結晶學復習資料(重點知識)

1、1、結晶學：以晶體為研究對象，以晶體的對稱規(guī)律為主要研究內容的一門基礎基礎性的自然科學。2、礦物學：以礦物晶體為研究對象，主要研究各具體礦物晶體的成分、物理性質、成因特點等。3、晶體：內部結構具有周期重復性，即具有格子構造的固體。 晶體結構=點陣（或空間格子）+結構基元4、格子構造：晶體結構的周期重復規(guī)律，這種規(guī)律是可以用格子狀的圖形空間格子表示的。5、空間格子：表示晶體結構周期重復規(guī)律的簡單幾何圖形。6、相當點：滿足以下兩個條件的點：性質相同，周圍環(huán)境相同。7、空間格子的四要素結點: 空間格子中的點,代表具體晶體結構中的相當點。 結點間距：同一行列中相鄰結點間的距離。行列: 結點在直線上的排

2、列。面網: 結點在平面上的分布。 面網密度：面網上單位面積內結點的密度。 面網間距：任意兩相鄰面網間的垂直距離。 （面網密度與面網間距成正比）平行六面體: 結點在三維空間形成的最小重復單位。 平行六面體對應的實際晶體中相應的范圍叫晶胞。8、 晶體的基本性質自限性: 晶體能夠自發(fā)地生長成規(guī)則的幾何多面體形態(tài)。均一性:同一晶體的不同部分物理化學性質完全相同。晶體是絕對均一性，非晶體是統(tǒng)計的、平均近似均一性。異向性：同一晶體不同方向具有不同的物理性質。例如： 藍晶石的不同方向上硬度不同。對稱性：同一晶體中，晶體形態(tài)相同的幾個部分（或物理性質相同的幾個部分）有規(guī)律地重復出現。最小內能性：晶體與同種物質

3、的非晶體相比，內能最小。晶體具有固定的熔點。穩(wěn)定性：晶體比具有相同化學成分的非晶體穩(wěn)定。1、 實際晶體形態(tài)（歪晶）：偏離理想的晶體形態(tài)。2、 面角守恒定律：同種礦物的晶體，其對應晶面間的角度守恒。 （意義：結晶學發(fā)展的奠基石）3、晶體測量：就是測量晶面之間的夾角。 方法：接觸測角（接觸測角儀）反射測角（單圈、雙圈反射測角儀）4、 晶體的投影：將晶面的空間分布轉化為平面圖。 極射赤平投影：晶面的球面投影，晶體的球面坐標，晶體的極射赤平投影，吳氏網 心射極平投影1、 對稱：物體相同部分有規(guī)律的重復。2、 晶體對稱的特點。 由于晶體內部都具有格子構造，通過平移，可使相同質點重復，因此，所有的晶體結構

4、都是對稱的（這種對稱叫平移對稱）。 晶體的對稱受格子構造規(guī)律的限制，因此，晶體的對稱是有限的，它遵循“晶體對稱定律” 。 晶體的對稱不僅體現在外形上，同時也體現在物理性質上。 Ps:格子構造使得所有晶體都是對稱的，格子構造也使得并不是所有對稱都能在晶體中出現的。3、 晶體的宏觀對稱要素和對稱操作 對稱操作：使對稱圖形中相同部分重復的操作。 對稱要素：在進行對稱操作時所應用的輔助幾何要素（點、線、面）。對稱面P 操作為反映。可以有多個對稱面存在，如3P、6P等。對稱軸Ln 操作為旋轉。其中n代表軸次，意指旋轉360度相同部分重復的次數。旋轉一次的角度為基轉角，關系為：n=360/。N2為高次軸，

