結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)課后答案

1、第一章 習(xí) 題1.晶體與非晶體最本質(zhì)的區(qū)別是什么?準(zhǔn)晶體是一種什么物態(tài)?答：晶體和非晶體均為固體，但它們之間有著本質(zhì)的區(qū)別。晶體是具有格子構(gòu)造的固體，即晶體的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間做周期性重復(fù)排列。而非晶體不具有格子構(gòu)造。晶體具有遠(yuǎn)程規(guī)律和近程規(guī)律，非晶體只有近程規(guī)律。準(zhǔn)晶態(tài)也不具有格子構(gòu)造，即內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)也沒(méi)有平移周期，但其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列具有遠(yuǎn)程規(guī)律。因此，這種物態(tài)介于晶體和非晶體之間。2.在某一晶體結(jié)構(gòu)中，同種質(zhì)點(diǎn)都是相當(dāng)點(diǎn)嗎?為什么?答：晶體結(jié)構(gòu)中的同種質(zhì)點(diǎn)并不一定都是相當(dāng)點(diǎn)。因?yàn)橄喈?dāng)點(diǎn)是滿足以下兩個(gè)條件的點(diǎn)：a.點(diǎn)的內(nèi)容相同；b.點(diǎn)的周?chē)h(huán)境相同。同種質(zhì)點(diǎn)只滿足了第一個(gè)條件，并不一定能夠滿足第二

2、個(gè)條件。因此，晶體結(jié)構(gòu)中的同種質(zhì)點(diǎn)并不一定都是相當(dāng)點(diǎn)。3.從格子構(gòu)造觀點(diǎn)出發(fā)，說(shuō)明晶體的基本性質(zhì)。 答：晶體具有六個(gè)宏觀的基本性質(zhì)，這些性質(zhì)是受其微觀世界特點(diǎn)，即格子構(gòu)造所決定的?，F(xiàn)分別敘述：a.自限性 晶體的多面體外形是其格子構(gòu)造在外形上的直接反映。晶面、晶棱與角頂分別與格子構(gòu)造中的面網(wǎng)、行列和結(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。從而導(dǎo)致了晶體在適當(dāng)?shù)臈l件下往往自發(fā)地形成幾何多面體外形的性質(zhì)。b.均一性 因?yàn)榫w是具有格子構(gòu)造的固體，在同一晶體的各個(gè)不同部分，化學(xué)成分與晶體結(jié)構(gòu)都是相同的，所以晶體的各個(gè)部分的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)也是相同的。c.異向性 同一晶體中，由于內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在不同方向上的排布一般是不同的。因此，晶體

3、的性質(zhì)也隨方向的不同有所差異。d.對(duì)稱(chēng)性 晶體的格子構(gòu)造本身就是質(zhì)點(diǎn)周期性重復(fù)排列，這本身就是一種對(duì)稱(chēng)性；體現(xiàn)在宏觀上就是晶體相同的外形和物理性質(zhì)在不同的方向上能夠有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)。e.最小內(nèi)能性 晶體的格子構(gòu)造使得其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的排布是質(zhì)點(diǎn)間引力和斥力達(dá)到平衡的結(jié)果。無(wú)論質(zhì)點(diǎn)間的距離增大或縮小，都將導(dǎo)致質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)勢(shì)能增加。因此，在相同的溫度條件下，晶體比非晶體的內(nèi)能要小；相對(duì)于氣體和液體來(lái)說(shuō)，晶體的內(nèi)能更小。f.穩(wěn)定性 內(nèi)能越小越穩(wěn)定，晶體的穩(wěn)定性是最小內(nèi)能性的必然結(jié)果。5.圖1-6中,金紅石結(jié)構(gòu)中的氧離子分屬幾套相當(dāng)點(diǎn)?答:分屬4套相當(dāng)點(diǎn).第二章 習(xí)題1.討論一個(gè)晶面在與赤道平面平行、斜交或垂

4、直時(shí)，投影點(diǎn)與投影基圓之間的距離關(guān)系。 答：根據(jù)晶面極射赤平投影的步驟和方法可知：與赤道平面平行的晶面投影點(diǎn)位于基圓的圓心，斜交的晶面投影點(diǎn)位于基圓的內(nèi)部，直立的晶面投影點(diǎn)位于基圓上。根據(jù)這一規(guī)律可知，投影點(diǎn)與基圓的距離由遠(yuǎn)及近順序分別為與赤道平面平行的晶面、斜交的晶面和垂直的晶面。2.作立方體、四方柱的各晶面投影，討論它們的關(guān)系。答：立方體有六個(gè)晶面，其極射赤平投影點(diǎn)有六個(gè)投影點(diǎn)。四方柱由四個(gè)晶面組成，其投影點(diǎn)只有四個(gè)。四方柱的四個(gè)投影點(diǎn)的分布與立方體直立的四個(gè)晶面的投影點(diǎn)位置相同。如果將四方柱頂?shù)酌嬉餐队?，則立方體與四方柱投影結(jié)果一樣，由此說(shuō)明，投影圖不能放映晶體的具體形狀，只能反映各晶面

5、的夾角情況。3.已知磷灰石晶體上（見(jiàn)附圖）， mm=60，mr=40，作其所有晶面的投影，并在投影圖中求rr=?答：晶面的極射赤平投影點(diǎn)見(jiàn)右圖。在吳氏網(wǎng)中，將兩個(gè)相鄰的r晶面投影點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到過(guò)同一條大圓弧，在這條大圓弧上讀取兩點(diǎn)之間的刻度即為rr=42。4.作立方體上所有對(duì)稱(chēng)面的極射赤平投影。5.請(qǐng)證明:在極射赤平投影圖中,某晶面投影點(diǎn)與圓心的距離h與該晶面的極距角的關(guān)系為:h = rtan/2 (r為基圓半徑).請(qǐng)見(jiàn)教材圖2-6.在直角三角形OSa中,一直角邊長(zhǎng)為r,另一直角邊為Oa,Oa=h,Oa的對(duì)角為/2,根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系可得:h = rtag /2.第三章習(xí)題1.總結(jié)對(duì)稱(chēng)軸、對(duì)稱(chēng)面在晶體

6、上可能出現(xiàn)的位置。 答：在晶體中對(duì)稱(chēng)軸一般出現(xiàn)在三個(gè)位置：a.角頂；b.晶棱的中點(diǎn)；c.晶面的中心。而對(duì)稱(chēng)面一般出現(xiàn)在兩個(gè)位置：a.垂直平分晶棱或晶面；b.包含晶棱。2.旋轉(zhuǎn)反伸操作是由兩個(gè)操作復(fù)合而成的，這兩個(gè)操作可以都是對(duì)稱(chēng)操作，也可以都是非對(duì)稱(chēng)操作，請(qǐng)舉例說(shuō)明之。答：旋轉(zhuǎn)反伸軸Li3是由L3及C的操作復(fù)合而成，在有Li3的地方是有L3和C存在的，這兩個(gè)操作本身就是對(duì)稱(chēng)操作；旋轉(zhuǎn)反伸軸Li6是 由L6和C的操作復(fù)合而成，在有Li6的地方并沒(méi)有L6和C存在的，即這兩個(gè)操作本身是非對(duì)稱(chēng)操作，但兩個(gè)非對(duì)稱(chēng)操作復(fù)合可以形成一個(gè)對(duì)稱(chēng)操作。3.用萬(wàn)能公式證明：Li2=P，Li6=L3+P（提示：Lin

