结晶学矿物学
结晶学与矿物学
晶体生长过程模拟
螺旋生长过程模拟
§2.4晶面生长速度
晶面生长速度：晶面在单位时间内沿其法线方向 向外推移的距离
晶面生长速度与晶面发育大小有密切关系
晶 面
法 S
向A 生 长a 速 度 与
S 晶
面A 相 对 大 小 的 关 系
A E B
E b2
b1
b
S
B
b3
b4
O
SB
结论：
一个晶面的法向生长速度比相邻晶面慢 时，在晶体生长过程中其晶面总是逐渐 扩大；如果生长比较快的晶面其生长值b 大于相邻晶面生长值a/cosθ时(θ为两相 邻晶面法线的夹角)，其晶面便有可能逐 渐缩小，甚至最终被完全“淹没”而消 失，这种现象称为晶面间的“超 覆”(overlap)。
A
B
h 1
A
B
h2
C
h3
D
各晶面法向生长速度
h2 h1 h3
D
注意：当两相邻晶面夹角为锐角，生长速度快的
晶面不会出现超覆现象。
C
C
B
C
B
D
A
A
E
E
a
CD>BC>AB>DE
B
D
C B
D
A
AE
E
b
CD>BC>AB=DE
§2.5决定晶体生长形的内因 （晶面的发育）
在晶体生长过程中，不同晶面的相对生长速 度如何，在晶体上哪些晶面发育。
螺旋位错的形成
在晶体生长过程中，由于杂质或热应力的不均匀分布， 在晶格内产生内应力，当此力超过一定限度时，晶格便沿 某个面网发生相对剪切位移，位移截止处形成一条位错线， 即螺旋位错。
结晶学与矿物学
晶体：内部质点在三维空间周期性地重复排列构成的固体物质。
面角守恒定律：同种矿物的晶体，其晶面间的角度守恒。
面角：晶面间的法线夹角称为面角。
对称面：对称面是一假想的平面，相应的对称操作为对比平面的反映，它将图形平分为镜像的两个相等部分。
对称轴：对称轴是一假想的直线，相应的对称操作为围绕此直线的旋转，物体绕此直线旋转一定角度后，可使相同部分重复。
对称中心：对称中心是一假想的点，所对应的对称操作为反伸，通过该点作任意直线，则此直线上距对称中心等距离的位置上必定可以找到对应点。
旋转反伸轴：旋转反伸轴也是一假想的直线，如果物体绕该直线旋转一定角度后，在对此直线上的一点进行反伸，可使相同部分重复。
晶体常数：轴率与轴角统称晶体常数。
轴率：a.b.c.为轴率。
晶格常数;轴长和轴角的晶包系数。
米氏符号：米氏符号用晶面在3个晶轴上的截距系数的倒数比来表示。
单位面：最发育的晶面为单位面，单位面在晶轴上的截距之比等于轴率a:b:c。
单形：单形是由对称要素联系起来的一组晶面的组合。
晶面条纹：是指由不同单形的细窄晶面反复相聚交替生长而在晶面上出现的一系列直线状平行条纹。
单形符号：为了与所选择的晶面的晶面符号相区别，规定将该晶面的晶面指数放在大括号{}中表示单形符号，简称形号。
聚形：两个以上的单形聚合在一起，这些单形共同圈闭的空间外形形成的聚形。
布拉维法则：实际晶面与空间格子中面网之间的关系，即晶体上的实际晶面平行于面网密度大的面网，这就是布拉维法则。
矿物：是由地质作用或宇宙作用所形成的具有一定化学成分为和内部结构，在一定的物理化学条件下相对稳定的天然结晶态的单质或化合物。
颜色：颜色是矿物最明显最直观的性质，主要是由其组成中的质子或离子之外层电子发生跃迁，选择性的吸收可见光中一定波长的光波所致，白色，他色，假色。
条痕色：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颜色。
光泽：矿物光泽是指矿物表面对可见光的反射能力，主要取决于矿物对光的折射和吸收程度。
结晶学及矿物学
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。
结晶学与矿物学
第一部分名词解释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）。
01-1112-晶体学矿物学概论
发展。
矿物学的发展
