晶体的理想形态和结晶

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晶体的理想形态 晶体定向和整数定律
结晶符号
晶体的理想形态
001 011 _ 111 101 111 _ 110 100 110 010
__ 111 _ 101
_ 111
_ 011
3L44L3 6L2 9P C对称型的结晶多面体呈现 不同形态。 晶体的外形可分为两种类型:单形和聚形
一、单形 1.单形概念 单形:是由对称型中对称要素作用联系起来的一 组晶面。 根据单形的概念得出以下结论: (1)以单形中任意一个晶面作为原始晶面,通过 对称型中全部对称要素作用,一定会导出该单形 的全部晶面。 (2)另一个是在同一个对称型中,由于原始晶面 与对称要素的相对位置不同,可以推导出不同形 状的单形,也可推导出完全相同形状的单形。
三斜晶系
各晶系的晶体几何常数特点
二、整数定律(有理指数定律或阿羽毛依定律, R.J. Hauy,1784) 如果以平行于三根不共面晶棱的直线作为坐标轴, 则晶体上任意二晶面在三个坐标轴上所截截距的比 值之比为一简单整数比。
晶体的整数定律是晶体定向理论基础和确定结 晶符号的依据。 晶体的整数定律是由晶体的格子构造决定的。
单斜晶系的定向:
晶体几何常数: L2为 y 轴; 或对称面法线为 y 轴,z 轴起立, y 轴左右 水平, x 轴前后向前下倾斜。
三斜晶系的定向:
晶体几何常数:
适当的晶棱为 x, y, z 轴。
大致上 z 轴直立, y 轴 左右, x 轴前后。
三方和六方晶系的四轴定向:
z 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x 轴、 y 轴以及 d 轴(U轴) 晶体几何常数: a = b = 90°, g =120°, a = b ≠ c z 轴直立, y 轴左右水平, x 轴前后水平偏左
z
unknown face (A2B2C2) 2 reference face (A1B1C1) 1
C1
2 4 4 2
2 3 3 2
invert
C2
1 2
clear of fractions
A1
(1
4
3)
O
B2 B1
A2
x
y
bo
(010)
ao
y
x 对于实际晶体而言,e:f:g不仅可以化为整数 比,而且可以化为简单的整数比。
(5)定形和变形(图5-5) 一种单形在任何情况下其各个晶面相互间夹 角恒定,则此单形为定形;否则为变形。
(6)正形和负形(图5-6、7) 两个相同的,但互成异相排列的单形,如 果相互间能借助于旋转而重复的,则二者 互为左右相反形。其中一个为负形,另一 个则为正形。 (左右相反形)
6.相似单形的区别 1。
1、截距系数比为整数比 2、整数比为简单的整数比 设二晶面A1B1C1和A2B2C2在三根坐标轴上的截距分别为OA1、 OB1、OC1和OA2、OB2、OC2,令: OA1/ OA2: OB1/ OB2: OC1/ OC2=e:f:g 则e:f:g必可化为简单的整数比。 因为: OA1= ma,OB1= pb,OC1= sc OA2 = na,OB2 = qb,OC2 =tc m, n, p, q, s, t都为整数,故m/n:p/q:s/t可化 为整数比。
立方体和菱形十 二面体及其聚形
各单形相聚时必定遵守对称程度 (注意:这里不是指个单形本身的对称而 是指总的对称程度)相同的原则,亦即只 有属于同一(不同的聚和在一起必违反晶 体对称定律)对称型的各单形才能相聚。
晶体定向和整数定律
一、晶体的定向 晶体的定向:就是在结晶多面体上选定一 个合理的三维空间坐标系统。包括选择一 个合理的空间坐标(即选晶轴)和确定各 坐标轴上度量单位长(轴单位)之比(轴 率)两项工作。晶体定向理论基础是晶体 的整数定律. 晶轴:晶体上选定的三维空间坐标轴称为 结晶轴,简称晶轴。
晶体常数:在晶体定向的时所确定的轴率 a: b: c和轴角α 、β、γ称为晶体的 几何常数。 不同晶系的晶体将具有不同规律的晶体常 数。知道晶体常数就可知道晶体构造中单 位平行六面体的形状。在有X 射线结构分 析测得轴单位的具体长度值,就可知道晶 胞大小。同晶系晶体常数具有相同的规律。
