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第一章晶体的基础知识第一节晶体及其基本性质一、晶体、非晶质体、准晶质体的概意晶体的分布十分广泛。
可以毫不夸张地说，人类就是生活在晶体的世界之中。
自然界的固体物质，绝大多数都是晶体。
我们日常吃的食盐、食糖，用的金属、陶瓷、在泥，一直到组成生命有机体的蛋白质等，莫不都是晶体。
那么，晶体的定义是什么呢？20世纪以前，人们把具规则几何多面体外形的固体称为)等(图1-1)。
晶晶体。
如常见的石盐、方解石、水晶(具规则几何多面体形态的石英SiO2体的这种定义，显然是不正确的。
例如，同样是一种物质石英，它既可以呈多面体形态的水晶，也可以呈外形不规则的颗粒而生成于岩石之中。
这两种形态的石英，本质是一样的。
所以规则几何多面体的外形并不是晶体的本质，而只是晶体在一定条件下的外在表现。
晶体的本质必须从它的内部去寻找。
1912年德国物理学家劳埃用X射线研究晶体，发现了晶体的根本特性：晶体内部质点(原子、离子或分子)在三维空间周期性地重复排列。
这种质点在三维空间周期性地重复排列也称格子构造。
所以晶体的正确定义是：晶体是具有格子构造的固体。
正是由于晶体内部质点是规则排列的，所以在一定的条件下，晶体能自发形成几何多面体的外形。
非晶体是指内部质点在三维空间不作周期性地重复排列，即不具格子构造的固体物质。
由于原子或离子空间分布的无规律性，所以非晶体在任何情况下都不可能自发形成几何多面体的外形，因而也被称为无定形体。
非晶体的种类远不如晶体那么繁多。
常见的有蛋白石、沥青、松香、玻璃等。
晶体与非晶体在一定条件下是可以互相转化的。
例如，蛋白石在漫长的地质年代中，其内部质点进行着很缓慢的扩散、调整，趋于规则排列，即由非晶态转化为晶态，这一过程称为晶化。
晶体也可因内部质点的规则排列遭到破坏而转化为非晶态，这个过程称为非晶化。
图1-2是晶体与玻璃的平面结构特点示意图。
由图可见，晶体的内部质点排列是规则的，具有格子构造，非晶体的内部结构是不规则的，不具格子构造。
结晶学与矿物学基本知识第一篇几何结晶学结晶学与矿物学基本知识基础1. 矿物是自然作用中形成的天然固态单质或化合物，具有相对固定的化学成分，晶质矿物还具有确定的内部结构，稳定于一定的物理化学条件，是组成岩石和矿石的基本单元。
2. 晶体的定义：晶体是具格子构造的固体。
3. 结晶学是研究晶体的发生、生长、外部形态、内部结构及物理性质的科学。
4. 空间格子：用以表示晶体内部质点排列的规律性。
是从实际晶体构造中抽象出来的一种由相当点排列而成的几何图形。
5. 空间格子有以下几个要素：结点、行列、面网、平行六边形。
面网密度上单位面积内的结点数目称为网面密度。
互相平行的相邻两面网之间的垂直距离称为面网间距。
面网密度大的，面网间距大。
6. 科塞尔原理：晶面生长的过程应该是先长完一条行列，然后再长相邻的行列；长满一层面网然后开始长第二层面网。
晶面（晶体的最外层的面网）是平行地向外推移的。
这就是科塞尔原理。
7. 布拉维法则：生长速度大的晶面在晶体生长过程中逐渐缩小，甚至消失；而生长速度小的晶面在生长过程中扩大了，最后在保留在晶体上。
8. 成分和构造相同的所有晶体，其对应晶面间的夹角恒等，这一规律称为面角恒等定律。
8. 晶体的基本性质：自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能与稳定性。
均一性：因为晶体是具格子构造的固体，同一晶体的各个部分质点的分布相同的，所以同一晶体的各部分的性质是一样的，这就是晶体的均一性。
