01-晶体的概念(结晶学与矿物学)
《结晶学与矿物学》课程笔记
《结晶学与矿物学》课程笔记第一章：晶体及结晶学一、引言1. 晶体的定义- 晶体是一种固体物质，其内部原子、离子或分子在三维空间内按照一定的规律周期性重复排列，形成具有长程有序结构的物质。
- 晶体的特点是在宏观上表现出明确的几何外形和物理性质的各向异性。
2. 结晶学的定义- 结晶学是研究晶体的形态、结构、性质、生长和应用的科学。
- 它是固体物理学、化学和材料科学的一个重要分支。
3. 晶体与非晶体的区别- 晶体：具有规则的内部结构和外部几何形态，物理性质各向异性。
- 非晶体（如玻璃）：内部结构无规则，没有长程有序，物理性质各向同性。
二、晶体的基本特征1. 几何外形- 晶体通常具有规则的几何外形，如立方体、六方柱、四方锥等。
- 几何外形是由晶体的内部结构决定的。
2. 晶面、晶棱和晶角- 晶面：晶体上平滑的平面，由晶体内部的原子平面构成。
- 晶棱：晶面的交线，由晶体内部的原子线构成。
- 晶角：晶棱之间的夹角，由晶体内部的原子角构成。
3. 晶面指数、晶棱指数和晶角指数- 晶面指数：用来表示晶面在晶体中的位置和方向的符号。
- 晶棱指数：用来表示晶棱在晶体中的位置和方向的符号。
- 晶角指数：用来表示晶角的大小和方向的符号。
4. 物理性质各向异性- 晶体的物理性质（如电导率、热导率、折射率等）随方向的不同而变化。
- 这是因为晶体内部原子的排列在不同方向上有所不同。
三、晶体的分类1. 天然晶体与人工晶体- 天然晶体：在自然界中形成的晶体，如矿物、岩石等。
- 人工晶体：通过人工方法在实验室或工业生产中制备的晶体。
2. 单晶体与多晶体- 单晶体：整个晶体内部原子排列规则一致，具有单一的晶格结构。
- 多晶体：由许多小晶体（晶粒）组成的晶体，晶粒之间排列无序。
3. 完整晶体与缺陷晶体- 完整晶体：内部结构完美，没有缺陷的晶体。
- 缺陷晶体：内部存在点缺陷、线缺陷、面缺陷等结构缺陷的晶体。
四、晶体的生长1. 晶体生长的基本过程- 成核：晶体生长的起始阶段，形成晶体的核。
结晶学与矿物学笔记
结晶学与矿物学笔记一．【结晶学及其发展史】（第一章）1．结晶学：结晶学也称为晶体学，是以晶体为研究对象、以晶体的对称规律为主要研究内容的一门基础性的自然学科。
2．简史：1669年，斯丹诺;面角守恒定律。
1784.阿羽伊；整数定律。
1809、魏斯；晶体的对称定律。
1830、赫赛尔；32种对称型（点群）。
1855、布拉维；14种布拉维格子。
1867、加多林；32种对称型（点群）。
1899、费德洛夫和圣夫利斯；230种空间群。
1895、X射线。
1909、劳埃；X射线对晶体的衍射及结构规律研究。
1960~、布拉格父子；测定了大量晶体结构。
1956~1960、用电子显微镜观察晶体结构的晶格像。
1984、肖特曼等；发现准晶体，由此，“准晶体学”分支学科形成。
3.学科分支：晶体化学、晶体物理学、晶体结构学、晶体生长学。
4.意义：结晶学是矿物学、材料学、生命科学等许多学科的基础，而矿物学是整个地球科的基础，材料学是人类赖以进步的基石。
故曰，结晶学是一门对科学的发展、技术的进步以及社会的文明起着基础作用的重要学科。
二．【晶体的定义及相关概念】1.晶体：内部质点在三维空间上周期性平移重复排列（也称格子构造）构成的固体物质。
或晶体是具有格子构造的固体。
2.格子构造：晶体内部结构最基本的特征是内部质点在三维空间内周期性平移重复排列，即格子构造。
3.空间格子：表示晶体内部结构中质点周期性重复排列规律的几图形。
4.相当点：满足（1）.点的内容相同，（2）.点的周围环境相同的条件的点。
5.空间格子三要素：（1）结点，空间格子中的点，代表晶体结构中的相当点（2）行列.结点在直线上的排列即构成行列，空间格子中的任意两个结点联接起来就一条行列的方向行列中相邻结点间的距离称该行列的结点间距。