7、=LnC；L3+L2=L6）證明：Li2=L2C，而萬(wàn)能公式中L2C= PLi2=PLi6=L6C，將L3+L2=L6代入可得：Li6=（L3+L2） C = L3+（L2 C）= L3+P4.L33L24P屬于什么晶系?為什么? 答：它屬于六方晶系。因?yàn)長(zhǎng)33L24P也可以寫(xiě)成Li63L23P，而Li6為六次軸，級(jí)別比L3的軸次要高，因此在晶體分類(lèi)中我們一般將Li63L23P歸屬六方晶系。第四章 習(xí)題1.總結(jié)下列對(duì)稱(chēng)型中，各對(duì)稱(chēng)要素在空間的分布特點(diǎn)，它們與三個(gè)晶軸的關(guān)系：m3m，m3，3m。答：在m3m對(duì)稱(chēng)型中，其所有對(duì)稱(chēng)要素為3L44L36L29PC。其中對(duì)稱(chēng)中心C在原點(diǎn)；3個(gè)P分別垂直于

8、其中一個(gè)結(jié)晶軸，另外6個(gè)P分別處于兩個(gè)結(jié)晶軸夾角平分線處；6個(gè)L2分別是任意兩個(gè)結(jié)晶軸的對(duì)角線；4和L3分別位于三個(gè)結(jié)晶軸的體對(duì)角線處，3個(gè)L4相互垂直且分別與一個(gè)結(jié)晶軸重合。在m3對(duì)稱(chēng)型中，其所有對(duì)稱(chēng)要素為3L24L33PC。其中對(duì)稱(chēng)中心C在原點(diǎn)；3個(gè)P相互垂直且分別垂直于其中一個(gè)結(jié)晶軸；4和L3分別位于三個(gè)結(jié)晶軸的體對(duì)角線處，3個(gè)L2相互垂直且分別與一個(gè)結(jié)晶軸重合。在3m對(duì)稱(chēng)型中，其所有對(duì)稱(chēng)要素為L(zhǎng)33P。L3與Z軸重合，3個(gè)P分別垂直于X、Y、U軸。2.區(qū)別下列對(duì)稱(chēng)型的國(guó)際符號(hào)：23與32 3m與m3 6/mmm與6mm3m與mm 4/mmm與mmm m3m與mmm答：首先我們可以通過(guò)這

9、些對(duì)稱(chēng)型的國(guó)際符號(hào)展示的對(duì)稱(chēng)要素，確定它們所屬的晶系。然后將對(duì)稱(chēng)要素按照國(guó)際符號(hào)書(shū)寫(xiě)的方位分別置于其所在的位置。最后根據(jù)對(duì)稱(chēng)要素組合定律將完整的對(duì)稱(chēng)型推導(dǎo)出來(lái)。23與32： 23為等軸晶系，對(duì)稱(chēng)型全面符號(hào)為3L24L3；32為三方晶系，對(duì)稱(chēng)型全面符號(hào)為L(zhǎng)33L2。3m與m3： 3m為三方晶系，對(duì)稱(chēng)型全面符號(hào)為L(zhǎng)33P；m3為等軸晶系，對(duì)稱(chēng)型全面符號(hào)為3L24L33PC。6/mmm與6mm： 6/mmm為六方晶系，對(duì)稱(chēng)型全面符號(hào)為L(zhǎng)66L27PC；6mm6mm為六方晶系，對(duì)稱(chēng)型全面符號(hào)為L(zhǎng)66P。3m與mm： 3m為三方晶系，對(duì)稱(chēng)型全面符號(hào)為L(zhǎng)33P；mm為斜方晶系，對(duì)稱(chēng)型全面符號(hào)為L(zhǎng)22P4/

10、mmm與mmm： 4/mmm為四方晶系，對(duì)稱(chēng)型全面符號(hào)為L(zhǎng)44L25PC；mmm為斜方晶系，對(duì)稱(chēng)型全面符號(hào)為3L23PC。m3m與mmm： m3m為等軸晶系，對(duì)稱(chēng)型全面符號(hào)為3L44L36L29PC；mmm為斜方晶系，對(duì)稱(chēng)型全面符號(hào)為3L23PC。3.觀察晶體模型，找出各模型上的對(duì)稱(chēng)要素，確定對(duì)稱(chēng)型及國(guó)際符號(hào)，并畫(huà)出對(duì)稱(chēng)要素的赤平投影。答：這一題需要模型配合動(dòng)手操作才能夠完成。因此簡(jiǎn)單介紹一下步驟：1）根據(jù)各種對(duì)稱(chēng)要素在晶體中可能出現(xiàn)的位置，找出晶體中所有的對(duì)稱(chēng)要素；2）寫(xiě)出其對(duì)稱(chēng)型后，根據(jù)晶體對(duì)稱(chēng)分類(lèi)中晶系的劃分原則，確定其所屬的晶系；3）按照晶體的定向原則（課本P42-43，表4-1）給晶

11、體定向；4）按照對(duì)稱(chēng)型國(guó)際符號(hào)的書(shū)寫(xiě)原則（課本P56，表4-3）寫(xiě)出對(duì)稱(chēng)型的國(guó)際符號(hào)；5）將對(duì)稱(chēng)要素分別用極射赤平投影的方法投影到平面上。投影的順序一般為先投影對(duì)稱(chēng)面，接著投影對(duì)稱(chēng)軸最后投影對(duì)稱(chēng)中心。4.同一晶帶的晶面，在極射赤平投影圖中怎樣分布?答：同一晶帶的晶面的投影先投到投影球上，它們分布在同一個(gè)大圓上。用極射赤平投影的方法投影到水平面上可以出現(xiàn)三種情況：分布在基圓上（水平的大圓）；分布在一條直徑上（直立的大圓）；分布在一條大圓弧上（傾斜的大圓）。同一晶帶的晶面投影在同一大圓上，因?yàn)橥痪У木嫫浞ň€處于同一圓切面上。5.下列晶面哪些屬于001晶帶?哪些屬于010晶帶?哪些晶面為001

12、與010二晶帶所共有?（100），（010），（001），（00），（00），（00），（0），（110），（011），（0），（101），（01），（10），（10），（10），（0），（01），（01）。 答：屬于001的晶面有：（100），（010），（00），（00），（0），（110），（10），（10）。屬于010的晶面有：（100），（001），（00），（00），（101），（01），（10），（0）。為001與010二晶帶所共有：（100），（00）。6判定晶面與晶面，晶面與晶棱，晶棱與晶棱之間的空間關(guān)系（平行，垂直或斜交）：(1)等軸晶系、四方晶系及斜方晶系晶體：（001）

13、與001；（010）與010；110與001；（110）與（010）。(2)單斜晶系晶體：（001）與001；100與001；（001）與（100）；（100）與（010）。(3)三、六方晶系晶體：（100）與（0001）；（100）與（110）；（100）與（101）；（0001）與（110）。答：（1）等軸晶系中（001）與001垂直；（010）與010垂直；110與001垂直；（110）與（010）斜交。四方晶系中（001）與001垂直；（010）與010垂直；110與001垂直；（110）與（010）斜交。斜方晶系中（001）與001垂直；（010）與010垂直；110與001垂直；（

14、110）與（010）斜交。（2）單斜晶系中（001）與001斜交；100與001斜交；（001）與（100）斜交；（100）與（010）垂直。（3）三、六方晶系中（100）與（0001）垂直；（100）與（110）斜交；（100）與（101）斜交；（0001）與（110）垂直。7.寫(xiě)出(100)、（110）、（111）的三指數(shù)晶面符號(hào)；寫(xiě)出101、110、111的三指數(shù)晶棱符號(hào)。答：(100)、（110）、（111）的三指數(shù)晶面符號(hào)分別為：（100）、（110）、（111）； 101、110、111的三指數(shù)晶棱符號(hào)分別為：210、110、331。第五章習(xí)題1.可不可以說(shuō)立方體單形也可以分成三對(duì)

