结晶学及矿物学(理论) 学习指南
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》课程教学大纲
《结晶学与矿物学》课程教学大纲课程编号: 2712430/2712311 适用专业: 地质学、资源勘查工程专业计划学时: 90学时计划学分: 5.0学分一、本课程的性质和任务结晶矿物学是地质学和资源勘查工程专业的重要专业基础课。
它是在普通地质学、数学、化学和物理学基础上进行教学的。
它是学习岩石学、矿物学、地球化学、岩组学、找矿勘探方法以及材料学的前提，没有牢固的矿物学基础，这些课程很难学好。
同时，矿物学作为研究地球及其它星球物质成分的基础科学之一，其本身也具有直接为地质找矿服务的性质。
通过本课程学习，应使学生掌握结晶学和矿物学的基本理论和基础知识，学会用肉眼鉴定矿物的基本方法和技能，了解各类矿物的一般通性，学习70～80个矿物种(其中要求重点掌握30～40种）。
本课程总学时为90学时，其中理论教学为40学时，实习课为50学时。
二、本课程的基本要求1．对能力培养的要求结晶矿物学是一门与实践有密切联系的课程。
它不仅要求学生掌握基本的理论基础，而且还要求学生有一套扎实的鉴定矿物的本领，要求掌握常见矿物的结晶学特征和矿物学特征。
要能用肉眼和借助简单手段对矿物进行鉴定。
2．本课程的重点和难点重点：矿物的对称要素分析和聚形分析，矿物晶体定向与晶面符号，对称型的国际符号，晶体的规则连生，矿物的内部成分、结构与矿物宏观形态、物理性质的关系，矿物的形成、稳定、演化规律，矿物的晶体化学分类体系以及各大类/类/族矿物的共同性质及其各大类/类/族矿物之间的对比。
难点：对于结晶学来说主要是晶体对称要素的分析，聚形分析，晶体定向，对称形的国际符号等；对于矿物学来说主要是熟练掌握肉眼观察矿物形态、物理性质的技巧，熟练掌握划分光泽、解理等物理性质特征的等级。
3．先修课程的基本要求在选修本课程之前必须先行学完《地球科学概论》、《数学》、《化学》、《普通物理》等课程。
三、课程内容1．教学基本内容第一章绪论第二章晶体及其基本性质第三章晶体的生长第四章晶体的宏观对称第五章单形和聚形第六章晶体定向与晶面符号第七章对称型的国际符号，晶体的规则连生第八章矿物的化学成分和内部构造第九章矿物形态、物理性质以及形成矿物的地质作用第十章矿物各论（1）自然元素、硫化物及其它类似化合物（2）氧化物和氢氧化物（3）硅酸盐总论及岛状硅酸盐（4）链状硅酸盐（5）层状硅酸盐（6）架状硅酸盐（7）碳酸盐、硫酸盐及其含氧盐类、卤化物2．课外作业3．实验课（1）晶体对称要素（2）利用对称要素组合定律寻找对称要素（3）单形认识（4）聚形分析（5）等轴晶系对称形的国际符号、晶体定向及单形符号（6）四方晶系对称形的国际符号、晶体定向及单形符号（7）三方、六方晶系对称形的国际符号、晶体定向及单形符号（8）低级晶族晶体对称形的国际符号、晶体定向及单形符号（9）晶体规则连生（10）不同晶系晶体对称型的国际符号、晶体定向以及单形符号（11）矿物形态及物理性质（12）自然元素、硫化物及其类似的化合物（13）自然元素、硫化物及其类似的化合物（14）氧化物及氢氧化物（15）岛状硅酸盐（16）岛状硅酸盐（17）链状硅酸盐（18）链状硅酸盐（19）层状硅酸盐（20）层状硅酸盐（21）架状硅酸盐（22）碳酸盐（23）硫酸盐（24）其它含氧盐（25）未知矿物鉴定4、集中实习安排四、使用大纲说明2．教学方法提示本课程采用课堂讲授、课堂讨论、课堂实习及课外作业相结合，采用启发式教学，注意培养学生独立观察问题、思考问题和解决问题的能力。