(3).面网，结点在平面上的分布即构成面网，空间格子中任意两个相交的行列决定一个面网。
一个面网上的结点分布定可以连接成一个一个的平行四边形。
面网上单位面积内结点的密度称为面网密度。
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。
结晶学与矿物学课件 1结晶学与矿物学__第一章_晶体及其性质
具有占据最大空间的运动趋势，稳定性差；
液体：流动作用使质点移动，所以其决定于容器的
形状；
非晶质体：质点运动类似晶体，质点处于振动状态，
且质点的相对移动极为困难。但时间加长，这种 运动可以显现出来，在温度较高时，这种运动更 为显著。
本章概要
1.晶体、非晶体 2.空间格子——抽象，难点 3.晶体6个基本性质
头接耳,关手机,作笔记。 总成绩=平时课堂表现30%+实验报告
20%+期末考试50%
第一篇 结晶学 Crystallography
第一章 晶体及结晶学
第一节 结晶学及其发展历史
对象：晶体 （生成和变化、外部形态几何规律、 内部结构、化学成分、物理性质）
地位：地球科学主干课程，专业基础课？
常林钻石
➢3.对称性
晶体相同的性质在不同方向或位 置上作有规律的重复。
宏观对称——晶体相同部位能够在不同的方
向或位置上有规律重复出现的特性，宏观 对称是晶体分类的基础。
微观结构对称——格子状构造本身就是质点
在三维空间呈周期性重复的体现，从这个 意义上说，所以的晶体都是对称的。
➢4 一定的熔点
晶体具有一定的熔点，晶体加热在熔点 温度开始熔化，直到晶体完全融化温度 才继续升高。
玻璃、蔗糖等非晶质则不具有固定的熔 点，熔化过程温度的变化为一条曲线；
➢5.最小内能性
相同热力学条件下，晶体与同种物质的非晶质 体、液体、气体状态相比较，其内能最小。
内能＝动能＋势能
动能——晶体内部质点在平衡点周围作无规则运动所决
定的，与T、P有关。
势能——质点间相互位置所决定的，与质点的排列有关。
结晶学与矿物学名词解释
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。
01-晶体的概念(结晶学与矿物学)
结晶学与矿物学
1-1. 晶体的概念 关于近程有序规律和远程有序规律，也叫短程有序 和长程有序
即晶体内部的原子排列具有延绵不断的有序性 ( 长程有序 , long-range order); 在原子近邻具有的有序性 , 叫短程有序 (short-range order), 液体具有短程有序; 气体既无长程, 也无 短程有序。 晶体的内部构造具有平移远程规律。非晶体则只有近程规律。 晶体是固体, 非液体或气体
轴，但准晶体的结构仍有规律，不像非晶态物质那样的无序，仍是某种有序
结构。尽管有关准晶体的组成与结构规律尚未完全阐明，它的发现在理论上 已对经典晶体学产生很大冲击，以致国际晶体学联合会最近建议把晶体定义
为衍射图谱呈现明确图案的固体（any solid having an essentially
discrete diffraction diagram）来代替原先的微观空间呈现周期性结构的定 义。在实际上，准晶体已被开发为有用的材料。例如，人们发现组成为铝－ 铜－铁－铬的准晶体具有低摩擦系数、高硬度、低表面能以及低传热性，正 被开发为炒菜锅的镀层；Al65Cu23Fe12十分耐磨，被开发为高温电弧喷 嘴的镀层。
结晶学与矿物学
序论
0-2. 结晶学的主要研究内容
(1) 几何结晶学 (geometrical crystallograpgy) (2) 晶体结构学 (crystallology) (3) 晶 体 化 学 (crystallochemistry) (4) 晶体发生学 (crystallogeny) (5) 晶体物理学 (crystallophysics) ………………..