15、平行雙面，為什么?答：不可以。因?yàn)榱⒎襟w的6個(gè)晶面全部同形等大,且都可以由對(duì)稱(chēng)型m3m中的對(duì)稱(chēng)要素聯(lián)系起來(lái)的，所以它們屬于同一個(gè)單形,不能將它們分開(kāi)為三對(duì)平行雙面。2.晶面與任何一個(gè)對(duì)稱(chēng)型的位置關(guān)系最多只能有7種，所以一個(gè)晶體上最多只能有7個(gè)單形相聚構(gòu)成聚形，此話正確與否? 答：這句話不正確。雖然一個(gè)對(duì)稱(chēng)型最多只能有7種單形，但同一種單形可以同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)在同一晶體上相聚（如：多個(gè)具有L4PC對(duì)稱(chēng)型的四方雙錐可以相聚在一起），因此一個(gè)晶體中單形的數(shù)目可以超過(guò)7個(gè)。這句話改為“一個(gè)晶體上最多只能有7種單形相聚構(gòu)成聚形”即可。3.根據(jù)單形的幾何形態(tài)得出：立方體的對(duì)稱(chēng)型為m3m，五角十二面體的對(duì)稱(chēng)型為

16、m3，它們的對(duì)稱(chēng)型不同，所以不能相聚，對(duì)嗎?為什么? 答：這一結(jié)論不對(duì)。因?yàn)椤傲⒎襟w的對(duì)稱(chēng)型為m3m，五角十二面體的對(duì)稱(chēng)型為m3”是從幾何單形的角度得出的結(jié)果。而單形相聚原則中所說(shuō)的單形是結(jié)晶單形。所以該結(jié)論有偷梁換柱之嫌。實(shí)際上立方體的結(jié)晶單形有5種對(duì)稱(chēng)型，其中就有一種為m3，具有這種對(duì)稱(chēng)型的立方體就能夠與五角十二面體相聚。什么在三方晶系（除3外）和六方晶系（除外），其他對(duì)稱(chēng)型都有六方柱這一單形?這些六方柱對(duì)稱(chēng)一樣嗎?為什么?答：這些六方柱都是結(jié)晶單形（課本P70，表5-5）,它們的對(duì)稱(chēng)型可以屬于三方、六方晶系的，它們的外形相同但對(duì)稱(chēng)不同。因?yàn)榻Y(jié)晶單形不僅考慮幾何外形還要考慮對(duì)稱(chēng)性質(zhì)。5.在

17、同一晶體中能否出現(xiàn)兩個(gè)相同形號(hào)的單形? 答：不能。如果出現(xiàn)相同形號(hào)的單形，它們對(duì)應(yīng)的晶面的空間方位相同，它們的晶面將重合或平行在一起。6.菱面體與六方柱能否相聚?相聚之后其對(duì)稱(chēng)型屬于3，m還是6/mmm?為什么? 答：菱面體和六方柱能夠相聚。相聚后對(duì)稱(chēng)型為m。因?yàn)楦鶕?jù)課本P70，表5-5-5和P71，5-6，對(duì)稱(chēng)型3中沒(méi)有菱面體和六方柱，6/mmm中也沒(méi)有菱面體這一單形。在m中既有菱面體又有六方柱。所以相聚后對(duì)稱(chēng)型可以為m。7.在聚形中如何區(qū)分下列單形：斜方柱與四方柱；斜方雙錐、四方雙錐與八面體；三方單錐與四面體；三方雙錐與菱面體；菱形十二面體與五角十二面體。 答：斜方柱的橫截面為菱形，四方柱

18、的橫截面為正方形。斜方雙錐的三個(gè)切面均為菱形，四方雙錐的橫切面為正方形，兩個(gè)縱切面為菱形，八面體的三個(gè)切面均為正方形。三方單錐只有3個(gè)晶面，四面體有4個(gè)晶面。三方雙錐晶面不能兩兩相互平行，而菱面體的晶面則可以。菱形十二面體的單形符號(hào)為110而五角十二面體的單形符號(hào)為hk0。8.在等軸晶系中下列單形符號(hào)代表哪些常見(jiàn)單形：100，110，111。 答：100立方體，110菱形十二面體，111八面體和四面體。9.等軸晶系、四方晶系和低級(jí)晶族中的（111）都與三個(gè)晶軸正端等交嗎?111各代表什么單形? 答：不是，只有等軸晶系的（111）與三個(gè)晶軸正端等交。等軸晶系中111代表八面體或四面體。四方晶系中

19、111可代表四方雙錐、四方四面體等。斜方晶系中111代表斜方雙錐。因?yàn)橹挥械容S晶系的三個(gè)晶軸上的軸單位相等，四方晶系、低級(jí)晶族的三個(gè)晶軸上的軸單位不同，所以即使是晶面（111）也不代表與三軸等交。10.寫(xiě)出各晶系常見(jiàn)單形及單形符號(hào)，并總結(jié)歸納以下單形形號(hào)在各晶系中各代表什么單形?100，110，111，101，100，110，111。 答：等軸晶系四方晶系斜方晶系單斜晶系三斜晶系100立方體四方柱平行雙面平行雙面、單面單面、平行雙面110菱形十二面體四方柱斜方柱斜方柱、反映雙面、軸雙面單面、平行雙面111八面體、四面體四方雙錐、四方單錐、四方四面體斜方雙錐、斜方單錐、斜方四面體斜方柱、反映雙面

20、、軸雙面單面、平行雙面101100110111三方晶系菱面體、三方單錐三方柱、六方柱三方柱、六方柱菱面體、三方單錐、三方雙錐、六方單錐、六方雙錐六方晶系六方雙錐、六方單錐、三方雙錐三方柱、六方柱三方柱、六方柱六方雙錐、六方單錐、三方雙錐11.在極射赤平投影圖中找出2/m、mmm、4/mmm、m3、m3m對(duì)稱(chēng)型中的最小重復(fù)單位，并設(shè)置七個(gè)原始位置推導(dǎo)單形。 答：各個(gè)對(duì)稱(chēng)型的極射赤平投影及最小重復(fù)單元（灰色部分為最小重復(fù)單元）見(jiàn)下圖：2/m的單形分別為：001平行雙面，010平行雙面，100平行雙面，hk0斜方柱，h0l平行雙面，0kl斜方柱，hkl斜方柱。mmm的單形分別為：001平行雙面，01

21、0平行雙面，100平行雙面，hk0斜方柱，h0l斜方柱，0kl斜方柱，hkl斜方雙錐。4/mmm的單形分別為：001平行雙面，100四方柱，010四方柱，hk0復(fù)四方柱，h0l四方雙錐，hhl四方雙錐，hkl復(fù)四方雙錐。m3的單形分別為：100立方體，110菱形十二面體，hk0五角十二面體，111八面體，hkk四角三八面體，hhl三角三八面體，hkl偏方復(fù)十二面體。m3m的單形分別為：100立方體，110菱形十二面體，hk0四六面體，111八面體，hkk四角三八面體，hhl三角三八面體，hkl六八面體。12.柱類(lèi)單形是否都與Z軸平行? 答：不是。斜方柱就可以不平行于Z軸，如斜方柱011、111

