第二章 晶質(zhì)與非晶質(zhì)空間格子

第二章晶質(zhì)與非晶質(zhì)空間格子第1頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第二章晶體與非晶體

一、晶體的概念要理解什么是晶體，我們先從晶體概念的形成來(lái)理解：1．一般人對(duì)晶體的理解，請(qǐng)幾個(gè)學(xué)生講自己所認(rèn)為的晶體是什么。2．古代人對(duì)晶體的理解：古人將凡是天然具有（非人工琢磨而成）幾何多面體形態(tài)的固體稱為晶體。如水晶、石鹽。相傳古羅馬人在阿爾卑斯山中初得水晶時(shí)，以為它是由冰所變，甚為驚奇。英文的“crystal（水晶）”一詞即源于希臘語(yǔ)的“Krystallos”，亦即“透明的水”。中國(guó)古人更是認(rèn)定水晶乃“多年老冰”，所以又賦予其“水精”、“水玉”、“玉晶”、“千年冰”等惹人遐思的名稱?！按吮В笫廓q如此，則其說(shuō)之深入人心也久矣”（語(yǔ)見(jiàn)章鴻釗《石雅》）。3．認(rèn)識(shí)的進(jìn)步：在現(xiàn)實(shí)生活中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象：相同的物質(zhì)，其所有性質(zhì)都相同，但外形不同，如晶體味精與粉狀味精，粗鹽與精鹽，前者具有幾何多面體，后者則不具備。除此而外，其它性質(zhì)均相同，我們就不能把前者稱為晶體而將后者視為非晶體。由此說(shuō)明，僅僅利用有無(wú)規(guī)則的幾何多面體外形來(lái)定義晶體是不恰當(dāng)?shù)?。?頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三自1784年誕生—結(jié)晶學(xué)。1895年X—射線。

1912年X—射線結(jié)構(gòu)研究應(yīng)用。本質(zhì)：在一切晶體中，組成它們的質(zhì)點(diǎn)（原子、離子、離子 團(tuán)、分子等）在空間都是按格子構(gòu)造的規(guī)律來(lái)分布的。例如，石墨、石英。結(jié)論：一定化學(xué)成分的礦物，大部分都具有由原子規(guī)則排列的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)。第3頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4．晶體的概念近代應(yīng)用X射線分析的方法，揭示了大量晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明：一切晶體，不論其外形如何，化學(xué)組成如何，它的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）都是作規(guī)律性排列的。也就是說(shuō)，只要是晶體，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)都是有規(guī)律排列的。前例提到的粗鹽（具立方體外形）與精鹽（粉狀），盡管其外形不同，但它們內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)Na與Cl的排列規(guī)律都是一樣的（以NaCl晶體模型舉例說(shuō)明）。第4頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)的本質(zhì)：氯化鈉晶體－－－－立方體的外形。X—衍射分析：每個(gè)小立方體中質(zhì)點(diǎn)排列的方式是完全相同的。Cl-離子

Na+離子

氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)第5頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三 晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)這種規(guī)律排布，目前已可借助于高分辨透射電子顯微鏡直接觀察到。由NaCl結(jié)構(gòu)模型的觀察我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的規(guī)則排列表現(xiàn)為質(zhì)點(diǎn)的周期重復(fù)（舉Na與Cl的周期重復(fù)排列的例子）。可以看出：三方向，Cl-與Na+是每隔0.563nm的距離重復(fù)一次。內(nèi)部結(jié)構(gòu)：Cl-離子和Na+離子在三維空間均成周期性重復(fù)的規(guī)則排列而構(gòu)成一種格子狀的構(gòu)造。 其他晶體也如此。（長(zhǎng)石：架狀硅酸鹽）第6頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三綜上所述，我們對(duì)晶體作出如下定義：晶體是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間成周期性重復(fù)排列的固體；或者說(shuō)，晶體是具有格子構(gòu)造的固體。