Agricola首次提出了描述 矿物的主要性质：颜色、 透明度、光泽、硬度、解 理和延展性。
NaCl(石盐)的晶体结构
Na Cl Cl
Cl Cl
The beginning of W.L. Bragg’s historic paper on the structure of crystals (Bragg, 1913)
在1930年前，W.L. Bragg完 成了主要造岩矿物的晶体结构 的测定
矿物学的发展
二十世纪的矿物学
矿物学与结晶学
1912年，Max von Laue 发现，X射线可以通过晶 体而发生衍射。
Bragg父子发现了 X射线衍射定律： 布拉格定律
Bragg law： nl=2dsinq
in phase
in phase
Y
x
q q q
d
W.L. Bragg利用X射线衍射技术获得了矿物的 第一个晶体结构。
晶体的基本性质
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。
可以用数学公式来表示, 设在晶体的x处和x + x’处取得小晶体, 则 F(x) F (x + x’) 此处F表示化学组成和性质等物理量度;
异向性:
晶体的几何量度和物理性质与其方向性有关。设在晶体 任意取两个方向n1和n2, 则有 F(n1) F(n2) 即在不同方向上, 晶体的几何量度和物理性质均有所差异。
结晶学与矿物学
晶轴：晶体中的坐标轴称为晶轴。
空间群：晶体结构中对称要素的组合称为空间群。
单形：单形是由对称要素联系起来的一组晶面。
整数定律：晶面在各晶轴上的截距系数之比，恒为简单正数比。
对称定律：晶体中不可能出现5次及高于6次的对称轴。
布拉维法则：实际晶体往往为面网密度大的晶面所包围。
米氏符号：用晶面在各晶轴上截距系数的倒数比表示晶面在晶体上位置的简单数字符号。
配位数与配位多面体：每个原子或离子周围最邻近的原子或异号离子的数目，称该原子或离子的配位数。
以一个原子或离子为中心，将周围与之成配位关系的原子或异号离子的中心连接起来构成的几何多面体，称配位多面体。
同质多像：同质多像也称同质异像或同质异构，是指同种化学成分的物质，在不同的物理化学条件下，形成不同结构晶体的现象。
平移群：晶体结构中三个代表性平移轴组合来称平移群。
晶体：晶体是内部质点在三维空间周期性重复排列的固体（或晶体是具有格构造的固体）。
对称型：一个结晶多面体中全部对称要素的组合，成为该结晶多面体的对称型。
晶带定律：晶体上任一晶面至少属于两个晶带。
或：任意两晶面相交必决定一个可能晶带，任意两晶带相交必决定一个可能晶面。
同质多像：同质多像也称同质异像或同质异构，是指同种化学成分的物质，在不同的物理化学条件下，形成不同结构晶体的现象。
双晶：两个或两个以上的同种晶体按一定对称规律形成的规则连生体，相邻两个体对应的晶面、晶棱并非完全平行，但可借助于对称操作使其重合或平行。
单形：单形是由对称要素联系起来的一组晶面。
平行六面体：空间格子中最小的重复单位，由两两相互平行的六个面围限起来的。
晶体对称定律：晶体中只存在1次、2次、3次、4次和6次对称轴，不会出现5次以及6次以上的对称轴。
双晶律：双晶结合的规律，通常用双晶要素和双晶结合面来表示。
多型：一种元素或化合物以两种或两种以上的层状结构存在的现象，不同层状结构之间单元层是相同的，仅仅是层的堆垛方式不同面角：晶面的法线夹角（晶面夹角的补角）称为面角晶体守恒定律：同种矿物的晶体，其对应晶面间的角度守恒结晶习性：指某一种晶体在一定的外界条件下总是趋向于形成某一种形态的特性层状生长理论：晶体在理想情况下生长时，一旦有三面凹角位存在，质点则优先沿着三面凹角位生长一条行列，而当这一条行列长满后，就只有二面凹角位了，质点就只能在二面凹角处就位生长，这时又会产生三面凹角位，然后生长相邻的行列，在长满一层面网后，质点就只能在光滑表面上生长，这一过程就相当于在光滑表面上形成一个二维核，来提供三面凹角和二面凹角，在开始生长第二层面网晶面是平行向外推移生长的铝硅酸盐：铝在硅酸盐结构中呈四次配位，代替硅离子而进入络阴子团，从而形成铝硅酸盐矿物标型特征：是指能够反映一定形成条件的矿物学现象，他包括矿物标型组合、矿物标型种属和矿物标型特征三个方面的内容。