•晶体的三轴定向:
晶体的结晶符号
结晶符号:在晶体定向的基础上,用一定 的符号来表示结晶多面体各种界限要素在 空间的位置,这个符号就称为结晶符号。 结晶符号有:晶面符号(表示晶面在空间 位的符号)、晶棱符号、单形符号和晶带 符号。 分述如下: 一、晶面符号ห้องสมุดไป่ตู้
晶面的米氏符号(简称为晶面符号)是取晶 面在各晶轴上的截距系数(p、q、r)得倒 数比( 1/p:1/q:1/r),简化后按a、b、 c轴的次序连写在一起,在以小括号括起。 其通式为(h k l). h 、k、l 称为米氏指 数。 由图6-23可知,ABDE晶面与晶轴a、b分别 交于A点和B点,晶面延长后交于c轴于C点。 其晶面符号为(321), C0DE得晶面符号 为(111),晶面米氏指数为1、1、1。
产生4个相同的平行L4的晶面,相邻晶面彼 此间均以直角相交,围成一个上下无底的 四方柱单形。 (d)原始晶面与L4斜交,由于L4的作用和 垂直L4的对称面反映,可产生4方双锥形态 单形。
由此可见,每种对称型只能出现有限的几 种单形。在每一种对称型当中,单形晶面与 对称要素的相对位置关系最多仅有7种.因 此,一种对称形当中最多能出现7中单形,所 以32种对称型就可得146种单形,重复的去 除得47种单形,称晶体的47种单形。
3.晶体的47种单形 1、低级晶族单形(7种单形) 可分为面型、开放型、封闭型三类 (1)面型类单形有3种:单面、双面。 (2)开放型单形2种:斜方柱、斜方椎。 (3)封闭型单形2种(闭型):斜方四面 体,斜方双锥。 2、中级晶族单形(表6-1) 有19个晶类,27种单形。其特有的25种 (单面、平行双面在低级中出现过)
四方晶系的定向:
晶体几何常数:
唯一的L4或Li4为
z 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 x, y 轴 z 轴直立, y 轴左右水平, x 轴前后水平
斜方晶系的定向:
晶体几何常数: 三个相互垂直的 L2为 z, x, y 轴; 或L2 为z轴, 相互垂直的 对称面法线为 x, y 轴。 z 轴直立, y 轴左 右水平,x 轴前后 水平。
47种几何单形
17种开形的立 体形态及其极 射赤平投影
47种几何单形
30种闭形的立体 形态及其极射赤 平投影
47种几何单形
30种闭形的立体 形态及其极射赤 平投影(续)
47种几何单形
30种闭形的立体 形态及其极射赤 平投影(续)
4.单形的分类 (1)特形与普形 特形:晶面与任何对称要素处于互相垂直、 平行、或等角度相交等特殊位置的单形称 为特殊单形。 普形:若晶面与所有对称要素都处于任意 位置构成的单形称为一般单形。
(2)开形与闭形: 闭形:构成单形的晶面能构成独立封闭的多 面体;(晶体中单独存在或在聚形中出 现);反之为开形(只能出现在聚形中)。
(3)特征单形和非特征单形 假如一种单形只能在某一个对称型中存在, 即称为该对称型的特征单形;否则为为非 特征单形
(4)左形和右形(左右对称形或右左对称 形) 互成镜像排列的单形,如果互相间不能借 助于旋转轴或倒反,而只能借助于反映使 之重合者,则两个单形互为左右对称性。 其中一个为左形,另一个则为右形。
1、晶轴的选择 其选择必须与晶体的内部格子构造紧密联 系。因此所选择的晶轴必是晶体构造中行 列方向,同时必须反映晶体固有的对称性。 实际工作中一般采用对称轴或倒转轴、对 称面的法线(对称轴或倒转轴),如无前 三者,则选择晶棱方向或顶角连线的顺序 选作晶轴。 一般采用三轴定向,个别晶系为反映晶体 对称的基本规律而用四轴定向。
单位晶面(在三个晶轴上所截得得截距比等于 该晶体的轴率的晶面。 )的选择必须符合晶 体的对称特点。
从上例可以看出, ①晶面在晶轴上的截距系属愈大,则在晶 面符号中与该轴相应的米氏符号指数则越 小; ②如果晶面平行于晶轴,则其米氏指数为0。 ③晶面与某一晶轴的负端相交时,即在某 晶轴的米氏指数上方加一“-” ④也就是说,单位面在三个晶轴上所截得 得截距比等于该晶体的轴率。