20面体准晶体结构
第一章：晶体及其基本性质
1-2. 非晶质体和准晶体
结晶学与矿物学基本知识
第一篇几何结晶学结晶学与矿物学基本知识基础1. 矿物是自然作用中形成的天然固态单质或化合物，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. 晶体的定义：晶体是具格子构造的固体。
3. 结晶学是研究晶体的发生、生长、外部形态、内部结构及物理性质的科学。
4. 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。
5. 空间格子有以下几个要素：结点、行列、面网、平行六边形。
面网密度上单位面积内的结点数目称为网面密度。
互相平行的相邻两面网之间的垂直距离称为面网间距。
面网密度大的，面网间距大。
6. 科塞尔原理：晶面生长的过程应该是先长完一条行列，然后再长相邻的行列；长满一层面网然后开始长第二层面网。
晶面（晶体的最外层的面网）是平行地向外推移的。
这就是科塞尔原理。
7. 布拉维法则：生长速度大的晶面在晶体生长过程中逐渐缩小，甚至消失；而生长速度小的晶面在生长过程中扩大了，最后在保留在晶体上。
8. 成分和构造相同的所有晶体，其对应晶面间的夹角恒等，这一规律称为面角恒等定律。
8. 晶体的基本性质：自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能与稳定性。
均一性：因为晶体是具格子构造的固体，同一晶体的各个部分质点的分布相同的，所以同一晶体的各部分的性质是一样的，这就是晶体的均一性。
异向性：同一格子中，不同的方向上质点的排列一般是不相同的，晶体的性质也随方向的不同而有所差异，这就是晶体的异向性。
9. 晶体具有对称性，这表现在晶体外形上是相等的晶面、晶棱和角顶有规律的重复出现。
10. 晶体的对称有以下特点：1）所有晶体都是对称的2）晶体的对称受格子构造的严格控制，即晶体对称的有限性3）晶体的对称不仅表现在外部形态上，而且表现在性质上。
11. 晶体对称不同于其他物体的对称：在于晶体是具有格子构造的固体，它的对称具有表里一致性，即晶体的对称不仅表现在外部形态上（宏观的），而且其内部构造（微观的）也是对称的。
结晶学及矿物学总结
结晶学及矿物学总结第一章晶体与结晶学1、晶体、非晶质体和准晶体概念2、空间格子及其要素的概念3、晶体的基本性质4、布拉维法则和面角恒等定律第二章晶体的投影1、晶体的极射赤平投影原理2、熟练晶体的目估极射赤平投影第三章晶体的宏观对称1、如何从模型上找对称要素2、掌握三个主要的组合定理（1）Ln × P(‖) → Ln n P（2）Ln × L2（⊥）→ Ln n L2（3）Ln × C = Ln ×P（⊥）→ LnPC （n为偶数）3、掌握11种常见对称型及对晶体进行分类（晶族晶系的划分）低级晶族：C 、L2PC 、3L23PC中级晶族：L44L25PC、L33L2 、L33L23PC、L33P、L66L27PC高级晶族：3L24L33PC、3L44L36L29PC、3L44L36L2第四章单形和聚形1、单形的概念及掌握17种常见单形低级晶族（3）：平行双面、斜方柱、斜方双锥中级晶族（10）：三方柱、四方柱、六方柱三方双锥、四方双锥、六方双锥、菱面体、复三方偏三角面体高级晶族（6）：四面体、八面体、四角三八面体、立方体、五角十二面体、菱形十二面体2、聚形的概念及进行聚形分析只有属于同一对称型的单形才能聚合。