结晶学及矿物学
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
1晶体基本性质：自限性，均一性，异向性，对称性，最小内能性，稳定性2晶体：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。
或具有格子状构造的固体。
晶体习性：在一定的外界条件下，矿物晶体常常生长出的习见形态，称为晶体习性。
非晶质体：内部质点在三维空间不呈规律性重复排列的固体或不具有格子状构造的固体。
准晶体：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。
结晶习性：在一定的条件下，矿物晶体趋向于按照自己内部结构的特点自发形成某些特定的形态。
3聚形纹：不同单形交替生长而使它们的晶面规律性交替出现进而在晶体的某些晶面上形成的一系列直线状平行条纹聚片双晶纹：双晶结合面的痕迹，晶体内外均可见4空间群：晶体结构中对称要素的组合称为空间群。
5赋存水状态：吸附水，层间水，沸石水，结晶水，结构水6矿物七大类：自然元素矿物大类，金属互化物，硫化物及其类似化合物，氧化物和氢氧化物，含氧盐矿物，卤化物，有机矿物及准矿物8布拉维法则：实际晶体的面网常常是由晶体格子构造中面网密度大的面网发育成的。
9面角恒等定律：同种物质的晶体，其对应晶面间的夹角守恒。
10晶体对称定律：晶体中只存在1次、2次、3次、4次和6次对称轴，不会出现5次以及6次以上的对称轴。
11晶带定律：晶体上任一晶面至少属于两个晶带。
或：任意两晶面相交必决定一个可能晶带，任意两晶带相交必决定一个可能晶面。
13显晶集合体：是肉眼或借助于放大镜即能分辨出矿物各单体的集合体。
隐晶集合体、只在显微镜的高倍镜下才可分辨矿物单体的集合体14矿物的光学性质：颜色，条痕，光泽，透明度。
15自色、他色与假色自色：是矿物本身固有化学成分和晶体结构决定的对自然光选择性吸收、折射和反射而表现出来的颜色，是光波与晶格中的电子相互作用的结果。
他色：矿物因含外来的带色杂质所形成的颜色。
假色：自然光照射到矿物表面或内部，受到某种物理界面的作用而发生干涉、衍射、散射等所产生的颜色。
结晶学及矿物学 绪论
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。 特点：空间性、抽象性、逻辑性、共性 与后续矿物学形成明显的对比： 矿物学: 矿物晶体为研究对象，主要研究各具体矿 物晶体的成分、结构、物理性质、成因特点等。 特点：经验性、感性、具体性、归纳分类性、个性 学时：理论45学时，实验15学时。
1. 空间格子的导出 2. 空间格子的基本要素
1. 空间格子的导出
以氯化铯(CsCl)(图1-6)为例，在结构中任 取一个点，这个点可以是Cl-或Cs+的中心，也可以 是结构中的任意一点，然后按照平移重复的规律 （重复方向、距离、周期），把所有的这样的点都 找出来，就构成了空间点阵。 定义：一系列在三维空间成周期性平移重复分布的 几何点就构成了空间点阵。点阵中的点都是相当点 或等同点（定义见书p5）称为结点或阵点。(图) 如果用三组不共面的直线把结点连接起来，就 形成了平行六面体格子状的空间格子(图1-8)。
3.各向异性
★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；解理 (图)；刻划硬度；多面体形态。 非晶质体一般是各向同性的 思考： 均一性与异向性有矛盾吗？ 异向性与自限性有什么联系?
