结晶学与矿物学总结.doc

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，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。这样一些结构上不同的晶体，称为该物质的多型。 矿物学：研究矿物(包括准矿物)的形态、成分、结构、性质、成因、产状、用途和它们相互间的内在联系，以及矿物的时空分布规律及其形成和变化历史的科学。矿物：（1）自然作用产生的单质或化合物； （2）而具有一定的外部形态、物理性质和化学性质；（3）在一定（地质、物理和化学）条件下稳定； （4）组成岩石和矿石的基本单位，也是生物体中骨骼部分的主要组成。解理 ：矿物晶体在应力（敲打、挤压等）作用下，沿一定结晶学方向破裂成一系列光滑平面的固有特性称为解理。断口：断口是矿物受力后沿任意方向破裂而形成的断面，称为断口。 裂理：或称裂开，是指某些矿物晶体在应力作用下有时可沿着晶格内一定的结晶方向，但并非晶格本身薄弱方向破裂成平面的性质。空间格子的概念： 表示晶体内部结构中质点周期性平移重复排列规律的几何图形。等同点的分布可以体现晶体结构中所有质点的重复规律。等同点在三维空间作格子状排列，我们称为空间格子。1 晶体的基本性质有哪些？（P6）一切晶体所共有的，并以此能与其他状态的物体相区别的性质。自限性，指晶体在合适条件下生长时总能自发的形成具有一定凸几何多面体外形的性质；均一性，指同一晶体的任何部位其性质是完全相同的；异向性，指晶体的性质因观察方向的不同而表现出差异的特征；对称性，指晶体中的相同部分或性质在不同的方向或位置上有规律的重复出现的特性；最小内能性，指相同热力学条件下，较之于同种化学的气体，液体及非晶体而言，晶体的内能最小；稳定性指对于化学组成相同但处于不同状态下的物质而言，以晶体最为稳定。2 影响晶体生长的因素（内因、外因）是什么？（P10）温度 在不同的温度条件下，同一种晶体的不同晶面其相对生长速度有所改变，从而影响其生长形态。杂质与酸碱度 溶液中杂质的存在可以改变晶体上不同面网的表面能，从而使其生长速度随之变化，进而影响晶体的形态。粘度 粘度加大，妨碍涡流产生，溶质供给以扩散的方式进行，供给不足，形成骸晶。结晶速度 结晶的速度越快则形成结晶中心越多，晶体长的细小，多为针状、细粒状，反之结晶速度慢，晶体长的粗大。涡流和生长介质的流动方向 ，面对流动和涡旋方向晶面生长速度快生长顺序与生长空间 早起形成的晶体，生长空间大，晶形完整，自行程度高应力作用 应力作用可以造成晶体的定向生长或排列3 研究双晶的意义有哪些？（3点）答：鉴定矿物有意义。构造存在的标志。（如机械双晶的出现）。影响矿物的应用。譬如：石英有双晶者不可以作压电材料；方解石 有双晶者不能作光学材料。4 晶体的生长模型有哪些？（层生长与 螺旋生长）答：层生长理论：质点在光滑的晶核表面堆积时，存在着3种不同的占位位置1和2及3，分别称为三面凹角、二面凹角和一般位置。每种位置周围分布着数量不等的质点，这些质点对欲进入该位置的外来质点具有一定的吸引作用。三面凹角周围分布的相邻质点数多于二面凹角，二面凹角周围分布的相邻质点数多于一般位置。这样质点进入3种位置后与周围质点成键的数量多少就不相同。三面凹角周围分布的相邻质点数最多，进入该位置的质点与周围相邻质点之间形成的化学键最多，释放的能量也最大，结构最稳定。因此，质点优先进入三面凹角，其次是二面凹角，最后是一般位置。由此可以推出，在理想情况下，晶体在晶核基础上生长时，应先生长一条行列，然后生长相邻的行列，在长满一层面网后，再开始生长第二层面网，这样晶体面网一层一层的逐渐向外平行推移，最外层的面网便发育成晶体的晶面。这就是层生长理论。螺旋生长理论：杂质在晶格中的不均匀分布可使晶格内部产生应力，当应力积累超过一定限度时，晶格便沿某一面网发生相对剪切位移，形成螺旋错位。螺旋错位的出现使平滑的界面上出现沿位错线分布的凹角，从而使介质中的质点优先向凹角处堆积。显然，随着质点在凹角处的堆积，凹角并不会消失，只是凹角所在的位置随质点的堆积而不断的螺旋式上升，导致生长界面以螺旋层向外推移，并在晶面上留下生长过程中形成的螺旋纹。这便是晶体的螺旋生长。5 结晶轴的选择原则：1.与晶体的对称特点相符合的方向选择适宜的对称要素作为结晶轴Ln, P()选择适宜的主要晶棱方向作为结晶轴选择适宜的可能晶棱方向作为结晶轴2.在遵循上述原则的基础上使结晶轴夹角为90或尽量接近90 ，并使轴单位趋于相等，即尽可能使之趋于a=b=c；=90由于对称上的特殊性，六方和三方晶系晶体采用四轴定向，其他晶系都采用三轴定向。