异向性：同一格子中，不同的方向上质点的排列一般是不相同的，晶体的性质也随方向的不同而有所差异，这就是晶体的异向性。
9. 晶体具有对称性，这表现在晶体外形上是相等的晶面、晶棱和角顶有规律的重复出现。
10. 晶体的对称有以下特点：1）所有晶体都是对称的2）晶体的对称受格子构造的严格控制，即晶体对称的有限性3）晶体的对称不仅表现在外部形态上，而且表现在性质上。
11. 晶体对称不同于其他物体的对称：在于晶体是具有格子构造的固体，它的对称具有表里一致性，即晶体的对称不仅表现在外部形态上（宏观的），而且其内部构造（微观的）也是对称的。
《矿石学》习题Ⅰ矿物通论第一章晶体一、基本概念晶体 :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。
结点 :一系列在三维空间周围排布的几何点的总称相当点;点的内容(或种类)相同;点的周围环境相同。
行列：一个空间点阵，同一方向的平行直线束把直线阵点穿起来面网：结点在平面上的分布即构成面网空间格子; 是表示晶体内部结构中质点周期性重复排列规律的几何图形。
晶胞任何一种晶体结构都有他所具有的布拉维格子，划分成相互邻接的许许多多单位平行六面体，每一单位平行六面体圈画出来的的那一部分的晶体结构。
晶体的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晶体的异向性晶体的几何量度和物理性质与其方向性有关晶体的对称性能够在不同的方向或位置上有规律重复出现的特性。
布拉维法则二、问答题1．怎样划分晶族和晶系?答：依据晶体的对称型可将晶体分为32个晶类，进而根据高次对称轴的有无和高次轴的数量，将32个晶类划分为高级、中级和低级三个晶族。
再根据晶族中各晶类的对称要素特点，把三个晶族划分为7个晶系。
说出下列对称型所属的晶族和晶系。
C L2PC 3L23PC 3L i44L36P L33L2 L44L25PCL66L27PC 3L24L33PC 3L44L36L29PC2．在47种几何单形中，下列单形能否相聚？六方柱与菱面体，五角十二面体与立方体，三方双锥与六方柱，斜方柱与四方双锥。
3．晶体与非晶体有何本质区别？晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体，非晶质体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体。
4．什么是晶体结构中的相当点——结点？空间格子中的点，代表晶体结构中的等同点。
在实际晶体中，结点的位置可为同种质点所占据。
5．什么是结构基元？空间格子和晶胞有何区别？由于晶体中原子的排列是有规律的，可以从晶格中拿出一个完全能够表达晶格结构的最小单元，这个最小单元就叫作晶胞。
晶胞就是结构单元空间格子; 是表示晶体内部结构中质点周期性重复排列规律的几何图形。
《结晶学与矿物学》课程笔记第一章：晶体及结晶学一、引言1. 晶体的定义- 晶体是一种固体物质，其内部原子、离子或分子在三维空间内按照一定的规律周期性重复排列，形成具有长程有序结构的物质。
- 晶体的特点是在宏观上表现出明确的几何外形和物理性质的各向异性。
2. 结晶学的定义- 结晶学是研究晶体的形态、结构、性质、生长和应用的科学。
- 它是固体物理学、化学和材料科学的一个重要分支。
3. 晶体与非晶体的区别- 晶体：具有规则的内部结构和外部几何形态，物理性质各向异性。
- 非晶体（如玻璃）：内部结构无规则，没有长程有序，物理性质各向同性。