四、晶体的基本性质
晶体的基本性质是指：为一切晶体所共有，并能
以此与其它状态的物质相区别的性质。都是由晶体
的格子构造所决定的，可以用晶体所共同遵循的空 间格子规律予以阐明。
1. 自限性(自范性)
4. 对称性 5. 最小内能性 6. 稳定性
2. (结晶)均一性
3. 各向异性
1.自限性（自范性）
★自限性: 晶体能够自发地生长成封闭的规则的凸几 何多面体形态的特性。多面体上的平面称为晶面， 晶面的交棱称为晶棱，不同晶棱的交点称为角顶。 面平棱直角尖(图)。实际晶体往往并不表现出此种 外形，这是由于生长时受到空间限制，长成后环境 影响所造成的。但不说明这些 晶体没有自发地成长为几何多 面体的能力，若条件许可，让 其继续生长，还是可以自发地 形成规则的几何多面体。所以 ，从本质上将，晶体的自限性 并不存在任何例外。
结晶学及矿物学
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。
结晶学及矿物学
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。
结晶学与矿物学总结
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。
839结晶学与矿物学
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。
结晶学与矿物学
矿物：地质作用，化分和内构，一定物化条件相对稳定天然结晶态单或化含天体矿物的集合体即组成岩石或矿石。
准矿物:极少数天然形成的、具有一定的化学成分的非晶态的单质或化合物克值:各种化学元素在地壳中平均含量之百分数。
大氧小Rn ，氧硅铝铁盖钠钾镁氢钛。
形成取元素丰度，元素地球化学性质。
聚元：丰低但趋集，成独矿种甚富集成矿床铂。
分素：丰远比聚高趋于分散很少形独矿物种，常作微量的类质同像混入物赋主由其他元素组成矿物中Ha。
矿物化学性：少矿化分相当固定化学组成遵物理化学分配定律定比和倍比定律，各组分间具严格化合比，化学组成由理想化学式表示。
化学计量矿物：各晶格位上组分之间遵守定比定律、具严格化合比的矿FeS2。
非化计矿：某含变价元素矿物，形成过程常处于不同氧还条件下，价会变。
由受化合物电中性制约，其内必存某种晶格缺陷，使其化学组成偏离理想化合比不遵循定比定律。
矿总以成分非化计性显标型特征。
矿化分变因主：类同替代，非化计性；次：阳离可交换，胶吸附作，水量变化，以显微包裹形存在机械混入物。
胶体：一或多种物质微粒分散在另一种物质中形成不均匀细分散系。
前分散相质，后分散媒剂。
胶体矿物：由水为分散媒。
固相为分散相水胶凝体形成非晶质或超显微隐晶矿。
严说它只是含吸附水的准矿物。
水存形式:H2O、(OH)－、H+和(H3O)+ 基型: 吸附结晶结构.过渡型：层间沸石水。
矿物化学式：以组成矿物化学元素符号按一定原则表示矿物的化学成分。
是以单矿物的化学全分析所得的相对质量百分含量为基础而计算出来的。
晶体习性：矿物晶体一定外界条件，常趋于形成某种特定的习见形态。
晶习类型：一向延长型二向延展型三向等长型。
标型性：等轴晶矿随形成时温度升晶体形态具从{100}发育→{111}发育的变化趋势。
晶面花纹：受复杂外条和空间影，实晶往长成歪晶，且晶面上常具某些规则花纹.晶面条纹（聚形生长）：不同单形细窄晶面反复相聚交替生长在晶面上出现一系列直线状平行条纹。
结晶学与矿物学：矿物与矿物学
的内在联系，以及矿物的时空分布规律