我們將質(zhì)點(diǎn)的這種周期性重復(fù)排列稱為格子構(gòu)造。具體地說(shuō)，一切晶體，不論其外形如何，它的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）都是作規(guī)律排列的。這種規(guī)律表現(xiàn)為質(zhì)點(diǎn)在三維空間作周期性的平移重復(fù)，從而構(gòu)成了格子構(gòu)造。因此，按照現(xiàn)代的概念，凡是質(zhì)點(diǎn)作規(guī)律排列具有格子構(gòu)造的物質(zhì)即稱為結(jié)晶質(zhì)，結(jié)晶質(zhì)在空間的有限部分即為晶體。第7頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間的周期性要重復(fù)排列，就體現(xiàn)了晶體結(jié)構(gòu)的平移有序性。那么，什么是晶體結(jié)構(gòu)的平移有序性呢？重要！ 晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平移有序性對(duì)照NaCl結(jié)構(gòu)模型講解：該模型是從NaCl晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)中割取出來(lái)的最小的一部分，而NaCl結(jié)構(gòu)就是由若干這樣的部分沿三度空間碓砌而成，所以這一小部分的周期性重復(fù)排列就構(gòu)成了NaCl的晶體結(jié)構(gòu)。在1mm3的NaCl晶體內(nèi)，就包含1立方納米大的立方體小塊達(dá)到7×1017個(gè)。若在NaCl晶體結(jié)構(gòu)中，將一立方體小塊按一定的規(guī)律移動(dòng)一段距離后，便會(huì)與另一立方體小塊重合，這就體現(xiàn)了晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平移有序性。晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有三維平移有序性。（以NaCl模型演示）以上從NaCl的晶體結(jié)構(gòu)說(shuō)明了晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平移有序性，對(duì)于其它任何晶體，不管是原子種類有多少，也不管這些質(zhì)點(diǎn)在空間排列的具體形式上有多么復(fù)雜，但所有這些質(zhì)點(diǎn)在三維空間都是成周期性平移重復(fù)規(guī)則排列的。只不過(guò)不同的晶體，其周期性重復(fù)排列的規(guī)則不同而已。所以，晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的這種三維平移有序性是一切晶體的共同特征。第8頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、晶體的空間格子構(gòu)造規(guī)律（一）空間格子（二）空間格子要素1.結(jié)點(diǎn)2.行列3.面網(wǎng)4.平行六面體（三）14種空間格子第9頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（一）空間格子

晶體的本質(zhì)在于內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間作平移周期重復(fù)?？臻g格子是表示這種重復(fù)規(guī)律的幾何圖形。如氯化鈉（NaCI）的晶體結(jié)構(gòu)。先在結(jié)構(gòu)中選出任一幾何點(diǎn)，然后在結(jié)構(gòu)中找出與此點(diǎn)相當(dāng)?shù)膸缀吸c(diǎn)（相當(dāng)點(diǎn)）。連結(jié)三維空間的相當(dāng)點(diǎn)，即獲得空間格子，其一般形式如圖所示。為了研究晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的重復(fù)規(guī)律而不受晶體大小的限制，我們假定空間格子為無(wú)限圖形。第10頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

晶體的空間格子規(guī)律晶體的格子構(gòu)造決定晶體各項(xiàng)性質(zhì)。晶體結(jié)構(gòu)的格子構(gòu)造規(guī)律（氯化鈉）：選擇一個(gè)幾何點(diǎn)——等同點(diǎn)——空間點(diǎn)陣石鹽中的點(diǎn)陣圖（白點(diǎn)表示等同點(diǎn)）第11頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三發(fā)現(xiàn)等同點(diǎn)的圖形：同一晶體，得出的等同點(diǎn)的空間分布，是一致的。等同點(diǎn)則稱為陣點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)，點(diǎn)陣中各個(gè)結(jié)點(diǎn)在空間的分布規(guī)律，體現(xiàn)了相應(yīng)結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)排列的重復(fù)規(guī)律。

等同點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)）石鹽晶體結(jié)構(gòu)的空間格子第12頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

