结晶矿物学概念
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结晶学矿物学复习资料1. 结晶学基础知识- 结晶定义:指物质在固态条件下,由于凝聚力作用,排列成为有规则、周期性的晶体。
- 结晶分类:晶体按照元素化合价状态分类,可分为离子晶体、共价晶体和金属晶体。
- 结晶生长:指晶体从某个核心生长、扩增。
晶体生长形式主要包括沉积生长、溶液生长、气相生长和固相生长等四种。
2. 组成矿物的结晶学基础- 组成矿物的元素:矿物质元素主要来自地球内壳层和地幔的化学成分。
- 矿物形成的条件:矿物形成的条件主要包括原料、能量和适宜的环境条件。
其中重要的环境因素有温度、压力、热液、氧化还原环境等。
- 矿物的晶体结构:晶体结构是矿物最基本的特征之一。
常见的矿物结构包括两大类:离子型结构和层状结构。
其中,离子型结构包括哈布拉式离子型结构和拓扑异构型离子结构。
3. 知名矿物的结晶学描述- 金红石:化学式为Al2O3,结晶系统为三方晶系。
金红石通常呈六面体或八面体的形式出现,颜色常为深红色。
- 橄榄石:化学式为(Mg,Fe)2SiO4,结晶系统为单斜晶系。
橄榄石通常呈石榴子状,颜色从草绿色到深绿色不等。
- 石英:化学式为SiO2,结晶系统为三角晶系。
石英有六种主要的晶体形态,颜色通常无色或白色。
- 方铅矿:化学式为PbS,结晶系统为立方晶系。
方铅矿通常呈立方形或四面体状,颜色为灰黑色。
以上仅为部分知名矿物的结晶学描述,还有其他的知名矿物,需要我们在课上进行探讨和学习。
4. 知名矿物的物化性质描述- 金红石:外观坚硬,比重大,有用于来做研磨材料的硬度,抗腐蚀性、高融点等特点。
- 橄榄石:外观坚硬,比重适中,高硬度,优异的抛光性、抗磨耗性和抗环境侵蚀性等优点。
- 石英:硬度高,颜色多彩,晶体表面有多种质感,抗压力,不变形等特点。
- 方铅矿:油黑色,外观有光泽,密度大,挥发性小,高熔点,易被空气氧化成铅灰等。
5. 矿物的工业应用不同的矿物通过特定的物理化学性质,可得以广泛的应用。
比如,金红石可用于研磨、切割和球墨铸铁生产;橄榄石可用于难熔金属提取、水泥制造、美容产品等行业;石英则可应用于硬质合金、光学玻璃、电子元件等领域;方铅矿可用于铅生产、油井抛光、接触式陶瓷电容等领域。
晶体的概念晶体是内部质点(原子离子活分子)在三维空间周期性重复排列构成的固体物质。
这种质点在三维空间周期性地重复别列也称格子构造面角守恒定律:同种矿物的晶体,其对应晶面间的角度守恒。
晶体的基本性质:自限性均一性异向型对称性最小内能性稳定性晶体对称定律:晶体中可能出现的对称轴只能是一次轴·二次轴·三次轴·四次轴·六次轴,不可能存在五次轴及高于六次轴的轴晶体生长实验方法:水热法·提拉法·低温溶液生长·高温溶液生长平行连晶:有若干个同种的单晶体,彼此之间所有的结晶方向(包括各个对应的晶轴·对称要素·晶面级晶棱的方向)都一一对应·相互平行而组成的连生体双晶是指两个以上的同种晶体,彼此间按一定的对称关系相互取向而形成的规则连生晶体双晶要素晶中的单体之间,通过变换其中一个的方位而与另一个能够重合活平行而凭借的几何要素。
包括:1双晶面2双晶轴3双晶中心双晶类型1接触双击:有两个单体以简单的平面相接触而构成的平面双晶:a简单接触双晶b聚片双晶c环状双晶d复合双晶2贯穿双晶:两个或多个单体相互穿插,接合面常曲折而复杂配位数:每个原子或离子周围最邻近的原子或异号离子的数目称为该原子或离子的配位数(简称CN)配位多面体以一个原子或离子为中心,将其周围与之成配位关系的原子或离子的中心连接起来所获得的多面体称为配位多面体。
配位多面体有多中形式,晶体结构通常可以看成是由配位多面体联结而成的一种结构体系。
晶格类型:通常,我们根据键性的异同,将晶体结构划分为不同的晶格类型,即在同一晶体结构中,如果其键力是以某种键性占主导地位,我们就把它归属为相应的某种晶格类型。
对于离子键·共价键·金属键·和分子键四种基本键型,一届作为化学键中特殊形式的氢键,晶格类型共可分为5种.。
一.离子晶格:组成离子晶格的质点,是丢失了电子的阳离子和失去了电子的阴离子,他们彼此以静电作用力而相互维系。
结晶学矿物学复习资料结晶学与矿物学复习资料一、结晶学1、结晶学定义:结晶学是研究晶体形态、结构、性质及其变化规律的科学。
2、晶体与非晶体:晶体是指具有规则几何外形、内部原子或分子呈有序排列的固体物质;非晶体则不具备这些特征。
3、晶体的基本性质:具有规则的几何外形、固定的熔点、各向异性等。
4、晶体的结构特点:原子或分子按照一定规律在三维空间中周期性重复排列。
5、晶体的单形与多面体:单形是指同一空间点阵中,由相同数目邻接的平面围成的几何多面体;多面体是指由许多大小不同的平面围成的几何体。
6、矿物分类:矿物分为金属矿、非金属矿和能源矿三类。
二、矿物学1、矿物定义:矿物是指在地质作用中形成的有一定化学成分和物理性质的独立晶体。