及其形成和变化的历史的科学，它为地质学
的其他分支学科及材料科学等应用科学
在理论上和应用上提供了必要的基础和依据。
§2 矿物学发展简况
1．19世纪以前，矿物学始终处于 对矿物的记载和表面特征的描述。
是研究矿物包括准矿物的成分结构形态性质成因产状用途及其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的历史的科学它为地质学的其他分支学科及材料科学等应用科学在理论上和应用上提供了必要的基础和依据
矿物学
Mineralogy
Chap.10
矿物与矿物学
§1 矿物和矿物学的概念
一、矿物的概念
矿物(mineral)：由地质作用或宇宙作用 所形成的、具有一定的化学成分和内部结构、 在一定的物理化学条件下相对稳定的 天然结晶态的单质或化合物。 是岩石和矿石的基本组成单位。
对非金属矿物的性能要求：
高强、高速、高温、轻质、绝缘和耐腐蚀…
二、矿物学的应用
主要包括2大方面： ➊ 应用于地质找矿； ➋ 研究作为矿产资源的矿物本身的 开发和应用。
小结：
重点：
矿物的概念；准矿物；矿物学的概念；
矿物学与其他学科的关系；矿物和矿Fra bibliotek学的应用
特别是：明代李时珍的《本草纲目》(1596) 全面可靠地描述了38种药用矿物的成分、形态、 性质、鉴定特征、产状、产地及药用等；
战国时期(公元前475年～公元前221年)的 《管子·地数》中之“管子六条”则是最早揭示
矿物共生的客观规律及自然界中某些有用矿产的
指示矿物，是成因矿物学的萌芽思想之一。
结晶学与矿物学通用课件
农业等领域。
03
盐
盐是一种非金属矿物，主要由氯化钠组成。它呈白色，具有晶体光泽。
盐是人类生活和工业生产的必需品，用于制造氯碱、纯碱、金属钠等化
学品，也用作调味品和防腐剂。
05
结晶学与矿物学的应用
结晶学在材料科学中的应用
晶体结构与性能关系
结晶学研究晶体的结构及其与性能的关系，为材料科学提供了晶 体设计、合成和优化的理论基础。
矿物加工技术 矿物学原理在矿物加工技术中得到应用，如浮选、 磁选、重选等选矿方法，以及矿石的破碎、磨矿、 筛分等工艺流程。
尾矿与废弃物资源化 矿物学研究有助于尾矿和废弃物中有用矿物的回 收和资源化利用，提高资源利用效率，减少环境 污染。
结晶学与矿物学在环境保护中的意义
环境矿物材料 结晶学与矿物学指导环境矿物材料的研制与应用，如吸附 剂、催化剂、环保陶瓷等，用于环境治理与保护。
结晶学与矿物学通用课件
CONTENTS
• 结晶学基础 • 晶体的结构与对称性 • 矿物学概述 • 常见矿物及其性质 • 结晶学与矿物学的应用 • 实验与实习指导
01
结晶学基础
结晶学定义与研究内容
定义
结晶学是研究晶体生成、结构及 其性质的科学。
研究内容
结晶学的研究内容包括晶体的生 成机理、晶体的内部结构、晶体 的物理和化学性质以及晶体的应 用等方面。
化学性质
包括与酸的反应、导电性、磁性等。
矿物的分类与命名
分类
按化学成分可分为元素矿物、硫化物矿物、氧化物和氢氧化 物矿物、卤化物矿物等；按晶体结构可分为离子晶体矿物、 原子晶体矿物、分子晶体矿物等。
命名
一般采用成分+性质/颜色/产地等方式进行命名，例如石英、 方解石、金刚石等。
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一 名词解释1晶体是内部质点在三维空间周期性地重复排列构成的固体物质。
晶体是具有格子构造的固体。