結(jié)點(diǎn)在三維空間周期性重復(fù)這一性質(zhì)，體現(xiàn)了一切晶體所共有的基本特性?？臻g格子：由結(jié)點(diǎn)在三維空間做周期性重復(fù)排列構(gòu)成的無(wú)限圖形。晶體中的原子、離子或分子有規(guī)律的排列，形成在三維空間呈周期性重復(fù)排列的幾何點(diǎn)（即結(jié)點(diǎn)），這些幾何點(diǎn)的連結(jié)成無(wú)限的立體幾何圖形，稱為空間格子。它是從具體的晶體結(jié)構(gòu)中抽象出來(lái)的。

單位平行六面體：一個(gè)空間格子總是可以被三組相交的面網(wǎng)劃分成一系列相互平行疊置的一個(gè)最小重復(fù)單位，那就是單位平行六面體。

空間格子類型：根據(jù)結(jié)點(diǎn)在單位平行六面體中的分布情況，將其劃分為原始格子、底心格子、體心格子和面心格子等4種可能的形式。晶體中共有14種不同的空間格子類型。

第13頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（二）空間格子的要素1.結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)是空間格子中的點(diǎn)，并不代表任何質(zhì)點(diǎn)，它們只有幾何意義，為幾何點(diǎn)。2.行列

結(jié)點(diǎn)在直線上的排列即構(gòu)成行列。3.面網(wǎng)結(jié)點(diǎn)在平面上的分布即構(gòu)成面網(wǎng)。4.平行六面體空間格子可以劃出一個(gè)最小重復(fù)單位，那就是平行六面體。它由六個(gè)兩兩平行而且相等的面組成。第14頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中所劃分出的這樣的相應(yīng)的單位，稱為晶胞。整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)可視為晶胞在三維空間平行地、毫無(wú)間隙地重復(fù)累疊。晶胞的形狀與大小，則取決于它的三個(gè)彼此相交的棱的長(zhǎng)度（a、b．c）和它們之間的夾角（α、β、γ）。

第15頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第16頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三④平行六面體—由三條不共面的行列及與此三行列相應(yīng)地平行行列便將整個(gè)空間格子劃分成一系列平行疊置的六面體。平行六面體即是空間格子的最小單位，稱為單位平行六面體。在單位平行六面體劃分出來(lái)的相應(yīng)單位，稱為晶胞第17頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

（三）十四種空間格子同一個(gè)空間點(diǎn)陣，劃分平行六面體的方式是多種多樣的。選擇平行六面體的原則：①所選平行六面體的對(duì)稱性應(yīng)符合整個(gè)空間點(diǎn)陣的對(duì)稱性。第18頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三②選擇棱與棱之間直角關(guān)系為最多的平行六面體③所選平行六面體之體積應(yīng)最小。④當(dāng)對(duì)稱性規(guī)定棱間的交角不能為直角關(guān)系時(shí)，應(yīng)選擇結(jié)點(diǎn)間距小的行列作為平行六面體的棱，且棱間的交角接近于直角的平行六面體。單位平行六面體，a、b、c

、、、是表征它本身形狀、大小的一組參數(shù)，稱為格子參數(shù)或點(diǎn)陣參數(shù)。cab單位平行六面體參數(shù)第19頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三單位平行六面體與坐標(biāo)軸的關(guān)系：棱交角＝坐標(biāo)軸之間交角。

a、b、c＝軸單位。a、b、c、、、關(guān)系有七種情況，與單位平行六面體七種格子相對(duì)應(yīng)。

3.2.1立方格子

a=b=c===90o第20頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.2.2三方格子

a=b≠c==90o≠90o第21頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.2.3四方格子

a=b≠c===90o第22頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.2.4六方格子

a=b≠c==90o=120o第23頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.2.5斜方（正交）格子

a≠b≠

c===90o第24頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.2.6單斜格子

a≠b≠c==90o≠90o第25頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3.2.7三斜格子

a≠b≠c≠≠≠90o第26頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三結(jié)構(gòu)中代表各類等同點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)在空間的排列方式來(lái)說(shuō)，格子的種類有、且只有上述十四種。按結(jié)點(diǎn)位置，可有四種不同的類型：P——