地质大《结晶学与矿物学》教学大纲
《结晶学与矿物学》教学大纲课程名称：结晶学与矿物学适用专业：资源勘查工程总学时：48 理论学时：32 实验学时：16编写人：审订人：一、课程的性质与任务《结晶学与矿物学》是资源勘查工程专业的一门重要的专业基础课，属必修课。
它为以后各有关专业课程，尤其是晶体光学和三大岩石学的学习奠定基础，并为矿产资源勘查与开发提供服务。
二、课程内容与学时分配绪论第一章晶体和非晶质体 2 学时晶体的定义；空间格子；晶体的基本性质第二章晶体的对称 2学时对称的概念和晶体的对称；对称操作和对称要素；对称型的概念；晶体的对称分类第三章晶体定向和结晶学符号 2学时晶体定向；晶面学符号第四章单形和聚形 2学时单形的概念；47种几何学单形；单形符号；聚形第五章实际晶体和晶体的规则连生 2学时平行连生；双晶；实际晶体和晶面花纹第六章矿物的晶体化学 2学时元素的离子类型；原子和离子半径；球体的最紧密堆积原理；配位数和配位多面体；类质同象；有序-无序结构、同质多象及多型第七章矿物的物理性质 2学时光学性质；力学性质；其它性质第八章矿物的成因和成因标志 2学时形成矿物的地质作用；矿物的形成条件；矿物的变化第九章矿物的分类和命名 2学时第十章自然元素大类第十一章卤化物矿物大类第十二章硫化物及其类似化合物大类 2学时简单硫化物；对硫化物及其类似化合物第十三章氧化物和氢氧化物大类 2学时氧化物；氢氧化物第十四章硅酸盐矿物 8学时岛状硅酸盐亚类；环状硅酸盐亚类；链状硅酸盐亚类；层状硅酸盐亚类；架状硅酸盐亚类第十五章其它含氧盐矿物 2学时碳酸盐矿物；硫酸盐矿物；其它含氧盐矿物三、基本要求通过本课程教学和实验各环节的学习，要求学生掌握有关晶体和矿物的基本概念和基本规律。
结晶学部分要求进行晶体理想模型分析，找出全部对称要素、确定所属晶系和晶族，然后对晶体进行定向，求出晶面符号、单形符号；矿物学部分要求掌握常见矿物的化学成份、内部结构、主要物性、成因产状，使学生掌握观察、认识和描述矿物的基本方法和技能，用肉眼熟练鉴定近百种矿物，培养学生对地质问题的观察和逻辑思维能力。
福大结晶学与矿物学实习指导10链状硅酸盐矿物亚类
实习十链状硅酸盐矿物亚类一、课前准备了解链状硅酸盐亚类矿物的主要特征。
二、目的及要求⒈掌握矿物的分类原则，能够正确划分矿物归属。
⒉掌握链状硅酸盐亚类矿物的形态、物性特征与晶体化学特征间的关系。
⒊掌握辉石族和角闪石族矿物的异同。
三、内容及方法1. 主要认识矿物：透辉石：CaMg [Si2O6]，单斜晶系。
钙铁辉石：CaFe [Si2O6]，单斜晶系。
[主要鉴定特征]透辉石以其特有的辉石型解理以及短柱状形态，较浅的颜色为特征。
钙铁辉石则颜色较深，风化表面常呈褐色。
与同族矿物的区别，一般宜用光性数据作识别依据，或借助化学分析资料确定。
普通辉石：Ca(Mg,Fe2+,Fe3+,Ti,Al)[(Si,Al)2O6]，单斜晶系。
[主要鉴定特征] 短柱状形态，横切面常近于呈正八边形，黑色和{110}解理交角接近直角。
解理夹角不同及柱体的长短是普通辉石与普通角闪石普通辉石的主要区别，与同族其他矿物的区别需借光性测定。
锂辉石：LiAl[Si2O6]，单斜晶系。
[主要鉴定特征] 柱状或板柱状，白色至粉红色或绿色，火焰呈粉红色（锂的反应）。
富锂花岗伟晶岩的特征矿物，与石英、微斜长石、钠长石及电气石等共生。