（P179）2矿物是有地质作用或宇宙作用所形成的、具有一定的化学成分和内部结构、在一定的物理化学条件相对稳定的天然结晶态的单质或化合物，它们是岩石和矿物的基本组成单位。
（P1）3晶格常数为a o、b o、c o，α、β、γ ，4晶体常数为a、b、c，α、β、γ5面角守恒定律同种矿物的晶体，其对应晶面间的角度守恒。
（P12）6面角是指晶面法线间的的夹角，其数值等于相应晶面间实际夹角的补交。
7对称面是一假象的平面，亦称镜面，相应的对称操作为对此平面的反映，它将图形平分为互为镜面的两个相等部分。
（P24）8对称轴是一假象的直线，相应的对称操作为围绕此直线的旋转，物体绕该直线旋转一定角度后，可使相同部分重复。
（P24）9对称心是一假象的点，所对应的对称操作为反伸，通过该点作任意直线，则在此直线上距对称中心等距离的位置上必定可以找到对应点。
（P27）10旋转反伸轴是一假象的直线，如果物体绕该直线旋转一定角度后，在对此直线上的一点进行反伸，可使相同部分重复，即所对应的操作是旋转与反伸的复合操作。
（P27）11单形是由对称要素联系起来的一组晶面的组合。
（P65）12聚形是指两个或两个以上单形的聚合。
13单位面为过a o、b o、c o的面。
14轴率从晶体宏观形态是定不出轴长的，只能根据对称特点定出a o：b o：c 一比例称为轴率.。
我们把三个轴单位的连比记为a：b：c，称为轴率。
（P42）15米氏符号将晶面指数按顺序连写，并置于小括号内，写成（hkl）的形式，此（hkl）就是国际上通用的晶面符号———米氏符号。
16晶面条纹是由于不同单形的细窄晶面反复相聚、交替生长而在晶面上出现的一系列直线状平行条纹，也称聚形条纹。
（P196）17矿物的颜色是矿物对入射的白色可见光中不同波长的光波吸收后，透射和反射的各种波长的可见光的混合色。
（P204）18矿物的条痕色是矿物粉末的颜色。
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。
（P207）19矿物的光泽是指矿物表面对可见光的反射能力。
（P208）20解理：矿物晶体受应力作用而超过弹性限度时，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。
（P211）21矿物的硬度是指矿物抵抗外来机械作用的能力。
（P214）22摩氏硬度计是一种刻画硬度，它是以十种具有不同硬度的矿物作为标准，构成的摩氏硬度计，其它矿物的硬度是与摩氏硬度计中的标准矿物相比较来确定的。
23布拉维法则晶体上的实际晶面平行于面网密度大的面网。
（P130）二 思考题1晶体有哪些基本性质？（P8）自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能性、稳定性2各晶族各晶系的对称特点是什么？高级晶族有多个高次轴，中级晶族只有一个高次轴，低级晶族无高次轴。
（晶系的对称特点详见课本35页）3晶体的对称定律是什么？（P25）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的对称轴。
4不平行面网、面网密度与面网间距有何关系？（P7）相互互不平行的面网，面网密度及面网间距一般不同。
面网密度大的面网网间距亦大，反之，密度小，间距亦小。
5怎样书写对称型？先写对称轴，再写对称面，最后写对称中心。
6怎样描述和认识单形，认识20种常见的单形描述单形从晶面的形状、数目，晶面间的相互关系，相互关系有成对平行、上下正对、差一定角度正对；对称轴出露位置和横截面的形状来描述。