2、矿物的分类:根据矿物的化学成分和晶体结构,将其分为离子型、共价型和金属型三类。
3、矿物的命名:根据矿物的化学成分或晶体结构等特点,按照一定的命名规则进行命名。
4、矿物的物理性质:包括颜色、光泽、硬度、解理等。
5、矿物的化学组成:包括主要元素、次要元素和痕量元素等。
6、常见的矿物:常见的矿物包括石英、长石、云母、辉石、橄榄石等。
三、结晶学与矿物学的关系1、结晶学是矿物学的基础:了解晶体的结构特点、形态特征和性质,是研究矿物的基础。
2、矿物学是结晶学的应用:通过研究矿物的物理性质、化学成分和晶体结构,可以更好地了解晶体的性质及其变化规律。
总之,结晶学与矿物学是相互关联的科学领域。
结晶学是研究晶体形态、结构、性质及其变化规律的科学,而矿物学则是在结晶学的基础上,研究矿物的物理性质、化学成分和晶体结构等方面的内容。
了解这两门学科的基本概念和知识,对于深入学习地质学、材料科学等相关领域具有重要意义。
矿物学复习资料一、引言矿物学是地球科学的一个分支,主要研究矿物的分类、组成、结构、性质、成因、分布以及它们在地球上的演变过程。
作为地质学的一门基础学科,矿物学涉及到岩石学、地球化学、古生物学等多个领域。
839结晶学与矿物学摘要:一、引言二、结晶学与矿物学的定义及关系三、结晶学与矿物学的研究方法四、结晶学与矿物学的重要应用五、结论正文:【引言】结晶学与矿物学是地球科学领域中的重要学科,它们相互交叉、相互依存。
结晶学主要研究晶体结构、生长和变化等方面的规律,而矿物学则主要研究矿物的性质、结构和成因。
这两者之间的关系非常密切,结晶学的研究成果为矿物学提供了理论基础,矿物学的研究成果又为结晶学提供了实践应用的场所。
【结晶学与矿物学的定义及关系】结晶学是一门研究固体物质的微观结构、生长和变化规律的科学。
结晶学的研究对象包括晶体和非晶体,其中晶体具有长程有序的微观结构。
结晶学研究内容包括晶体结构、生长速率、相变等。
矿物学是一门研究自然界中矿物的性质、结构、成分、共生关系及其成因的科学。
矿物是具有固定化学成分和晶体结构的天然物质,自然界中有数以万计的矿物种类。
矿物学研究内容包括矿物的分类、命名、成分、结构和成因等。
结晶学和矿物学之间的关系非常密切。
结晶学为矿物学提供了晶体结构、生长和变化等方面的理论基础,矿物学的研究成果又为结晶学提供了实践应用的场所。
此外,结晶学和矿物学在研究方法上也有很多共同之处,如X射线衍射、电子显微镜等。
【结晶学与矿物学的研究方法】结晶学与矿物学的研究方法主要有以下几种:1.光学显微镜观察:利用光学显微镜观察矿物的形态、结构和成分,对矿物进行定性和定量分析。
2.X射线衍射:利用X射线衍射技术研究晶体结构,确定矿物的化学成分和晶体结构。
3.电子显微镜:利用电子显微镜观察矿物的微观结构,研究矿物的生长、相变等过程。
4.元素分析:通过化学分析和光谱分析等方法,研究矿物的成分和含量。
5.地质学方法:结合地质学原理和方法,研究矿物的成因、分布和共生关系。
【结晶学与矿物学的重要应用】结晶学与矿物学在国民经济和科学技术发展中具有非常重要的应用价值。
1.矿产资源开发:结晶学与矿物学的研究成果为矿产资源勘探、开发和利用提供了理论依据。
结晶学一、基本概念:1.晶体(crystal)的概念:内部质点在三维空间周期性重复排列构成的固体物质。
这种质点在三维空间周期性地重复排列称为格子构造,所以晶体是具有格子构造的固体。
2对称型(class of symmetry)晶体宏观对称要素之组合。
(点群,point group)3.空间群:一个晶体结构中,其全部对称要素的总和。
也称费德洛夫群或圣佛利斯群。
4.单形(Simple form):一个晶体中,彼此间能对称重复的一组晶面的组合。
即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。
5.双晶:两个以上的同种晶体,彼此间按一定的对称关系相互取向而组成的规则连生晶体。
6.平行六面体:空间格子中按一定的原则划分出来的最小重复单位称为平行六面体。
是晶体内部空间格子的最小重复单位,是由六个两两平行且相等的面网组成。
7.晶胞:能充分反映整个晶体结构特征的最小结构单元,其形状大小与对应的单位平行六面体完全一致。
8.类质同像:晶体结构中某种质点为性质相似的他种质点所替代,共同结晶成均匀的单一相的混合晶体,而能保持其键性和结构型式不变,仅晶格常数和性质略有改变。
同质多像:化学成分相同的物质,在不同的物理化学条件下,形成结构不同的若干种晶体的现象。
10.多型:一种元素或化合物以两种或两种以上层状结构存在的现象。
这些晶体结构的结构单元层基本上是相同的,只是它们的叠置次序有所不同。
二、晶体的6个基本性质1、均一性(homogeneity):同一晶体的任一部位的物理和化学性质性质都是相同的。
