我们每个人可能只带了几样，想知道别人收集了哪些固体物质吗？（学生：想）下面我们请前后四个同学组成一个小组，然后互相交流一下收集的各种固体物质，并讨论如何将这些固体物质进行分类呢？ ［分组讨论］互相交流各自所带的物品，并分类（教师进行巡视） ［教师］：请这组同学将你们带来的固体和交流的结果汇报一下。 ［学生汇报］：（我们讨论后觉得将粗盐、明矾、樟脑丸分为一类；塑料、玻璃片、橡胶分为另一类。教师追问：你们为什么会这样分呢？生：根据这些有规则的几何外形，而另一些没有。） ［教师总结］这组同学收集的物品很丰富，并通过组内讨论确定了分类依据，然后进行了恰当的分类。其实，同学们也许没有留心观察，我们身边还有许多美丽的固体，当然也有的可能是我们日常生活中不易接触到的。下面，我们就一起欣赏一下这些美丽的固体。 ［视频投影］雪花放大后的形状、烟水晶、石膏、毒砂、绿柱石、云母等晶体实物（并配以相应的解说，给学生了解到这些固态物质都有规则的几何外形。） ［教师讲述］我们就将这些有规则几何外形的固体称之为晶体，而另一些没有规则几何外形的固体称之为非晶体。 ［板书］一、晶体与非晶体 设计意图：课前请同学收集身边的固态物质，然后在课堂上展示，并分组交流讨论，最后进行分类，并在课堂上汇报。这样从学生身边的固体入手，直观、简洁地引入课题，潜移默化
竞赛要求: 初赛要求：晶体结构。晶胞。原子坐标。晶格能。晶胞中原子数或分子数的计算及与化学式的关系。分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。配位数。晶体的堆积与填隙模型。常见的晶体结构类型，如NaCl、CsCl、闪锌矿（ZnS）、萤石（CaF2）、金刚石、石墨、硒、冰、干冰、尿素、金红石、钙钛矿、钾、镁、铜等。 决赛要求：晶体结构。点阵的基本概念。晶系。宏观对称元素。十四种空间点阵类型。 第七章晶体学基础 Chapter 7. The basic knowledge of crystallography §7.1 晶体结构的周期性和点阵 (Periodicity and lattices of crystal structures) 一、.晶体 远古时期,人类从宝石开始认识晶体。红宝石、蓝宝石、祖母绿等晶体以其晶莹剔透的外观，棱角分明的形状和艳丽的色彩，震憾人们的感官。名贵的宝石镶嵌在帝王的王冠上，成为权力与财富的象征，而现代人类合成出来晶体，如超导晶体YBaCuO、光学晶体BaB2O4、LiNbO3、磁学晶体NdFeB等高科技产品，则推动着人类的现代化进程。 世界上的固态物质可分为二类，一类是晶态，一类是非晶态。自然界存在大量的晶体物质，如高山岩石、地下矿藏、海边砂粒、两极冰川都是晶体组成。人类制造的金属、合金器材，水泥制品及食品中的盐、糖等都属于晶体，不论它们大至成千万吨，小至毫米、微米，晶体中的原子、分子都按某种规律周期性地排列。另一类固态物质，如玻璃、明胶、碳粉、塑料制品等，它们内部的原子、分子排列杂乱无章，没有周期性规律，通常称为玻璃体、无定形物或非晶态物质。 晶体结构最基本的特征是周期性。晶体是由原子或分子在空间按一定规律周期重复排列构成的固态物质，具有三维空间周期性。由于这样的内部结构，晶体具有以下性质： 1、均匀性：一块晶体内部各部分的宏观性质相同，如有相同的密度，相同的化学组成。晶体的均匀性来源于晶体由无数个极小的晶体单位（晶胞）组成，每个单位里有相同的原子、
几种典型晶体结构的特点分析 徐寿坤 有关晶体结构的知识是高中化学中的一个难点，它能很好地考查同学们的观察能力和三维想像能力，而且又很容易与数学、物理特别是立体几何知识相结合，是近年高考的热点之一。熟练掌握NaCl 、CsCl 、CO 2、SiO 2、金刚石、石墨、C 60等晶体结构特点，理解和掌握一些重要的分析方法与原则，就能顺利地解答此类问题。 通常采用均摊法来分析这些晶体的结构特点。均摊法的根本原则是：晶胞任意位置上的原子如果是被n 个晶胞所共有，则每个晶胞只能分得这个原子的1/n 。 1. 氯化钠晶体 由下图氯化钠晶体结构模型可得：每个Na +紧邻6个- Cl ，每个- Cl 紧邻6个+ Na （上、下、左、右、前、后），这6个离子构成一个正八面体。设紧邻的Na +-a ，每个Na +与12个Na +等距离紧邻（同层4个、上层4个、下层4个），距离为a 2。由均摊法可得：该晶胞中所拥有的Na +数为4216818=?+? ，-Cl 数为44 1 121=?+，晶体中Na +数与Cl -数之比为1：1 2. 氯化铯晶体 每个Cs +紧邻8个-Cl -紧邻8个Cs +，这8个离子构成一个正立方体。设紧邻 的Cs +与Cs +间的距离为 a 2 3 ，则每个Cs +与6个Cs +等距离紧邻（上、下、左、右、前、后）。在如下图的晶胞中Cs +数为812 164112818=+?+?+?，- Cl 在晶胞内其数目为8， 晶体中的+Cs 数与- Cl 数之比为1：1，则此晶胞中含有8个CsCl 结构单元。
