1第一章晶体及其性质.

结晶学与矿物学CrystallographyandMineralogy李胜荣岩石矿物教研室地球科学与资源学院1-1教育在线1-3地大首页——特色网站——本科教学质量与教学改革工程网——精品课程——2008——结晶学与矿物学1-41-51-61-71-8矿物（Mineral）的概念自然作用形成的晶体态化合物或单质；是组成岩石（矿石）的基本单元。第一章晶体与晶体的基本性质第二章晶体生长模型与面角恒等定律第三章晶体的测量与投影第四章晶体的外部对称第五章晶体定向与晶体符号第六章单形与聚形第七章晶体的规则连生第八章晶体结构第九章晶体化学1-12第一篇结晶学（50%学时）第十章矿物与矿物学的发展趋势第十一章矿物的型态第十二章矿物的物理性质第十三章矿物的化学成分第十四章矿物的命名与分类第十五章自然元素矿物大类第十六章金属互化物矿物大类第十七章硫化物及其类似化合物矿物大类第十八章氧化物和氢氧化物矿物大类第十九章含氧盐矿物大类（一）第二十章含氧盐矿物大类（二）第二十一章卤化物矿物大类第二十二章有机矿物大类第二十三章矿物的形成演化与共生组合1-13第二篇矿物学（50%学时）第一章晶体与晶体的基本性质Crystalsandtheirultimateproperties1-14第一篇结晶学Crystallography第一节结晶学研究对象及其科学地位1-16对象：晶体（生成和变化、外部形态几何规律、内部结构、化学成分、物理性质）地位：地球科学主干课程，专业基础课1-101-11晶体？非晶体？1-18第二节晶体、非晶体与准晶体的概念1-17晶体crystal：内部质点在三维空间呈周期性平移重复排列形成的具有格子构造的固体。短程有序＋长程有序（short+longrangeorder）非晶体noncrystal：内部质点不作周期性平移重复且不具特定位置序的固体。短程有序，非整周期平移重复，无位置序第二节晶体、非晶体的概念的修改1-17晶体定义crystal：晶体是内部原子（分子）在三维线性空间等距重复排列的固体。非晶体noncrystal：非晶体是内部原子（分子）在三维线性空间不规则排列的固体。晶体非晶体SiO21-202.非晶质：凡内部质点不能在三维空间作重复性周期排列的物质为非晶质。如玻璃、琥珀、松香等。特点：A：在非晶质体的各个部位上，没有任何两部分的内部结构是完全相同的；B：非晶质体的内部质点在不同方向上的排布状况无任何规律可循；C：在外形，非晶质体在任何条件下都不可能自发地长成规则的几何多面体外形。非晶质：琥珀晶体与非晶体的区别：①在内部结构上：晶体具有格子状构造，质点的排列既具有短程有序性，又具有长程有序性；非晶质体则不具有格子状构造，质点的排列只具有短程有序性，不具有长程有序性。②外形上：晶体具有规则几何多面体形状，非晶质体为无定形体。③在物性上：非晶质体不具有确定的熔点。④在分布上：由于晶体比非晶体稳定，所以晶体的分布更广泛，自然界的固体物质绝大多数是晶体。准晶体（quasicrystal）是一种内部结构由多级呈自相似的配位多面体在三维空间作长程定向有序分布的固体。1984年由Shechtman和Cahn以及我国的叶恒强和郭可信分别确定的一种新的物质的凝聚态。是在研究快速冷凝的Al2Mn和（Ti0.9V0.1）2Ni合金中各自发现的。其内部结构的具体形式虽然仍在探索之中，但从其对称性可知，其质点的排列应是长程有序，但不体现周期重复，即不存在格子构造，人们把它称为准晶体。它可具有晶体所不能有的5次或高于6次的对称。准晶体quasicrystal：质点的排列符合短程有序，有严格位置序和自相似分形结构但不体现周期平移重复，即不存在格子构造的固体。短程有序，非整周期平移重复1-21具五次对称轴，无格子构造短程有序1-22第三节空间格子-spacelattice1-231.空间格子的导出相当点：成分、环境、方位相同——几何点，空间意义CsCl晶体结构空间格子2.空间格子要素及基本规律1-24（1）结点-node相当点（2）行列-row，任意二结点，结点间距（row-spacing）（3）面网-net面网密度、面网间距（4）平行六面体-parallelhexahedron实际晶体单位晶胞空间格子中的结点、行列与面网1-25modelNodeRowNetA'B'C'D'd1D2D3d4b0β1β2β3β4ABCDC1cA11aBb面网密度与面网间距关系示意图平行六面体1-26第四节晶体的基本性质Theultimatepropertiesofcrystal1-271自限性—self-confinement，形态，晶面—面网、晶棱—行列、角顶—结点2均一性–homogeneity各部分的组成和结构完全相同3异向性–anisotropy方向上4对称性–symmetry5最小内能—minimuminternalenergy结晶时放热、熔融吸热6稳定性—stability矿物自限性1-28晶体的结晶学均一性非晶体的统计均一性SiO21-20Kyanite（蓝晶石）QuartzinclusterfromToiVillage,Waziristan,Pakistan!Measures4.5cmby2.7cminsize.矿物异向性1-31本章概要1.晶体、非晶体2.空间格子——抽象，难点3.晶体6个基本性质刘星对晶体的定义和基本性质的修改晶体定义：晶体是内部原子（分子）在三维线性空间等距重复排列的固体。基本性质1.晶体均一性2.对称性3.异向性（各向异性）4.自限性5.最小内能（稳定）性内能＝动能＋势能动能——晶体内部质点在平衡点周围作无规则运动所决定的，与T、P有关。势能——质点间相互位置所决定的，与质点的排列有关。当T、P一定时，动能一定，这样决定物质内能大小的就是势能了。因为晶体内部质点都已经达到平衡位置，所以其势能最小。非晶质体、液体、气体的质点排列没有规律，质点间的距离不是平衡距离，它们的势能都比晶体势能大。5.最小内能性相同热力学条件下，晶体与同种物质的非晶质体、液体、气体状态相比较，其内能最小。在相同的热力学条件下，晶体比具有相同化学成分的非晶质体稳定。气体：液体：非晶质体：晶体：稳定性是其具最小内能的必然结果。稳定性扩散作用使质点作直线运动，不改变方向，具有占据最大空间的运动趋势，稳定性差；流动作用使质点移动，稳定性决定于容器的形状；质点运动类似晶体，质点处于振动状态，且质点的相对移动极为困难。但时间加长，这种运动可以显现出来，在温度较高时，这种运动更为显著。本章结束第二章1-32