晶体的理想形态和结晶
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(2) 实际晶体的形态与晶面条纹、实际晶体的形态实际晶体是相对理想晶体而言的。
所谓理想晶体,它的内部结构应严格地服从空间格子规律,在外形上应表现为规则的几何多面体,具有面平、棱直,同一单形的晶面同形等大。
例如a —石英晶体(水晶),它在理想生长情况下可形成如图 1 的晶形。
图 1.水晶的理想晶形但是实际晶体的生长条件往往很复杂,任何一个晶体在其生长过程中总会不同程度地受到外界因素的影响,以致晶体不能按理想情况发育。
此外,晶体在形成之后,还可能会受到外界各种因素影响,这更会增加晶体的非理想程度。
所以说,一切实际晶体都是非理想的,就会有一定的差异。
首先,实际晶体的内部构造,并非是严格地按照空间格子规律所形成的均匀的整体。
其次,在实际晶体中还会存在空位、错位等各种构造缺陷;有时还会有部分质点的代换及各种包裹体等等。
实际晶体在外形上与理想晶体也常有一定的差异。
晶面并非理想的平面,同一单形的晶面也不一定同形等大,从而形成1.歪晶在实际晶体中歪晶是极其常见的。
所谓歪晶是指在非理想环境下生长的偏离本身理想晶形的晶体。
歪晶通常表现为同单形的各晶面发育不等(即不能同形等大),有时部分晶面甚至可能缺失。
但实际上它经常呈现如图 2 的几种歪晶。
图 2. 水晶的歪晶2.凸晶各晶面中心均相对凸起而呈曲面、晶棱弯曲而呈弧线的晶体,称为凸晶。
所有凸晶都是由几何多面体趋向于球面体的过度形态。
凸晶是由于晶体形成后又遭溶解而形成的,因为位于角顶和晶棱上的质点其自由能比位于晶面上的较大;同时角顶及晶棱部位与溶剂的接触几率也大,因而,它们的溶解速度也较晶面中心为快,从而产生凸晶。
如图3。
图 3. 金刚石的菱形十二面体凸晶3.弯晶弯晶是指整体呈弯曲形态的晶体弯晶与凸晶的差别在于:凸晶的所有晶面都是向外凸出的,而弯晶当其一侧晶面向外凸出时,相反一侧的晶面就向内凹进。
如图4。
图 4. 白云石菱面体的马鞍状弯晶二、晶面条纹晶面上由一系列所谓的邻接面构成的直线条纹,称为晶面条纹。
第五章晶体的理想形态•单形和单形符号•单形的理论推导•47种几何单形和146种结晶单形•单形的命名•聚形及聚形分析一、单形和单形符号晶体的自范性:晶体具有自发地形成封闭的凸几何多面体外形的特性。
晶体的理想形态:1.单形:由等大同形的一种晶面组成;2.聚形:由两种或两种以上的晶面组成,是由单形聚合而成。
一个晶体中,彼此间能对称重复的一组晶面的组合,也就是说能借助于对称型之全部对称要素的作用,而相互联系起来的一组晶面的组合。
同一单形的各个晶面必能对称重复,它们与对称要素间的取向关系必相互一致,同一单形中各晶面的形状和大小彼此相同。
1. 单形的概念:例如:立方体、八面体、菱形十二面体和四角三八面体都是单形。
这四个单形形状完全不同,但对称型是一样的。
即对称型一样的晶体,形态可以完全不同。
这是因为晶面与对称要素的关系不同。
2. 单形符号•单形符号(形号):以简单的数字符号的形式来表征一个单形的所有组成晶面及其在晶体上取向的一种结晶学符号。
•单形符号的构成:在同一单形的各个晶面中,按一定的原则选择一个代表晶面,将它的晶面指数顺序连写而置于大括号内,例如写成{h k l}用以代表整个单形。
–代表晶面应选择单形中正指数为最多的晶面,也即选择第一象限内的晶面,在此前提下,要求尽可能使│h│≥│k│≥│l│–在中、低级晶族的单形中,按“先上、次前、后右”的法则选择代表晶面;–在高级晶族中,则为“先前、次右、后上”。
晶棱组符号:能够借助于对称型之全部对称要素的作用而联系起来的一组晶棱,也可以用一个符号来代表,用尖括号〈uvw 〉来表示。
区别符号:(100) 、[100]、{100}、〈100〉?(100) ----(hkl ): 晶面符号,表示平行b 、c 轴的一个晶面。
[100] ----[hkl ]:晶棱符号,表示a 轴方向。
在立方、四方和正交晶系中,它垂直(100)晶面,在三、六方、单斜、三斜晶系中,它与晶面(100)的法线方向不同。