2、自限性(property of self-confinement):晶体在自由空间中生长时,能自发地形成封闭的凸几何多面体外形。
3. 异向性(各向异性)异向性(anisotropy):晶体的性质随方向的不同而有所差异。
4. 对称性(property of symmetry):晶体的相同部分(如外形上的相同晶面、晶棱或角顶,内部结构中的相同面网、行列或质点等)或性质,能够在不同的方向或位置上有规律地重复出现。
结晶学及矿物学结晶学和矿物学是自然科学中重要的分支,在地质学、化学、物理学、工程学等方面都有重要的应用。
那么,什么是结晶学和矿物学呢?一、结晶学结晶学研究晶体的结构、形态、成因、晶界、磁性等方面的问题。
晶体是同种物质经过化学反应和物理变化而形成的,其结构及特性受到成矿条件等因素影响。
晶体的成长受到温度、压力、溶液中物质的浓度、饱和度、溶解度等因素的影响,并且晶体的成长过程还受到表面张力、形态学因素、化学反应、电场和磁场等多种因素的影响。
结晶学早期主要是制定种类多样、特性复杂的晶体系统、晶体学理论和晶体学工艺学规律,并探讨晶体与物质世界中其他现象(如光、电、磁、力等)之间的关系,以及它的应用领域包括传感器、半导体、生物等。
二、矿物学矿物学是研究矿物的性质、成因、结构、分类、分布、利用等问题的学科。
矿物是自然界中的无机化合物和元素的矿物或矿物凝聚体。
矿物的成因与地质学密切相关,同时与生物和化学等多方面有关。
在矿物学中,研究的主要问题有矿物的物理、化学和结构特性,以及矿物的成因、分类、分布、利用等。
矿物学的研究对象除了矿物本身,还包括自然界中的各种矿物形态和组成等问题,被广泛应用于矿产资源勘查、地质勘探、环境保护等领域。
此外,矿物学还被应用于冶金、建筑材料等领域,对经济以及社会发展至关重要。
结晶学和矿物学的研究领域虽然有所不同,但两者常常交叉应用。
例如,在研究晶体成长时,研究人员可以使用矿物学中的分析方法来分析晶体中所含有的矿物成分,同时对同一种矿物的晶体形态进行研究也可以使用结晶学的研究方法。
总之,结晶学和矿物学的研究对于科学技术的发展和人类的生产生活起到了非常重要的作用。
我们应该积极关注和支持这两个学科的发展,不断推动其应用和卓越性的发展。
结晶学与矿物学名词解释文件编码(008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256)结矿名词解释1、晶体:具有格子状构造的固体2、矿物:指地质作用中形成的天然单质和化合物,具有相对固定的化学成分和内部结构,稳定于一定的物理化学条件,是构成岩石和矿石的基本单元3、矿物学:是研究矿物的化学成分、内部结构、外表形态、物理性质及其相互关系,并阐明地壳中矿物的形成和变化历史,探讨其时间和空间分布规律及其实际用途的科学4、相当点(晶体结构中的相当点):晶体结构中性质相同、环境相同的几何点。
5、空间格子:由相当点构成的几何图形。
6、网面密度:面网上单位面积的结点数目。
7、网面间距:互相平行的相邻两网面之间的垂直距离。
8、晶格的均一性和异向性:同一晶体的各个部分质点的分布相同,故性质相同是晶体的均一性;同一晶体的不同方向上质点的排列一般不同,故晶体的性质也随方向的不同而有所差异就是晶格的异向性。
9、科塞尔原理:晶体生长过程中,晶面(晶体的最外层面网)是平行向外推移生长的。
10、布拉维法则:实际晶体的晶面是那些网面密度大的晶面。
11、面角恒等定律:成分和结构相同的晶体,其对应晶面间夹角恒等。
12、歪晶:晶体生长时,受外界条件影响而不能按其格子状构造生长,从而形成的偏离理想形态的晶形。
13、晶体的带状构造:晶体的断面上有时可见到的因成分和物理性质差异而表现出来的互相平行的条带,它是晶体生长的科塞尔原理的证据。
14、生长锥:晶体由小长大,许多晶面向外平行推移的轨迹所形成的以晶体中心为顶点的锥状体。
15、非晶质体:内部质点不作格子状排列的物质。
16、晶胞与平行六面体:由三对平行而且相等的面构成的多面体称为平行六面体,它是空间格子的最小单位。
而在实际晶体结构中这样划分出来的最小单位就是晶胞。
17、面角:指晶面法线之间的夹角。
18、晶面的极距角(ρ)和晶面的方位角(φ):它们是在晶体的球面投影中,确定晶面的球面投影点(极点)位置的球面坐标。
晶体:内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体或:具有格子状构造的固体。
一种晶体结构中的所有质点所构成的空间格子类型是相同的(只有一种),只是在组成晶体结构时有所平移,但等同点可以有几种。
空间格子:由结点在三维空间作周期性重复排列后构成的无限图形。
规律:相互平行的面网,其面网密度和面网间距都相等。
不平行的面网,其面网密度和面网间距一般不等。
面网密度大的面网之间,其面网间距大面网密度小,其面网间距小。
面网:结点在平面上的分布即构成面网。
强调:空间格子只是用来表征晶体结构中具体质点在空间排列的规律性。