22、等。13.分析晶體模型，找出它們的對(duì)稱(chēng)型、國(guó)際符號(hào)、晶系、定向原則、單形名稱(chēng)和單形符號(hào)，并作各模型上對(duì)稱(chēng)要素及單形代表晶面的赤平投影。 答：步驟為：1）根據(jù)對(duì)稱(chēng)要素可能出現(xiàn)的位置，運(yùn)用對(duì)稱(chēng)要素組合定律，找出所有對(duì)稱(chēng)要素，確定對(duì)稱(chēng)型。2）根據(jù)晶體對(duì)稱(chēng)分類(lèi)中晶系的劃分原則，確定其所屬的晶系。3）按照晶體的定向原則（課本P42-43，表4-1）給晶體定向。4）按照對(duì)稱(chēng)型國(guó)際符號(hào)的書(shū)寫(xiě)原則（課本P56，表4-3）寫(xiě)出對(duì)稱(chēng)型的國(guó)際符號(hào)。5）判斷組成聚形的單形的個(gè)數(shù)6）確定單形的名稱(chēng)和單形符號(hào)。判斷單形名稱(chēng)可以依據(jù)的內(nèi)容：（1）單形晶面的個(gè)數(shù)；（2）單形晶面間的關(guān)系；（3）單性與結(jié)晶軸的關(guān)系；（4）單形符

23、號(hào)；7）繪制晶體對(duì)稱(chēng)型和代表性晶面的極射赤平投影圖。14.已知一個(gè)菱面體為32對(duì)稱(chēng)型，這個(gè)菱面體是否有左右形之分? 答：這個(gè)菱面體有左右形之分,因?yàn)閷?duì)稱(chēng)型32(L33L2)本身就有左-右形之分，這是結(jié)晶單形意義上的左-右形。15.石英晶體形態(tài)上發(fā)育兩個(gè)菱面體101和011,它們是什么關(guān)系?它們的表面結(jié)構(gòu)(或它們的晶面性質(zhì))相同嗎?為什么?答: 它們是正形與負(fù)形的關(guān)系。它們的表面結(jié)構(gòu)(或晶面性質(zhì))不相同,因?yàn)樗鼈兎謱賰蓚€(gè)不同的結(jié)晶單形。第七章 習(xí)題1.有一個(gè)mm2對(duì)稱(chēng)平面圖形，請(qǐng)你劃出其最小重復(fù)單位的平行四邊形。答：平行四邊形見(jiàn)右圖2.說(shuō)明為什么只有14種空間格子?答：空間格子根據(jù)外形可以分為7

24、種，根據(jù)結(jié)點(diǎn)分布可以分為4種。布拉維格子同時(shí)考慮外形和結(jié)點(diǎn)分布兩個(gè)方面，按道理應(yīng)該有28種。但28種中有些格子不能滿足晶體的對(duì)稱(chēng)，如：立方底心格子，不能滿足等軸晶系的對(duì)稱(chēng)，另外一些格子可以轉(zhuǎn)換成更簡(jiǎn)單的格子，如：四方底心格子可以轉(zhuǎn)換成為體積更小的四方原始格子。排除以上兩種情況的格子，所以布拉維格子只有14種。3.分析金紅石晶體結(jié)構(gòu)模型，找出圖7-16中空間群各內(nèi)部對(duì)稱(chēng)要素。答：金紅石晶體結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部對(duì)稱(chēng)要素有：42，2，m，n，。圖中的空間群內(nèi)部對(duì)稱(chēng)要素分別標(biāo)注在下圖中：4.Fd3m是晶體的什么符號(hào)?從該符號(hào)中可以看出該晶體是屬于什么晶系?具什么格子類(lèi)型?有些什么對(duì)稱(chēng)要素?答：Fd3m是空間群

25、的國(guó)際符號(hào)。該符號(hào)第二部分可以看出該晶體屬于等軸晶系。具有立方面心格子。從符號(hào)上看，微觀對(duì)稱(chēng)有金剛石型滑移面d，對(duì)稱(chēng)軸3，對(duì)稱(chēng)面m。該晶體對(duì)應(yīng)的點(diǎn)群的國(guó)際符號(hào)為m3m，該點(diǎn)群具有的宏觀對(duì)稱(chēng)要素為3L44L36L29PC。5.在一個(gè)實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中，同種原子(或離子)一定是等效點(diǎn)嗎?一定是相當(dāng)點(diǎn)嗎?如果從實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中畫(huà)出了空間格子，空間格子上的所有點(diǎn)都是相當(dāng)點(diǎn)嗎?都是等效點(diǎn)嗎?答：實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中，同種質(zhì)點(diǎn)不一定是等效點(diǎn)，一定要是通過(guò)對(duì)稱(chēng)操作能重合的點(diǎn)才是等效點(diǎn)。例如：因?yàn)橥N質(zhì)點(diǎn)在晶體中可以占據(jù)不同的配位位置，對(duì)稱(chēng)性就不一樣，如：鋁的鋁硅酸鹽，這些鋁離子不能通過(guò)內(nèi)部對(duì)稱(chēng)要素聯(lián)系在一起。同種質(zhì)點(diǎn)也

26、不一定是相當(dāng)點(diǎn)。因?yàn)橄喈?dāng)點(diǎn)必須滿足兩個(gè)條件：質(zhì)點(diǎn)相同，環(huán)境相同。同種質(zhì)點(diǎn)的環(huán)境不一定相同，如：金紅石晶胞中，角頂上的Ti4+與中心的Ti4+的環(huán)境不同，故它們不是相當(dāng)點(diǎn)?？臻g格子中的點(diǎn)是相當(dāng)點(diǎn)。因?yàn)閺漠?huà)空間格子的步驟來(lái)看，第一步就是找相當(dāng)點(diǎn)，然后將相當(dāng)點(diǎn)按照一定的原則連接成為空間格子。所以空間格子中的點(diǎn)是相當(dāng)點(diǎn)?？臻g格子中的點(diǎn)也是等效點(diǎn)?？臻g格子中的點(diǎn)是相當(dāng)點(diǎn)，那么這些點(diǎn)本身是相同的質(zhì)點(diǎn)，而且周?chē)沫h(huán)境一樣，是可以通過(guò)平移操作重合在一起的。因此，它們符合等效點(diǎn)的定義，故空間格子中的點(diǎn)也是等效點(diǎn)。第九章 習(xí)題1.請(qǐng)說(shuō)明雙晶面決不可能平行于單晶體中的對(duì)稱(chēng)面；雙晶軸決不可能平行于單晶體中的偶次對(duì)稱(chēng)軸

27、；雙晶中心則決不可能與單晶體的對(duì)稱(chēng)中心并存。答：這題可以用反證法說(shuō)明。如果雙晶面與單晶體的對(duì)稱(chēng)面平行，雙晶的兩個(gè)單體將成為同一個(gè)晶體，而不是雙晶。后面的兩種情況以此類(lèi)推。2.研究雙晶的意義何在？答：1）研究雙晶對(duì)認(rèn)清晶體連生的對(duì)稱(chēng)規(guī)律以及了解這些規(guī)律的晶體化學(xué)與晶體對(duì)稱(chēng)變化機(jī)制有理論意義。2）研究雙晶具有一定的地質(zhì)意義。有的雙晶是反映一定成因條件的標(biāo)志。自然界礦物的機(jī)械雙晶的出現(xiàn)可作為地質(zhì)構(gòu)造變動(dòng)的一個(gè)標(biāo)志。3）研究雙晶，包括研究雙晶的形成及其人工消除，對(duì)提高某些晶體的工業(yè)利用價(jià)值以及有關(guān)礦床的評(píng)價(jià)也有重要的意義。對(duì)于某些晶體材料的利用，雙晶具有破壞性作用。3.斜長(zhǎng)石(對(duì)稱(chēng)型)可能有卡斯巴雙晶