原始格子（角頂）C——

底心格子（角頂、頂?shù)酌妫㊣——

體心格子（角頂、體心）F——

面心格子（角頂、每個(gè)面）十四種形式的空間格子〔布拉維(Bravais)格子〕第27頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第28頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第29頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第30頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第31頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第32頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（四）晶體的基本性質(zhì)我們將一切晶體所共有的，并且是由晶體的格子構(gòu)造所決定的性質(zhì)，稱為晶體的基本性質(zhì)，簡(jiǎn)述如下：

1．自限性：即晶體具有自發(fā)地形成幾何多面體形態(tài)的性質(zhì)。我們知道，格子構(gòu)造本身就是幾何多面體形態(tài)的，而晶體具格子構(gòu)造，所以晶體能按照自己的格子構(gòu)造形態(tài)，自發(fā)地形成該種形態(tài)的晶體。如石鹽的格子構(gòu)造是立方體形態(tài)，它的晶體形態(tài)就是立方體。石墨的格子構(gòu)造是層狀的、形態(tài)為片狀。2．均一性和異向性均一性：晶體是具格子構(gòu)造的固體，同一晶體的各個(gè)部分質(zhì)點(diǎn)的分布是相同的，所以同一晶體的各個(gè)部分的性質(zhì)是一樣的，這就是晶體的均一性。例如將一塊純將的水晶打碎，每一塊的成分都是SiO2，比重都是2.65，這就是晶體均一性的表現(xiàn)。異向性：同一格子中，在不同的方向上質(zhì)點(diǎn)的排列一般是不同的（舉NaCl格架例），因而晶體的性質(zhì)也隨方向的不同而有所差異，這就是晶體的異向性。如礦物藍(lán)晶石，在不同方向上硬度不同，沿晶體延長(zhǎng)方向用小刀可刻動(dòng)，而沿垂直晶體延長(zhǎng)方向小刀刻不動(dòng)。不同方向性質(zhì)不同。注意均一性與異向性概念的區(qū)別：均一性指的是同一晶體的不同部分性質(zhì)相同；異向性指的是同一晶體不同方向性質(zhì)不同。第33頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3．最小內(nèi)能與穩(wěn)定性在所有物質(zhì)中，晶體具有最小的內(nèi)能。物體的內(nèi)能包括動(dòng)能與位能。而位能的大小則決定于質(zhì)點(diǎn)間的距離與排列。晶體是具有格子構(gòu)造的固體，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的排列是質(zhì)點(diǎn)間引力和斥力達(dá)到平衡的結(jié)果，故晶體有最小的位能，也即晶體具有最小內(nèi)能。晶體的內(nèi)能最小是由于它具有格子構(gòu)造的結(jié)果。由于晶體具有最小的內(nèi)能，所以處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，這就是晶體的穩(wěn)定性。只有內(nèi)能最小的物體才最穩(wěn)定。就像人站在陡坡上就沒(méi)有站在平地上穩(wěn)定一樣。4．對(duì)稱性：是晶體最重要的性質(zhì)，后章專門(mén)介紹。第34頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

參考知識(shí)：非晶質(zhì)體非晶質(zhì)體：質(zhì)點(diǎn)在空間的排列是無(wú)序的。“硬化了的液體”在外形上：無(wú)定形體內(nèi)部結(jié)構(gòu)：無(wú)規(guī)律可尋具有特點(diǎn)：①不具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，原子排列無(wú)規(guī)則

②無(wú)固定外表形態(tài)③無(wú)固定熔點(diǎn)