“复”—将横切面的正多边形每边从 中点平分为二,并稍有凸起而成等边不等 角的多边形,相邻的两个面角虽然不等, 但相隔的面角却是相等的。 其单形状可归纳为柱类单形、单锥 类单形、双锥类单形、面体类单形、偏方 类单形。 其中面体类单形有分为四种:四方 四面体、棱面体、四方偏三角面体、复三 方偏三角面体。 偏方类单形分为四种:三方偏方面 体
轴单位(三轴分以a0、 b0、 c0或a、 b、 c来表示):晶轴上的度量单位。其是各 晶轴行列方向的结点间距。以nm为单位。 晶体的轴率:在研究晶体的宏观外形时, 无法测定轴单位的具体长度,而通过晶体 测量和晶体计算求出三根晶轴轴单位比值。 用a: b: c来表示。且尽量使a= b= c; 在轴单位不能相等的情况下,通常以b的 长度为单位长度,使晶体的轴率为a:1: c。
通过单形的横切面形状为复三边形(3方晶 系) 、四方偏方面体(属四方晶系)、六方 偏方面体(属四方晶系) . 有左形和右形之分,如图6-5 。区分 左右的依据是:偏方晶面的等长两边向上, 下方有两个不等长的边。若长边在左侧, 则为左形,如为右侧,则为右形。 3、高级晶族单形 有5个晶类,可能出现的单形有15种。 归为4类。
2.单形的推导 原始晶面:推导单形所采用的起始晶面。 同一单形的所有晶面必然是同形等大的。 晶体有32种对称性。对称要素的作用可以 获得不同的单形。
二、单形推导举例 用对称型中对称要素在空间位置。
(1)以对称型中对称要素在空间位置来推导单 形。以L4P C对称型为例: (a)首先,作对称型L4P C中对称要素的空间分 布:L4直立,对称面垂直于L4,其交点为对称中 心。 (b)原始晶面与L4相垂直,根据对称法则,只 能产生2个平行的晶面,构成了一对平行的晶面, 称为平行双面单形。 (c)原始晶面与L4平行,由于L4的作用
四面体类单形:四面体、三角三四 面体、四角三四面体、五角三四面体、六 四面体。 八面体类单形(五种):八面体,三 角三八面体、四角三八面体、五角三八面 体、六八面体。 立方体类单形(2种):立方体 (由称六面体)、四六面体。 十二面体类单形(3种):菱形 十二面体,五角十二面体、偏方复十二面 体。
a = b = g = 90
a=b≠c a = b = 90 g = 120
三方晶系 及六方晶系
斜方晶系
单斜晶系
以互相垂直的L2或P的法线为X、Y、 Z轴
以L2或P的法线为Y轴,以垂直于Y轴 的主要晶棱方向为X、Z轴 以三个主要的晶棱方向为X、Y、Z轴
a≠b≠c
a = b = g = 90
a≠b≠c a = g = 90b > 90 a≠b≠c abg
2。
3。
二、晶体的聚形 1.聚形的概念 聚形:由2个或2个以上的单形聚合在一个晶体上 构成的形态。 理想晶体形态,在同一个晶体上不同形等大的 晶面是属于不同单形的;而所有同形等大的晶面 必属于同一单形. 开形必须和单形聚合在一起,才能存在。 闭形和闭形也可以聚一起。
四方柱和四方双锥 的聚形示意图
–选择三个不共面的坐标轴 x, y, z安置晶体。
•晶体的四轴定向:
–适用于六方和三方晶系
–一个直立轴,三个水平轴
三轴定向和四轴定向的比较
晶体定向原则

适宜的晶棱方向作为结晶轴
符合晶体本身的对称 适宜的对称元素作为结晶轴

尽量使得晶轴之间夹角为90
等轴晶系的定向:
晶体几何常数为: a = b = g = 90°, a = b = c 三个互相垂直的L4, Li4或L2为 x, y, z 轴 z 轴直立,y 轴左右水平,x 轴前后水平
选择唯一的高次轴作为直立结晶轴c轴,在垂直
30°
晶系 等轴晶系
选轴原则 以互相垂直的L4或Li4为X、Y、Z轴
晶体常数特点
a=b=c
a = b = g = 90
a=b≠c
四方晶系
L4 或 Li4 为 Z 轴 , 以垂直 Z 轴,并互相垂 直的L2或P的法线为X、Y轴
以L3或 L6 或Li6 为Z轴,以垂直Z轴并 彼此交角 120°的 L2 或 P 法线为 X 、 Y 、 U
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