晶体的基本性质

晶体的基本性质

一晶体的基本性质

定义——为一切晶体所共有的，并能以此与其他性质的物质相区别的性质。

本质——晶体的格子构造所决定的。

1.自限性（自范性）

晶体在生长过程中，在适当的条件下，可以自发地形成几何凸多面体外形的性质。

晶体的多面体形态是其格子构造在外形上的直接反映。晶面、晶棱和角顶分别与格子构造中的面网、行列和结点相对应。

布拉维法则

实际晶体通常由面网密度大的面网所包围——晶体上的实际晶面平行于对应空间格子中面网密度大的面网，且面网密度越大，相应晶面的重要性越大。

1855（1866，1885）年，布拉维（法国）根据晶体上不同晶面的相对生长速度与面网上结点的密度成反比的推论导出的。该法则阐明了晶面发育的基本规律。

晶面生长速度（growth velocity）¡ª¡ª单位时间内晶面在其垂直方向上增长的厚度。

当晶面上结点密度大时，面网间距也大，面网对外来质点的引力小，生长速度慢，晶面横向扩展，最终保留在晶体上；而晶面上结点密度小时，面网间距也小。面网对外来质点引力大，生长速度快，横向逐渐缩小以致于晶面最终消失。

2.均一性

指晶体中各个部分的物理性质和化学性质是相同的。

由于质点周期性重复排列，晶体的任何一部分在结构上都是相同的，由此，由结构决定的一切物理性质，如密度、导热性、膨胀性等也都具有均一性。

非晶体、液体和气体具有统计均一性

晶体取决于其格子构造，称为结晶均一性

3.异向性（各向异性）

同一格子构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，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。

例：蓝晶石的硬度。

矿物的解理

Z(AA)＝4-5

Y(BB)＝6.5-7

4.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。

5.最小内能性

在相同热力学条件下，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。

当T、P一定时，动能一定，这样决定物质内能大小的就是势能了。因为晶体内部质点都已经达到平衡位置，所以其势能最小。

而非晶质体、液体、气体的质点排列没有规律，质点间的距离不是平衡距离，所以它们的势能都比晶体势能大。

晶体受热融化时具有一定的熔点，这时因为晶体具有格子状构造，其各部分质点按相同方式排列，因此熔化时各部分所需的温度相同。而非晶质体则不具有固定的熔点。

6.稳定性

在相同的热力学条件下，晶体比具有相同化学成分的非晶质体稳定。

晶体的稳定性是其具最小内能的必然结果。

气体：扩散作用使质点作直线运动，不改变方向（碰撞时除外），具有占据最大空间的运动具有双重性，即平衡位置振动和趋势；

液体：流动作用，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（可视为粘度极大的液体）。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。

面角——晶面法线间的夹角，其数值等于相应晶面间实际夹角的补角。

面角守恒定律（斯丹诺定律）——指同种晶体之间，对应晶面间的夹角恒等。1669年，N·Steno （丹麦）在研究石英和赤铁矿时提出的。

歪晶——理想状态下成长的同种晶体，理论上应具有完全相同的外形。但在自然界中，没有完全相同的外部条件同时存在，因此同种晶体，由于生长条件的差异，会使相同晶面发育的形状和大小有很大差异，形成歪晶。

同一种晶体的各种歪晶与其相对应的理想晶体之间，纵然外观上相差很大，但相对应的晶面之间的面角是恒等的。其本质是由格子构造所决定的。

r∧m：141°47′

r∧z：133°44′

m∧m：120°

α—石英：在各种各样的歪晶中，晶面m、r、z的形状和大小差别极大，但每两者间的夹角却是固定的。

面角守恒定律是晶体测量的基础。该定律对当时的结晶学发展起了很大的作用，使人们对晶体的认识由现象向本质迈进了一大步；使人们从晶形千变万化的实际晶体中找到了晶体外形上所固有的规律性，得以根据面角关系来恢复出理想的晶体形状。

面角守恒定律为几何结晶学一系列规律的认识打下了基础，也是鉴定晶体的一种手段。