④不能用射線法測(cè)定其內(nèi)部結(jié)構(gòu)⑤各方向上的物理性質(zhì)相同

⑥具有晶質(zhì)化的趨勢(shì)第35頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（三）非晶質(zhì)體的概念 指內(nèi)部原子或離子在三維空間不呈規(guī)律性重復(fù)排列的固體。非晶質(zhì)體不具格子構(gòu)造，它不是真正意義上的固體，而是一種呈凝固態(tài)的過(guò)冷凝體。非晶質(zhì)體如玻璃、琥珀、松香等，這些物質(zhì)的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的分布類似于液體，在非晶質(zhì)體的各個(gè)部位上，沒(méi)有任何兩部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是完全相同的，它們只是統(tǒng)計(jì)意義上才是均一的。因此，非晶質(zhì)體不具有晶體那樣的性質(zhì)。（四）非晶質(zhì)體與晶體間的轉(zhuǎn)化

1．實(shí)例：巖漿迅速冷凝而形成非晶質(zhì)的火山玻璃，經(jīng)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代，其內(nèi)部原子進(jìn)行很緩慢的擴(kuò)散和調(diào)整，趨向于形成規(guī)則排列，由非晶質(zhì)的火山玻璃逐漸地向著法晶態(tài)轉(zhuǎn)變，最終成為晶體。我們?cè)诠爬系幕鹕綆r中常見(jiàn)到這種情況。這種非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)的作用過(guò)程被稱為晶化或脫?；Ｅc此相反，當(dāng)晶體因內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的規(guī)則排列遭到破壞而向非晶質(zhì)體轉(zhuǎn)變的作用，則稱為非晶化或玻璃化。例如一些含放射性元素的礦物，則稱為非晶化或玻璃化。例如一些含放射性元素的礦物，其晶格受放射性蛻變時(shí)所發(fā)出的—射線的作用破壞而轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷з|(zhì)體，這種作用特別稱為變質(zhì)非晶化作用。第36頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2．解釋：晶化與非晶化有著本質(zhì)的不同。晶體具有最小內(nèi)能，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間引力和斥力是平衡的，若使質(zhì)點(diǎn)間的距離增大或減小，都將導(dǎo)致質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)位能增加。而非晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)不作規(guī)則排列，質(zhì)點(diǎn)間的距離不是平衡距離，因而其位能較晶體大。晶體中的質(zhì)點(diǎn)只在其平衡位置振動(dòng)而不脫離其平衡位置，是一個(gè)穩(wěn)定體系，要使其質(zhì)點(diǎn)脫離其平衡位置而向非晶質(zhì)轉(zhuǎn)化，就必須從外界傳入能量。因此，在沒(méi)有外來(lái)能量的作用下，晶體是穩(wěn)定的，不可能自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w。實(shí)驗(yàn)證明，晶體變?yōu)榉蔷w是一個(gè)吸熱反應(yīng)，如石英晶體加熱到1713℃變?yōu)槭⒉Ａ?，其所吸收的熱量用于破壞晶體的格子構(gòu)造。非晶質(zhì)體中的質(zhì)點(diǎn)位能較大，故總是趨向于達(dá)到最小內(nèi)能，以便穩(wěn)定焉，故非晶質(zhì)體有自發(fā)地轉(zhuǎn)化為晶體的趨向。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)物體由非晶態(tài)過(guò)渡到結(jié)晶狀態(tài)時(shí)，都是放熱，這些析出的熱能，即為質(zhì)點(diǎn)多出的位能。3．結(jié)論：對(duì)同成分的晶體和非晶體而言，晶體是穩(wěn)定的而非晶體是不穩(wěn)定的，非晶質(zhì)體有自發(fā)地向晶體轉(zhuǎn)化的必然趨勢(shì)，但晶體決不會(huì)自發(fā)地向非晶質(zhì)體轉(zhuǎn)變。第37頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三復(fù)習(xí)基本概念

1.晶體：質(zhì)點(diǎn)作規(guī)律排列,具有格子構(gòu)造的即稱為結(jié)晶質(zhì),結(jié)晶質(zhì)在空間的有限部分即為晶體。即晶體是具有格子構(gòu)造的固體。

