結(jié)晶學(xué)復(fù)習(xí)資料(重點(diǎn)知識(shí))

1、1、結(jié)晶學(xué)：以晶體為研究對(duì)象，以晶體的對(duì)稱規(guī)律為主要研究?jī)?nèi)容的一門基礎(chǔ)基礎(chǔ)性的自然科學(xué)。2、礦物學(xué)：以礦物晶體為研究對(duì)象，主要研究各具體礦物晶體的成分、物理性質(zhì)、成因特點(diǎn)等。3、晶體：內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有周期重復(fù)性，即具有格子構(gòu)造的固體。 晶體結(jié)構(gòu)=點(diǎn)陣（或空間格子）+結(jié)構(gòu)基元4、格子構(gòu)造：晶體結(jié)構(gòu)的周期重復(fù)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(jié)構(gòu)周期重復(fù)規(guī)律的簡(jiǎn)單幾何圖形。6、相當(dāng)點(diǎn)：滿足以下兩個(gè)條件的點(diǎn)：性質(zhì)相同，周圍環(huán)境相同。7、空間格子的四要素結(jié)點(diǎn): 空間格子中的點(diǎn),代表具體晶體結(jié)構(gòu)中的相當(dāng)點(diǎn)。 結(jié)點(diǎn)間距：同一行列中相鄰結(jié)點(diǎn)間的距離。行列: 結(jié)點(diǎn)在直線上的排

2、列。面網(wǎng): 結(jié)點(diǎn)在平面上的分布。 面網(wǎng)密度：面網(wǎng)上單位面積內(nèi)結(jié)點(diǎn)的密度。 面網(wǎng)間距：任意兩相鄰面網(wǎng)間的垂直距離。 （面網(wǎng)密度與面網(wǎng)間距成正比）平行六面體: 結(jié)點(diǎn)在三維空間形成的最小重復(fù)單位。 平行六面體對(duì)應(yīng)的實(shí)際晶體中相應(yīng)的范圍叫晶胞。8、 晶體的基本性質(zhì)自限性: 晶體能夠自發(fā)地生長(zhǎng)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(xué)性質(zhì)完全相同。晶體是絕對(duì)均一性，非晶體是統(tǒng)計(jì)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(lán)晶石的不同方向上硬度不同。對(duì)稱性：同一晶體中，晶體形態(tài)相同的幾個(gè)部分（或物理性質(zhì)相同的幾個(gè)部分）有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)。最小內(nèi)能性：晶體與同種物質(zhì)

3、的非晶體相比，內(nèi)能最小。晶體具有固定的熔點(diǎn)。穩(wěn)定性：晶體比具有相同化學(xué)成分的非晶體穩(wěn)定。1、 實(shí)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(duì)應(yīng)晶面間的角度守恒。 （意義：結(jié)晶學(xué)發(fā)展的奠基石）3、晶體測(cè)量：就是測(cè)量晶面之間的夾角。 方法：接觸測(cè)角（接觸測(cè)角儀）反射測(cè)角（單圈、雙圈反射測(cè)角儀）4、 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：晶面的球面投影，晶體的球面坐標(biāo)，晶體的極射赤平投影，吳氏網(wǎng) 心射極平投影1、 對(duì)稱：物體相同部分有規(guī)律的重復(fù)。2、 晶體對(duì)稱的特點(diǎn)。 由于晶體內(nèi)部都具有格子構(gòu)造，通過(guò)平移，可使相同質(zhì)點(diǎn)重復(fù)，因此，所有的晶體結(jié)構(gòu)

4、都是對(duì)稱的（這種對(duì)稱叫平移對(duì)稱）。 晶體的對(duì)稱受格子構(gòu)造規(guī)律的限制，因此，晶體的對(duì)稱是有限的，它遵循“晶體對(duì)稱定律” 。 晶體的對(duì)稱不僅體現(xiàn)在外形上，同時(shí)也體現(xiàn)在物理性質(zhì)上。 Ps:格子構(gòu)造使得所有晶體都是對(duì)稱的，格子構(gòu)造也使得并不是所有對(duì)稱都能在晶體中出現(xiàn)的。3、 晶體的宏觀對(duì)稱要素和對(duì)稱操作 對(duì)稱操作：使對(duì)稱圖形中相同部分重復(fù)的操作。 對(duì)稱要素：在進(jìn)行對(duì)稱操作時(shí)所應(yīng)用的輔助幾何要素（點(diǎn)、線、面）。對(duì)稱面P 操作為反映?？梢杂卸鄠€(gè)對(duì)稱面存在，如3P、6P等。對(duì)稱軸Ln 操作為旋轉(zhuǎn)。其中n代表軸次，意指旋轉(zhuǎn)360度相同部分重復(fù)的次數(shù)。旋轉(zhuǎn)一次的角度為基轉(zhuǎn)角，關(guān)系為：n=360/。N2為高次軸，