28、律和鈉長(zhǎng)石雙晶律，為什么正長(zhǎng)石(2/m對(duì)稱(chēng)型)只有卡斯巴雙晶律而沒(méi)有鈉長(zhǎng)石雙晶律？答：卡斯巴雙晶的雙晶律為：tl(雙晶軸)Z軸，鈉長(zhǎng)石雙晶律為：tp（雙晶面）（010），tl（雙晶軸）（010）。斜長(zhǎng)石的對(duì)稱(chēng)型為，對(duì)于以上兩種雙晶律，它既沒(méi)有與雙晶面平行的對(duì)稱(chēng)面，也沒(méi)有與雙晶軸平行的偶次軸。因此斜長(zhǎng)石可以出現(xiàn)卡斯巴和鈉長(zhǎng)石兩種雙晶律。而正長(zhǎng)石的對(duì)稱(chēng)型為2/m，它的L2（010），P（010）,對(duì)于鈉長(zhǎng)石律而言，正長(zhǎng)石的L2tl，Ptp，因此正長(zhǎng)石不能夠有鈉長(zhǎng)石律。4.斜長(zhǎng)石的卡-鈉復(fù)合雙晶中存在三種雙晶律：鈉長(zhǎng)石律(雙晶軸(010)，卡斯巴律(雙晶軸c軸)，卡-鈉復(fù)合律(雙晶軸位于(010)面

29、內(nèi)但c軸)。請(qǐng)問(wèn)這三種雙晶律的雙晶要素共存符合于什么對(duì)稱(chēng)要素組合定理?答：我們可以將雙晶軸看成L2，雙晶面看成P。這樣鈉長(zhǎng)石律說(shuō)明Y軸方向存在1個(gè)L2，卡斯巴雙晶律說(shuō)明Z軸方向存在1個(gè)L2，卡鈉復(fù)合雙晶律說(shuō)明又一個(gè)新的L2，它與Y軸和Z軸均垂直。它們滿足下面的對(duì)稱(chēng)要素組合定律：LnL2LnnL2 L2L2L22L2=3 L25.不同晶體之間形成規(guī)則連生(浮生或交生)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)因素是什么?答：不同晶體之間形成規(guī)則連生，主要取決于相互連生的晶體之間具有結(jié)構(gòu)和成分上相似的面網(wǎng)。6.浮生與交生的成因類(lèi)型有哪些?答: 浮生與交生的成因類(lèi)型可分為3種:1)原生成因:在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中形成的浮生或交生,如鉀長(zhǎng)

30、石與石英交生形成的文像結(jié)構(gòu);2)出溶成因:高溫形成的固溶體當(dāng)溫度下降時(shí)會(huì)出溶形成兩種晶體,這兩種晶體往往以交生的形式共存;3)次生成因:一種晶體被另一種晶體交代,原晶體與在交代過(guò)程中形成的晶體也往往定向規(guī)律交生在一起。第十章 習(xí)題1.等大球最緊密堆積有哪兩種基本形式?所形成的結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)特點(diǎn)是什么?所形成的空隙類(lèi)型與空隙數(shù)目怎樣?答：等大球最緊密堆積有六方最緊密堆積（ABAB，兩層重復(fù)）和立方最緊密堆積（ABCABC，三層重復(fù)）兩種基本形式。六方最緊密堆積的結(jié)構(gòu)為六方對(duì)稱(chēng)，立方最緊密堆積的結(jié)構(gòu)為立方對(duì)稱(chēng)。這兩種類(lèi)型形成的空隙類(lèi)型和數(shù)目是相同的，空隙有兩種類(lèi)型四面體空隙和八面體空隙。一個(gè)球體周?chē)?/p>

31、6個(gè)八面體空隙和8個(gè)四面體空隙。2.什么是配位數(shù)?什么是配位多面體?晶體結(jié)構(gòu)中可以看成是由配位多面體連接而成的結(jié)構(gòu)體系，也可以看成是由晶胞堆垛而成的結(jié)構(gòu)體系，那么，配位多面體與晶胞怎么區(qū)分?答：我們將晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)原子或離子周?chē)钹徑脑踊虍愄?hào)離子的數(shù)目稱(chēng)為該原子或離子的配位數(shù)。以一個(gè)原子或離子為中心，將其周?chē)c之成配位關(guān)系的原子或離子的中心連接起來(lái)所獲得的多面體成為配位多面體。配位多面體與晶胞不同，晶胞是晶體結(jié)構(gòu)中最小重復(fù)單元，晶體結(jié)構(gòu)可以看成是由晶胞堆垛而形成的。配位多面體強(qiáng)調(diào)的是晶體結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)基團(tuán)，而晶胞體現(xiàn)的是晶體結(jié)構(gòu)的重復(fù)周期與對(duì)稱(chēng)性，晶胞是人為的根據(jù)晶體本身的對(duì)稱(chēng)性劃出來(lái)的，

32、實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中并不存在與晶胞相應(yīng)的“結(jié)構(gòu)基團(tuán)”。3.CsCl晶體結(jié)構(gòu)中，Cs+為立方體配位，此結(jié)構(gòu)中Cl-是作最緊密堆積嗎？答：此結(jié)構(gòu)中Cl-離子不是最緊密堆積。因?yàn)榈却笄虻淖罹o密堆積只有兩種空隙四面體空隙和八面體空隙。晶體結(jié)構(gòu)中不會(huì)出現(xiàn)立方體配位。因此，CsCl結(jié)構(gòu)中的Cl-離子不是最緊密堆積。4.用NaCl的晶體結(jié)構(gòu)為例說(shuō)明鮑林第二法則。答：鮑林第二法則為“一個(gè)穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)中，從所有相鄰的陽(yáng)離子到達(dá)一個(gè)陰離子的靜電鍵之總強(qiáng)度等于陰離子的電荷”。NaCl結(jié)構(gòu)中，CNCl-=6和CNNa+=6。每個(gè)Na+到達(dá)1個(gè)Cl-的靜電強(qiáng)度為1/6，到達(dá)1個(gè)Cl-的總靜電強(qiáng)度為1/66=1，與Cl-的電

33、荷數(shù)相同。5.類(lèi)質(zhì)同像的條件是什么?研究意義是什么?答：形成類(lèi)質(zhì)同像替代的原因一方面取決于替代質(zhì)點(diǎn)本身的性質(zhì)，如原子、離子半徑的大小、電價(jià)、離子類(lèi)型、化學(xué)鍵性等；另一方面也取決于外部條件，如形成時(shí)的替代溫度、壓力、介質(zhì)條件等。研究類(lèi)質(zhì)同享的意義在于：1）了解元素的賦存狀態(tài)及礦物化學(xué)成分的變化，以正確表示礦物的化學(xué)式。2）了解礦物物理性質(zhì)變化的原因，從而可通過(guò)測(cè)定礦物的性質(zhì)來(lái)確定其類(lèi)質(zhì)同像混入物的種類(lèi)和數(shù)量。3）判斷礦物晶體的形成條件。4）綜合評(píng)價(jià)礦床及綜合利用礦產(chǎn)資源。6.同質(zhì)多像轉(zhuǎn)變過(guò)程中，高溫、高壓形成的變體結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)?答：一般地，溫度的增高會(huì)促使同質(zhì)多像向CN減小、比重降低的變體方向轉(zhuǎn)

34、變。對(duì)同一物質(zhì)而言，一般高溫變體的對(duì)稱(chēng)程度較高。壓力增大一般使同質(zhì)多像向CN增大、比重增大的變體方向轉(zhuǎn)變。7.試述類(lèi)質(zhì)同像、同質(zhì)多像、型變及它們之間的有機(jī)聯(lián)系。答：類(lèi)質(zhì)同像是指晶體結(jié)構(gòu)中某種質(zhì)點(diǎn)為性質(zhì)相似的 他種質(zhì)點(diǎn)所替代，共同結(jié)晶成均勻的 單一相的混合晶體，而能保持其鍵性和結(jié)構(gòu)型式不變，僅晶格常數(shù)和性質(zhì)略有改變。同質(zhì)多像是指化學(xué)成分相同的物質(zhì)，在不同的物理化學(xué)條件下，形成結(jié)構(gòu)不同的若干種晶體的現(xiàn)象。型變是指在晶體化學(xué)式屬同一類(lèi)型的化合物中，化學(xué)成分的規(guī)律變化而引起的晶體結(jié)構(gòu)形式的明顯而有規(guī)律的變化的現(xiàn)象。型變現(xiàn)象能夠?qū)㈩?lèi)質(zhì)同像和同質(zhì)多像有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，類(lèi)質(zhì)同像、同質(zhì)多像和型變現(xiàn)象體現(xiàn)了事物由