3. 干冰 每个CO 2分子紧邻12个CO 2分子（同层4个、上层4个、下层4个），则此晶胞中的CO 2分子数为42 1 6818=?+? 。 4. 金刚石晶体 每个C 原子与4个C 原子紧邻成键，由5个C 原子形成正四面体结构单元，C-C 键的夹角为'28109?。晶体中的最小环为六元环，每个C 原子被12个六元环共有，每个C-C 键被6个六元环共有，每个环所拥有的C 原子数为211216=?，拥有的C-C 键数为16 1 6=?，则C 原子数与C-C 键数之比为 2:11:2 1 =。 5. 二氧化硅晶体 每个Si 原子与4个O 原子紧邻成键，每个O 原子与2个Si 原子紧邻成键。晶体中的
第二章作业 2－1 常见的金属晶体结构有哪几种它们的原子排列和晶格常数有什么特点 V、Mg、Zn 各属何种结构答：常见晶体结构有 3 种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V ⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni ⑶密排六方：Mg、Zn －Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、 2---7 为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。第三章作业3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业 4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好试用多晶体塑性变形的特点予以解释。答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。原因是：（1）强度高：Hall-Petch 公式。晶界越多，越难滑移。（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。 4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂 7~15 天，然后再精加工。试解释这样做的目的及其原因答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7 天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。 4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）答：W、Sn 的最低再结晶温度分别为: TR(W) =（～×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃ TR(Sn) =（～×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃ 所以 W 在1000℃时为冷加工，Sn 在室温下为热加工 4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想为什么（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。答：齿轮的材料、加工与加工工艺有一定的原则，同时也要根据实际情况具体而定，总的原则是满足使用要求；加工便当；性价比最佳。对齿轮而言，要看是干什么用的齿轮，对于精度要求不高的，使用频率不高，强度也没什么要求的，方法 1、2 都可以，用方法 3 反倒是画蛇添足了。对于精密传动齿轮和高速运转齿轮及对强度和可靠性要求高的齿轮，方法 3 就是合理的。经过锻造的齿坯，金属内部晶粒更加细化，内应力均匀，材料的杂质更少，相对材料的强度也有所提高，经过锻造的毛坯加工的齿轮精度稳定，强度更好。 4－10 用一冷拔钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热到1000℃，保温后再次吊装工件时钢丝绳发生断裂，试分析原因答：由于冷拔钢丝在生产过程中受到挤压作用产生了加工硬化使钢丝本身具有一定的强度和硬度，那么再吊重物时才有足够的强度，当将钢丝绳和工件放置在1000℃炉内进行加热和保温后，等于对钢丝绳进行了回复和再结晶处理，所以使钢丝绳的性能大大下降，所以再吊重物时发生断裂。 4－11 在室温下对铅板进行弯折，越弯越硬，而稍隔一段时间再行弯折，铅板又像最初一样柔软这是什么原因答：铅板在室温下的加工属于热加工，加工硬化的同时伴随回复和再结晶过程。越弯越硬是由于位错大量增加而引起的加工硬化造成，而过一段时间又会变软是因为室温对于铅已经是再结晶温度以上，所以伴随着回复和再结晶过程，等轴的没有变形晶粒取代了变形晶粒，硬度和塑性又恢复到了未变形之前。第五章作业 5－3 一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体异同答：一次渗碳体：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。二次渗碳体：从 A 中析出的渗碳体称为二次渗碳体。三次渗碳体：从 F 中析出的渗碳体称为三次渗碳体共晶渗碳体：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体共析渗碳体：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗
第一章晶体结构 在自然界的固态物质中，具有规则几何外形的晶体很早就引起了人们的关注，尽管目前对非晶态物质的研究日趋活跃，但迄今为止，人们对固体的了解大部分来自对晶体的研究。本章主要讨论晶体中原子排列的几何特征，并简要地介绍X射线衍射的原理和方法。 §1．1晶体的共性 如果将大量的原子聚集到一起构成固体，那么显然原子会有无限多种不同的排列方式。而在相应于平衡状态下的最低能量状态，则要求原子在固体中有规则地排列。若把原子看作刚性小球，按物理学定律，原子小球应整齐地排列成平面，又由各平面重叠成规则的三维形状的固体。 人们很早就注意一些具有规则几何外形的固体，如岩盐、石英等，并将其称为晶体。显然，这是不严格的，它不能反映出晶体内部结构本质。事实上，晶体在形成过程中，由于受到外界条件的限制和干扰，往往并不是所有晶体都能表现出规则外形；一些非晶体，在某些情况下也能呈现规则的多面体外形。因此，晶体和非晶体的本质区别主要并不在于外形，而在于内部结构的规律性。迄今为止，已经对五千多种晶体进行了详细的X射线研究，实验表明：组成晶体的粒子（原子、离子或分子）在空间的排列都是周期性的有规则的，称之为长程有序；而非晶体内部的分布规律则是长程无序。 各种晶体由于其组分和结构不同，因而不仅在外形上各不相同，而且在性质上也有很大的差异，尽管如此，在不同晶体之间，仍存在着某些共同的特征，主要表现在下面几个方面。1．自范性 晶体物质在适当的结晶条件下，都能自发地成长为单晶体，发育良好的单晶体均以平面作为它与周围物质的界面，而呈现出凸多面体。这一特征称之为晶体的自范性。
2． 晶面角守恒定律 由于外界条件和偶然情况不同，同一类型的晶体，其外形不尽相同。图1-1-1给出理想石英晶体的外形，图1-1-2是一种人造的石英晶体，表明由于外界条件的差异，晶体中某组晶面可以相对地变小、甚至消失。所以，晶体中晶面的大小和形状并不是表征晶体类型的固 有特征。 那么，由晶体内在结构所决定的晶体外形的固有特征是什么呢？实验表明：对于一定类型的晶体来说，不论其外形如何，总存在一组特定的夹角，如石英晶体的m 与m 两面夹角为60°0′，m 与R 面之间的夹角为38°13′，m 与r 面的夹角为38°13′。对于其它品种晶体，晶面间则有另一组特 征夹角。这一普遍规律称为晶面角守恒定律，即同一种晶体在相同的温度和压力下，其对应晶面之间的夹角恒定不变。 3． 解理性 当晶体受到敲打、剪切、撞击等外界作用时，可有沿某一个或几个具有确定方位的晶面 图1-1-1 理想石英晶体 图1-1-2 一种人造石英
几种常见晶体结构分析 河北省宣化县第一中学 栾春武 邮编 075131 栾春武：中学高级教师，张家口市中级职称评委会委员。河北省化学学会会员。市骨干教师、市优秀班主任、模范教师、优秀共产党员、劳动模范、县十佳班主任。 联系电话：：： 一、氯化钠、氯化铯晶体——离子晶体 由于离子键无饱和性与方向性，所以离子晶体中无单个分子存在。阴阳离子在晶体中按一定的规则排列，使整个晶体不显电性且能量最低。离子的配位数分析如下： 离子数目的计算：在每一个结构单元（晶胞） 中，处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有 所不同，一般的规律是：顶点上的微粒属于该单元中 所占的份额为18 ，棱上的微粒属于该单元中所占的份额为14，面上的微粒属于该单元中所占的份额为12 ，中心位置上（嚷里边）的微粒才完全属于该单元，即所占的份额为1。 1.氯化钠晶体中每个Na +周围有6个C l －，每个Cl －周围有6个Na +，与一个Na +距离最近且相等的 Cl －围成的空间构型为正八面体。每个N a +周围与其最近且距离相等的Na + 有12个。见图1。 晶胞中平均Cl －个数：8×18 + 6×12 ＝ 4；晶胞中平均Na +个数：1 + 12×14 ＝ 4 因此NaCl 的一个晶胞中含有4个NaCl （4个Na +和4个Cl －）。 2.氯化铯晶体中每个Cs +周围有8个Cl －，每个Cl －周围有8个Cs +，与 一个Cs +距离最近且相等的Cs +有6个。晶胞中平均Cs +个数：1；晶胞中平 均Cl －个数：8×18 ＝ 1。 因此CsCl 的一个晶胞中含有1个CsCl （1个Cs +和1个Cl －）。 二、金刚石、二氧化硅——原子晶体 1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。每个C 原子以共价键与4 个C 原子紧邻，因而整个晶体中无单个分子存在。由共价键构成的最小 环结构中有6个碳原子，不在同一个平面上，每个C 原子被12个六元环 共用，每C —C 键共6个环，因此六元环中的平均C 原子数为6× 112 ＝ 12 ，平均C —C 键数为6×16 ＝ 1。 C 原子数: C —C 键键数 ＝ 1:2； C 原子数: 六元环数 ＝ 1:2。 2.二氧化硅晶体结构与金刚石相似，C 被Si 代替，C 与C 之间插氧，即为SiO 2晶体，则SiO 2晶体中最小环为12环（6个Si ，6个O ）， 最小环的平均Si 原子个数：6×112 ＝ 12；平均O 原子个数：6×16 ＝ 1。 即Si : O ＝ 1 : 2，用SiO 2表示。 在SiO 2晶体中每个Si 原子周围有4个氧原子，同时每个氧原子结合2个硅原子。一个Si 原子可形 图 1 图 2 NaCl 晶体 图3 CsCl 晶体 图4 金刚石晶体
