矿物晶体化学第一章晶体的几何结构优秀课件 (2)

● 平行六面体（parallelepiped）：空间格子中的最小单位。
面网
平行六面体
面网间距与面网密度的关系：
面网AA’间距d1 面网BB’间距d2 面网CC’间距d3 面网DD’间距d4
面网间距依次减小,面网 密度也是依次减小的.
所以: 面网密度与面网 间距成正比.
平行六面体: 结点在三维空间形成的最小重复 单位 (引出: a, b, c; α,β,γ ,称为轴长与轴角,也称晶 胞参数 ）
体外形，这些固体肯定是晶体吗？为什么？
1.1.4 布拉维法则和面角守恒定律 ● 布拉维法则：晶体通常被面网密度大的晶面所包围。 ● 晶面的生长速度与其面网密度一般呈反比关系。 ● 生长速度大的BC晶面逐渐变小，甚至消失；生长速 度小的AB、CD晶面将逐渐扩展，最后保留下来。
面网密度与晶面生长过程的关系
●面角守恒定律 丹麦矿物学家斯丹诺发现，同种晶体虽然它
们的形状和大小各不相同，但各相对应的晶面夹 角是相等的。由此提出了面角守恒定律：在相同 的温度、压力条件下，成分和构造相同的所有晶 体，其对应晶面间的夹角恒等。
石英晶体
晶面夹角与面角（晶面法线的夹角）的区 别！
它们之间的关系为互补的关系。通常 都用面角（晶面法线的夹角）表示。
的组成：基圆、直径、大 圆弧、小圆弧
5.628Ǻ
2.8148Ǻ
a
b
c
NaCl结构（a、b）及相当点
分布（c）
● 空间格子：相当点在三维空间呈格子状 排列称空间格子。 ● 空间格子是表示晶体构造规律的几何图 形，是无限图形。
空间格子
导出空间格子的方法：
首先在晶体结构中找出相当点，再将相 当点按照一定的规律连接起来就形成了空间 格子。
接触测角
反射测角：单圈反射测角仪
双圈反射测角仪
1.1.5 晶体的投影：
（一）极射赤平投影： 投影的原理及过程：投影球、投影面（赤平面）、
投影轴, 北极点与南极点（目测点）。
具体投影过程：球 面上任一点A与南 极点S连线，此连 线与投影面（赤道 平面）的交点A’即 为投影点。如果A 点在下半球，就与 北极点N连线。
呈周期性重复排列的固体，或说是具有格子构 造的固体。
晶体 （早期定义：自发形成规则形态的物体； 科学定义：内部结构具有周期重复性，即具 有 的物体。）
格子构造（晶体结构的周期重复规律，这种 规律是可以用格子状的图形－表示的。）
空间格子 （表示晶体结构周期重复规律的简 单几何图形。要画出空间格子，就一定要找 出相当点。）
矿物自限性
矿物自限性
晶体、非晶体与准晶体的概念
1、晶体crystal ：内部质点在三维空间呈周 期性平移重复排列形成的具有格子构造的 固体。短程有序＋长程有序（short+ long range order）
2、 非晶体noncrystal ：仅短程有序
3、准晶体 quasicrystal ：质点的排列符合短 程有序但不体现周期平移重复，即不存在 格子构造。
晶体
非晶体
SiO2
短程有序 具五次对称轴，无格子构造
兴趣点！ 1.晶体、非晶质体、准晶体有何区别？ 2.结点间距、面网密度、面网间距之间有何联系？ 3.如何根据晶体的格子构造解释其基本性质？ 4.晶体不一定呈规则的几何多面体外形，这是否与
晶体的自限性矛盾？ 5.某些固体生长时可以自发地形成规则的几何多面
晶面的球面投影 将晶面转化为球面上 的点，晶面的方位就 可用点的球面坐标方 位角与极距角来表征。 （相当于纬度与经度）
在赤平投影图上, 方位角与极距角的关系
= 0
方位角体现为投影点所在半径与起点半径的夹角， 极距角则体现为投影点距圆心的距离（h = r tan /2） 。
极射赤平投影的 工具：吴氏网，吴氏网
c
a
b
平行六面体对应的实 际晶体中相应的范围 叫晶胞。
胞
金红石晶胞
1.1.3 晶体的基本性质（所有晶体具有的共性） ● 自限性：晶体在一定条件下能够自发地 生长成规则的 几何多面体形态。 ● 均一性：同一晶体的不同部分物理化学性质完全相同。 晶体是绝对均一性，非晶体是统计的、平均近似均一性。 ● 各向异性：晶体性质随方位不同而有差异的特性同一 晶体不同方向具有不同的物理性质。例如：蓝晶石的不同 方向上硬度不同。 ● 对称性：同一晶体中，晶体形态相同的几个部分（或 物理性质相同的几个部分）有规律地重复出现。 ● 最小内能性：在相同热力学条件下，与同种成分的非 晶体、液体、气体相比，其内能最小。
矿物晶体化学第一章晶体 的几何结构
1.1 晶体及其基本性质
1.1.1 晶体 ● 对晶体的认识始于外部形态的观察。 ● 晶体的传统定义：外形具有规则几何多面体
形状的固体。 ● 传统定义没有揭示晶体的本质特点。 ● 对晶体本质的揭示始于1912年应用X射线对晶
体构造进行研究。 ● 严格的晶体定义：晶体是内部质点在三维空间
空间格子（space lattice)有下列几种要素存在： ● 结点（node）：空间格子中的相当点。 ● 行列（row)：结点在直线上的排列。
行列中相邻结点间的距离称结点间距。同行列方向上结 点间距相等；不同方向的行列，结点间距一般不等。 ● 面网（net)：结点在平面上的分布。 单位面积内结点的数目称面网密度；相邻面网间的垂直 距离称面网间距。 相互平行的面网间面网密度和面网间距相等；否则一般 不等且面网密度大的其面网间距亦大。
相当点（两个条件：1、性质相同，2、周围 环境相同。）
空间格子与具体的晶体结构的关系：
可以这样认为：晶体结构是多套空间格子组成的， 见图。
具体的晶体结构是多种原子、离子组成的， 使得其重复规律不容易看出来，而空间格子就是 使其重复规律突出表现出来。空间格子仅仅是一 个体现晶体结构中的周期重复规律的几何图形， 比具体晶体结构要简单的多。
相当点 （两个条件：1、性质相同，2、周围 环境相同。）
1.1.2 相当点及空间格子 ● 相当点：结构中种类、化学性质及周围的环境、方 位完全相同的空间位置。 ● 对NaCl晶体结构，所有Na＋点属于一类等同点，所 有Cl－点属于另一类等同点。等同点位置不限于质点中 心，任 何位置能引出一类等同点且构成上图的c图形。