35、量變到質(zhì)變的規(guī)律。8.為什么層狀結(jié)構(gòu)的晶體非常容易發(fā)生多型現(xiàn)象?答：因?yàn)閷訝罱Y(jié)構(gòu)的礦物結(jié)構(gòu)單元層之間堆垛時(shí)，通常錯(cuò)開(kāi)一定的角度進(jìn)行，而不是正對(duì)著的。往往層與層之間的錯(cuò)開(kāi)通常不是遵循同一種規(guī)律。這種現(xiàn)象類(lèi)似于等大球最緊密堆積中的最緊密堆積層之間的堆積方式，也有許多種變化，從而導(dǎo)致在一維方向上面變化，產(chǎn)生多型的現(xiàn)象。而在非層狀晶體中，結(jié)構(gòu)的變化應(yīng)屬于同質(zhì)多像的范疇，而不易形成多型的現(xiàn)象。第十一章 習(xí)題1.何謂礦物?礦物學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容是什么?答：礦物是由地質(zhì)作用或宇宙作用所形成的、具有一定的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、在一定的物理化學(xué)條件下相對(duì)穩(wěn)定的天然結(jié)晶態(tài)的單質(zhì)或化合物，它們是巖石或礦石的基本組成單位

36、。礦物學(xué)是一門(mén)研究地球及其它天體的物質(zhì)組成及演化規(guī)律的地質(zhì)基礎(chǔ)學(xué)科。它是研究礦物(包括準(zhǔn)礦物)的成分、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、性質(zhì)、成因、產(chǎn)狀、用途及其相互間的內(nèi)在聯(lián)系，以及礦物的時(shí)空分布規(guī)律及其形成和變化的歷史的科學(xué)。它為地質(zhì)學(xué)的其他分支學(xué)科及材料科學(xué)等應(yīng)用科學(xué)在理論上和應(yīng)用上提供了必要的基礎(chǔ)和依據(jù)。2.玻璃、石鹽、冰糖、自然金、花崗巖、合成金剛石、水晶、水、煤、銅礦石是不是礦物?為什么?答：根據(jù)礦物的定義，我們可知礦物的兩個(gè)特點(diǎn)：天然形成和結(jié)晶質(zhì)。這兩個(gè)特點(diǎn)可以作為我們判斷物質(zhì)是否是礦物的依據(jù)。上述物質(zhì)中，是礦物的有石鹽、自然金、水晶，其他的均不是礦物。原因如下：玻璃是非晶質(zhì)體；冰糖為人工合成；花崗巖

37、是巖石，它是多種礦物的集合體；合成金剛石也是人工合成；水是液態(tài)，為非晶質(zhì)體；煤是混合物，它由多種礦物和非晶質(zhì)體以及有機(jī)物組成；銅礦石是礦石，也是多種礦物的集合體。3.綜論礦物學(xué)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系。答：礦物學(xué)與一系列理論學(xué)科、技術(shù)學(xué)科和應(yīng)用學(xué)科有著密切的關(guān)系。首先，礦物學(xué)以基礎(chǔ)理論學(xué)科為基礎(chǔ)，這些學(xué)科包括結(jié)晶學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、物理化學(xué)等，尤其是固體物理學(xué)、量子化學(xué)和化學(xué)方面的理論及實(shí)驗(yàn)技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)。它們促進(jìn)現(xiàn)代礦物學(xué)全面發(fā)展。同時(shí)，礦物學(xué)作為相關(guān)的地質(zhì)學(xué)科（例如：巖石學(xué)、礦床學(xué)、地球化學(xué)等）和應(yīng)用學(xué)科（例如：材料學(xué)、寶石學(xué)）的基礎(chǔ)，為它們的進(jìn)一步研究提供了借鑒和理論知識(shí)。第十二章 習(xí)題1

38、.試述地殼中化學(xué)元素的豐度特點(diǎn)及其意義。答：元素在地殼中的豐度是指各種化學(xué)元素在地殼中的平均含量。它通常有兩種表示方法：質(zhì)量克拉克值和原子克拉克值?；瘜W(xué)元素在地殼中的分布極不均勻，含量最多的前八種元素（O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg）占99%以上。因此，地殼中分布最廣的礦物也以這些元素組成。例如：地殼中含氧鹽和氧化物分布最廣，特別是硅酸鹽礦物占礦物總種數(shù)的24%，占地殼總重量的3/4。其意義為：地殼化學(xué)元素豐度直接影響地殼中礦物種類(lèi)和含量。2.礦物學(xué)上，劃分離子類(lèi)型的依據(jù)是什么?不同類(lèi)型的離子各有何特點(diǎn)?答：礦物學(xué)上，我們通常根據(jù)離子的外層電子構(gòu)型將其分為三種類(lèi)型，現(xiàn)分別描述如下：

39、1）惰性氣體型離子 具有與惰性氣體原子相同的電子構(gòu)型，最外層具有8個(gè)電子（ns2np6）或2個(gè)電子（1s2）的離子。包括堿金屬、堿土金屬及一些非金屬元素的離子。此類(lèi)離子在自然界極易形成含氧鹽（主要是硅酸鹽）、氧化物和鹵化物，構(gòu)成地殼中大部分造巖礦物。地質(zhì)上常將這些元素又稱(chēng)為“親氧元素”、“親石元素”或“造巖元素”。2）銅型離子 外電子層有18個(gè)電子(ns2np6nd10)或(18+2)個(gè)電子(ns2np6nd10(n+1)s2)的離子。其最外層電子構(gòu)型同Cu+。主要包括周期表中IB、B副族及其右鄰的某些元素的離子。此類(lèi)離子常形成以共價(jià)鍵為主的硫化物、含硫鹽或類(lèi)似的化合物，構(gòu)成主要的金屬硫化物礦

40、床中的礦石礦物。這部分元素常稱(chēng)為“親硫元素”、“親銅元素”或“造（成）礦元素”。3）過(guò)渡型離子 最外層電子數(shù)為917的離子。其最外層電子構(gòu)型為ns2np6nd19。主要包括周期表中BB 副族和族元素的離子。其特點(diǎn)是具有未滿的6d電子亞層，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易于變價(jià)，其性質(zhì)介于惰性氣體型離子與銅型離子之間。3.何謂化學(xué)計(jì)量礦物和非化學(xué)計(jì)量礦物?并舉例說(shuō)明之。為什么當(dāng)今愈來(lái)愈重視礦物非化學(xué)計(jì)量性的研究?答：在各晶格位置上的組分之間遵守定比定律、具嚴(yán)格化合比的礦物稱(chēng)為化學(xué)計(jì)量性礦物。例如：水晶SiO2中的Si:O比值為1:2，鐵閃鋅礦(Zn,Fe)S中的(Zn+Fe):S比值為1:1等。對(duì)于一些含變價(jià)離子