学士学位论文 题目方解石晶体结构特征及环境意义 学生 指导教师教授 年级 2007级 专业资源勘查工程 系别资源系 学院地理科学学院 哈尔滨师范大学 2011年5月
方解石晶体学特征及环境意义 摘要：方解石( CaCO3)是分布最广的矿物之一,是碳酸盐岩成岩过程中充填胶结作用最常见和最重要矿物之一，它还是一种非常重要的环境矿物。方解石晶体形貌、结构与化学成分可以反映其成岩流体中的成分、介质温度与压力等,同时，方解石能有效除去废水中的磷，已有研究表明方解石可有效去除水中磷酸盐 ,且成本低廉, 但对它的除磷机理仍存在较大争议, 为此本文总结了方解石去除水中磷酸盐的机理及影响因素为我国水污染的防治提供理论和技术支撑。 关键词：方解石晶体结构除磷环境意义 一、方解石的晶体结构特征 方解石化学式为CaCO3,三方晶系；D63d-R3c；菱面体晶胞：a rh=0.637nm,ａ=46。07′；z=6；如果转换成六方（双重体心）格子，则：ａh=0.499nm,c h=1.706nm;z=6.具体结构特征如下图1： 图1 方解石的晶体结构 二、方解石的形态和颜色 常见完好晶体。形态多种多样，不同聚型达200种以上。主要呈平行[0001]发育的柱状及平行{0001}发育的板状和各种状态的菱面体或复三方偏三角面体。方解石常依（0001）形成接触双晶，更常依（0112）形成聚片双晶，这一聚片双晶纹在解理面上的方位与白云石不同，在自然界，这种聚片双晶的出现，可用以说明方解石形成后，曾遭受地质应力的作用。普通方解石为白色或无色，含有其他颜色亦不少，条痕白色。 方解石的集合体形态也是多种多样的。由片状（板状）或纤维状的方解石，呈平行或近似平行的连生体，分别称为层解石和纤维方解石，如图2-1。还有致密块状（石灰岩）、粒状（大理石）、土状（白垩）及晶簇状等，如图2-2：
几种常见晶体结构的特点分析 通常采用均摊法来分析这些晶体的结构特点。均摊法的根本原则是：晶胞任意位置上的原子如果是被n 个晶胞所共有，则每个晶胞只能分得这个原子的1/n 。 1. 氯化钠晶体 由下图氯化钠晶体结构模型可得：每个Na +紧邻6个-Cl ，每 个-Cl 紧邻6个+Na （上、下、左、右、前、后），这6个离子构 成一个正八面体。设紧邻的Na +与Cl -间的距离为a ，每个Na +与12 个Na +等距离紧邻（同层4个、上层4个、下层4个），距离为a 2。 由均摊法可得：该晶胞中所拥有的Na +数为4216818=?+? ，-Cl 数为44 1121=? +，晶体中Na +数与Cl -数之比为1：1，则此晶胞中含有4个NaCl 结构单元。 2. 氯化铯晶体 每个Cs +紧邻8个Cl -，每个Cl -紧邻8个Cs +，这8个离子构成一个正立方体。设紧邻的Cs +与Cs +间的距离为 a 2 3，则每个Cs +与6个Cs +等距离紧邻（上、下、左、右、前、后）。在如下图的晶胞中Cs +数为812164112818=+?+?+?，-Cl 在晶胞内其数目为8，晶体中的+Cs 数与- Cl 数之比为1：1，则此晶胞中含有8个CsCl 结构单元。 3. 干冰 每个CO 2分子紧邻12个CO 2分子（同层4个、上层4个、下层4个），则此晶胞中的 CO 2分子数为4216818=?+?。 4. 金刚石晶体(晶体硅同)
每个C 原子与4个C 原子紧邻成键，由5个C 原子形成正四面体结构单元，C-C 键的夹角为'28109?。晶体中的最小环为六元环，每个C 原子被12个六元环共有，每个C-C 键被6个六元环共有，每个环所拥有的C 原子数为211216=? ，拥有的C-C 键数为1616=?，则C 原子数与C-C 键数之比为2:11:2 1=。 5. 二氧化硅晶体 每个Si 原子与4个O 原子紧邻成键，每个O 原子与2个Si 原子紧邻成键。晶体中的最小环为十二元环，其中有6个Si 原子和6个O 原子，含有12个Si-O 键；每个Si 原子被12个十二元环共有，每个O 原子被6个十二元环共有，每个Si-O 键被6个十二元环共有；每个十二元环所拥有的Si 原子数为211216=?，拥有的O 原子数为16 16=?，拥有的Si-O 键数为26 112=?，则Si 原子数与O 原子数之比为1：2。 6. 石墨晶体 在石墨晶体中，层与层之间是以分子间作用力结合，同层之间是C 原子与C 原子以共价键结合成的平面网状结构，故石墨为混合型晶体或过渡型晶体。在同层结构中，每个C 原子与3个C 原子紧邻成C-C 键，键角为?120，其中最小的环为六元环，每个C 原子被3个六元环共有，每个C-C 键被2个六元环共有；每个六元环拥有的C 原子数为2316=?，拥有的C-C 键数为32 16=?，则C 原子数与C-C 键数之比为2：3。