晶體的內(nèi)部對(duì)稱導(dǎo)致其外部具有規(guī)則的幾何外形，凡是天然具有幾何多面體形態(tài)的固體都稱為礦物晶體，如水晶、碧璽等。各類晶體形態(tài)復(fù)雜多樣，大小懸殊，如有的礦物晶體可重達(dá)百噸。直徑數(shù)十米；有的則需要借助顯微鏡，甚至電子顯微鏡或X射線分析方能識(shí)別。第38頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第39頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

2.非晶質(zhì)體：有些狀似固體的物質(zhì)如玻璃、歐泊、琥珀等，它們的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)不作規(guī)則排列，不具格子構(gòu)造稱為非晶質(zhì)或非晶質(zhì)體。內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的不規(guī)則排列使其不具有規(guī)則的幾何外形。

（1）內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)不作規(guī)則排列，不存在周期性重復(fù)，即不具有格子構(gòu)造；

（2）不具有規(guī)則的外形。第40頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4.多晶質(zhì)體：由多個(gè)小晶體組合在一起形成的巖石或者玉石，稱為多晶質(zhì)體。按單體的結(jié)晶習(xí)性及集合方式的不同可分為粒狀、片狀、板狀、針狀、柱狀、棒狀、放射狀、纖維狀、晶簇狀等如：翡翠、石英巖孔雀石軟玉等。

5.隱晶質(zhì)體：由無(wú)數(shù)個(gè)非常小的晶體組合在一起形成的巖石或者玉石，這些微晶小到在光學(xué)顯微鏡下也不易分辨出晶體的個(gè)體，稱為隱晶質(zhì)體，如蛇紋石玉、瑪瑙等。第41頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三必記內(nèi)容：表示晶體在三維空間周期性重復(fù)排列的幾何圖形叫：空間格子最小單位是：平行六面體（晶胞）的六個(gè)參數(shù)是：；____種形狀____種類型的格子分別為：______;按不同晶體結(jié)構(gòu)中各類等同點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)在空間的排列方式，一共有______種空間格子。7種形態(tài)格子中6個(gè)參數(shù)的關(guān)系分別為：第42頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第43頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第44頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、晶體的形成（一）晶體形成的方式1.由氣相轉(zhuǎn)變?yōu)榫w2.由液體轉(zhuǎn)變?yōu)榫w3.由固體轉(zhuǎn)變?yōu)榫w（二）晶核的形成和晶體生長(zhǎng)理論第45頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1?？迫麪柪碚撡|(zhì)點(diǎn)是一個(gè)一個(gè)向晶核上粘附的，先長(zhǎng)完一條行列，然后長(zhǎng)相鄰的行列，長(zhǎng)完一層面網(wǎng)，再長(zhǎng)下一步一層面網(wǎng)。晶面是平行向外推移的。第46頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第47頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三在晶核形成以后，結(jié)晶物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)繼續(xù)向晶核上粘附，晶體則得以生長(zhǎng)。質(zhì)點(diǎn)粘附就是按晶體格子構(gòu)造規(guī)律排列在晶體上。質(zhì)點(diǎn)向晶核上粘附時(shí)，在晶體不同部位的晶體格子構(gòu)造對(duì)質(zhì)點(diǎn)的引力是不同的。也就是說(shuō)，質(zhì)點(diǎn)粘附在晶體不同部位所釋放出的能量是不一樣的。由于晶體總是趨向于具有最小的內(nèi)能，所以，質(zhì)點(diǎn)在粘附時(shí)，首先粘附在引力最大、可釋放能量最大的部位，使之最穩(wěn)定。第48頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