硬玉：NaAl [Si2O6]，单斜晶系。
[主要鉴定特征] 多呈致密块状集合体产出。
绿色常见，硬度大于小刀。
是典型的低温、高压低级变质矿物，常与蓝闪石、钠长石等共生。
霓石：NaFe[Si2O6]，单斜晶系。
[主要鉴定特征] 柱状或针状的细长晶体，绿色—黑色。
产于碱性岩浆岩和变质岩中，与霞石、正长石等共生，不与石英共生。
硅灰石：Ca3 [Si3O9]，三斜晶系。
[主要鉴定特征] 片状或纤维状，浅色，解理，多产于接触变质带。
透闪石：Ca2 Mg5[Si4O11]2(OH)2，单斜晶系。
阳起石：Ca2 (Mg,Fe2+)5[Si4O11]2(OH)2，单斜晶系。
铁阳起石：Ca2Fe5[Si4O11]2(OH)2，单斜晶系。
结晶学与矿物学基本知识
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。
结晶学与矿物学教学大纲
结晶学与矿物学教学大纲结晶学与矿物学教学大纲结晶学与矿物学是地质学领域中重要的学科，它们研究的是地球上的矿物和晶体的形成、结构和性质。
这两门学科在地质学、材料科学等领域具有广泛的应用价值。
为了更好地教授这两门学科，制定一份完善的教学大纲是必不可少的。
一、课程简介结晶学与矿物学是一门综合性的学科，它涉及到物理学、化学、地质学等多个学科的知识。
本课程旨在介绍矿物和晶体的基本概念、分类、结构和性质，并通过实验和实例分析来加深学生对这些概念的理解。
二、教学目标1.了解矿物和晶体的基本概念和分类；2.掌握矿物和晶体的结构特征和形成过程；3.了解矿物和晶体的物理和化学性质；4.培养学生的实验操作和科学研究能力；5.培养学生的分析和解决问题的能力。
三、教学内容1.矿物学部分（1）矿物的定义和分类；（2）矿物的形成过程和地质环境；（3）矿物的物理性质和光学性质；（4）矿物的化学性质和成分分析；（5）矿物的鉴定方法和实验操作。
2.结晶学部分（1）晶体的基本概念和分类；（2）晶体的结构特征和晶格参数；（3）晶体的生长过程和晶体学实验；（4）晶体的物理性质和热力学性质；（5）晶体的缺陷和晶体的应用。
四、教学方法1.理论授课：通过讲解、演示和讨论等方式，向学生传授矿物学和结晶学的基本理论知识。
2.实验教学：通过开展实验操作，让学生亲自参与矿物和晶体的鉴定、分析和实验，提高他们的实践能力和科学研究能力。
3.案例分析：通过分析实际案例，让学生了解矿物和晶体在地质学、材料科学等领域的应用，培养他们的分析和解决问题的能力。
五、教学评估1.平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等。
2.实验报告：学生完成实验后，需撰写实验报告，评估其实验操作和实验结果的准确性和完整性。
3.期末考试：对学生对矿物学和结晶学的理论知识进行综合考核。
六、教材和参考书目1.教材：根据教学内容，选用权威的矿物学和结晶学教材，如《矿物学》、《结晶学导论》等。
2.参考书目：提供一些相关的参考书目，供学生深入学习和研究。
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。
结晶学及矿物学讲稿
结晶学及矿物学讲稿第一章绪论第一节矿物及矿物学概述一.矿物及矿物学矿物：矿物是由天然产出且具有特定的（但一般是非固定的）化学成分和内部结晶构造的均匀固体。
通常由无机作用所形成。
例：石英、金刚石。