5、n 6的情況。對(duì)稱中心C 操作為反伸。只可能在晶體中心，只可能一個(gè)。旋轉(zhuǎn)反伸軸 Lin 操作為旋轉(zhuǎn)+反伸的復(fù)合操作。 關(guān)系：Li1 = C， Li2 = P， Li3 = L3 +C，Li6 = L3 + P4、 對(duì)稱要素的組合定理1：LnL2LnnL2 (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(diǎn)且垂直兩L2會(huì)產(chǎn)生Ln，其基轉(zhuǎn)角是兩L2夾角的兩倍。并導(dǎo)出n個(gè)在垂直Ln平面內(nèi)的L2。 例: L4L2L44L2 , L3L2L33L2定理2：LnPLnPC (n為偶數(shù)) 逆定理： LnC LnPC (n為偶數(shù)) PCL2PC這一定理說(shuō)明了L2、P、C三者中任兩個(gè)可以

6、產(chǎn)生第三者。定理3：LnP/LnnP/（P與P夾角為L(zhǎng)n基轉(zhuǎn)角的一半）；逆定理：兩個(gè)P相交，其交線必為一Ln，其基轉(zhuǎn)角為P夾角的兩倍，并導(dǎo)出n個(gè)包含Ln的P。定理4：LinP/ =Lin L2Lin n/2 L2 n/2 P/ （n為偶數(shù)）Linn L2nP/（n為奇數(shù)）5、32種對(duì)稱型（點(diǎn)群及其推導(dǎo)） p36 對(duì)稱型（或點(diǎn)群）：晶體形態(tài)中，全部對(duì)稱要素的組合。一般來(lái)說(shuō)強(qiáng)調(diào)對(duì)稱要素時(shí)稱對(duì)稱型，強(qiáng)調(diào)對(duì)稱操作時(shí)稱點(diǎn)群。6、晶體的分類1、 選擇晶軸的原則與晶體的對(duì)稱特點(diǎn)相符合(即一般都以對(duì)稱要素作晶軸，要么對(duì)稱軸，要么對(duì)稱面法線);在遵循上述原則的基礎(chǔ)上盡量使晶軸夾角為90度。2、 軸長(zhǎng)：x,y,z

7、 3根晶軸方向上的行列上的結(jié)點(diǎn)間距。軸角：3根晶軸正端之間的夾角、。晶胞參數(shù)：軸長(zhǎng)和軸角。軸率：軸長(zhǎng)a:b:c的比例晶體常數(shù)：軸率和軸角。3、 各晶系選擇晶軸的具體方法及晶體常數(shù)特點(diǎn)4、 晶系的國(guó)際符號(hào)5、 晶面符號(hào)：表征晶面空間方位的符號(hào)。6、 晶棱符號(hào)：表征晶棱（直線）方向的符號(hào)。所有平行棱具有同一晶棱符號(hào)。7、 晶帶定律 晶帶: 交棱相互平行的一組晶面。 晶帶軸:移至過(guò)晶體中心的一條交棱。 晶帶符號(hào)：交棱的晶棱符號(hào)。 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(shù)定律：晶面指數(shù)為簡(jiǎn)單整數(shù)。Why?答：因?yàn)橹笖?shù)越簡(jiǎn)單的晶面對(duì)應(yīng)到內(nèi)部結(jié)構(gòu)是