典型的晶体结构 1.铁 铁原子可形成两种体心立方晶胞晶体：910℃以下为α－Fe，高于1400℃时为δ－Fe。在这两种温度之间可形成γ－面心立方晶。这三种晶体相中，只有γ－Fe能溶解少许C。问：1．体心立方晶胞中的面的中心上的空隙是什么对称？如果外来粒子占用这个空隙，则外来粒子与宿主离子最大可能的半径比是多少？ 2．在体心立方晶胞中，如果某空隙的坐标为（0，a/2，a/4），它的对称性如何？占据该空隙的外来粒子与宿主离子的最大半径比为多少？ 3．假设在转化温度之下，这α－Fe和γ－F两种晶型的最相邻原子的距离是相等的，求γ铁与α铁在转化温度下的密度比。 4．为什么只有γ－Fe才能溶解少许的C？ 在体心立方晶胞中，处于中心的原子与处于角上的原子是相接触的，角上的原子相互之间不接触。a＝(4/3)r。 ①②③ 1．两个立方晶胞中心相距为a，也等于2r＋2r h［如图①］，这里r h是空隙“X”的半径，a ＝2r＋2r h＝(4/3)r r h/r＝0.115（2分） 面对角线（2a）比体心之间的距离要长，因此该空隙形状是一个缩短的八面体，称扭曲八面体。（1分） 2．已知体心上的两个原子（A和B）以及连接两个晶体底面的两个角上原子［图②中C和D］。连接顶部原子的线的中心到连接底部原子的线的中心的距离为a/2；在顶部原子下面的底部原子构成晶胞的一半。空隙“h”位于连线的一半处，这也是由对称性所要求的。所以我们要考虑的直角三角形一个边长为a/2，另一边长为a/4［图③］，所以斜边为16 /5a。（1分）r＋r h＝16 /5a＝3/5r r h/r＝0.291（2分） 3．密度比＝42︰33＝1.09（2分） 4．C原子体积较大，不能填充在体心立方的任何空隙中，但可能填充在面心立方结构的八面体空隙中（r h/r＝0.414）。（2分） 2.四氧化三铁 科学研究表明，Fe3O4是由Fe2＋、Fe3＋、O2－通过离子键而组成的复杂离子晶体。O2－的重复排列方式如图b所示，该排列方式中存在着两种类型的由O2－围成的空隙，如1、3、6、7的O2－围成的空隙和3、6、7、8、9、12的O2－围成的空隙，前者为正四面体空隙，后者为正八面体空隙，Fe3O4中有一半的Fe3＋填充在正四面体空隙中，另一半Fe3＋和Fe2＋填充在正八面体空隙中，则Fe3O4晶体中正四面体空隙数与O2－数之比为2：1，其中有12.5%正四面体空隙填有Fe3＋，有50%正八面体空隙没有被填充。 Fe3O4中三价铁离子：亚铁离子：O原子=2：1：4 晶胞拥有8个正四面体空隙，4个O2－离子；所以2：1 一半三价铁离子放入正四面体空隙，即一个三价铁离子，所以为1/8=12.5%
典型晶体晶胞结构1.原子晶体 (金刚石 ) 2.分子晶体
3.离子晶体 ＋ Na － Cl
4.金属晶体 堆积模型简单立方钾型镁型铜型典型代表Po Na K Fe Mg Zn Ti Cu Ag Au 配位数 6 8 12 12 晶胞 5.混合型晶体——石墨 1.元素是Cu 的一种氯化物晶体的晶胞结构如图 13 所示，该氯化物的化学 式，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物H n WCl 3，反应的化 学方程式为。 2.（ 2011 山东高考）CaO 与NaCl 的晶胞同为面心立方结构，已知CaO 晶体密度为ag·cm-3，N A表示阿伏加德罗常数，则CaO 晶胞体积为cm3。 2.（ 2011 新课标全国）六方氮化硼BN 在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚 石相当，晶苞边长为361.5pm ，立方氮化硼晶胞中含有______各氮原子、 ________各硼原子，立方氮化硼的密度是_______g ·cm-3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为N A）。
解析：描述晶体结构的基本单元叫做晶胞，金刚石晶胞是立方体，其中8 个顶点有8 个碳原子， 6 个面各有 6 个碳 原子，立方体内部还有 4 个碳原子，如图所示。所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数＝ 8×1/8+6 ×1/2+4=8 ，因此立方氮化硼晶胞中应该含有 4 个 N 和 4 个 B 原子。由于立方氮化硼的一个晶胞中含有 4 个 4 25g 是，立方体的体积是(361.5cm)3，因此立方氮化硼的密度是 N 和 4 个 B 原子，其质量是 1023 6.02 g·cm-3。 3.（ 4）元素金（ Au ）处于周期表中的第六周期，与Cu 同族， Au 原子最外层电子排布式为______；一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu 原子处于面心， Au 原子处于顶点位置，则该合金中Cu 原子与 Au 原子数量之比为 _______；该晶体中，原子之间的作用力是________； （ 5）上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu 原子与 Au 原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构为CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为_____。 