结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律

结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律
•矿物最小内能性、稳定性
大 吸热，内能增
晶体
非晶体
放热，内能减小
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•小结
• • •
自限性－对称性 均一性－异向性 最小内能性－稳定
结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律
第一篇 结晶学
第一章 晶体与晶体的基本性质
crystal and the ultimate properties of crystal
结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律
l 1. 层生长理论
l
•石英的环带结构
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结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律
l 1. 层生长理论
l
•黄铁矿面平棱直
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l 1. 层生长理论
•面角守恒定律：同种物质的晶体上对应晶面间的夹
角不变。
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2. 周期键链（PBC）理论 periodic bond chain
•第二节 晶体、非晶体与准晶体的概念
•问：生活中很多是晶体：？？？？？
•
水晶、食盐、冰糖
•水晶
花岗岩中石英 晶体？非晶体？
•1912年 劳埃利（M.V.Laue德）
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•晶体？
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非晶体？
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•第一章 晶体与晶体的基本性质
结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律
• 2. 螺旋生长理论
•
晶面上的螺旋纹
•
•
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2. 螺旋生长理论 spiral growth
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•螺旋位错
•凹 角
•F.C.Frank,W.K.Burton 等人提出。 •位错—凹角—堆积—螺 旋生长
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结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律
•结晶学与矿物学
crystallography and mineralogy
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结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律
•结晶学与矿物学
crystallography and mineralogy
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结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律
crystal and the ultimate properties of crystal
•第二节 晶体、非晶体与准晶体的概念
•
玻璃化、非晶化
•晶体
非晶体
•
脱玻化、晶化
•问：稳定性？火山玻璃－雏晶，放射性蜕变
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•第一章 晶体与晶体的基本性质
crystal and the ultimate properties of crystal
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第二章 晶体生长模型与面角守恒定律
l 第一节 晶体生长的途径
l 3 固相----晶体
非晶体—晶体：火山玻璃－石英长石雏晶 晶体—晶体：同质多相：β石英－ α石英
固溶体分离 再结晶：变质作用
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第二章 晶体生长模型与面角守恒定律
结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律
•第一章 晶体与晶体的基本性质
crystal and the ultimate properties of crystal
第三节 空间格子-space lattice
1.空间格子的导出
相当点：环境、方位相同——几何点，空间意义
CsCl晶体结构
空间格子
空间格子：就是表示晶体内部质点在三维空间做周期
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•螺旋生长模型
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第二章 晶体生长模型与面角守恒定律
l 第三节 晶面发育的二个理论
l
布拉维法则和周期键链理论
何种面网发育成晶面？
l
1.布拉维法则
--法国结晶学家A.bravis 提出：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。
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•结晶学与矿物学
crystallography and mineralogy
第二篇 矿物学（50%学时）
第十章 矿物与矿物学的发展趋势 第十一章 矿物的型态 第十二章 矿物的物理性质 第十三章 矿物的化学成分 第十四章 矿物的命名与分类 第十五章 自然元素矿物大类 第十六章 金属互化物矿物大类 第十七章 硫化物及其类似化合物矿物大类 第十八章 氧化物和氢氧化物矿物大类 第十九章 含氧盐矿物大类（一） 第二十章 含氧盐矿物大类（二） 第二十一章 卤化物矿物大类
第一篇 结晶学
第一章 晶体与晶体的基本性质
crystal and the ultimate properties of crystal
矿物——几乎全是晶体
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结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律
第一篇 结晶学
第一章 晶体与晶体的基本性质
crystal and the ultimate properties of crystal
结晶学与矿物学
crystallography and mineralogy
第一篇 结晶学基础（50%学时）
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章
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晶体与晶体的基本性质 晶体生长模型与面角恒等定律 晶体的测量与投影 晶体的外部对称 晶体定向与晶体符号 单形与聚形 晶体的规则连生 晶体结构 晶体化学
结晶学与矿物学-1晶体 性质生长规律
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2020/12/12
结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律
•结晶学与矿物学
crystallography and mineralogy
结晶矿物学是地球科学专业基础课
课程研究对象：晶体和矿物 晶体和矿物在工业、农业、国防上意义重大； 晶体和矿物与我们日常生活也有密切联系： 衣— 防火衣 （石棉） 食— 中药矿物药：朱砂安神丸（辰砂）；硫磺（内外用）；思密达（蒙脱石） 住— 石材（大理石、水泥－方解石） 行— 沥青 宝玉石、化妆品
•第二节 晶体、非晶体与准晶体的概念
•2.准晶体 quasicrystal ：