41、礦物來(lái)說(shuō)，當(dāng)離子的價(jià)態(tài)發(fā)生變化后，為了使變價(jià)平衡，礦物晶體內(nèi)部必然存在某種晶體缺陷（如空位、填隙離子等點(diǎn)缺陷），致使其化學(xué)組成偏離理想化合比，不再遵循定比定律，這些礦物稱(chēng)為非化學(xué)計(jì)量性礦物。例如：FeS化合物可以在高溫下通過(guò)暴露在真空中或高硫蒸氣壓下，極容易改變其化學(xué)計(jì)量性而變?yōu)榇劈S鐵礦的成分（Fe1-xS）。磁黃鐵礦中Fe:S比值為(1-x):1（其中，x介于0-0.125之間），不遵循定比定律。自然界有些礦物的非化學(xué)計(jì)量性可以作為標(biāo)型特征，例如：含金硫化物的偏離化學(xué)計(jì)量的元素比值就具有標(biāo)型性。4.何謂膠體礦物?其主要特性有哪些?答：膠體礦物是指由以水為分散媒、以固相為分散相的水膠凝體而形成

42、的非晶質(zhì)或超顯微隱晶質(zhì)礦物。從嚴(yán)格意義上說(shuō)，膠體礦物只是含吸附水的準(zhǔn)礦物。由于膠體的特殊性質(zhì)，決定了膠體礦物化學(xué)成分具有可變性和復(fù)雜性的特點(diǎn)。首先，膠體礦物分散相和分散媒的量比不固定。其次，膠體微粒的表面具有很強(qiáng)的吸附能力，而且吸附不必考慮被吸附離子的半徑大小、電價(jià)的高低等因素，被吸附離子的含量主要取決于該離子在介質(zhì)中的濃度。從而導(dǎo)致了膠體礦物的化學(xué)成分不僅可變，而且相當(dāng)復(fù)雜，其組成中含有在種類(lèi)和數(shù)量上變化范圍均較大的被吸附的雜質(zhì)離子。5.舉例說(shuō)明水在礦物中的存在形式及作用。不同形式的水在晶體化學(xué)式中如何表示?答：根據(jù)礦物中水的存在形式及其在晶體結(jié)構(gòu)中的作用，可將礦物中的水主要分為吸附水、結(jié)晶

43、水和結(jié)構(gòu)水3種基本類(lèi)型，以及性質(zhì)介于結(jié)晶水與吸附水之間的層間水和沸石水2種過(guò)渡類(lèi)型。現(xiàn)就其存在形式及其作用及晶體化學(xué)式中的表達(dá)列表如下：類(lèi)型存在形式作用晶體化學(xué)式舉例吸附水中性水分子（H2O）、不參加晶格的形成，不屬于化學(xué)成份機(jī)械吸附。特例：蛋白石膠體礦物，水屬于化學(xué)成份。特例：SiO2nH2O由于水的含量不固定，因此在H2O前標(biāo)上n。結(jié)晶水中性水分子（H2O）形式存在于礦物晶格的一定位置上。不改變陽(yáng)離子電價(jià)的前提下，環(huán)繞在小半徑陽(yáng)離子的周?chē)?，增大?yáng)離子的體積。石膏，CaSO42H2O結(jié)構(gòu)水以O(shè)H-、H+、H3O+離子的形式存在于礦物晶格中的一定配位位置上。與其它離子牢固地結(jié)合水鎂石Mg(OH

44、)2水云母(K,H3O+)Al2AlSi3O10(OH)2層間水中性水分子（H2O）形式存在于層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽結(jié)構(gòu)層之間與層間陽(yáng)離子結(jié)合形成水合離子蒙脫石(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2(Si,Al)4O10 (OH)2nH2O中，后面的nH2O沸石水存在于沸石族礦物晶格中寬大的空腔和通道中的中性水分子與其中的陽(yáng)離子結(jié)合形成水合離子鈉沸石Na2Al2Si3O102H2O6.引起礦物化學(xué)成分變化的主要原因有哪些?答：類(lèi)質(zhì)同像替代和非化學(xué)計(jì)量性是引起礦物成分在一定范圍內(nèi)變化的主要原因。引起礦物成分變化的其他因素有：陽(yáng)離子的可交換性、膠體的吸附作用、礦物中含水量的變化及顯微包裹體形式存在的機(jī)械混

45、入物。7.試分析下列礦物晶體化學(xué)式的含義：鈣鈦礦CaTiO3與鉬鈣礦CaMoO4；白云石CaMgCO32與鎂方解石(Ca,Mg)CO3；白云母KAl2(Si3Al)O10(OH) 2與多硅白云母K(Al2-xMgx)(Si3+xAl1-x)O10(OH) 2；硬玉NaAlSi2O6與霞石NaAlSiO4；藍(lán)晶石AlSiO4O，紅柱石AlAlSiO4O與夕線石AlAlSiO5(注：式中羅馬數(shù)字為晶格中Al的配位數(shù))。答：晶體化學(xué)式不僅提供了化合物元素之間比值關(guān)系，而且提供了一定晶體結(jié)構(gòu)的信息，不同的化學(xué)式能夠反映出晶體結(jié)構(gòu)間的差異：鈣鈦礦CaTiO3中，Ca2+和Ti4+均作為普通陽(yáng)離子與O2-

46、配位，是一種復(fù)化合物；鉬鈣礦CaMoO4中Mo6+與O2-結(jié)合形成絡(luò)陰離子團(tuán)，然后與Ca2+相結(jié)合形成絡(luò)合物；白云石CaMgCO32中的Ca2+和Mg2+是復(fù)化合物中的兩種陽(yáng)離子，它們占據(jù)特定的晶體結(jié)構(gòu)；鎂方解石(Ca,Mg)CO3中的Ca2+和Mg2+呈現(xiàn)的是類(lèi)質(zhì)同像替代的關(guān)系；白云母KAl2(Si3Al)O10(OH) 2中Al3+既以普通陽(yáng)離子的形式存在于硅氧骨干之外，又替代1/4的Si進(jìn)入到硅氧骨干內(nèi)形成AlO4四面體，中括號(hào)內(nèi)代表硅氧骨干，大括號(hào)內(nèi)代表結(jié)構(gòu)單元層；而與白云母相比較，多硅白云母K(Al2-xMgx)(Si3+xAl1-x)O10(OH) 2中Al3+的作用不變，只是兩種

47、位置的Al3+相應(yīng)地發(fā)生了類(lèi)質(zhì)同像變化：骨干內(nèi)Al3+Si4+少了，但骨干外產(chǎn)生了Mg2+Al3+；硬玉NaAlSi2O6與霞石NaAlSiO4這兩種礦物均屬于硅酸鹽類(lèi)，它們中Al3+的作用不同，硬玉NaAlSi2O6中的Al3+在硅氧骨干外，起普通陽(yáng)離子的作用，故硬玉是鋁的硅酸鹽；霞石NaAlSiO4中的Al3+替代部分Si4+進(jìn)入到硅氧骨干內(nèi)，故霞石是鋁硅酸鹽。藍(lán)晶石AlSiO4O，紅柱石AlAlSiO4O與夕線石AlAlSiO5這三種礦物是同質(zhì)多像關(guān)系。它們均是硅酸鹽，但Al3+的配位有差異。藍(lán)晶石中Al在硅氧骨干之外，配位數(shù)為6；紅柱石中的Al也在硅氧骨干之外，但一半的配位數(shù)是6，另一

48、半的配位數(shù)為5；夕線石中的Al有一半在硅氧骨干外，配位數(shù)是6，另一半進(jìn)入硅氧骨干，配位數(shù)是4。8.已知某硬玉的化學(xué)成分(wB%)：SiO2 56.35, TiO2 0.32, Al2O3 18.15, Fe2O3 5.22, FeO0.75, MnO 0.03，MgO 2.83, CaO 4.23, Na2O 12.11, K2O 0.02，試計(jì)算其晶體化學(xué)式(注：硬玉的理想化學(xué)式為NaAlSi2O6)。答：按照課本P191，表12-4和表12-5的計(jì)算步驟和方法，以氧原子法為例，將計(jì)算過(guò)程列于下表：組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)wB%相對(duì)分子質(zhì)量物質(zhì)的量氧原子數(shù)陽(yáng)離子數(shù)以O(shè) f. u.=6為基準(zhǔn)的陽(yáng)離子數(shù)（i

49、 f. u.）SiO2Al2O3TiO2Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2O56.3518.150.325.220.750.032.834.2312.110.0260.08101.9679.90159.6871.8570.9440.3056.0861.98940.93790.17800.00400.03270.01040.00040.07020.07540.19540.00021.87580.53400.00800.09810.01040.00040.07020.07540.19540.00020.93790.35600.00400.06540.01040.00040.07020.