这一概念强调了以下几点：①它是天然产物，包括了宇宙矿物（月岩矿物、陨石矿物）。
②必为固体，例：长石、云母，自然汞（液态）除外。
③有特定的成分和结构，例：石英，SiO2。
④一般由无机作用所形成，例：长石、云母；部分为有机起源，例：石墨、方解石。
注意：煤和石油不是矿物。
矿物学：矿物学是以矿物为研究对象的一门地质基础学科。
它是研究地球物质成分的学科之一。
二.结晶学及矿物学的研究内容1.结晶学及其研究内容结晶学是研究晶体的一门科学，研究晶体的生长、形貌、内部结构及其物理性质等。
主要研究内容：①晶体生长学：研究晶体发生、成长的机理和晶体的人工合成。
②几何结晶学：研究晶体外形的几何规律。
③晶体结构和化学：研究晶体成分、结构及其关系。
④晶体物理：研究晶体物性及其产生机理。
2.矿物学研究内容①研究矿物的化学组成，例：金刚石。
②研究矿物的内部结构，例：金刚石。
③研究矿物的外表形态，例：金刚石。
④研究矿物的物理和化学性质，例：金刚石。
⑤研究矿物在地质作用过程中的形成及变化。
⑥研究矿物的应用。
3.矿物学的分支学科及其与其它学科的关系矿物学的分支学科：①成因矿物学、找矿矿物学②晶体化学③矿物物理学④应用矿物学矿物学与其它学科的关系矿物学是岩石学、矿床学的基础，是宇宙中元素存在和运动的一种基本形式（地球化学）。
此外，矿物学与地史古生物、构造地质学等均有一定的联系。
主要参考书：潘兆撸等《结晶学及矿物学》（上、下）1993。
罗古风《结晶学到论》1985。
陈武、季寿元《矿物学到论》1985。
第二节晶体、非晶质体及准晶体一. 晶体、非晶质体及准晶体的概念晶体：晶体是内部原子或离子在三维空间成周期性平移重复排列的固体。
或是具有格子构造的固体。
福大结晶学与矿物学实习指导13其他含氧盐矿物
实习十三其他含氧盐矿物一、课前准备了解碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、铝酸岩及硼酸盐类矿物的主要特征。
二、目的及要求1.掌握矿物的分类原则，能够正确划分矿物归属。
2.掌握矿物的晶体化学式的书写。
3.掌握矿物的主要鉴定特征及相似矿物的区别三、内容及方法1.主要认识矿物：(1)碳酸盐类：方解石：Ca［CO3b三方晶系。
［主要鉴定特征］晶形，菱面体完全解理，硬度3,与冷稀HCl(5%)相遇剧烈起泡。
灼热后的方解石碎块置于石蕊试纸上呈碱性反应。
有Ca的焰色反应(橘黄色)。
菱镁矿：MglCO3］,三方晶系。
菱铁矿：FelCo3］，三方晶系。
［主要鉴定特征］菱面体状，常呈粒状、土状或致密块状集合体，富Mg端员为白色或浅黄白色、灰白色，有时带淡红色调，富Fe者常呈黄色至褐色、棕色。
菱面体完全解理，硬度3.345。
菱镁矿粉末加稀、冷盐酸缓慢起泡或不起泡，加稀、热盐酸则剧烈起泡。
菱铁矿加稀、热盐酸起泡，并产生黄绿色FeCb沉淀。
白云石：CaMg∣CO3］2,三方晶系。
I主要鉴定特征］菱面体晶形，晶面常弯曲呈马鞍状，菱面体完全解理，与冷稀HCl反应微弱或不起泡，与热稀H。
相遇则剧烈起泡，可以此与方解石及菱镁矿相区别。
文石:Ca［CO3］,斜方晶系。
I主要鉴定特征I柱状或矛状晶形，无解理，贝壳状断口，断口油脂光泽，相对密度和硬度梢大于方解石，与冷稀HCl相遇剧烈起泡。
用染色法也能使文石与方解石分开，如将颗粒放在Co［Nθ3h溶液中煮沸十分钟，则文石迅速梁成丁香色或紫色，如果煮沸时间较长，则染成微蓝色。