第五章晶体定向及结晶符号1、各晶系晶体定向的原则及晶体常数特点2、三轴、四轴晶体如何确定晶面和单形符号（hkl ）（hkil ）｛hkl｝｛hkil｝3、熟练投影第六章晶体化学1、最紧密堆积原理：六方最紧密堆积（即ABAB……堆积）立方最紧密堆积（即ABCABC……堆积）主要空隙类型：四面体空隙和八面体空隙2、配位数及配位多面体概念3、了解化学键和晶格类型4、何谓类质同像概念、类型及影响类质同像因素5、同质多像概念、有几种同质多像转变类型6、有序结构和无序结构概念7、型变（晶变）概念8、多型概念、解释多型符号的含义第七章矿物的成分1、矿物中水的存在形式有几种？解释各自的含义？第八章矿物的形态1、晶体习性概念及分类2、矿物的双晶及其分类（教材P137）3、如何从集合体中区别个体第九章矿物的物理性质1、矿物的颜色、条痕色、光泽及透明度之间有何关系2、自色、假色、他色的区别3、解理概念及如何区分晶面与解理面4、断口和裂开概念，解理和裂开如何区别5、硬度、比重（相对密度）、磁性的分级第十章矿物的分类1、矿物的晶体化学的分类原则，分为哪几大类2、矿物种的概念3、掌握常见矿物的化学式第十一章自然元素矿物1、自然元素矿物分为几类2、自然金属元素矿物的物理性质有哪些特点3、哪些矿物具同质多象变体和多型变体4、金刚石、石墨、自然金的主要鉴定特征第十二章硫化物及其类似化合物矿物1、分为哪几类，有何特点2、硫化物矿物的形态及物理性质特点3、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿的主要鉴定特征4、如何区别下列矿物（1）方铅矿—闪锌矿（2）黄铜矿—黄铁矿（3）石墨—辉钼矿第十三章氧化物和氢氧化物矿物1、分为哪几类，有何特点2、本大类矿物的形态及物理性质特点3、金属氧化物矿物与金属硫化物矿物在形态、物性方面的差异4、金红石、石英、刚玉、赤铁矿、磁铁矿、铬铁矿—黑钨矿的主要鉴定特征5、如何区别下列矿物（1）金红石—锡石（2）磁铁矿—铬铁矿—黑钨矿6、刚玉矿物的主要宝石亚种矿物名称第十四章卤化物矿物1、萤石矿物的主要鉴定特征第十五章含氧盐大类—硅酸盐矿物1、硅氧骨干的类型和特点、络阴离子表达式及分类2、桥式氧和非桥式氧概念3、铝在硅酸盐矿物中的作用，并举例说明第一亚类岛状、环状结构硅酸盐矿物1、岛状、环状硅酸盐矿物的形态及物理性质2、石榴石族矿物分为哪几个系列，各个系列分别包括哪些矿物3、哪些矿物是典型的变质矿物4、绿柱石、橄榄石、电气石的宝石矿物亚种名称5、石榴石、橄榄石、红柱石、蓝晶石、黄玉、绿柱石、电气石的主要鉴定特征6、如何区别下列矿物（1）块状石英—块状黄玉（2）橄榄石—绿帘石第二亚类链状结构硅酸盐矿物1、辉石族与角闪石族矿物的形态及物理性质异同点（结构、成分、形态、物理性质等）2、辉石族与角闪石族矿物解理产生的原因3、普通辉石、透辉石、普通角闪石、硅灰石的主要鉴定特征第三亚类层状结构硅酸盐矿物1、层状硅酸盐矿物的形态及物理性质2、四面体片和八面体片概念3、三八面体型结构和二八面体型结构概念，举例说明？4、结构单元层概念、结构单元层有那两种基本类型5、层间域概念，层状硅酸盐矿物有那四种结构类型6、云母族矿物、滑石、蛇纹石的主要鉴定特征第四亚类架状结构硅酸盐矿物1、长石族矿物的形态及物理性质？2、架状硅酸盐矿物为何一定是铝硅酸盐矿物3、长石族矿物分为那两个亚族、各包括那些矿物种4、如何区别正长石、微斜长石、斜长石（双晶、解理、颜色、产状）第十六章含氧盐大类—其它含氧盐矿物1、碳酸盐矿物的型变特征2、硫酸盐矿物中水的存在形式和金属阳离子的关系3、碳酸酸盐、硫酸盐矿物的形态及物理性质特征4、方解石、白云石、菱镁矿、重晶石、石膏、磷灰石的主要鉴定特征5、如何区别下列下列矿物：1）方解石—白云石—菱镁矿；2）方解石—重晶石；3）方解石—萤石；4）磷灰石—绿柱石思考题1、晶体、非晶质体和准晶体的概念？2、空间格子、结点、行列、面网、平行六面体的概念？3、晶体有几种基本性质？简述其各自含义？4、何谓面角恒等定律？5、具有对称中心的晶体，其晶面数目是奇数还是偶数？为什么？6、根据对称要素组合定理，写出下列对称型：1）L2×P(‖)= ; 2)L3×L2（⊥）=; 3)L4×P(‖)×P（⊥）=7、L6与P共同存在于一个晶体中，试问该晶体可能出现的对称型？