5、n 6的情況。對稱中心C 操作為反伸。只可能在晶體中心，只可能一個。旋轉反伸軸 Lin 操作為旋轉+反伸的復合操作。 關系：Li1 = C， Li2 = P， Li3 = L3 +C，Li6 = L3 + P4、 對稱要素的組合定理1：LnL2LnnL2 (L2與L2的夾角是Ln基轉角的一半) 逆定理： L2與L2相交，在其交點且垂直兩L2會產生Ln，其基轉角是兩L2夾角的兩倍。并導出n個在垂直Ln平面內的L2。 例: L4L2L44L2 , L3L2L33L2定理2：LnPLnPC (n為偶數) 逆定理： LnC LnPC (n為偶數) PCL2PC這一定理說明了L2、P、C三者中任兩個可以

6、產生第三者。定理3：LnP/LnnP/（P與P夾角為Ln基轉角的一半）；逆定理：兩個P相交，其交線必為一Ln，其基轉角為P夾角的兩倍，并導出n個包含Ln的P。定理4：LinP/ =Lin L2Lin n/2 L2 n/2 P/ （n為偶數）Linn L2nP/（n為奇數）5、32種對稱型（點群及其推導） p36 對稱型（或點群）：晶體形態(tài)中，全部對稱要素的組合。一般來說強調對稱要素時稱對稱型，強調對稱操作時稱點群。6、晶體的分類1、 選擇晶軸的原則與晶體的對稱特點相符合(即一般都以對稱要素作晶軸，要么對稱軸，要么對稱面法線);在遵循上述原則的基礎上盡量使晶軸夾角為90度。2、 軸長：x,y,z

7、 3根晶軸方向上的行列上的結點間距。軸角：3根晶軸正端之間的夾角、。晶胞參數：軸長和軸角。軸率：軸長a:b:c的比例晶體常數：軸率和軸角。3、 各晶系選擇晶軸的具體方法及晶體常數特點4、 晶系的國際符號5、 晶面符號：表征晶面空間方位的符號。6、 晶棱符號：表征晶棱（直線）方向的符號。所有平行棱具有同一晶棱符號。7、 晶帶定律 晶帶: 交棱相互平行的一組晶面。 晶帶軸:移至過晶體中心的一條交棱。 晶帶符號：交棱的晶棱符號。 晶帶定律: 任兩晶帶(晶棱)相交可決定一可能晶面,任兩晶面相交可決定一可能晶帶(晶棱)。8、 整數定律：晶面指數為簡單整數。Why?答：因為指數越簡單的晶面對應到內部結構是

8、面網密度大的面網,而面網密度大的面網容易形成晶面（因為能量低容易形成晶面）,所實際晶體上的晶面就是晶面指數簡單的晶面。1、 單形：是由對稱要素聯系起來的一組晶面的組合。2、 結晶單形：對32種對稱型逐一進行推導，最終將導出結晶學上146種不同的單形。3、 單形的分類特殊形和一般形：根據單形晶面與對稱型中對稱要素的相對位置可以將單形劃分成一般形和特殊形。開形和閉形：根據單形的晶面是否可以自相閉合來劃分。左形和右形：形態(tài)完全類同，在空間的取向上正好彼此相反的兩個形體，可用對稱面使彼此重合。正形和負形：取向不同的兩個相同單形，相互之間能夠借助于旋轉操作彼此重合。定形和變形：一種單形其晶面間的角度為恒

9、定者，稱定形；反之，稱變形。4、 聚形：兩個以上的單形聚合在一起，這些單形共同圈閉的空間外形形成聚形。1、14種空間格子晶體結構中的周期性平移對稱,即：內部質點平移對稱形式只有14種。2、 晶體內部結構的對稱要素平移軸，螺旋軸，滑移面。3、 空間群：晶體內部結構的對稱要素（操作）的組合。4、 等效點系：晶體結構中由一原始點經空間群中所有對稱要素操作所推導出來的規(guī)則點系。1、 晶體生長實驗方法 水熱法高溫高壓生長（高壓釜） 提拉法高溫常壓生長 低溫溶液生長-低溫常壓水溶液生長 高溫熔液生長-高溫常壓在助熔劑生長2、 決定晶體生長形態(tài)的內因布拉維法則(law of Bravais)：晶體上的實際晶