50、07540.39080.00041.9620.7450.0080.1370.0220.0010.1470.1580.8180.0012.0001.0220.977含量%100.01=2.8681換算系數(shù)=O f. u./=6/2.8681=2.0920 陽(yáng)離子之和=3.999正電荷之和=12.000去除H2O-100.01晶體化學(xué)式：(Na0.818Ca0.158K0.001)0.977(Mg0.147Fe2+0.022Fe3+0.137Al0.707Mn0.001Ti0.008)1.022(Si1.962Al0.038)2.000O6第十三章 習(xí)題1.何謂晶體習(xí)性?并舉例說(shuō)明其主要影響因素。

51、答：礦物晶體在一定的外界條件下，常常趨向于形成某種特定的習(xí)見(jiàn)形態(tài)，稱(chēng)為該礦物的晶體習(xí)性，也稱(chēng)結(jié)晶習(xí)性。晶體習(xí)性是晶體的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及生長(zhǎng)環(huán)境的物理化學(xué)條件和空間條件的綜合體現(xiàn)?；瘜W(xué)成分簡(jiǎn)單、晶體對(duì)稱(chēng)程度高的晶體，一般呈等軸狀，例如：自然金和石鹽等。實(shí)際晶體往往沿其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵強(qiáng)的方向發(fā)育，例如：金紅石、輝石和角閃石等鏈狀結(jié)構(gòu)的礦物呈現(xiàn)柱狀、針狀晶體習(xí)性。近年來(lái)的研究成果表明，等軸晶系的礦物，例如：金剛石、螢石、黃鐵礦等，隨著形成時(shí)溫度的升高，其晶體形態(tài)具有從100發(fā)育向111發(fā)育的變化趨勢(shì)。2.為什么等軸晶系的晶體一般呈三向等長(zhǎng)型晶習(xí)，而中級(jí)晶族晶體則往往沿c軸方向延伸或垂直于c軸

52、延展?答：晶體習(xí)性受其結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的排布和強(qiáng)鍵的分布方向影響。等軸晶系的晶體內(nèi)部強(qiáng)鍵的方向分布較為均勻，形成的形態(tài)一般為三向等長(zhǎng)型。而中級(jí)晶軸的晶體內(nèi)部強(qiáng)鍵的方向符合晶體的對(duì)稱(chēng)，不可能在各個(gè)方向上都很均勻，一般情況下是強(qiáng)鍵沿c軸方向分布或垂直于c軸方向上分布。因此中級(jí)晶族晶體則往往沿c軸方向延伸或垂直于c軸延展。3.舉例說(shuō)明等軸晶系礦物晶體形態(tài)隨溫度的演化規(guī)律性。答：等軸晶系的礦物晶體，隨著溫度的升高，其晶形具有從立方體100發(fā)育向八面體111發(fā)育的變化趨勢(shì)。例如：隨著溫度由低變高，熱液體系的黃鐵礦晶形的演化趨勢(shì)為：100 hk0+100 hk0+111 111+hk0 111。4.同種礦物的

53、實(shí)際晶體與理想晶體形態(tài)有何異同?答：自然界礦物晶體形成過(guò)程中，由于受復(fù)雜的外界條件及空間的影響，往往長(zhǎng)成偏離理想形態(tài)的歪晶。而且，實(shí)際晶體的晶面上，常具某些規(guī)則的花紋，例如：晶面條紋像和生長(zhǎng)丘等。5.常見(jiàn)的晶面花紋有哪些?聚形條紋與聚片雙晶紋有何區(qū)別?答：晶面花紋是在晶體生長(zhǎng)或溶解過(guò)程中產(chǎn)生的。常見(jiàn)的晶面花紋有晶面條紋、生長(zhǎng)臺(tái)階、蝕像和生長(zhǎng)丘。聚形條紋也稱(chēng)生長(zhǎng)條紋、晶面條紋，它是多個(gè)單形的晶面交替生長(zhǎng)而成。因此，這些條紋只出現(xiàn)在晶體的表面。如果晶面破碎，在晶體破裂面上我們觀察不到這些條紋。聚片雙晶紋是聚片雙晶中，由一系列相互平行的結(jié)合面在晶面或解理面上的雙晶縫合線所構(gòu)成的直線條紋。因此，聚片雙

54、晶紋不僅可以在晶體的表面上看到，在晶體新鮮的解理面上更容易觀察。6.如何描述礦物集合體的形態(tài)?答：礦物集合體形態(tài)的描繪分為兩類(lèi)顯晶集合體和隱晶集合體。現(xiàn)分別描述如下：根據(jù)單體的晶體習(xí)性及集合方式，顯晶集合體的形態(tài)一般描述為：柱狀、針狀、板狀、片狀、鱗片狀、葉片狀和粒狀等集合體形態(tài)。還常見(jiàn)纖維狀集合體、放射狀集合體和晶簇等特殊形態(tài)的集合體。另外，還有束狀、毛發(fā)狀、和樹(shù)枝狀集合體。按照集合體的形成方式和外貌特征，隱晶集合體形態(tài)通常描述為：分泌體、結(jié)核、鮞狀及豆?fàn)罴象w、鐘乳狀集合體。另外還有塊狀集合體、土狀集合體、粉末狀集合體、被膜狀集合體等。7.分泌體和結(jié)核有何不同?答：分泌體和結(jié)核最大的區(qū)別在

55、于它們的形成方式不同：分泌體是在球狀或不規(guī)則狀的巖石空洞中，由膠體或晶質(zhì)物質(zhì)自洞壁逐漸向中心層層沉積充填而成。結(jié)核是由隱晶質(zhì)或膠凝物質(zhì)圍繞某一中心（如砂粒、生物碎片或氣泡等）自內(nèi)向外逐漸生長(zhǎng)而成。8.鮞狀集合體能否稱(chēng)為粒狀集合體?為什么?答：鮞狀集合體不能稱(chēng)為粒狀集合體。因?yàn)榱罴象w是顯晶集合體形態(tài)的一種描述方法，組成粒狀集合體的顆粒是單個(gè)礦物晶體。而鮞狀集合體是隱晶集合體形態(tài)的一種描述方法，組成鮞狀集合體的鮞粒并不是單個(gè)礦物顆粒，而是由許多膠體物質(zhì)凝聚而成。因此，不能將鮞狀集合體稱(chēng)為粒狀集合體。第十四章 習(xí)題1.簡(jiǎn)述礦物呈色的機(jī)理。具紅色、藍(lán)色的寶石級(jí)剛玉的呈色原因何在? 答：礦物的顏色根據(jù)產(chǎn)生的原因可以分為自色、他色和假色。由于自色是礦物的晶體化學(xué)特征所決定的，是礦物的本色。此處只介紹自色的形成機(jī)理。它是由礦物本身固有的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定的顏色，是由于組成礦物的原子或離子在可見(jiàn)光的激發(fā)下，發(fā)生電子躍遷或轉(zhuǎn)移所造成的。其成色機(jī)理主要有以下4種：1）離子內(nèi)部電子躍遷 這是含過(guò)渡型離子的礦物呈色的主要方式。過(guò)渡金屬離子的d軌道發(fā)生能級(jí)分裂后