8、区别下列单形：a三方双锥菱面体三方偏方面体b斜方双锥四方双锥八面体9、为什么说只有属于同一对称型的单形才能形成聚形？10、四方柱与斜方双锥，四方柱与八面体，斜方柱与四方双锥能否组成聚形？为什么？11、单斜晶系晶体定向时，为什么必须选L2 或P的法线方向为Y轴？12、在单斜晶系中，（010）与（001），（100）与（010），（001）与（100）相互间的夹角如何？13、单形符号{100}、{110}、{111}在等轴、四方、斜方、单斜、三斜晶系中各代表何种常见单形？14、单形符号{100}、{110}、{111}在3L24L33PC及{1011}、{1120}在L66L27PC对称型中各代表何种常见单形？有几组相互平行的晶面，交角如何？15、等大球体紧密堆积有哪两种基本形式？所形成的结构的对称特点是什么？所形成的空隙类型与空隙数目怎样？16、何谓配位数及配位多面体？举例说明？17、何谓类质同像和类质同像混晶？简述其类型及影响类质同像因素？研究意义是什么？18、举例说明什么是同质多像？有几种同质多像转变类型？19、3R石墨转变金刚石属何同质多像转变类型？20、什么叫有序结构和无序结构？并举例说明？与矿物形成时的温度有何关系？21、什么叫型变（晶变）现象？22、什么叫多型，解释多型符号的含义？多型与同质多像有何联系和区别？23、何谓化学计量矿物和非化学计量矿物？24、何谓胶体矿物？其主要特性有那些？25、矿物中的水存在形式有几种？解释各自的含义？并举例说明？26、如何书写矿物的晶体化学式？27、鲕状集合体中的鲕粒能描述为球状个体吗？为什么？28、矿物的颜色、条痕色、光泽及透明度之间有何关系？29、为什么矿物的条痕色比其颜色稳定？30、下面的描述是否正确：1)黑色、玻璃光泽的矿物是不透明的；2）金属光泽的矿物是半透明的。
《结晶学与矿物学》复习要点
《结晶学与矿物学》复习要点结晶学一、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。
9.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。
结晶矿物学 第一章 晶体和非晶体
第一章 晶体和非晶体
1.2.2 空间格子的特点
①结点：空间点阵中的等同点 ②行列：分布在同一直线上的结 点构成一个行列。 ③面网：分布在同一平面上的结 点构成一个面网。 ④平行六面体：空间点阵中由八 个结点连成的中空的平行六面体
第一章 晶体和非晶体
2·空间格子要素
第一章 晶体和非晶体
1.4 非晶质体
第一章 晶体和非晶体
晶体与非晶质体在结构上的区别 有序的概念 如前述石英晶体中的硅、氧原子有严
格的周期性排列，具有某种重复规律，并 且在大范围内都呈周期性的规则排列，即 长程有序。
石英玻璃的结构特点： 石英玻璃结构内硅、氧原子的排列
和石英晶体不一样（研究图）。 一个硅原子周围也有四个氧原子，
晶体结构中在同一取向上几何环境和物质环境皆相 同的点称为等同点。在同一晶体中可以找出无穷多 类等同点，但每一类等同点集合而成的图形都呈现 如图1-2所示的相同图形。
Na+ Cl-
结点
第一章 晶体和非晶体
空间点阵
表示晶体结构中等同 点排列规律的几何图形称
为空间点阵。
空间格子表明了晶体 物质在三维空间质点作周 期性重复排列这一根本的 性质，因此，晶体可定义
晶体的基本性质
·均一性：同一晶体的
金刚石各部分都有相同的硬度
各的因性为个气 原 统质晶不体 子 计。体同、杂性部的液乱规具分体无律有具格有和章。子相玻 地同构璃 分体 布也 ，有 是均 原匀 子性无，序是分因布为的 造的固体，在晶体的各
个不同部分质点的分布
与排列都是一样的。晶
体中原子排布的周期
很小，宏观观察分辨
可随时自由观看研究) ３、晶体的基本性质(结合之后所学内容才
