2020年整合晶體學基礎(chǔ)知識點小節(jié)名師精品資料.doc

1、第一章晶體與非晶體 相當點 （兩個條件： 1、性質(zhì)相同， 2、周圍環(huán)境相同。 ） 空間格子的要素 ： 結(jié)點、行列、面網(wǎng) 晶體的基本性質(zhì) ：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(zhì)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(zhì)。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(zhì)相同的幾個部分）有規(guī)律地重復出現(xiàn)。最小內(nèi)能性： 晶體與同種物質(zhì)的非晶體相比，內(nèi)能最小。穩(wěn)定性 ：晶體比非晶體穩(wěn)定。本章重點總結(jié)：本章包括3 組重要的基本概念:1) 晶體、

2、格子構(gòu)造、空間格子、相當點；它們之間的關(guān)系。2) 結(jié)點、行列、面網(wǎng)、平行六面體 ; 結(jié)點間距、面網(wǎng)間距與面網(wǎng)密度的關(guān)系.3) 晶體的基本性質(zhì)：自限性、均一性、異向性、對稱性、最小內(nèi)能、穩(wěn)定性，并解釋為什么。第二章 晶體生長簡介2.1 晶體形成的方式液 -固結(jié)晶過程 :溶液結(jié)晶 :降溫法蒸發(fā)溶劑法沉淀反應法熔融結(jié)晶 :熔融提拉干鍋沉降激光熔鑄區(qū)域熔融固 -固結(jié)晶過程 :同質(zhì)多相轉(zhuǎn)變晶界遷移結(jié)晶固相反應結(jié)晶重結(jié)晶脫?；?.2 晶核的形成思考：怎么理解在晶核很小時表面能大于體自由能，而當晶核長大后表面能小于體自由能？因為成核過程有一個勢壘：能越過這個勢壘的就可以進行晶體生長了，否則不行。均勻成核：

3、在體系內(nèi)任何部位成核率是相等的。非均勻成核：在體系的某些部位（雜質(zhì)、容器壁）的成核率高于另一些部位。 思考：為什么在雜質(zhì)、容器壁上容易成核？為什么人工合成晶體要放籽晶？2.3 晶體生長層生長理論模型（科塞爾理論模型）層生長理論的中心思想是：晶體生長過程是晶面層層外推的過程。螺旋生長理論模型（BCF 理論模型）思考：這兩個模型有什么聯(lián)系與區(qū)別？聯(lián)系：都是層層外推生長；區(qū)別：生長新的一層的成核機理不同。思考：有什么現(xiàn)象可證明這兩個生長模型？環(huán)狀構(gòu)造、砂鐘構(gòu)造、晶面的層狀階梯、螺旋紋2.4 晶面發(fā)育規(guī)律布拉維法則(law of Bravais) ：晶體上的實際晶面往往平行于面網(wǎng)密度大的面網(wǎng)。為什么？

4、面網(wǎng)密度大面網(wǎng)間距大對生長質(zhì)點吸引力小生長速度慢在晶形上保留 生長速度快尖滅 PBC （周期性鍵鏈）理論：晶面分為三類：F 面 (平坦面，兩個Periodic Bond Chain PBC) 晶形上易保留。S 面(階梯面，一個PBC) 可保留或不保留。K 面(扭折面，不含PBC), 晶形上不易保留。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。 思考：以上三個法則理論原理的聯(lián)系？面網(wǎng)密度大 PBC 鍵鏈多表面能小 2.5 影響晶體生長的因素渦流、溫度、雜質(zhì)、粘度、組分相對濃度、結(jié)晶速度2.6 晶體的溶解與再生本章重點總結(jié)：1.成核的條件；2.晶體生長的兩個

5、模型及其相互聯(lián)系；3.影響晶體形態(tài)的內(nèi)因：布拉維法則、PBC 理論及其相互聯(lián)系。第三章晶體的測量與投影面角守恒定律：同種礦物的晶體，其對應晶面間角度守恒。面角守恒定律的意義：結(jié)晶學發(fā)展的奠基石。晶體的投影：將晶面的空間分布轉(zhuǎn)化為平面圖。極射赤平投影、心射極平投影對于晶體上的對稱面我們通常不將之轉(zhuǎn)化為點，而是直接投影成一條弧線。本章總結(jié)：1. 面角守恒定律及其意義 ;2. 晶面的投影過程，3. 吳氏網(wǎng)的構(gòu)成與應用，4. 方位角與極距角的概念，5. 投影圖的解讀，即從投影圖上點的分布規(guī)律能看出晶體上晶面的空間分布規(guī)律第四章晶體的宏觀對稱4.1 對稱的概念和晶體對稱的特點概念： 對稱就是物體相同部分

6、有規(guī)律的重復。晶體對稱的特點：1）由于晶體內(nèi)部都具有格子構(gòu)造，通過平移，可使相同質(zhì)點重復，因此，所有的晶體結(jié)構(gòu)都是對稱的。2）晶體的對稱受格子構(gòu)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 ” 。3）晶體的對稱不僅體現(xiàn)在外形上，同時也體現(xiàn)在物理性質(zhì)。由以上 可見 :格子構(gòu)造使得所有晶體都是對稱的，格子構(gòu)造也使得并不是所有對稱都能在晶體中出現(xiàn)的。4.2 晶體的宏觀對稱要素對稱操作使對稱圖形中相同部分重復的操作，叫對稱操作。在進行對稱操作時所應用的輔助幾何要素（點、線、面），稱為 對稱要素。對稱面 P操作為反映?？梢杂卸鄠€對稱面存在，如3P、6P 等 .晶體中對稱面可能出現(xiàn)的位置有