• • 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。
• •准晶体：有严格的位置序和自相似分行结构 •非晶体
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结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律
•短程有序
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具五次对称轴，无格子构造
l
方向上
l 4 对称性 –symmetry
l 5 最小内能 —minimum internal energy
l
结晶时放热、熔融吸热
l 6 稳定性 —stability
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矿物自限性
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结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律
矿物自限性
•F ＋ V ＝ E ＋ 2 （欧拉定律）
第一节 结晶学研究对象及其科学地位
结晶学与矿物学：地球科学专业的主干课程，专业基础课。
结晶学crystallography ：矿物 晶体
（生成和变化、外部形态几何性质、内部结构、化学成分 物理性质及其相互关系）
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结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律
•第一章 晶体与晶体的基本性质
crystal and the ultimate properties of crystal
第四节 晶体的基本性质 -the ultimate properties of crystal
l 1 自限性 — self- confinement，
l
形态，晶面—面网、晶棱—行列、角顶—结点
l 2 均一性 –homogeneity
l
各部分完全相等；非晶体统计学意义相等
l 3 异向性 –anisotropy
l 本章思考题及习题：
1.晶体、非晶质体、准晶体有何区别？ 2.结点间距、面网密度、面网间距之间有何联系？ 3.如何根据晶体的格子构造解释其基本性质？ 4.晶体不一定呈规则的几何多面体外形，这是否与晶体的自限性矛盾？ 5.某些固体生长时可以自发地形成规则的几何多面体外形，这些固体肯
定是晶体吗？为什么？ 6.为什么晶体具有确定的熔点而非晶体不具有确定的熔点？
第三节 空间格子-space lattice
•Node •Row •Net
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•model
•空间格子中的结点、行列与面 网
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•面网密度与面网间距关系示意图
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•结平晶行学与六矿物面学体-1晶体性质生长规律
•第一章 晶体与晶体的基本性质
crystal and the ultimate properties of crystal
spacing） （3）面网-net 面网密度、面网间距 （4）平行六面体-parallel hexahedron 实际晶体单位晶胞
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•第一章 晶体与晶体的基本性质
crystal and the ultimate properties of crystal
•或非短晶程体有n序on。crystal ：
••长程仅有短序程：有序质点排布方式在整个晶体中贯穿始终的规律称为长程 •规律或长程有序（long range order）。
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晶体
非晶体
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•SiO2
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•第一章 晶体与晶体的基本性质
crystal and the ultimate properties of crystal
•第二节 晶体、非晶体与准晶体的概念
•1.晶体与非晶质体
•
• 晶体crystal ：
• 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。
••短程短有程序有序：＋质长点程在有三序（维s空ho间rt+排lo布ng的ra局ng部e o的rd规er）律性，叫做近程规律
结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律
晶面生长速度与面网密度关系
•面网密度小
•
•生长速
度
•面网密度小生长速度快，晶面消失快；
•面网密度大生长速度慢，易保留下来成为晶面。
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理想状态，不考虑外界条件 结晶学与矿物学-1晶体性质生长规律
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•晶面交角和生长速度对晶面发育的约束
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第一篇 结晶学
第一章 晶体与晶体的基本性质
crystal and the ultimate properties of crystal
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
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性平移重复排列的几何图形。
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•第一章 晶体与晶体的基本性质
crystal and the ultimate properties of crystal
第三节 空间格子-space lattice
2.空间格子要素及基本规律
（1） 结点-node,代表相当点，几何点，几何意义 （2） 行列-row，任意二结点，结点间距（row-
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本章结束 第二章
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第二章 晶体生长模型与面角守恒定律
本章概要
1.晶体生长途径 2.晶体生长二个理论：层生长、螺旋生长理论 3.晶面发育理论：布拉维法则、周期键链 4.影响晶体生长外因、几何淘汰率 5.面角守恒定律
l 第二节 晶体的层生长和螺旋生长
l
晶体生长的二个重要理论，晶体生长模型
1.层生长理论 layer growth --W.Kossel—I.N.Stranski二维成核理论
•质点优先进入顺序：
•二面凹角
• （1）1 ＞ 2 ＞ 3
•一般位置 • （2）质点 行列 面
三 面
网
凹
角
• （3）层层向外
•
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•晶面数 角顶数 晶棱数
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•矿物均一性
•石 英
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•F（x）＝F（x＋x’）
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矿物异向性
•蓝晶石
•菱 •猛 •矿
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•矿物对称性
•石 •榴 •子 •石
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第二章 晶体生长模型与面角守恒定律
l 第一节 晶体生长的途径
The ways of crystal formation
1. 气相----固相
如火山喷气S，窗花等凝华作用
2. 液相---固相
熔体中结晶，如岩浆岩，金属晶体 溶液中结晶，如温度降低，水分蒸发，化学反应