8、面網(wǎng)密度大的面網(wǎng),而面網(wǎng)密度大的面網(wǎng)容易形成晶面（因?yàn)槟芰康腿菀仔纬删妫?所實(shí)際晶體上的晶面就是晶面指數(shù)簡(jiǎn)單的晶面。1、 單形：是由對(duì)稱要素聯(lián)系起來(lái)的一組晶面的組合。2、 結(jié)晶單形：對(duì)32種對(duì)稱型逐一進(jìn)行推導(dǎo)，最終將導(dǎo)出結(jié)晶學(xué)上146種不同的單形。3、 單形的分類特殊形和一般形：根據(jù)單形晶面與對(duì)稱型中對(duì)稱要素的相對(duì)位置可以將單形劃分成一般形和特殊形。開(kāi)形和閉形：根據(jù)單形的晶面是否可以自相閉合來(lái)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(gè)形體，可用對(duì)稱面使彼此重合。正形和負(fù)形：取向不同的兩個(gè)相同單形，相互之間能夠借助于旋轉(zhuǎn)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(gè)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(jié)構(gòu)中的周期性平移對(duì)稱,即：內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)平移對(duì)稱形式只有14種。2、 晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對(duì)稱要素平移軸，螺旋軸，滑移面。3、 空間群：晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對(duì)稱要素（操作）的組合。4、 等效點(diǎn)系：晶體結(jié)構(gòu)中由一原始點(diǎn)經(jīng)空間群中所有對(duì)稱要素操作所推導(dǎo)出來(lái)的規(guī)則點(diǎn)系。1、 晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)方法 水熱法高溫高壓生長(zhǎng)（高壓釜） 提拉法高溫常壓生長(zhǎng) 低溫溶液生長(zhǎng)-低溫常壓水溶液生長(zhǎng) 高溫熔液生長(zhǎng)-高溫常壓在助熔劑生長(zhǎng)2、 決定晶體生長(zhǎng)形態(tài)的內(nèi)因布拉維法則(law of Bravais)：晶體上的實(shí)際晶

10、面往往平行于面網(wǎng)密度大的面網(wǎng)。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(wǎng)密度大PBC鍵鏈多表面能小。3、 決定晶體生長(zhǎng)形態(tài)的外因 溫度、雜質(zhì)、粘度、結(jié)晶速度、渦流（所有這些外因是通過(guò)內(nèi)因起作用的）4、 晶體的溶解與再生 晶體的溶解 蝕像；面網(wǎng)密度大首先被溶解。 晶體的再生 晶體的再生是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程。1、 平行連晶：由若干個(gè)同種的單晶體，彼此之間所有的結(jié)晶方向（包括各個(gè)對(duì)應(yīng)的晶軸、對(duì)稱要素、晶面及晶棱的方向）都一一對(duì)應(yīng)、相互平行而組成的連生體。2、 雙晶：兩個(gè)以上的同種晶體按一定的對(duì)稱關(guān)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(lái)說(shuō)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(shí)際界面。5、 雙晶律：?jiǎn)误w之間形成雙晶的具體規(guī)律。6、 雙晶類型接觸雙晶：a.簡(jiǎn)單接觸雙晶、b.聚片雙晶、c.環(huán)狀雙晶d.復(fù)合雙晶。貫穿雙晶7、 雙晶的成因及成因類型生長(zhǎng)雙晶 原生雙晶轉(zhuǎn)變雙晶 次生雙晶機(jī)械雙晶 次生雙晶8、 雙晶的識(shí)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(duì)稱雙晶縫合線：兩個(gè)單體之間的接合縫?？p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(jié)晶學(xué)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(gòu)成浮生、交生的內(nèi)因：不同晶體之間有相似面網(wǎng)。1、 化學(xué)鍵與晶格類型離子晶格：離子鍵，可作為球體來(lái)研究，一般遵循最緊密堆積原理。原子晶格：共價(jià)鍵，有方向性和飽和性，不可作為球體來(lái)研究，不作最緊密堆積。金屬晶格：金屬鍵，無(wú)方向性和飽和性，可作為球體來(lái)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(tuán)，內(nèi)部為共價(jià)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(jià)鍵與分子鍵之間，具方向性與飽和性，主要存在于有機(jī)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(zhì)同像：在晶體結(jié)構(gòu)中某離子被其它類似的離子代替，但不引起鍵性和晶體結(jié)構(gòu)型式發(fā)生質(zhì)變的現(xiàn)象。3、 影響類質(zhì)同象的因素 (條件)內(nèi)因:a.原子或離子的大小：大小越接近, 越容易發(fā)生替代;(離子對(duì)角線法則)b.離子的類型和鍵型： 類型和鍵型應(yīng)相同;c.電價(jià)平衡：替代前后電價(jià)應(yīng)平衡, 這是先決條件; 如果發(fā)生異價(jià)替代, 則要求同時(shí)發(fā)生多個(gè)替代來(lái)達(dá)到總電價(jià)平衡。異價(jià)替代時(shí)電價(jià)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(huì)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(jìn)入晶格。4、研究類質(zhì)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(zhì)多像：同種化學(xué)成分的物質(zhì)，在不同的條件下形成