7、：(1) 垂直并平分晶面。(2) 垂直晶棱并通過它的中點。(3)包含晶棱。對稱軸 Ln操作為旋轉(zhuǎn)。其中 n 代表軸次， 意指旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)一次的角度為基轉(zhuǎn)角，關(guān)系為： n=360/。名稱符號基轉(zhuǎn)角360 度相同部分重復的次數(shù)。作圖符號一次對稱軸L1360。二次對稱軸L2180三次對稱軸L3120四次對稱軸L490六次對稱軸L660 晶體中對稱軸可能出現(xiàn)的位置有：(1) 晶面中心； (2) 晶棱中點； (3) 角頂。 晶體的對稱定律由于晶體是具有格子構(gòu)造的固體物質(zhì)，這種質(zhì)點格子狀的分布特點決定了晶體的對稱軸只有 n = 1， 2， 3，4， 6 這五種，不可能出現(xiàn)n = 5， n 6 的情況。為什么呢

8、？直觀形象的理解：垂直五次及高于六次的對稱軸的平面結(jié)構(gòu)不能構(gòu)成面網(wǎng)，且不能毫無間隙地鋪滿整個空間 , 即不能成為晶體結(jié)構(gòu)。 對稱中心 C操作為反伸。只可能在晶體中心，只可能一個。 總結(jié)：凡是有對稱中心的晶體，晶面總是成對出現(xiàn)且兩兩反向平行、同形等大。旋轉(zhuǎn)反伸軸 Li操作為旋轉(zhuǎn) +反伸的復合操作。4.3.1對稱要素組合定理定理 1 如果有一個對稱面P 包含 Ln，則必有且任二相鄰的P 之間的夾角等于360o 2n?；蚧D(zhuǎn)角的一半） ；n 個 P 同時包含此Ln， Ln +P = Ln nP ，： Ln +P/LnnP/ （ P 與 P 夾角為 Ln逆定理： 兩個 P 相交，其交線必為一Ln，其基

9、轉(zhuǎn)角為P 夾角的兩倍，并導出其他n個包含 Ln 的 P。 思考 :兩個對稱面相交 60,交線處會產(chǎn)生什么對稱軸 ?定理 2： Ln+L2LnnL2 (L2與 L2 的夾角是 Ln基轉(zhuǎn)角的一半 )逆定理： L2 與 L2 相交，在其交點且垂直兩L2會產(chǎn)生 Ln ，其基轉(zhuǎn)角是兩L2 夾角的兩倍。并導出其他n 個在垂直 Ln 平面內(nèi)的 L2。 思考 : 兩個 L2 相交 30,交點處并垂直 L2 所在平面會產(chǎn)生什么對稱軸 ?定理 3： Ln +PLnPC(n 為偶數(shù) )逆定理： Ln +CLnPC (n 為偶數(shù) )P +CLnP C (n 為偶數(shù) )這一定理說明了 L2、 P、 C三者中任兩個可以產(chǎn)

10、生第三者。 定理 4： Lin + P/ =LinL2Lin n/2 L2n/2 P/ （ n 為偶數(shù)）Lin n L2nP/（n為奇數(shù)）本章重點總結(jié):1) 對稱要素： P, Ln, C, Lin ；2) 對稱要素組合： 4 個定理；3) 對稱型：要學會用組合定理判斷正確與否；4) 晶體的對稱分類： 3 個晶族， 7 個晶系， 32 個晶類。第五章晶體的定向與結(jié)晶符號5.1 結(jié)晶軸和晶體幾何常數(shù)5.1.1 結(jié)晶軸的概念和選擇原則（ 1）結(jié)晶軸的概念晶軸是幾條假想沿著與晶體對稱有關(guān)的限定方向穿過理想晶體的直線，相交在晶體中心。5.1.2軸單位 (軸長 ) 和軸率(1)軸單位： 晶軸的度量單位稱為

11、軸單位，軸單位是與相應晶軸平行的行列上的結(jié)點問距，x、 y、 z 軸上的結(jié)點間距用以a、b、 c 表示。易為(2)軸率： 將軸單位進行連比，記為1 的連比式，例如橄欖石的軸率是a： b：c，稱為軸率。軸率通常以易的長度作為單位長度，寫成以0.46575：1：0.58651。5.2 各晶系結(jié)晶軸的選擇及其晶體幾何常數(shù)特點5.2.1等軸晶系(1)對稱特點： 必有三個互相垂直的L4 或 Li4 或 L2 ，這三個方向呈等長，這三個方向可以借助于L3的作用互相重復，性質(zhì)相同，結(jié)點間距相等。(2)選軸原則： 以互相垂直的3L4 或 3Li4 為 x 、y、z 軸；沒有4 次軸時選擇互相垂直的3L2 為

12、x、 y、z 軸，并使 z 軸直立， y 軸左右， x 軸前后。(3)晶體幾何常數(shù)：a:b:c=1：1：l，= = =90二、晶面指數(shù)與晶面相對空間位置的關(guān)系(注意填空題 )(1)如果晶面與某結(jié)晶軸平行，則晶面在該結(jié)晶軸上的截距和截距系數(shù)為，相應的晶面指數(shù)為0。(2)如果晶面與結(jié)晶軸截于負端，相應晶面指數(shù)為負，把負號寫在相應晶面指數(shù)的上端如。(3)在同一晶體上，如果有兩個晶面，晶面指數(shù)的絕對值全部對應相等，符號全部對應相反，則這兩晶面互相平行，如。(4)如果僅知道晶面與結(jié)晶軸是相交的，但無法確定晶面指數(shù)的具體數(shù)值，這類晶面符號用一般式來表示，如 (hkl) 、 (hhk) 、 (hkk) 等。(5)在同一晶面符