（常见的20种单形参考课本73页）7单形聚合成聚形的原则是什么，怎样进行聚形分析？（P79）单形的相聚不是任意的，必须是具有相同对称性的单形才能相聚在一起。
进行聚形分析：先确定晶体所属的对称型，再确定单形数目，确定单形名称，最后查表核对。
8选择晶轴的总原则是什么？各晶系如何选晶轴，各晶系的晶体常数特点是什么？ 总原则：先选择对称轴，对称轴不够选P的法线方向为晶轴，再不够可以选主要晶棱的方向为晶轴。
（各晶系选晶轴详见课本42页。
）9肉眼估计晶面符号时怎样选择单位面？什么情况下用数字，什么情况下用字母表示？（P59）选择单位面①选择最发育面②在三个晶轴上有截距，③截距相等或相近，④符合所属晶系晶体常数特点。
无法证明，无法知道其与（111）面的关系时用字母表示10如何选定单形符号？（P68）先选择代表晶面，原则是选择单形中正数最多，递减排列，在此前提下要尽可能靠近前面， 其次靠近右边，再次靠近上面。
11等大球最紧密堆积方式有哪几种？空隙有哪几种？堆积方式有六方最紧密堆积和立方最紧密堆积空隙有四面体空隙和八面体空隙12如何书写矿物的晶体化学式？（P189）书写晶体化学式的规则有：①基本原则是阳离子在前，阴离子或络阴离子在后。
②对于复合化合物，阳离子按其碱性由强至弱、价态从低到高的顺序排列。
③附加阴离子通常写在阴离子或络阴离子之后④矿物中的水分子写在化学式的最末尾，并用圆点将其与其它组分隔开。
当含水量不定时，则常用nH2O或ap⑤互为类质同像替代的离子，用圆括号括起来，并按含量由多到少的顺序排列，中间用逗号分开。
13利用条纹鉴定矿物的范围和应注意的问题是什么？（P207）条痕对于鉴定不透明矿物和鲜艳彩色的透明——半透明矿物，尤其是硫化物或部分氧化物和自然元素矿物，具有重要意义；而浅色或白色、无色的透明矿物，其条痕多为白色、浅灰色等浅色，无鉴定意义。
必须注意的是，有些矿物由于类质同像的混入物的影响，其条痕和颜色会有所变化。
14矿物的光泽分哪几种？变异光泽有哪几种？特点分别是什么？（P208）矿物的光泽有①金属光泽：反光能力很强，似平滑金属磨光面的反光。
矿物具金属色，条痕呈黑色或金属色，不透明。
②半金属光泽：反光能力较强，似未经磨光的金属表面的反光。
矿物成金属色，条痕为深彩色，不透明至半透明。
③反光较强，似金刚石般明亮耀眼的反光。
矿物的颜色和条痕均为浅色、白色或无色，半透明——透明。
④玻璃光泽：反光能力相对较弱，成普通平板玻璃表面的反光。
矿物为无色、白色或浅色，条痕成无色或白色，透明。
变异光泽有①油脂光泽：某些具有玻璃光泽或金刚光泽、解理不发育的浅色透明矿物，在其不平坦的断口上所呈现的如同油脂般的光泽。
②树脂光泽：在某写具金刚光泽的黄、褐或棕色透明矿物的不平坦的断口上，可见到似松香般的光泽。
③沥青光泽：解理不发育的半透明或不透明黑色矿物，其不平坦的断口上具乌亮沥青状的光泽。
④珍珠光泽：浅色透明矿物的极完全的解理面上呈现出如同珍珠表面或蚌壳内壁那种柔和而多彩的光泽。
⑤丝绢光泽：无色或浅色、具玻璃光泽的透明矿物的纤维状集合体表面常呈蚕丝或丝织品状的亮光。
⑥蜡状光泽：某些透明矿物的隐晶质或非晶质致密块体上，呈现有如蜡烛表面的光泽。
⑦土状光泽：呈土状、粉末状或疏松多空状集合体的矿物，表面如土块般暗淡无光。
15元素的离子类型有哪几种？特点分别是什么？（P184）①惰性气体型离子：包括碱金属、碱土金属及一些非金属元素的离子。
碱金属、碱土金属元素的电离势较低，离子半径较大，易于氧或卤素元素以离子键结合形成含氧盐、氧化物和卤化物。