6 晶体的定向原则（参数及特征）等轴晶系的定向:晶格常数为: =90, a = b = c三个互相垂直的L4, Li4或L2为a, b, c轴c轴直立，b轴左右水平，a轴前后水平四方晶系的定向:晶格常数为: =90, a = b c唯一的L4或Li4为c轴; 相互垂直的L2, 或相互垂直的对称面法线, 或适当的晶棱为a, b轴 c轴起立，b轴左右水平，a轴前后水平斜方晶系的定向:晶格常数为: =90, a b c三个相互垂直的L2为c, a, b轴; 或L2为c轴, 相互垂直的对称面法线为a, b轴 c轴起立，b轴左右水平，a轴前后水平单斜晶系的定向:晶格常数为: =90, 90 , a b cL2为b轴; 或对称面法线为b轴 c轴起立，b轴左右水平，a轴前后向前下倾斜三斜晶系的定向:晶格常数为: 90 , a b c适当的晶棱为a, b, c轴大致上c轴直立，b轴左右，a轴前后三方和六方晶系的四轴定向:选择唯一的高次轴作为直立结晶轴c轴，在垂直c轴的平面内选择三个相同的、即互成60交角的L2或P的法线，或适当的显著晶棱方向作为水平结晶轴，即a轴、b轴以及d轴(U轴)格常数为: = 90, =120, a = b cc轴直立，b轴左右水平，a轴前后水平偏左307 简述双晶的类型：答：接触双晶：双晶单体间呈简单的平面接触。a简单接触双晶：两单体简单面接触。锡石膝状双晶b聚片双晶：多个晶体依同种双晶律呈简单面接触关系。斜长石聚片双晶c环状双晶：多个晶体依同种双晶律呈简单面接触关系，且各结合面等角度排列，使双晶的各单体呈环状排列。如：文石三连晶，金红石的环状连晶d复合双晶：多个晶体依不同的双晶律组成双晶接触关系。如：卡钠复合双晶。穿插双晶：多个晶体相互穿插呈双晶关系，一般结合面曲折而复杂。卡斯巴双晶，十字石穿插双晶。 8 矿物的光学性质 指矿物对可见光的反射、折射、吸收等所综合表现出来的各种性质。颜色 是矿物对入射的白色可见光(390770nm)中不同波长的光波吸收后，透射和反射的各种波长可见光的混合色 自色 他色 假色条痕 矿物的条痕是矿物粉末的颜色。通常是指矿物在白色无釉瓷板上擦划所留下的粉末的颜色。光泽 指的矿物表面反射光是所表现的特征，矿物反射可见光能力的度量一般 金属 半金属 玻璃 金刚 油脂 树脂 沥青 珍珠 丝绢 蜡状 土状透明度 指的矿物对可见光透过的程度 分为透明 半透明 不透明发光性 是指矿物在某种外加能量的激发下发出可见光的性质9 矿物的力学性质 是指矿物在外力作用下所表现出来的性质 解理 断口 裂理矿物的硬度 矿物抵抗外来机械作用(如刻划、压入或研磨等)的能力。大致可分为刻划法、压入法、研磨法等，其中前两种目前应用最广。1滑石；2石膏；3方解石；4萤石；5磷灰石；6长石；7石英；8黄玉；9刚玉；10金刚石指甲(2.02.5)、小钢刀(56)、铜针(3)、玻璃(5.56.0)、钢针(5.56.0)矿物的弹性与挠性矿物的脆性和延展性 10 矿物中水的赋存形式、属性及特点。（P145）吸附水，不参加到晶格中，是渗入在矿物集合体中，为矿物颗粒或裂隙表面机械吸附的中性的水分子。不写入化学式。常压下，在100110 时，吸附水就会全部从矿物中逸出而不破坏晶格。吸附水可以呈气态、液态或固态。层间水，是存在于某些层状结构硅酸盐的结构层之间的中性水分子。加热至110 左右，层间水大量逸出，结构层间距相应缩小，晶胞轴长C值减小，在潮湿环境中又可重新吸水。影响矿物的结构参数，故写入晶体化学式。沸石水，是存在于沸石族矿物中的中性水分子。脱水后的沸石还可以重新吸水，并恢复原有的物理性质。沸石水具有一定的吸附水的性质，但其存在与结构有关，性质是介于结晶水与吸附水之间的一种过渡类型，可写入晶体化学式。 结晶水，以中性水分子存在于矿物中，在晶格中具有固定的位置，是矿物成分的一部分。水分子数量与矿物的其它成分之间常成简单比例。在200600范围内，水即大量逸出，引起晶格的破坏和物理性质的变化, 写入晶体化学式。结构水，又称化合水。是以（OH-）、H、（H3O）离子形式参加矿物晶格的“水”。结构水在晶格中占有一定位置，在组成上具有确定的含量比。由于与其它质点有较强的键力联系，需要较高的温度（大约在6001000）才能逸出。当其逸出后，结构完全破坏，晶体结构重新改组, 写入晶体化学式。11.矿物集合体的形态主要有哪些？ 显晶集合体 纤维 放射 晶簇 束状 毛发 等隐晶和胶态集合体形态 分泌体 结核体 鲕状及豆状 钟乳状 块状 土状 粉末 皮壳12.矿物解理产生的方向有哪些？解理的等级、特征。离子晶格矿物 平行于电性中和面的面网