第二章第一节晶体的概念
。 熔点( C)
时间 1-15
温度
时间 1-16
结晶学与矿物学
1.4. 晶体的基本性质
稳定性(stability) 稳定性(stability) :
在相同的热力学条件下， 在相同的热力学条件下 ， 晶体比具有相同化学成分的非晶体稳定， 晶体比具有相同化学成分的非晶体稳定，非晶质体有 自发转变为晶体的必然趋势， 自发转变为晶体的必然趋势，而晶体决不会自发地转 变为非晶质体。这就是晶体的稳定性。 变为非晶质体。这就是晶体的稳定性。
结晶学与矿物学
1.5. 晶体的基本性质
晶体内部任意两个部分 的化学组成和物理性质是等同的。 的化学组成和物理性质是等同的。
均一性(homogeneity) 均一性(homogeneity): (homogeneity): 对称性(symmetry) : 对称性(symmetry) :
晶体具异向性， 晶体具异向性，但这并不排斥在某些特定的方向上具有 相同的性质。在晶体的外形上，也常有相等的晶面、 相同的性质。在晶体的外形上，也常有相等的晶面、晶 棱和角顶重复出现。 棱和角顶重复出现。这种相同的性质在不同的方向或位 置上作有规律地重复，就是对称性。 置上作有规律地重复，就是对称性。
结晶学与矿物学
1-0. 什么是结晶学?(2) 什么是结晶学?(2)
结晶学的分支 晶体生成学(crystallogeny): 晶体生成学(crystallogeny): 研究天然及人工晶体的发生、成
长和变化的过程与机理, 以及控制和影响它们的因素;
几何结晶学(geometrical 几何结晶学(geometrical crystallography):研究晶体
结晶学与矿物学
第一节 晶体的基本特征
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1- 13
第一章：晶体及其基本性质
2. 均一性 homogeneity
晶体的各个部分的物理性质与化学性质是相同的。 非晶体的均一性是统计的、平均近似的均一 液体、气体的均一性也是统计的、平均近似的均一
第一章：晶体及其基本性质
3. 异向性 anisotropy
晶体不同方向性质不同，称为异向 性. (解理、硬度的差异)
第一章：晶体及其基本性质
1-3. 晶体的空间格子规律
A－NaCl中沿y轴Na+和Cl-排列的情况 B－Na+的直线排列 C－抽象为直线点阵
空间格子的行列
•等同点：在晶体结构中占据相同的位置；具有相同的环境。
第一章：晶体及其基本性质
1-3. 晶体的空间格子规律
空间格子的面网
(a)－NaCl中xy平面Na+和Cl-排列的情况 (b)－Na+或Cl-的平面排列
第一章：晶体及其基本性质
1-2. 非晶质体和准晶体
准晶体发展历程
准晶体的发现，是20世纪80年代晶体学研究中的一次突破。1984年底， 以色列科学家D.Shechtman等人宣布，他们在急冷凝固的Al Mn合金中发现 了具有五重旋转对称但并无无平移周期性的合金像，在晶体学及相关的学术界 引起了很大的震动。 D.Shechtman获得了2011年诺贝尔化学奖。准晶体 存在偏离了晶体的三维周期性结构，因为单调的周期性结构不可能出现五重
第一章：晶体及其基本性质
1-3. 晶体的空间格子规律
2．相当点的概念 （1）晶体内任意一点，其点位所代表的性质相同； （2）该点周围的环境相同。 3. 空间格子要素 结点 lattice point 行列 row 面网 net，面网密度 (reticular density)和 面网间距 (interplanar spacing) 空间格子或空间点阵 (space lattice) 平行六面体（parallel hexahedron）和 单位晶胞 (unit cell)
结晶学与矿物学
1-1. 晶体的概念 关于近程有序规律和远程有序规律，也叫短程有序 和长程有序