晶体的格子构造只是相对于其内部质点的排列而视为在三维空间无限延伸。
经数学推导,格子常数间的关系有如下7种:(1)a=b=c, α=β=γ=90︒,立方格子(2)a=b=c, α=β=γ≠90︒,三方格子(3)a=b≠c, α=β=γ=90︒,四方格子(4)a=b≠c, α=β=90︒,γ=120︒,六方格子(5)a≠b≠c, α=β=γ=90︒,正交格子(6)a≠b≠c, α=γ=90︒,β>90︒,单斜格子(7)a≠b≠c, α≠β≠γ≠90︒,三斜格子晶体的基本性质自限性 对称性 异向性 均一性 内能最小性最稳定性准晶体与晶体的区别准晶体的规律性是配位多面体呈自相似的定向有序排列,而非周期性重复排列长程有序,短程无序2、晶体的生长理论层生长理论:晶体上存在三种位置,优先占三面凹角。
晶体的生长先长满一层面网,再长相邻的一层,逐层的向外平行推移,当生长停止时,最外层的面网即表现为实际的晶面。
螺旋生长理论:由于晶核中螺旋位错的出现,从而在晶面上形成一个永不消失的阶梯,在临近位错线处,永远存在三面凹角,质点首先将在位错线附近的三面凹角处填补,从而使新的质点面网一层接一层的做螺旋式地生长晶体的对称包括宏观对称和微观对称两种晶体宏观对称:为晶体外部性质亦即外表形态上的对称性表现:相同的晶面、晶棱和角顶作有规律的重复晶体对称的特点所有的晶体都是对称的晶体的对称既包含几何含义,也包含物理含义单形:由对称要素联系起来的一组晶面的总合或晶体中彼此间能对称重复的一组晶面的组合对一个单形的描述,要注意晶面的数目、形状、相互关系、晶面与对称要素的相对位置以及单形的横切面形状等1)整个单形的形状柱、双锥立方体2)单形种晶面数目单面双面四面体3)单形所属的晶系斜方双锥四方四面体4)单形晶面的形状菱面体五角十二面体5)单形横切面的形状四方柱六方柱开形和闭形:根据单形的晶面是否可以自相闭合来划分开形:单形的晶面不能封闭空间闭形:单形的晶面可以封闭空间特殊形和一般形:根据单形晶面与对称要素的相对位置划分特殊形:单形晶面处于特殊位置,即晶面垂直或平行于任何对称要素,或者与相同的对称要素以等角度相交;一般形:是单形晶面处于一般位置。
nli结晶学矿物学复习资料绪论1. 矿物的定义:矿物是指地质作用中形成的单质或化合物,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. 晶体概念:晶体是具格子构造的固体。
第一篇几何结晶学基础1. 相当点:为晶体构造中的一系列几何点,这些点周围的环境是完全相同的,即各相当点在相同的方向上隔相同的距离,有相同的质点分布。
2. 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。
3. 空间格子的要素:结点、行列、面网、平行六面体。
1.空间格子的要素:1)结点: 空间格子中的点,代表具体晶体结构中的相当点.2)行列: 结点在直线上的排列.(引出: 结点间距:行列中相邻结点间的距离。
同一行列上的结点间距相等)3)面网: 结点在平面上的分布. (引出: 面网间距:任意两相邻面网间的垂直距离。
、面网密度:面网上单位面积内结点的密度)4)平行六面体: 结点在三维空间形成的最小重复单位4. 科塞尔原理:先长完一条行列,然后再长相邻行列,长满一层面网或再长第二层面网。
晶面是平行地向外推移的。
5. 布拉维法则:晶体为面网密度大的晶面所包围。
6. 面角恒等定律:成分和构造相同的所有晶体,其对应晶面间的夹角恒等,称为面角恒等定律。
7. 晶面发育的三个定律:科塞尔原理、布拉维法则、面角恒等定律。
8. (了解)晶体的基本性质:自限性、均一性和异向性、最小内能和稳定性。
9. 对称要素和对称操作:使物体或图形的相同部分重复出现的操作称为对称操作。
需借助一些假想的几何要素:直线—“旋转”、平面—“反映”、点—“反伸”。
在进行对称操作时所用的几何要素称为对称要素。
10. 对称要素和对称操作分为:对称面、对称轴、对称中心、旋转反伸轴。
11. 晶体对称定律:在晶体中没有五次对称轴及高于六次的对称轴。
12. 对称型:一个结晶多面体中全部对称要素的总和。
结晶学与矿物学名词解释结矿名词解释1、晶体:具有格子状构造的固体2、矿物:指地质作用中形成的天然单质和化合物,具有相对固定的化学成分和内部结构,稳定于一定的物理化学条件,是构成岩石和矿石的基本单元3、矿物学:是研究矿物的化学成分、内部结构、外表形态、物理性质及其相互关系,并阐明地壳中矿物的形成和变化历史,探讨其时间和空间分布规律及其实际用途的科学4、相当点(晶体结构中的相当点):晶体结构中性质相同、环境相同的几何点。
5、空间格子:由相当点构成的几何图形。
6、网面密度:面网上单位面积的结点数目。
7、网面间距:互相平行的相邻两网面之间的垂直距离。