②铜型离子：这些元素的电离势较高，离子半径较小，极化能力很强，通常主要以共价键与硫结合形成硫化物及其类似化合物和盐硫盐。
③过渡型离子：离子的性质也介于惰性气体型离子和铜型离子之间。
最外层电子数愈接近8的，其亲氧性欲强，愈易形成硫化物及类似化合物；而居中间位置的Mn 、Fe ，则明显具双重倾向，主要受其所处环境的氧化还原条件所支配。
16类质同像代替的条件是什么？（P164）①相互取代的原子或离子，其半径应当相近。
②在类质同像的代替中，必须保持总价键的平衡③惰性气体型离子在化合物中一般以离子键结合，而铜型离子在化合物中以共价键结合为主④温度增高有利于类质同像的产生，而温度降低则将限制类质同像的范围并促使类质同像混晶发生分解⑤一般来说，压力的增大将限制类质同像代替的范围并促使其离溶17解理分几级？分别有何特点？（P212）①极完全解理：矿物受力后极易裂成薄片，解理面平整而光滑。
②完全解理：矿物受力后易裂成光滑的平面或规则的解理快，解理面显著而平滑，常见平行解理面的阶梯。
③中等解理：矿物受力后，常沿解理面破；破裂，解理面较小不平滑，且不太连续，常呈阶梯状，却仍闪闪发亮，清晰可见。
④不完全解理：矿物受力后，不易裂出解理面，仅断续可见小而不平滑的解理面。
⑤极不完全解理：矿物受力后，很难出现解理面，仅在显微镜下偶尔可见零星的解理缝，通常称为无解理。
18解离可能产生于什么方向？（P211）解理面常沿面网间化学键力最弱的面网产生。
在原子晶格中，各方向的化学键力均等，解理面将平行于面网密度最大的即面网间距最大的面网。
在离子晶格中，由于静电作用的影响，解理将沿由异号离子组成的、且面网间距大的电性中和面网产生。
对多键性的分子晶格，解理面平行于由分子键联接的面网。
至于金属晶格有强延展性而无解理。
19矿物分哪几大类？硅酸盐分哪几亚类？各亚类的阴离子团形式分别是什么？（P250 、 P326 、P316）矿物分为：自然元素矿物、硫化物及其类似化合物矿物、氧化物和氢氧化物矿物、含氧盐矿物、卤化物矿物。
硅酸盐分为：岛状结构硅酸盐、链状结构硅酸盐、层状结构硅酸盐和架状结构硅酸盐岛状有单四面体[SiO4]4-、-双四面体[SiO4]6--、环状为[Si n O3n]2n--，链状有单链[Si2O6]4-、双链[Si4O11]6--，层状的有[Si4O10]4-，架状无20矿物的分类体系及分类依据是什么？目前矿物学广泛采用的是以矿物的化学成分和晶体结构为依据的晶体化学分类。
（详见课本249页表格）21自色主要是由于什么原因引起的？（P205）矿物的自色，大多是由于组成矿物的原子或离子，受可见光的激发，发生电子跃迁或电荷的转移而造成的，其成色机理主要是由a离子内部电子的跃迁b离子键电荷转移c能带间电荷转移d色心22测试硬度时应注意什么？（P214）矿物肉眼鉴定测定硬度时，必须注意选择新鲜、致密、纯净的单矿物，最好是具良好的棱角、晶面或解理面的单晶体。
为尽可能避免标准矿物的棱角被破坏，应先以高硬度的标准矿物的棱角刻划待测矿物。
若待测矿物硬度较低，依次换用硬度较低的标准矿物刻划，当两矿物硬度相近时，则用标准矿物与待测矿物相互刻划，以确定两矿物硬度的相对大小。
一、填空题（每空0.5分，共17分）1．晶体的基本性质有自限性、均一性、对称性、各异向性、最小内能性和稳定性。
2．结晶学中，{hkl}是单形符号，（hkl）是晶面符号，[hkl]是晶棱，晶带符号。
3．空间群国际符号P42/mnm中，P表示原始格子、42表示四次中性螺旋轴、n表示对角线滑移面、m表示对沉面、属于四方晶系。