4.（ 2010 山东卷）铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4+处于立方晶胞顶点，Ba2+处于晶胞中心， O2-处于晶胞棱边中心，该化合物化学式为，每个 Ba2+与个 O2-配位。 5.(4) CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似（如右图所示），但 CaC2晶体中含有的中哑 铃形 C 22 的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC 2晶体中1个 Ca 2 周围距离最近的 C 22 数目 为。 6．（ 09 江苏卷 21 A ）③在 1 个 Cu2O 晶胞中（结构如图所示），所包含的Cu 原子数目 为。
晶体的特性 一、什么是晶体？ ①晶体有一定的几何外形 ②晶体有固定的熔点 ③晶体有各向异性的特点 固态物质有晶体与非晶态物质(无定形固体)之分，而无定形固体不具有上述所有特点。晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体，具有长程有序，并成周期性重复排列。非晶体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体，具有近程有序，但不具有长程有序。如玻璃。外形为无规则形状的固体。 二、晶体与非晶体的区别 1、晶体——物质在熔解和凝固过程中，固态和液态并存时，温度保持不变，这类固态 物质叫做晶体。 非晶体——物质在熔解和凝固过程中，其温度不断变化，没有明显的熔点和凝固点，这类固态物质叫做非晶体。 2、晶体必须达到熔点时才能熔解。不同的晶体，具有各不相同的熔点。且在熔解过程 中温度保持不变。 非晶体在熔解过程中，没有明确的熔点，随着温度升高，物质首先变软，然后逐渐由稠变稀。 3、单晶体具有各向异性的特性。例如，云母的结晶薄片，在外力的作用下，很容易沿 平行于薄片的平面裂开。但要使薄片断裂，则困难得多。这说明晶体在各个方向上的力学性质不同。 非晶体玻璃在破碎时，其碎片的形状是完全任意的。 4、在云母片（晶体）上，涂上一层薄薄的石蜡，然后用炽热的钢针去接触云母片的反 面，则石蜡沿着以接触点为中心，向四周熔化成椭圆形，这表明云母晶体在各方向上的导热性不同。 如果用玻璃板（非晶体）代替云母片重做上面实验，发现熔化了的石蜡在玻璃板上总成圆形，这说明非晶体的玻璃在各个方向上的导热性相同。 三、晶体的特性与性能 晶体的分布非常广泛，自然界的固体物质中，绝大多数是晶体。气体、液体和非晶物质在一定的合适条件下也可以转变成晶体。 1.长程有序：晶体内部原子在至少在微米级范围内的规则排列。 2.均匀性：晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。 3.各向异性：晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。
湖北省高等教育自学考试课程考试大纲 课程名称：结晶学和矿物学课程代码：08926 第一部分课程性质与目标 一、课程性质与特点 “结晶学及矿物学”是地质、材料、珠宝等专业的专业基础课。该课程的性质特点是：理论性强，同时又具有实践性。在“结晶学”中，空间抽象概念多，因此理性思维很重要，但又要通过实践来建立空间概念；在“矿物学”中，各矿物具体特征多，因此归纳类比思维很重要，同时要通过实践认识矿物的各种物理现象及其内在联系。 二、课程目标与基本要求 结晶学目标：掌握有关晶体对称的基础理论，基本要求：学会从晶体的宏观形态分析晶体的对称及晶体定向、单形名称及符号；矿物学目标：掌握矿物成分、结构、形态、物性、成因、用途的基础知识及其它们之间的相互联系，重点掌握三十种左右常见矿物的鉴定特征，基本要求：掌握肉眼鉴定矿物的技能，学会对一些矿物物理现象进行成因理论分析。三、与本专业其他课程的关系 该课程是专业基础课。该课程以“数学”“物理”“化学”“普通地质学”课程为基础，该课程又是后续的“岩石学”“宝石学”等的基础。 第二部分考核内容与考核目标 第一单元结晶学（第一章~第十章） 第一章晶体及结晶学 （一）重点：深入理解晶体的定义，理解晶体的基本性质。 识记：晶体的概念；理解：晶体概念中格子构造的含义；应用：从晶体结构中画出空间格子的方法。 识记：晶体的六大基本性质；理解：晶体基本性质与格子构造的关系；应用：从