在理想的條件下，結(jié)晶物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)向晶體上粘附有三種不同的部位（圖）：質(zhì)點(diǎn)粘附在晶體表面三面凹角的1處，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)受三個(gè)最近質(zhì)點(diǎn)的吸引，若質(zhì)點(diǎn)粘附在晶體表面兩面凹角的2處，則受到兩個(gè)最近質(zhì)點(diǎn)的吸引，此處質(zhì)點(diǎn)所受到的吸引力不如1處大，若質(zhì)點(diǎn)在一層面網(wǎng)之上的一般位置3處，所受到的吸引力最小。由此可見(jiàn)，質(zhì)點(diǎn)粘附在晶體的不同部位，所受到的引力或所釋放出的能量是不同的。而且，它首先會(huì)粘附在三面凹角1處，其次于兩面凹角2處，最后才是粘附在一層新的面網(wǎng)上(即3處)。

由此得出晶體生長(zhǎng)過(guò)程應(yīng)該是：先長(zhǎng)一條行列，再長(zhǎng)相鄰的行列，長(zhǎng)滿一層面網(wǎng)，然后開(kāi)始長(zhǎng)第二層面網(wǎng)，晶面(晶體上最外層面網(wǎng))是逐層向外平行推移的。這便是科塞爾一斯特蘭斯基所得出的晶體生長(zhǎng)理論。

用這一理論可以很好地解釋晶體的自限性，并論證晶體的面角恒等定律。但是這一理論是對(duì)處于絕對(duì)理想條件下進(jìn)行的結(jié)晶作用而言的，實(shí)際情況要復(fù)雜得多。例如，向正在生長(zhǎng)著的晶體上粘附的常常不是一個(gè)簡(jiǎn)單的質(zhì)點(diǎn)，而是線晶、面晶甚至晶芽。同時(shí)在高溫條件下，它們向晶體上粘附的順序也可不完全遵循上述規(guī)律。由于質(zhì)點(diǎn)具有劇烈熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，常常粘附在某些偶然的位置上。盡管如此，晶面平行向外推移生長(zhǎng)的結(jié)論，還是為許多實(shí)例所證實(shí)。例如，有些藍(lán)寶石晶體中可以看到六方環(huán)狀色帶，這是因?yàn)榫w在生長(zhǎng)過(guò)程中，介質(zhì)發(fā)生變化使在不同時(shí)間內(nèi)生長(zhǎng)的晶體在顏色色調(diào)上的差異造成的。第49頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2。位錯(cuò)理論

第50頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第51頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三此模型又稱為螺旋生長(zhǎng)理論模型，或BCF理論模型。該模型于1949年由弗朗克首先提出，后由弗朗克等人（Buston、Cabresa、Frank）進(jìn)一步發(fā)展并提出一系列與此相關(guān)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，總稱BCF理論模型。該理論模型認(rèn)為，晶面上存在的螺旋位錯(cuò)露頭點(diǎn)可以作為晶體生長(zhǎng)的臺(tái)階源，促進(jìn)光滑界面的生長(zhǎng)。這種臺(tái)階源永不消失，因此不需要形成二維核。這一理論成功的解釋了晶體在很低的飽和度下仍能生長(zhǎng)，而且生長(zhǎng)出光滑的晶體界面的現(xiàn)象。

螺旋錯(cuò)位形成的臺(tái)階源，圍繞螺旋位錯(cuò)線形成螺旋狀階梯層層上升，按1、2、3、4、5（見(jiàn)圖）的順序，依次生長(zhǎng)，1高于2，2高于3，最后形成一螺旋線的錐形。由于螺旋位錯(cuò)的存在，晶體生長(zhǎng)速率大大加快。在許多實(shí)際晶體表面，利用電子顯微鏡或干涉顯微鏡很容易觀察到晶面中間有螺旋位錯(cuò)露頭點(diǎn)的生長(zhǎng)。這一理論可以解釋許多實(shí)際晶體的生長(zhǎng)。第52頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第53頁(yè)，共69頁(yè)，2023年，2月20日，星期三螺旋生長(zhǎng)理論解釋了層生長(zhǎng)理論所不能解釋的現(xiàn)象，即晶體在很低溫的過(guò)飽和度下能夠生長(zhǎng)的實(shí)