8、晶格的均一性和异向性:同一晶体的各个部分质点的分布相同,故性质相同是晶体的均一性;同一晶体的不同方向上质点的排列一般不同,故晶体的性质也随方向的不同而有所差异就是晶格的异向性。
9、科塞尔原理:晶体生长过程中,晶面(晶体的最外层面网)是平行向外推移生长的。
10、布拉维法则:实际晶体的晶面是那些网面密度大的晶面。
11、面角恒等定律:成分和结构相同的晶体,其对应晶面间夹角恒等。
12、歪晶:晶体生长时,受外界条件影响而不能按其格子状构造生长,从而形成的偏离理想形态的晶形。
13、晶体的带状构造:晶体的断面上有时可见到的因成分和物理性质差异而表现出来的互相平行的条带,它是晶体生长的科塞尔原理的证据。
14、生长锥:晶体由小长大,许多晶面向外平行推移的轨迹所形成的以晶体中心为顶点的锥状体。
15、非晶质体:内部质点不作格子状排列的物质。
16、晶胞与平行六面体:由三对平行而且相等的面构成的多面体称为平行六面体,它是空间格子的最小单位。
而在实际晶体结构中这样划分出来的最小单位就是晶胞。
17、面角:指晶面法线之间的夹角。
18、晶面的极距角(ρ)和晶面的方位角(φ):它们是在晶体的球面投影中,确定晶面的球面投影点(极点)位置的球面坐标。
投影轴与晶面法线之间的夹角,即极点与北极N 之间的弧角称为晶面的极距角(ρ),而包含该晶面法线的子午面与零度子午面之间的夹角则称为晶面的方位角(φ)。
第一章(着重概念):晶体:内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。
显晶质:借助于肉眼或一般放大镜能分辨出结晶颗粒者。
隐晶质:用一般放大镜无法分辨出结晶颗粒者。
非晶质体:是内部质点在三维空间不作周期性重复排列的固体。
本质性的区别:晶体既具短程有序(近程规律),也具长程有序(远程规律);。
非晶质体、液体只有近程规律,而无远程规律;气体既无远程规律,也无近程规律。
准晶体:是内部质点的排布具长程有序(远程规律),但不具有三维周期性重复的格子构造的固体。
空间格子:表示晶体内部结构中质点在周期性重复规律的三维无限的几何图形。
相当点(等同点):在晶体结构中的位置及环境均完全相同的点。
结点:空间格子中的点,代表晶体结构中的相当点,为几何点。
行列:分布在同一直线上的结点即构成一个行列。
结点间距:行列上相邻两结点间的距离。
注意:同一行列上及相互平行的行列上的结点间距必定相等。
面网:连接分布在同一平面内的结点构成一个面网。
面网密度:面网上单位面积内的结点数。
面网间距:相互平行的相邻两面网间的垂直距离。
平行六面体:空间格子可被三组相交的行列划分出一个最小重复单位。
晶胞:实际晶体结构中划分出的最小组成单位。
晶胞的形状和大小,取决于其三个彼此相交的行列(X、Y、Z)上的结点间距(a0、b0、c0)及其间的夹角(α、β、γ,其中α= Y∧Z ,β= X∧Z ,γ= X∧Y )。
α、β、γ和a0、b0、c0合称为晶胞参数。
晶体的基本性质:1,自限性:晶体在自由空间中生长时,能自发地形成封闭的凸几何多面体外形。
2,均一性:同一晶体的任一部位的性质都是相同的,为晶体均一性。
非晶质体也具均一性,但它是宏观统计、平均近似的,称为统计均一性。
液体和气体也具有统计均一性。
3,异向性:晶体的性质随方向的不同而有所差异。
注意:1)晶体乃是一种均一的各向异性体。
2)非晶质体一般表现为等向性,其性质一般不随方向而改变。
3)晶体具异向性,并不排斥在某些特定的方向上的性质相同。
结晶学及矿物学结晶学和矿物学是两个密切相关的学科,它们探究着矿物领域中的基础理论和应用技术。
结晶学研究晶体的基本结构和性质,以及它们的生长和变化过程;矿物学则研究各种矿物的物理、化学特性,以及它们的产生和分布规律。
下面,我们就详细探讨一下这两个学科的相关内容。
一、结晶学结晶学主要研究晶体结构和性质,包括晶体对称性、晶体结构和晶体生长等内容。
晶体学家通常使用X射线衍射来分析晶体的结构,通过这种方法可以确定晶体中原子和离子的排列方式,从而确定晶体的物理和化学性质。
此外,结晶学还涉及到晶体中缺陷和杂质对晶体结构和性质的影响。
这些问题与材料科学密切相关,因为材料的性能往往取决于它们的晶体结构。
晶体生长是结晶学中的一个重要问题。
晶体生长过程中,一定的物理和化学条件会导致离子或分子逐渐聚集,形成规则的晶体结构。
晶体生长的速率、形态等因素都是结晶学研究的内容。
晶体生长在实际应用中有着很广泛的用途,比如制备单晶硅用于半导体材料和太阳能电池等,还可以用于制备水晶玻璃、陶瓷等物品。
二、矿物学矿物学也是一个极其重要的学科,在资源开发和环境保护中扮演着重要的角色。
矿物学的主要研究对象是地球上各种矿物质,包括它们的成分、物理、化学特性、产生和分布规律等。
在矿物学中,常使用显微镜、光谱仪、X射线衍射等多种手段研究矿物。
这些技术可以帮助科学家确定矿物的组成、结构和性质,从而指导有关地质勘探、矿物开采和加工的工作。
矿物分析是矿物学中的重要内容,它可以从结构上分析矿物的成分和特性。