格子构造分析某一基本性质的成因。 （二）次重点：理解空间格子要素及其性质。 识记：结点、行列、面网、最小平行六面体的概念；理解：相互平行的行列、面网上结点间距的关系，面网间距与面网密度的关系；应用：最小平行六面体的形状与晶胞参数的关系。 第二章晶体的测量与投影 （一）重点：面角守恒定律及其意义， 识记：面角守恒定律；理解：面角守恒定律的内因；应用：面角守恒定律的意义。 （三）一般：极射赤平投影的原理，利用吴氏网进行晶体投影。 识记：投影球、投影面、投影轴、极距角、方位角的概念；理解：投影球、投影面、投影轴、极距角、方位角的空间关系和含义；应用：利用极距角、方位角在吴氏网进行晶体投影。 第三章晶体的宏观对称 （一）重点：熟练掌握对称面、对称轴、对称中心和旋转反伸轴，理解对称要素的组合定律，熟练掌握晶体对称分类体系。 识记：对称面、对称轴、对称中心和旋转反伸轴的概念，对称型的概念；理解：能熟练地确定对称型及晶系；应用：能运用对称要素组合定律判断对称型对否。 （三）一般：理解晶体对称的特点。理解晶体的对称定律。 识记：晶体对称的3 个特点，理解：晶体对称特点的含义。 识记：晶体的对称定律的概念；理解：能用几何图形说明晶体的对称定律。 第四章晶体定向与结晶符号 （一）重点：熟练掌握晶体定向的原则、各晶系晶体定向方法和晶体常数特点。掌握一些重要对称型的国际符号及其与对称型的一般符号（全面符号）的转换。掌握晶面的米氏符号。 识记：晶体定向的原则、各晶系晶体定向方法和晶体常数特点；理解：能熟练地确定对称型、晶系后进行晶体定向。 识记：对称型的国际符号的书写方法；理解：各晶系对称型国际符号三个序号位对应的方向；应用：国际符号与一般符号（全面符号）的转换。 识记：晶面米氏符号的表示方法；理解：能从坐标系中确定某晶面的米氏符号。 （二）次重点：理解整数定律的含义。
钻石的晶体特征以及物理性质 信息来源：鑫万福喜钻 来源地址：https://www.doczj.com/doc/b718555372.html,/article.php?id=23128 晶体特征 1.晶系 钻石为等轴晶系。均质体。 2.结晶习性 钻石原石晶体的单形常为八面体、菱形十二面体和立方体等，还有上述单形 组成的聚形(图2一1), 3.表面特征 由于受内部结构的控制，钻石晶体常发育三个方向完全的八面体解理.并因此在表面产生特殊的三角座标志性特征，成为钻石原石重要的鉴定依据。 物理特征 1.光学特征 (1)颜色:变化大，常为无色、黄、黑等色;少量为绿、红、蓝等色. (2)光泽:为典型的金刚光泽。 (3〕透明度:透明至不透明。 (4)光性:各向同性，因此在偏光镜下为全消光，但钻石因受构造作用影响 而发生晶格畸变，因而常显异常干涉色。 (5)折射率:2. 417---2. 419;无双折射。 (6)色散:0.044，较高，表现出很强的火彩。 (7)多色性:无。 (8)吸收光谱:黄色系列钻石在紫区415. 5nm处有一强吸收线，淡褐色到淡绿色钻石在绿区504nm处有一窄带，在绿和蓝绿区有两个弱带，415. 5nm线也可出现。 (9)荧光:不同钻石所发荧光的强度和色调往往是不同的。一些钻石可显磷光，成为真正的夜明珠。 2.力学特征 (1)解理:四个方向完全的八面体解理，解理面平行于晶体的八面体面. (2)硬度:摩氏硬度为10，是世界上最硬的物质，绝对硬度为刚玉的140多倍.但同一颗钻
石的不同方向其硬度存在差异，这是钻石能够切磨钻石的根本原因所在。 (3)韧度:钻石虽很硬，且抗压性很大，但性脆，撞击易破裂 (4)密度:3. 52g/cm3. 3.其他物理特征 (1)热学性质:钻石的热膨胀性非常低，因此，温度的突然变化对钻石的影响极小。无裂隙或无包裹体的钻石，在真空加热至1 800℃而后快速冷却，不会给钻石带来任何损害。但在氧气中加热，则只需达到较低的温度(650'C)，钻石便缓慢燃烧变为Cot气体，激光打孔和切磨均是利用这一原理，在很少的区域内提供集中的热量，使空气中的氧气将钻石烧掉。 钻石的热传导率是所有已知物质中最高的。利用这一特殊性质制成的热导仪成为钻石检测中最快捷有效的工具。在电子工业中则用作散热片和测温热感应器件。 (2)电学性质:除少数罕见的天然蓝色钻石(nb型)外，钻石一般是绝缘体。钻石越纯净，其晶格越完美，则其电绝缘性就越好。 (3)表面吸附性:钻石表面不能被水湿润，但具特殊的亲油性。这一特性常被用于钻石的鉴定和选矿中。 转载请注明：鑫万福喜钻：https://www.doczj.com/doc/b718555372.html,
第五章 典型半导体材料及电子材料晶体 结构特点及有关性质 5.1 典型半导体材料晶体结构类型 5.2 半导体材料晶体结构与性能 5.3 电子材料中其他几种典型晶体结构 5.4 固溶体晶体结构 5.5 液晶的结构及特征 5.6 纳米晶体的结构及特征 2013-12-81
5.1.1 金刚石型结构 硅 Si：核外电子数14，电子排布式方式为 1s2 2s22p6 3s23P2 锗Ge：核外电子数32，电子排布式方式为 1s2 2s22p6 3s23p63d104s24p2 在Si原子与Si原子，Ge原子与Ge原子相互作用构成Si、Ge晶体时，由于每个原子核对其外层电子都有较强的吸引力。又是同一种原子相互作用，因此原子之间将选择共价键方式结合。 电负性：X Si= X Ge=1.8，⊿X = 0， ∴形成非极性共价键 2013-12-83