二、晶体的基本特征1. 几何外形- 晶体通常具有规则的几何外形，如立方体、六方柱、四方锥等。
- 几何外形是由晶体的内部结构决定的。
2. 晶面、晶棱和晶角- 晶面：晶体上平滑的平面，由晶体内部的原子平面构成。
- 晶棱：晶面的交线，由晶体内部的原子线构成。
- 晶角：晶棱之间的夹角，由晶体内部的原子角构成。
3. 晶面指数、晶棱指数和晶角指数- 晶面指数：用来表示晶面在晶体中的位置和方向的符号。
- 晶棱指数：用来表示晶棱在晶体中的位置和方向的符号。
- 晶角指数：用来表示晶角的大小和方向的符号。
4. 物理性质各向异性- 晶体的物理性质（如电导率、热导率、折射率等）随方向的不同而变化。
- 这是因为晶体内部原子的排列在不同方向上有所不同。
三、晶体的分类1. 天然晶体与人工晶体- 天然晶体：在自然界中形成的晶体，如矿物、岩石等。
- 人工晶体：通过人工方法在实验室或工业生产中制备的晶体。
2. 单晶体与多晶体- 单晶体：整个晶体内部原子排列规则一致，具有单一的晶格结构。
- 多晶体：由许多小晶体（晶粒）组成的晶体，晶粒之间排列无序。
3. 完整晶体与缺陷晶体- 完整晶体：内部结构完美，没有缺陷的晶体。
- 缺陷晶体：内部存在点缺陷、线缺陷、面缺陷等结构缺陷的晶体。
四、晶体的生长1. 晶体生长的基本过程- 成核：晶体生长的起始阶段，形成晶体的核。
晶体学基础绪论刘彤固体中的晶体气态：内部微粒（原子、分子、离子）无规运动液态：内部微粒（原子、分子、离子）无规运动固态：内部微粒（原子、分子、离子）振动自然界中绝大多数固体物质都是晶体。
如：食盐、冰糖、金属、岩石等。
¾单质金属和合金在一般条件下都是晶体。
¾一些陶瓷材料是晶体。
¾高聚物在某些条件下也是晶体。
“德里紫蓝宝石”如何在千姿百态的晶体中发现其规律？熔体凝固液相结晶晶体并非局限于天然生成的固体人工单晶飞机发动机叶片飞机发动机晶体的共同规律和基本特征?水晶石英晶体具有规则的凸多面体外形。
α石英的内部结构大球代表小球代表晶体的概念NaCl的晶体结构晶体（crystal）：其内部质点（原子、分子或离子）在3维空间周期性重复排列的固体。
也称具有格子构造的固体。
晶体材料：单晶，多晶¾在一个单晶体的范围内，晶格中的质点均呈有序分布。
多晶体内形成许多局限于每个小区域内的有序结构畴，但在畴与畴之质点的分布是无序的或只是部分有序的。
晶界（晶体缺陷）Be 2O 3非晶体Be 2O 3 晶体分子晶体（范德华力）晶体学的发展历史¾有文字记载以前，人们对矿物晶体瑰丽的色彩和特别的多面体外形引起了的注意，开始观察研究晶体的外形特征。
¾17世纪中叶，丹麦学者斯丹诺（steno）1669年提出面角守恒定律，这可以说是晶体学作为一门正式科学的标志，它找出了晶体复杂外形中的规律性，从而奠定了几何晶体学的基础。
¾1801年，法国结晶学家阿羽依（Haüy）基于对方解石晶体沿解理面破裂现象的观察，发现晶体学基本定律之一的整数定律。
¾1805-1809年，德国学者魏斯(Weiss)发现晶带定律以及晶体外形对称理论。
几何晶体学发展到了相当高的程度。
¾1830年，德国学者赫塞尔（Hessel)推导出描述晶体外形对称性的32种点群。
¾1837年，英国学者米勒（Miller）提出晶面在三维空间位置的表示方法---米勒指数。
矿物的内部结构和晶体形态（一）晶质体和非晶质体绝大部分矿物都是晶质体。
所谓晶质体，就是化学元素的离子、离子团或原子按一定规则重复排列而成的固体。
矿物的结晶过程实质上就是在一定介质、一定温度、一定压力等条件下，物质质点有规律排列的过程。
由于质点规则排列的结果，就使晶体内部具有一定的晶体构造，称为晶体格架。