10、面往往平行于面網密度大的面網。PBC（周期性鍵鏈）理論居里-吳里弗原理（最小表面能原理）：晶體上所有晶面的表面能之和最小的形態(tài)最穩(wěn)定。 面網密度大PBC鍵鏈多表面能小。3、 決定晶體生長形態(tài)的外因 溫度、雜質、粘度、結晶速度、渦流（所有這些外因是通過內因起作用的）4、 晶體的溶解與再生 晶體的溶解 蝕像；面網密度大首先被溶解。 晶體的再生 晶體的再生是一個非常復雜的過程。1、 平行連晶：由若干個同種的單晶體，彼此之間所有的結晶方向（包括各個對應的晶軸、對稱要素、晶面及晶棱的方向）都一一對應、相互平行而組成的連生體。2、 雙晶：兩個以上的同種晶體按一定的對稱關系相互取向而組成的規(guī)則連生晶體。3、

11、 雙晶要素：雙晶面，雙晶軸（般來說雙晶軸都是二次軸），雙晶中心。4、 雙晶接合面：雙晶中相鄰單體間彼此接合的實際界面。5、 雙晶律：單體之間形成雙晶的具體規(guī)律。6、 雙晶類型接觸雙晶：a.簡單接觸雙晶、b.聚片雙晶、c.環(huán)狀雙晶d.復合雙晶。貫穿雙晶7、 雙晶的成因及成因類型生長雙晶 原生雙晶轉變雙晶 次生雙晶機械雙晶 次生雙晶8、 雙晶的識別凹入角：有些雙晶有凹入角，但并不是都有 ；平行連晶也有凹入角。有凹入角的一定不是單晶體。假對稱雙晶縫合線：兩個單體之間的接合縫。縫合線兩邊反光不同或晶面花紋不連貫。聚片雙晶紋：一系列密集的縫合線。蝕像9、 浮生：一種晶體以一定的結晶學方位附生于另一晶體的

12、表面。10、 交生：一種晶體嵌于另一種晶體中，但有方向性。11、 能構成浮生、交生的內因：不同晶體之間有相似面網。1、 化學鍵與晶格類型離子晶格：離子鍵，可作為球體來研究，一般遵循最緊密堆積原理。原子晶格：共價鍵，有方向性和飽和性，不可作為球體來研究，不作最緊密堆積。金屬晶格：金屬鍵，無方向性和飽和性，可作為球體來研究，一般遵循等大球最緊密堆積原理。分子晶格：存在分子基團，內部為共價鍵，外部為分子鍵，分子有具體的形狀，一般遵循非球體緊密堆積。氫鍵晶格：氫原子參與成鍵，鍵性介于共價鍵與分子鍵之間，具方向性與飽和性，主要存在于有機化合物晶體中。含氫鍵的礦物通常有氫氧化物、含水化合物、層狀硅酸鹽礦物

13、。2、 類質同像：在晶體結構中某離子被其它類似的離子代替，但不引起鍵性和晶體結構型式發(fā)生質變的現象。3、 影響類質同象的因素 (條件)內因:a.原子或離子的大?。捍笮≡浇咏? 越容易發(fā)生替代;(離子對角線法則)b.離子的類型和鍵型： 類型和鍵型應相同;c.電價平衡：替代前后電價應平衡, 這是先決條件; 如果發(fā)生異價替代, 則要求同時發(fā)生多個替代來達到總電價平衡。異價替代時電價平衡是主要條件, 半徑大小退居次要地位。d.晶格能變?。禾娲缶Ц衲苁亲冃〉膭t容易發(fā)生。外因:a.溫度:高溫易發(fā)生,低溫不易發(fā)生,而且還會發(fā)生固溶體離溶; b.壓力:高壓不易發(fā)生;c.組份濃度：周圍環(huán)境的某離子濃度越高越容易替代進入晶格。4、研究類質同像的意義：礦物晶體成分變化的主要原因；了解稀有元素的賦存狀態(tài)；反映礦物的形成條件。5、 同質多像：同種化學成分的物質，在不同的條件下形成