比如说一些有价值的金属元素就广泛存在于不同种类的矿物中,通过矿物学分析可以找到这些金属的寻找和开采方案。
此外,矿物学还可以通过分析矿物中的稀土等元素,确定地球内部构造和演化的历程。
总之,结晶学和矿物学是两个重要的学科,涉及到地质勘探、矿物资源开发、材料科学等多个领域。
随着科学技术的不断进步,这两个学科的研究内容也在不断扩展和深化,为人类社会的进步和发展贡献着自己的力量。
结晶学课程简介:结晶学:以晶体为研究对象,主要研究晶体的对称规律。
研究的是晶体的共同规律,不涉及到具体的晶体种类。
第一章晶体晶体(远古年代的定义:自发形成规则形态的物体;现代的定义:内部结构具有周期重复性,即具有格子构造的物体。
)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-空间格子表示的。
)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。
)相当点(两个条件:1、性质相同,2、周围环境相同。
)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。
相当点(两个条件:1、性质相同,2、周围环境相同。
)空间格子的要素:★结点: 空间格子中的点,代表具体晶体结构中的相当点.★行列: 结点在直线上的排列.(引出: 结点间距)★面网: 结点在平面上的分布. (引出: 面网间距、面网密度)面网间距与面网密度的关系:面网AA’间距d1 面网间距依次减小,面网密度也是依次减小的.面网BB’间距d2 所以面网密度与面网间距成正比面网CC’间距d3面网DD’间距d4平行六面体(晶胞): 结点在三维空间形成的最小单位 (引出: 晶胞参数:a, b, c; α,β,γ ,也称为轴长与轴角)我们以后将会看到,平行六面体的形状一共有7种,对应有7套晶胞参数的形式,也对应7个晶系。
由晶体的格子构造会导致晶体的基本性质。
晶体的基本性质:自限性: 晶体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。
异向性: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:晶体与同种物质的非晶体相比,内能最小。
稳定性:晶体比非晶体稳定。
第二章 晶体的测量与投影一、面角守恒定律:实际晶体形态(歪晶):偏离理想晶体形态。
结晶学:是以晶体为研究对象,以晶体的生成和变化、晶体外部形态的几何性质、内部结构、化学组成和物理性质及其相互关系为研究内容的一门自然科学。
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平移重复排列而形成格子构造的固体。
非晶质体:是指内部质点在三维空间内不呈周期性平移重复排列而形成格子构造的固体。
准晶体:是指质点的排列符合短程有序,有严格的位置序和自相似分型结构但不体现周期性平移重复即不存在格子构造的一类固体。
对称变换:亦称对称操作,指能够使对称物体(或图形)中的各个相同部分,作有规律重复的变换动作。
对称型:对称型是宏观晶体中所有外部对称要素的集合。
晶体常数:根据晶体宏观对称特点确定的晶体坐标系统的轴率a:b:c和轴角α,β,γ称之为晶体常数。
晶面符号:根据晶面(或晶体中平行于晶面的其他平面)与各结晶轴的交截关系,用简单的数学符号形式来表达他们空间方位的一种结晶学符号。
单形:晶体中彼此间能对称重复的一组晶面的组合,也就是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。
单形符号:亦称形号,指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。
聚形:两个或两个以上单形的聚合称为聚形。
双晶:亦称孪晶, 指由两个或两个以上互不平行的同种单体,彼此间按一定的对称关系相互取向而组成的规则连生晶体。
类质同象:在确定的某种晶体的晶格中,某种离子或原子占有的等效位置,部分被性质相似的他种离子或原子所替代占有,共同结晶成均匀的、呈单一相的混合晶体,但不引起键性和晶体结构型式发生质变的现象。
同质多像:同种化学成分的物质(单质或化合物),在不同的物理化学条件下,形成不同结构晶体的现象,称为同质多象。
多型:一种单质或化合物,能结晶成两种或两种以上不同的层状晶体结构的特性;但组成这些层状结构的结构组元层本身,相互间应当都是相同或基本相同的,不同层状结构间的差异主要只表现在结构基元层堆垛时的重复方式上有所不同。
结晶矿物学概念:此总结为概念整理,密堆积原理、推导过程以及各种单形、符号、点阵、对称型,空间群表格请查阅《晶体学基础》(秦善)晶体:晶体:具有格子构造的固体。
(晶体特征)点阵:将质点排列的周期性抽象成的只具有数学意义的周期性图形。
面网:质点的面状分布。