这种晶体格架相当于一定质点（离子等）在三度空间所成的无数相等的六面体、紧密相邻和互相平行排列的空间格子构造。
如食盐的晶体格架是按正六面体（立方体）规律排列（图2-1 ）。
不同的矿物，组成其空间格子的六面体的三个边长之比及其交角常不相同。
因此，各种矿物具有多种多样的晶体构造。
在适当的环境里，例如有使晶质体生长的足够空间，则晶质体往往表现为一定的几何外形，即具有平整的面，称为晶面；晶面相交称为晶棱。
这种具有良好几何外形的晶质体，通称为晶体。
但是，大多数晶质体矿物由于缺少生长空间，如图2-2 所示，许多个晶体在同时生长，结果互相干扰，不能形成良好的几何外形。
实际上，晶质体和晶体除了外表形态有区别外，内部结构并无任何区别，所以二者概念基本相同。
有少数矿物呈非晶质体结构。
凡内部质点呈不规则排列的物体都是非晶质体，如天然沥青、火山玻璃等。
这样矿物在任何条件下都不能表现为规则的几何外形。
（二）晶形在一定条件下（如晶体生长较快，生长能力较强，生长顺序较早，或有允许晶体生长的空间——晶洞、裂缝等），矿物可以形成良好的晶体。
晶体形态多种多样，但基本可分成两类：一类是由同形等大的晶面组成的晶体，称为单形，单形的数目有限，只有47 种。
一类是由两种以上的单形组成的晶体，称为聚形。
聚形的特点是在一个晶体上具有大小不等、形状不同的晶面。
聚形千变万化，种类可以千万计。
图2-3 列举了一部分常见的单形和聚形。
应该指出，自然界晶体在结晶过程中因受各种条件限制，往往形成不甚规则或不甚完整的晶形。
在自然晶体中，常发现两个或两个以上的晶体有规律地连生在一起，称为双晶。
晶体的七大晶系图解和晶体标本概论晶体都是按七种结晶模式发育生长，即七大晶系。
晶体是以三维方向发育的几何体，为了表示三维空间，分别用三、四根假想的轴通过晶体的长、宽、高中心，这几根轴的交角、长短不同而构成七种不同对称、不同外观的晶系模式：等轴晶系，四方晶系，三方晶系/六方晶系，斜方晶系，单斜晶系，三斜晶系。
上图是七大晶系的理论模型，面向观众的轴称x 轴，与画面平行的横轴称y轴，竖直的轴称z轴，也可叫“主轴”。
在同一水平面上，请大家仔细分辨它们的区别。
一，等轴晶系简介等轴晶系的三个轴长度一样，且相互垂直，对称性最强。
这个晶系的晶体通俗地说就是方块状、几何球状，从不同的角度看高低宽窄差不多。
如正方体、八面体、四面体、菱形十二面体等，它们的相对晶面和相邻晶面都相似，这种晶体的横截面和竖截面一样。
此晶系的矿物有黄铁矿、萤石、闪锌矿、石榴石，方铅矿等。
等轴晶系的三个晶轴(x轴y轴z轴)一样长,互相垂直。
请看这种晶系的几种常见晶体的理论形态：常见的等轴晶系的晶体模型图金刚石晶体聚形的方铅矿黄铁矿二，四方晶系简介四方晶系的三个晶轴相互垂直，其中两个水平轴（x 轴、y轴）长度一样，但z轴的长度可长可短。
通俗地说，四方晶系的晶体大都是四棱的柱状体，（晶体横截面为正方形，但有时四个角会发育成小柱面，称“复四方”），有的是长柱体，有的是短柱体。
再，四方晶系四个柱面是对称的，即相邻和相对的柱面都一样，但和顶端不对称（不同形）；所有主晶面交角都是九十度交角。
请看模型图：四方晶系的晶体如果z轴发育，它就是长柱状甚至针状；如果两个横轴（x 、y）发育大于竖轴z轴，那么该晶体就是四方板状，最有代表性的就是钼铅矿。
请看常见的一些四方晶系的晶体模型：这个晶系常见的矿物有锡石、鱼眼石、白钨矿、符山石、钼铅矿等。
请看实物图片：符山石的晶体锡石的长柱状晶体（顶端另有斜生的小晶体）。
请注意看柱体的棱角发育成窄小晶面，此种晶体又叫“复四方”——四个主柱面，四个小柱面。