为了形成具有8个外层电子的稳定结构，必然趋于与邻近的四个原子形成四个共价键。由杂化理论可知，一个s轨道和三个p轨道杂化，结果产生四个等同的sp3杂化轨道，电子云的方向刚好指向以原子核为中心的正四面体的四个顶角，四个键在空间处于均衡，每两个键的夹角都是109°28′。如图5.11所示。 图5.1.1 SP3杂化轨道方向 2013-12-84
每个原子都按此正四面体键，彼此以共价键结合在一起，便形成如图5.1.2和图5.1.3所示的三维空间规则排列结构—金刚石性结构。金刚石型结构的晶体具有Oh群的高度对称性。(对称中心在哪里? 答案 ) 2013-12-85
5.1.2 闪锌矿结构 化合物半导体GaAs、InSb、GaP等都属于闪锌矿结构，以GaAs为例介绍其结构特点。 Ga 的原子序数 31，核外电子排布式 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p1 As 的原子序数 33，核外电子排布式 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p3 电负性：X Ga ＝1.6，X As＝2.0，电负性差⊿X＝0.4 <1.5。 ∴形成共价键(极性共价键) 。 2013-12-86
《结晶学基础》第七章习题 7001 试说明什么是单晶？什么是多晶？ 7002 有一AB晶胞，其中A和B原子的分数坐标为A(0，0，0)，B(1/2，1/2，1/2)，属于：------------------------------------ ( ) (A) 立方体心点阵 (B) 立方面心点阵 (C) 立方底心点阵 (D) 立方简单点阵 7004 从CsCl 晶体中能抽出________点阵，结构基元是________，所属晶系的特征对称元素是________。 7005 某AB 型晶体属立方ZnS 型，请回答下列问题： (1) 从该晶体中可抽取出什么空间点阵？ (2) 该晶体的结构基元为何？ (3) 正当晶胞中含有几个结构基元？ (4) 应写出几组B 原子的分数坐标？ (5) 晶胞棱长为a，求在C3轴方向上A—A 最短距离； (6) 晶胞棱长为a，求在垂直C4轴的方向上B-B 最短距离。 7007 有一个A1 型立方面心晶体，试问一个立方晶胞中可能含有多少个A 和多少个B。7010 点阵参数为432 pm的简单立方点阵中，(111)，(211)和(100)点阵面的面间距离各是多少？ 7011 从某晶体中找到C3，3C2，σh，3σd等对称元素，该晶体属________晶系是_____点群。7012 7013 7014 属于立方晶系的点阵类型有________________，属于四方晶系的点阵类型有____________。
7015 晶体宏观外形中的对称元素可有________，________，________，______四种类型；晶 体微观结构中的对称元素可有________，________，________，________， ________， ________，______七种类型；晶体中对称轴的轴次(n )受晶体点阵结构的制约，仅限于 n =_________；晶体宏观外形中的对称元素进行一切可能的组合，可得________个晶体学点 群；分属于________个晶系，这些晶系总共有________种空间点阵型式，晶体微观结构中的 对称元素组合可得________个空间群。 7016 某一晶体，其空间群为94D -I 422，试给出： (1) 该晶体所属晶系； (2) 所属点阵类型； (3) 所属点群； (4) 晶胞形状特征。 7017 一晶体属于空间群P 2/c ， (1) 给出该晶体所属晶系和点阵类型； (2) 给出该晶体所属点群的熊夫利记号； (3) 写出该晶体所具有的独立的宏观对称元素和派生的宏观对称元素。 7018 给出在三个坐标轴上之截距分别为 (2a ，3b ，c ) ， (a ，b ，c ) ， (6a ，3b ，3c ) ， (2a ， -3b ，-3c )的点阵面的指标。 7019 写出晶体中可能存在的全部宏观对称元素。 7020 试写出立方晶系和单斜晶系的特征对称元素。 7021 现有两种晶体，实验测得这两种晶体的空间群分别为172h D -C m c m 1222和42 d D -P 421c ，指出晶体所属的晶系分别为___________和_________，晶体的点阵类型分别为____________ 和____________， 这两种晶体的全部宏观对称元素分别为____________和____________。 7022 晶体的宏观对称操作集合构成____________个晶体学点群； 晶体的微观对称操作集合 构成____________个空间群。 7023 没有四方F 和四方C ，因为四方F 可以化为___________， 四方C 可以化为 _________。 7025 立方晶系的晶体可能属于哪些点群？ 7026 与a 轴垂直的面的晶面指标是：----------------------------------- ( ) (A) (112) (B) (100)