行列:分布在同一直线上的结点构成一个行列.。
结点间距:行列上两相邻结点的距离。
面网密度:单位面积内的结点数。
面网间距:任意两相邻面网的垂直距离。
点阵参数:表示平行六面体的大小和形状的节点间距a,b,c以及其间交角α,β,γ。
行列符号:表示一组互相平行、取向相同的行列: [uvw]。
晶体基本性质:均一性(任意区域物化性质相同);异向性(对不同取向表现出不同的物理性质与几何构造);对称性(某对称法则F控制下对称要素N1,N2…Nn有F(N1)=F(N2=…=F(Nn)));自范性(自发形成封闭集合体,满足欧拉定律);最小内能(相同热力学条件下与同种物质的非晶体,液体和气体相比内能最小且结构最稳定)。
准晶体:具有五次或六次以上对称轴,长程有序,但不体现周期重复,即无格子构造。
晶体的宏观对称:对称:物体相同部分间有规律的重复。
晶体对称:晶体是由在三维空间规则重复排列的原子或原子团组成的,通过平移,可使之重复;对称受格子构造限制;同时表现在外形和物理性质上。
对称操作:使相同部分重复的操作。
对称元素:对称操作中凭借的辅助几何要素。
对称心/面/轴,倒转轴,映转轴。
存在对称心——>晶面两两平行且相等;对称轴轴次:受格子构造限制,可为1、2、3、4、6。
对称元素的组合:也称点群、对称型。
晶体对称分类:晶族:依据高次轴(n>2)有无分及多少为高级(轴数>2)/中级(轴数=1)/低级(无高次轴)晶族。
晶系:依据轴次高低及轴数目划分。
晶类:同一点群的晶体。
晶体定向和晶体学符号:晶体定向:在晶体中设置符合晶体对称特征或与格子参数相一致的坐标系,并将晶体按相应的空间取向关系做好安置。
晶体坐标系:坐标轴:与晶体对称特点相符合(取对称轴方向/平行于晶棱);晶棱间夹角尽量取90度。
轴角:晶轴正向夹角。
轴单位:于晶棱上度量距离时作为长度计量单位。
定向法:三轴/四轴(三六方晶系)。
空间格子的划分:能反映结点分布固有对称性;1的前提下棱棱间直角尽量多;1、2的前提下体积力求最小。
单位平行六面体:依据上述原则选取的平行六面体。
单位晶胞:对于实际晶体,依据上述原则选取的最小重复单位。
晶胞:单位晶胞要素:大小、形状;原子坐标参数。
晶体学符号:晶面符号:米勒符号(hkl)(hkil)。
h k ( i ) l为晶面指数;晶面指数为该晶面在晶轴上截距系数的倒数比获得的互质整数;顺序不可颠倒;只有空间方位意义,不能确定具体空间位置;满足通过原点的平面方程hx+ky+lz=0;负号写于晶面指数之上;晶面与某晶轴平行,指数为零。
整数定律(有理指数定律):以平行于三根不共面晶棱的直线为坐标轴,则晶体上任意两晶面所截截距之比为简单整数比。
晶棱符号:[uvw]表征晶棱方向,即所有平行晶棱共用一个晶棱符号。
晶棱指数:使晶棱过原点;任取坐标(x,y,z);三坐标分别除以轴单位并取比值,即x/a:y/b:z/c=u:v:w(四轴定向完全类似)。
晶带符号:晶带:彼此间交棱相互平行的一组晶面。
晶带轴:表示晶带方向的一根直线。
晶带符号类似晶带轴以晶棱符号的表示方式,需加晶带两字:[uvw]晶带。
晶带定律:两晶带相交必为一可能晶面;任意属于[uvw]晶带的晶面(hkl),必有hu+kv+lw=0。
晶带方程式解决问题实例:知属于一晶带两晶面(hkl)(h’k’l’),则晶带符号为[uvw]= u:v:w = (kl’-k’l) : (lh’-l’h) : (hk’-h’k)同属晶带[uvw]和[u’v’w’]的晶面是____和____联立:hu+kv+lw=0;hu’+kv’+lw’=0 可得两组解,正负相反。
晶体的理想形态:单形:彼此间能对称重复的一组晶面的组合。
能借助点群之全部对称元素的作用而相互联系。
各晶面形状、大小以及性质等同。
单形符号:单形的符号表示,将代表晶面的晶面指数顺序置于大括号中。
{hkl}原则:选取正指数最多的晶面。
中低级晶族:上、前、右;高级晶族:前、右、上。
(X Y Z正向分别代表前,右,上)一般形与特殊形:晶面与对称元素平行、垂直或与相同元素等角相交,此单形为特殊形。
反之为一般形。
开形—闭形/定形—变形/左形—右形:略。
聚形:两个或两个以上单形的聚合。
属于同一点群的单形才能聚合。
规则连生:同种单晶体(平行连生;双晶)——> 不同种单晶体(衍生);平行连生:由若干个同种的单晶体,按所有对应的晶体学方向(包括各个对应的晶体轴、对称元素、晶面及晶棱方向)全都相互平行的关系而组成的连生体)。
双晶:两个不完全平行的同种单体,按照一定对称关系相互取向组成的规则连生晶体。
双晶要素:双晶面:通过反映变换使两单体重合,类似对称面。
双晶轴:一单体围绕双晶轴旋转180度可与另一单体重合,类似2次轴。
双晶中心(较少应用):通过一固定几何点反伸变换后,两单体可相互重合,类似对称心。
双晶接合面:双晶两单体实际界面。
可与双晶面重合,也可不重合;不一定是一平面,可以是折面;接合面非双晶要素。