即晶体内部的原子排列具有延绵不断的有序性 ( 长程有序 , long-range order); 在原子近邻具有的有序性 , 叫短程有序 (short-range order), 液体具有短程有序; 气体既无长程, 也无 短程有序。 晶体的内部构造具有平移远程规律。非晶体则只有近程规律。 晶体是固体, 非液体或气体
第一章：晶体及其基本性质
电气石 Tourmaline 锂云母 Lepidolite
第一章：晶体及其基本性质
紫水晶 violet tipped quartz
第一章：晶体及其基本性质
方解石 calcite
第一章：晶体及其基本性质
1-1. 晶体的概念
第一章：晶体及其基本性质
1-1. 晶体的概念
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的固 体。 晶体是内部质点在三维空间成周期性平移 重复排列，亦即具有三维长程平移有序的 固体 （罗谷风，2010）。
本课程主要学习几何结晶学。晶体生长学、晶体结构学、晶体化学只 作简单介绍；晶体物理学贯穿在矿物学部分讲述。
结晶学与矿物学
第一章 晶体及其基本性质
1-1. 晶体的概念
1-2. 非晶质体和准晶体
1-3. 晶体的空间格子规律 1-4. 晶体的基本性质
第一章：晶体及其基本性质
1-1. 晶体的概念 Crystal
20面体准晶体结构
第一章：晶体及其基本性质
1-2. 非晶质体和准晶体
目前推导的准晶体点群共28种, 单形 42个, 5个晶系。
具有5次对称的二维准晶图形
晶系
五方 八方 十方 十二方 二十面体
对称元素特点
有唯一的 5 次轴 有唯一的 8 次轴 有唯一的 10 次轴 有唯一的 12 次轴 有 10 个 3 次轴
主干专业基础课
结晶学与矿物学
2013年4月
结晶学与矿物学
第一篇
结晶学基础
结晶学与矿物学
序论
=＞ 是基础课和专业基础课 =＞ 分为结晶学和矿物学两部分 =＞ 课程特点
序论
0-1.结晶学及其与其它学科的关系
结晶学（crystallography）：是以晶体为研
究对象的一门科学 自然界中的绝大多数矿物都是晶体，要了解这 些结晶的矿物，就必须了解和掌握结晶学特别 是几何结晶学的基本知识。 如：冰、雪、土壤、金属、矿物、陶瓷、水泥、 化学药品等
具有5次对称的C60结构
第一章：晶体及其基本性质
1-2. 非晶质体和准晶体 晶体、非晶体、准晶体的区别
准晶体与非晶体的区别
准晶体内部质点在三维空间的排列是有规律的
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,而非周期性平移重复排列
第一章：晶体及其基本性质
1-3. 晶体的空间格子规律
NaCl 的晶体结构
第一章：晶体及其基本性质
1-3. 晶体的空间格子规律
石盐晶体结构中等同点的分布（A）和由此倒出的点阵（B）
NaCl 的晶体结构
第一章：晶体及其基本性质
1-3. 晶体的空间格子规律
第一章：晶体及其基本性质
第一章：晶体及其基本性质
1-3. 晶体的空间格子规律
•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。同一晶体结构，其空间格子一定是固定和相同的。
结晶学与矿物学
序论
矿物学的含义
矿物学具体研究矿物的化学组成，内部结构、外表 形态、物理性质和化学性质、在地质作用过程中形 成和变化的条件等诸方面的现象和规律，以及它们 相互的内在联系；在此基础上，为矿物原料及其合 理综合利用提供必要和充分的依据。同时，也为探 索并阐明地壳及壳下层以至其它天体的物质组成及 演化规律，提供重要的信息。
(c)－抽象为平面点阵
(c)
第一章：晶体及其基本性质
1-3. 晶体的空间格子规律
A＇ B＇ C＇
d1
d2 d3 d4
D＇
1