最简单而可靠的方法是将矿物颗粒置于含Mn［SCM及Ag2∣S(‰］的溶液中，文石在1分钟以后即变灰色，接着就转变成黑色。
但方解石反应很慢，一小时以后，才能呈现浅灰色。
孔雀石：CU2［CO3］(OH)2,单斜晶系。
［主要鉴定特征1钟乳状、肾状或葡萄状集合体，其内部具放射纤维状或同心层状，特征的孔雀绿色(色调变化大，从暗绿色、鲜绿色到白色)，淡绿色条痕，解理〃｛201｝和｛010｝完全，相对密度较大，与冷稀HCl相遇起泡。
第一章 晶体的基本性质
研究表明，数以千计的不同种类晶体 尽管各种晶体的结构各不相同，但都具有 格子状构造，这是一切晶体的共同属性。
与晶体结构相反， 内部质点不作周期 性的重复排列的固 体，即称为非晶质 体。
11
水晶
玻璃
晶体:短(或近)程有序, 长(远)程有序
非晶体:短(或近)程有序, 长(远)程无序
12
二.空间格子的概念与获得
（1）空间格子—是表示晶体内部结构中质点周 期性重复排列规律的几何图形。
（2）等同点或相当点：点的内容(或种类)相同; 点的周围环境相同。
（3）空间格子的获得： ①首先必须找出晶体结构中的相当点； ②按照一定的规则将相当点连接起来，就形 成了空间格子。
13
石盐的晶体结构
14
空间格子的获得：
一维图案
26
五.研究简史及主要分支
研究简史：
★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 。
► 最小内能性: 在相同的热力学条件下，与同种化学成分的气
体、液体及非晶质体相比，以晶体的内能为最小。
内能 = 动能 + 质点在平衡点 周围作无规则 振动的能量
势能 质点间相对 位置所产生 能量
25
► 稳定性：在相同的热力学条件下，具有相同化学 成分的晶体和非晶质体相比，晶体是稳定的， 而非晶质体是不稳定的。对于化学成分相同的 物质，以不同的物理状态存在时，其中以结晶 状态最为稳定。这一性质与晶体的内能最小是 吻合的。在没有外加能量的情况下，晶体是不 会自发地向其它物理状态转变的。
《结晶学与矿物学》(二)教案
多型 3. 键型——离子键→共价键、金属键
←—动画及模型展示：辉 钼矿结构
三. 分类
1. 类型——简单硫化物 ——复硫化物 ——硫盐
2. 依据——S2——[S2] 2- 或[As S] 2——[As S3] 3-、[Sb S3] 3-
四.形态物性
学生归纳总结（课后完成）
五. 成因
二、 课程教学的基本内容、要求及学时分配
第九章 矿物的外部属性
主讲 4 学时，实习 6
一．矿物和矿物学的概念
学时。
Mineral：（1）自然过程产生的单质或化合物；（2）
它们具有一定的化学成分和内部结构，从而有一定的 举例
形态、物理化学性质；（3）它们在一定的地质和物理
化学条件下稳定；（4）是组成岩石和矿石的基本单位。
书写规则：
前 —→后：阳离子（复盐）—阴离子（络阴离子团）
—附加阴离子—结晶水 七、矿物分类
原则与体系
第十一章 自然元素矿物
主讲 2 学时
一 概述
认识实习：2 学时
1. 概念 自然元素矿物——1 种元素；
混晶——2 种或 2 种以上元素、类质同象； 金属互化物矿物——2 种或 2 种以上金属元素、 金属键、一定比例、占据一定结构位置。 2. 矿物种数：～40
成因：高温高压
四. 自然半金属元素矿物通性。
第十二章 硫化物及其类似 化合物矿物
简述
主讲 2 学时 认识实习：2 学时
一 概述
1. 概念、分布及意义 概念 矿物种数：>300 地壳分布：0.15WB% 资源属性：有色金属、稀散元素矿产 其他属性