双晶律:双晶结合规律。
可由双晶要素、接合面或特征矿物、地名、形态等命名。
双晶类型:由双晶单体间不同连接方式而划分。
简单双晶:两单体构成。
接触双晶:有一个明显规则的接合面。
贯穿双晶:两单体相互穿插,接合面曲折复杂。
反复双晶:两个以上单体,按同一种双晶律反复出现构成。
聚片双晶:表现为一系列接触双晶的聚合,所有接合面均平行。
轮式(环状)双晶:表现为若干组接触双晶或贯穿双晶的组合,接合面等角度相交,总体成环状。
复合双晶:两个以上单体按不同双晶律形成的双晶。
由双晶形成的机理划分成因类型。
生长双晶:晶体生长过程中形成的双晶。
转变双晶:同质多相转变过程中形成的双晶。
机械双晶:晶体形成后受到应力作用而形成的双晶。
识别双晶方法:有无凹角;出露的接合面两侧晶体是否存在花纹、性质方面差异;对称性与单体是否不同。
衍生:不同种单体间的规则连生。
晶体内部结构的微观对称及空间群:微观对称元素:平移轴:为一直线,图形沿此直线移动一定距离可使等同部分重合。
移距:上述距离的最小值。
晶体结构中任意行列方向皆为平移轴。
螺旋轴:为绕一直线旋转和沿直线方向平移的复合操作。
螺旋轴轴次:限于宏观对称中对称轴轴次的限制,可为1,2,3,4,6。
螺距:平移距离。
基矢:平移方向的单位矢量。
滑移面:为沿此平面反映平行此平面移动一定距离的复合操作。
移距(滑移矢量):平移的距离。
空间群:晶体内部结构所有对称元素的集合。
对任意晶体结构,存在无数平移轴,致使空间群中所有对称元素数量皆是无限的,借助平移轴作用而重复;微观对称元素种类远多于晶体几何外形可能存在的对称元素种类。
等效点系:晶体结构中由一原始点经空间群所有对称元素作用推导出的规则点系。
其中点分布的位置称为等效位置。
晶体结构及其变化:概念:固溶体类质同相型变相变同质多像有序-无序结构多型多体固溶体:固态条件下,一种晶态组分“溶解”了其他晶态组分形成的成单一结晶相的均匀晶体。
完全/不完全固溶体:能/不能以任意比例互溶。
填隙/替换固溶体:溶质晶体中的原子或离子,充填在溶剂晶格内空隙中/替换溶剂晶体中的原子或离子。
(缺位固溶体:质点替代时某些位置出现空位)类质同相:某确定晶体晶格中本应全部由某种离子或原子占据的等效位置,一部分被性质相似的他种离子或原子占据,共同结晶形成单一均匀的混合晶体(类质同相混晶),不引起键性和晶体结构发生质变的现象。
为替换固溶体;完全/不完全类质同相:能/不能以任意比例替换(相当于完全/不完全固溶体)。
等价/异价类质同相:替代质点有相同/不同的电价。
影响类质同相的因素:原子(离子)的半径:替代能力随半径差别减小而增大(等价类质同相);非主要影响因素(异价类质同相)。
离子类型和化学键:离子类型不同(例:惰性气体型离子与铜型离子),键性不同,则替代能力减小。
温度:高温有利于类质同相的产生。
组分浓度。
型变:化学式属于同一类型的晶体,随着化学成分的规律性变化,晶体结构类型有规律变化的现象。
相:物质(聚集态)内部宏观物化性质均匀连续的部分。
晶体的相:晶体稳定的结构和化学组成。
相变:化学组成不变,由温度、压力以及其他物理化学因素影响下造成的晶体结构或宏观物理化学性质的变化。
相变类型:由热力学函数形式划分:一级相变:相变临界点,自由能函数导数不连续,即晶体结构发生跃变。
缓慢,不可逆;伴随化学键破坏重建;晶体结构差异较大。
二级相变:自由能函数连续变化快速,可逆;不涉及化学键破坏重建。
由晶体结构变化划分:重建型相变:类似一级相变,伴随化学键破坏重建。
位移型相变:类似二级相变,结构中原子或离子位置稍有移动,不涉及化学键破坏重建。
同质多像:同种化学成分的物质,在不同的物理化学条件下,形成的不同的晶体结构。
同质多像变体:上述不同结构晶体。
同质多像转变:变体在固态条件下相互转变。
有序-无序:无序结构:晶体结构中,在可以被两种或两种以上的不同质点占据的配位位置上,粒子(或空位)的分布是任意的(等概率分布)有序结构(超结构):若分布是有规律的,各种粒子各自占据特定的位置。
此时选取的晶胞为超晶胞。
有序-无序为晶体的两种状态,可随外界物理化学条件的改变而相互转化,这种转化是一种相变;无序到有序的转变可使晶胞扩大;存在有序与无序两种极端状态之间的过渡状态(部分有序),可用有序度衡量;晶体物理性质随有序度连续变化。
多形:同种化学成分的晶体,晶体结构中的结构单位层相同,单位层间堆垛顺序或重复方式不同,形成结构上不同的变体。
与同质多像差异:仅以单位层堆垛顺序或重复周期不同。
多体:两种(或两种以上)性质不同的结晶学模块,按不同比例或堆垛顺序构筑的结构和化学组成上不相同的晶体。
结晶学模块:相对独立的化学单元,具稳定的化学组成和结构特征。
(附:云辉闪石类矿物,基于多体认识重新定义,指结构中含有云母、辉石和角闪石结构模块的硅酸盐矿物;可理解多体理论提供的设想,即用一定方式连接特定结构模块,构筑层状或链状硅酸盐矿物。
)。