第三章晶体的理想形状—单形和聚形[内容介绍]本章介绍晶体在理想条件下,形成的两种形态——单形和聚形。
包括单形的种类和它们在各晶簇晶系中的分布,各单形的形状特征,聚形的概念及聚形分析。
[学习目的]认识47种几何单形,了解它们的分布;掌握聚形的特点和分析方法。
在上一章中,根据晶体的32种对称型,将晶体进行了合理的分类。
但是,这种分类只反映了晶体上晶面、晶棱和晶顶作有规律性重复的对称特点,尚未涉及到晶体的具体外形特征。
因为对称型相同的晶体、外部形状可能完全不同。
例如,同属于3L44L36L29PC对称型的晶体,外形上就有图3-1A、B、C等三种以上不同的形状。
由于晶体的形状特征对鉴定矿物和研究矿物的形成环境都具有重要的意义,因此,很有必要对晶体的外形特征进行研究。
A B C A B图3-1同一种对称型的不同形态晶体图3-2单形(A)与聚形(B)A.立方体;B.八面体;C.菱形十二面体所谓晶体的理想形状,是指由面网性质相同、同等发育、同形等大的晶面组成的几何多面体。
可分为两种类型——单形与聚形。
由同种晶面所组成的晶形称为单形,如图3-2A;由两种以上的晶面所组成的晶形称为聚形,如图3-2B。
聚形是由两个以上的单形聚合而成的。
第一节单形一、单形的概念单形,是由对称要素所联系起来的一组晶面的总和。
就是说,在具有几何多面体的晶体上,各同形等大的晶面都能够由对称要素的操作而有规律地重复出现。
如图3-3中的单形——四方双锥,它是由八个同形等大的等腰三角形晶面组成,每个晶面皆可由其对称要素——L 4PC 与原始晶面(A)的操作而推导出来。
单形不但在外形上表现出各晶面同形等大,而且在物理性质与化学性质上也都是相同的。
但是这些特点只在理想晶体上能充分体现出来,在实际晶体上,由于生长时环境的影响,虽然物理与化学性质上的相同性仍保留下来,但几何多面体外形往往被歪曲,形成非理想形状的所谓歪晶。
二、单形的种类从单形的概念出发,一切可能存在的单形都可由32种对称型推导出来。
聚形:由两个以上的单形聚合,并共同圈闭的空间外形形成聚形,只有属于同一对成型的单形才能相聚。
型变现象:在化学式属于同一类型的化合物中,随着化学成分的规律变化而引起晶体结构形式的明显而有规律的变化的现象。
矿物的世代:是指一个矿床中,同种矿物在形成时间上的先后关系。
它与一定的地质作用阶段相对应。
矿物种:指具有相同的化学组成和晶体结构的一种矿物。
晶体:具有格子构造的固体, 或内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体。
非晶质体:内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体。
外形上是一种无规则形状的固体,也称之为无定形体。
准晶态:不具有格子构造,即内部质点也没有平移周期,但其内部质点排列具有远程规律。
这种物态介于晶体和非晶体之间。
显晶质:结晶颗粒能用一般放大镜分清者;无法分辨者称为隐晶质。
等同点:晶体结构中物质环境和几何环境完全相同的点。
空间格子:等同点在三维空间作格子状排列。
结点:空间格子中的点,它们代表晶体结构中的等同点。
晶体的基本性质:①自限性:晶体能自发地形成封闭的凸几何多面体外形的特性。
②均一性:晶体内部任意两个部分的化学组成和物理性质是等同的。
③各向异向性:晶体的几何量度和物理性质与其方向性有关。
④对称性:晶体中相同部分或性质,能够在不同的方向或位置上有规律重复出现的特性。
⑤内能最小。
⑥结构最稳定。
层生长理论:晶体在理想情况下生长时,先长一条行列,然后长相邻的行列;在长满一层面网后,再开始长第二层面网;晶面是平行向外推移而生长的。
布拉维法则:实际晶体的晶面常常平行于结点密度最大的面网。
(面网密度小的面,其面网间距也小,从而相邻面网间的引力就大,将优先生长。
反之,面网密度大的面,成长就慢。
生长速度快的晶面,在晶体的生长过程中,将会缩小而最终消失,实际上保留下来的晶面将是面网密度大的晶面。
)面角恒等定律:成分和结构均相同的所有晶体,不论它们的形状和大小如何,一个晶体上的晶面夹角与另一些晶体上的相对应的晶面夹角恒等。