A B
2
C 1-11
3
D
4
b0
面网net,(网面密度,面网间距;网面密度与面网间距的关系 )
第一章：晶体及其基本性质 平行六面体和晶体参数
联接分布在三维空间内的结点就构成了空间点阵。空间点阵本身 将被三组相交行列划分成一系列平行叠置的平行六面体，结点就 分布在它们的角顶上。平行六面体的大小和形状可由结点间距a、 b、c及其相互之间的交角α 、β 、γ 表示，它们被称为点阵参数。
B
C
蓝晶石
B
C
第一章：晶体及其基本性质
4. 对称性 symmetry
晶体相同的性质在不同的方向或
位置上作有规律地重复，就是对
称性.1- 13源自第一章：晶体及其基本性质5. 最小内能 minimum internal energy
晶体与同种物质的非晶质体、液体、气体相比较，其内 能最小。
。 熔点( C)
异向性 anisotropy
均一性 homogeneity 内能最小性 minimum internal energy 稳定性 stability
第一章：晶体及其基本性质
1-4. 晶体的基本性质 1. 自限性 property of self-confinement
晶体在一定的物理化学条件下自发形成几何多面体 的性质。
结晶学与矿物学
序论
结晶学发展简史
★1000多年前，认识了石英和石盐具有规则的外 形； ★ 17世纪中叶前，以外形研究为主 ； ★ 1912年，X射线晶体衍射实验成功，结晶学进入快速发展阶 段；
★ 19世纪中叶开始对晶体内部结构探索，逐渐发展成为一门
独立的学科； ★ 20世纪初, 内部结构的理论探索 。
准晶体的概念
内部质点具远程有序规律，但不具周期性平移重复的特 点，所以不具格子构造。
准晶体是一种固体，但其内部即不像非晶质体那样完 全无序的分布，又不像晶体那样的三维周期性平移有 序。准晶体是其内部结构呈自相似的配位多面体在三 维空间作长程定向有序分布的固体 (罗谷风，1993)。 准晶体是一种介于晶体和非晶体之间的固体。准晶体 具有完全有序的结构，然而又不具有晶体所应有的平 移对称性，因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。
1．何谓晶体？
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的固体。
什么是晶体的格子构造？
第一章：晶体及其基本性质
1-1. 晶体的概念
第一章：晶体及其基本性质
蓝晶石 Kyanite
石英 Quartz from Toi Village, Waziristan, Pakistan! Measures 4.5 cm by 2.7 cm in size.
什么是晶体的格子构造？
1.空间格子（Space lattice）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。 抽象： 几何图形； 能够展示排列规律和空间概念。
第一章：晶体及其基本性质
1-3. 晶体的空间格子规律
第一章：晶体及其基本性质
1-3. 晶体的空间格子规律
大球－Cl－ 小球－Na＋
轴，但准晶体的结构仍有规律，不像非晶态物质那样的无序，仍是某种有序
结构。尽管有关准晶体的组成与结构规律尚未完全阐明，它的发现在理论上 已对经典晶体学产生很大冲击，以致国际晶体学联合会最近建议把晶体定义
为衍射图谱呈现明确图案的固体（any solid having an essentially
discrete diffraction diagram）来代替原先的微观空间呈现周期性结构的定 义。在实际上，准晶体已被开发为有用的材料。例如，人们发现组成为铝－ 铜－铁－铬的准晶体具有低摩擦系数、高硬度、低表面能以及低传热性，正 被开发为炒菜锅的镀层；Al65Cu23Fe12十分耐磨，被开发为高温电弧喷 嘴的镀层。