二 晶体化学
←—重点！
1. 化学组成 阴离子——S2-、Se2-、Te2-、As2-、Sb2-、Bi2络阴离子——对硫[S2] 2- 或[As S] 2-； ——[As S3] 3-、[Sb S3] 3阳离子——铜型和过渡型 类质同象——等价 异价
结晶学与矿物学实验指导书
《结晶学及矿物学》实验指导书昆明理工大学《结晶学及矿物学》实验指导书编者：周梅刘星国土资源工程学院二00四年一月目录实验一晶体的对称 (1)实验二单形、聚形 (3)实验三晶体定向、符号 (7)实验四晶体化学 (10)实验五矿物的实际形态 (12)实验六矿物的光学性质 (14)实验七矿物的力学性质及其它性质 (15)实验八矿物各论 (17)附录一可用矿物的工业分类 (19)附录二相似矿物对比表 (21)附录三稀有和分散元素在常见矿物中的半生含量表 (30)实验一晶体的对称一、要求：1．通过对晶体模型的实际操作，练习找对称要素的方法。
2．学会根据晶体对称的特点，划分晶体所属的晶族和晶系。
二、内容和方法1．找对称要素：（1）在晶体模型上找对称面、对称轴、对称中心。
（2）晶体模型上的对称要素可以在下列位置去找：●对称面（P）─可能是垂直平分晶面或垂直平分晶棱的平面；可能是包含晶棱的平面。
●对称轴（Ln）—可能是通过晶棱中点的连线；可能是通过两平行晶面中心的连线；可能是通过隅角两端的连线。
（注意：当某一对称轴可以是几种轴次时，应取最高轴次；如同时为L2、L3、L6，则应取L6为该轴的轴次。
）●对称中心（C）─将晶体置于桌子上，观察晶体上面的晶面与接触桌面的晶面是否相等平行，如果晶体中每一对晶面都是这样两两平行，同形等大，方向相反，则晶体具有对称中心。
（注意：对称中心在晶体中最多只有一个或不存在。
只要有一个晶面无对应晶面与之平行时该晶体无对称中心。
）●旋转反伸轴（L ）─在实际中常用的有L 和L ，因L 首先必须是L2，L 首先必须是L3，故在没有对称中心的晶体中，L2有可能是Li4、L3有可能是Li6，须注意观察检验。
2．利用组合定理推导晶体的对称要素：（1）先找主要对称轴：将之置于直立位置。
（2）再观察下列各项：有无包含直立轴的对称面，若有，根据定理Ln+P//→LnnP推导。
有无垂直直立轴的对称面，若有，根据定理Ln+P┴→LnPC推导。
{冶金行业结晶学及矿物学
（冶金行业）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。
《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 第6章
(positive form and negative form)。
（4）开形与闭形：
所有晶面可以封闭一定空间的单形称为闭形(closed form)，反之称开形(open form)
（5）定行与变形：
晶面间角度恒定的单形称为定形（constant form），反之为变形（various form）
它们的对称型不同，所以不能相聚，对吗?为什么? 4 为什么在三方晶系（除3外）和六方晶系（除6外）对称型都出现六方柱这一单形?这
些六方柱对称性一样吗?为什么? 5 在同一晶体中能否出现两个相同形号的单形? 6 菱面体与六方柱能否相聚?相聚之后其对称型就属于3，3m还是6/mmm?为什么? 7 在聚形中如何区分下列单形：斜方柱与四方柱；斜方双锥、四方双锥与八面体；三
三次轴，即Z轴方向（C） X或Y或U轴方向（a）
六次轴，即Z轴方向（C） X或Y或U轴方向(a) 与位2呈30º（2a+b）
X轴方向（a） Y轴方向（b） Z轴方向（c）
23 、 m3 、 43m 、 43、 m3m
4 、 422、 4/m、 4mmm 、 4/mmm
3 、 32 、 3m 、 3m 6 、 62 、 6/m 、 6mm、 6/mmm、 62m
222、 mm2、 mmm
Y轴方向（b）
2、
m、
2/m
思考题 1 是否可以说立方体单形可以分成3对平行双面，为什么? 2 晶面与任何一个对称型的位置关系最多只能有7种，所以一个晶体上最多只能有7个
单形相聚构成聚形? 3 根据单形的几何形态得出：立方体的对称型为m3m，五角十二面体的对称型为m3，
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理论部分：
1．对于结晶学部分，重点是：晶体的本质特点及晶体对称理论。
要求学生掌握晶体形态的空间对称规律与理论，并理解这种对称及其所有性质来源于晶体内部的格子构造；掌握晶体晶体定向方法及各晶面、晶棱符号的含义。
难点是：晶体对称的空间操作、宏观形态与微观结构的对应关系以及晶体内部结构的对称规律。
解决的办法是：对于空间操作与空间概念的形成，一定要在实习课中借助于晶体形态模型的反复操作，最好是师生面对面地在晶体模型上的反复操作，因此，该课程的实习课是非常重要的。
另外，在课堂讲授过程中，也要借助于动画演示来说明一些空间概念，因此，该课程的CAI课件制作也是非常重要的，所以，我们在以前多年将该课程的最需要动画演示的部分内容制作了多个CAI课件，可供教员上课使用，也可供学生课后自学，收到了很好的效果。
2．对于矿物学通论部分，重点是：矿物的内部成分、结构与矿物宏观形态、物理性质的关系，矿物的形成、稳定、演化规律。
要求学生掌握矿物形态、物理性质等特征与内部晶体结构、化学成分的联系，并理解矿物在地质体中随地质条件的变化而发生成分、结构变化的原理。
难点是：熟练掌握肉眼观察矿物形态、物理性质的技巧，熟练掌握划分光泽、解理等物理性质特征的等级。
解决的办法是：在实践过程中积累经验，通过多观察建立感性认识。
3．对于矿物学各论部分，重点是：矿物的晶体化学分类体系以及各大类/类/族矿物的共同性质及其各大类/类/族矿物之间的对比，要求学生掌握各大类/类/族矿物的共同的晶体化学原理，掌握60-70种矿物的鉴定特征及成因特征，学会用结晶学中的晶体对称、结构原理分析具体某矿物的形态及物理性质。
实习部分：
1．对于结晶学部分：学生借助于各种晶体形态、对称规律的模型建立对称操作的空间概念，晶体模型是认识晶体对称规律重要武器，只有通过具体、形象的晶体模型才能认清一些抽象、理性的空间概念。
多年的教学实践表明，这种重视形象、直观的晶体模型观察与分析的教学方法对结晶学中抽象、理性的空间概念的认识是非常可行的。
2．对于矿物学通论部分：学生通过多观察矿物标本建立对矿物形态、物理性质与现象的感性认识。
因为是感性认识，所以经验非常重要，只能靠“熟能生巧”。
3．对于矿物学各论部分：在实习课中反复对比不同大类/类/族的矿物特征，经常进行未知矿物鉴定测试，培养认识矿物与鉴定矿物的能力。
总之，“结晶学及矿物学”是一门实践性很强的专业基础课，在结晶学中要借助于实践，通过形象直观的模型来认识抽象的、理性的空间概念；在矿物学中则要通过实践建立各种矿物特点、现象的感性认识。