矿石学习题

1/12《矿石学》习题Ⅰ矿物通论第一章晶体一、基本概念晶体:具有格子构造的固体,或内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体。结点:一系列在三维空间周围排布的几何点的总称相当点;点的内容(或种类)相同;点的周围环境相同。行列：一个空间点阵，同一方向的平行直线束把直线阵点穿起来面网：结点在平面上的分布即构成面网空间格子;是表示晶体内部结构中质点周期性重复排列规律的几何图形。晶胞任何一种晶体结构都有他所具有的布拉维格子，划分成相互邻接的许许多多单位平行六面体，每一单位平行六面体圈画出来的的那一部分的晶体结构。晶体的均一性晶体内部任意两个部分的化学组成和物理性质是等同的晶体的异向性晶体的几何量度和物理性质与其方向性有关晶体的对称性能够在不同的方向或位置上有规律重复出现的特性。布拉维法则二、问答题1．怎样划分晶族和晶系?答：依据晶体的对称型可将晶体分为32个晶类，进而根据高次对称轴的有无和高次轴的数量，将32个晶类划分为高级、中级和低级三个晶族。再根据晶族中各晶类的对称要素特点，把三个晶族划分为7个晶系。说出下列对称型所属的晶族和晶系。CL2PC3L23PC3Li44L36PL33L2L44L25PCL66L27PC3L24L33PC3L44L36L29P2．在47种几何单形中，下列单形能否相聚？六方柱与菱面体，五角十二面体与立方体，三方双锥与六方柱，斜方柱与四方双锥。3．晶体与非晶体有何本质区别？晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体，非晶质体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体。4．什么是晶体结构中的相当点——结点？空间格子中的点，代表晶体结构中的等同点。在实际晶体中，结点的位置可为同种质点所占据。5．什么是结构基元？空间格子和晶胞有何区别？由于晶体中原子的排列是有规律的，可以从晶格中拿出一个完全能够表达晶格结构的最小单元，这个最小单元就叫作晶胞。晶胞就是结构单元空间格子;是表示晶体内部结构中质点周期性重复排列规律的几何图形。晶胞任何一种晶体结构都有他所具有的布拉维格子，划分成相互邻接的许许多多单位平行7．晶体的基本性质。2/12（1）自限性；（2）均一性；（3）异向性；（4）对称性；（5）最小内能（6）稳定性8．晶体生长的布拉维法则。阐述布拉维法则的内容，并加以定性论证面网密度小的面，其面网间距也小，从而相邻面网间的引力就大，因此将优先生长。反之，面网密度大的面，成长就慢。各晶面间的相对生长速度与其本身面网密度的大小成反比。生长速度快的晶面，在晶体的生长过程中，将会缩小而最终消失，实际上保留下来的晶面将是面网密度大的晶面。面网密度越大，被保留下来的几率就越大，晶面本身的面积相应也越大。9．影响晶体生长的主要外部因素。涡流温度杂质粘度结晶速度10.什么是矿物？矿物是有地质作用或宇宙作用所形成的、具有一定的化学成分和内部结构、在一定的物理化学条件相对稳定的天然结晶态的单质或化合物，它们是岩石和矿物的基本组成单位。12．现代结晶学有哪几个分支?晶体生成学几何结晶学晶体结构学晶体化学晶体物理学13．判断下列物质中哪些是晶体，哪些是非晶体？哪些是矿物，哪些不是矿物？冰糖金刚石沥青水晶玻璃水空气方解石14．面网密度大的面网，其面网间距也大，这种说明对不对？试画简图加以定性的说明。同一点阵中，面网密度大的面网，其面网间距亦大；反之，密度小间距亦小。15．为什么晶体具有均一性和异向性？是否有矛盾？晶体内部任意两个部分的化学组成和物理性质是等同的。晶体的几何量度和物理性质与其方向性有关，即不同方向上有所差异16．形成晶体有哪些方式？固液气17．成核作用分为哪几种类型？初次成核作用，二次成核作用18．在溶液中，过饱和度为低、中、高的情况下，晶体的生长分别以什么方式？温度降低水分蒸发.通过化学反应21．阐述面角守恒定律的内容。成分和结构均相同的所有晶体，不论它们的形状和大小如何，一个晶体上的晶面夹角与另一些晶体上的相对应的晶面夹角恒等。22．对称的概念。晶体的对称和其它物质的对称有何本质区别？指物体相等部分作有规律的重复。对于晶体外形而言，就是晶面与晶面、晶棱与晶棱、角顶与角顶的有规律重复。23．什么是晶体对称定律？证明之。只能出现轴次(n)为一次、二次、三次、四次和六次的对称轴，而不可能存在五次及高于六次的对称轴。证明：轴次n的确定:n=360/a+2acos=macos=(m1)/21由于平行行列的结点间距相等，m只能取整数m=3,2,1,0,1=0,60,90,120,180n=1,6,4,3,224．怎样划分晶族和晶系？下列对称型各属何晶族和晶系？L2PC单斜低级3L2PC正交低级L44L25PC四方中级L66L27PC六方中级C三斜中级3L44L36L29PC等轴高级L33L2三方中级L33L23PC三方中级3L24L33PC等轴高级25．对称面、对称轴可能出露的位置。3/12晶体中对称面与晶面、晶棱有如下关系：垂直并平分晶面；垂直晶棱并通过它的中点；晶体围绕该直线每旋转一定角度后，晶体上的相同部分便出现一次重复26．中级晶族晶体中能否有L2或P与唯一的高次轴（L3、L4、L6）斜交？为什么？不能斜交，当中级晶族体中有L2时，L2与P均不多于一个，为单斜晶系；若斜交会产生多于两个的两次对称轴，跟中级晶族只有一个高次对称轴的定义不符合故只可垂直，不可斜交27．能否说，当晶体中有L2而无对称中心时，此L2必为Li2，当晶体中有P与L3垂直时，此L3必为Li6？第二章晶体外形一、基本概念晶格常数：xyz3根晶轴方向上的行列上的结点间距分别表示为ao、bo、co，称为轴长；3根晶轴正端之间夹角α、β、γ，称为轴角，轴长和轴角统称晶格常数。4晶体常数：从晶体宏观形态定不出轴长，只能根据对称特点定出a0、b0、c0，这一比例称为轴率，轴率和轴角统称晶体常数。5面角守恒定律同种矿物的晶体，其对应晶面间的角度守恒。6面角是指晶面法线间的的夹角，其数值等于相应晶面间实际夹角的补交。7对称面是一假象的平面，亦称镜面，相应的对称操作为对此平面的反映，它将图形平分为互为镜面的两个相等部分。8对称轴是一假象的直线，相应的对称操作为围绕此直线的旋转，物体绕该直线旋转一定角度后，可使相同部分重复。9对称心是一假象的点，所对应的对称操作为反伸，通过该点作任意直线，则在此直线上距对称中心等距离的位置上必定可以找到对应点。10旋转反伸轴是一假象的直线，如果物体绕该直线旋转一定角度后，在对此直线上的一点进行反伸，可使相同部分重复，即所对应的操作是旋转与反伸的复合操作。11单形是由对称要素联系起来的一组晶面的组合。12聚形：两个或两个以上单形聚合在一起所共同圈闭的空间外形形成聚形。13单位面为过ao、bo、co的面。14轴率从晶体宏观形态是定不出轴长的，只能根据对称特点定出ao：bo：co，这一比例称为轴率.。15米氏符号将晶面指数按顺序连写，并置于小括号内，写成（hkl）的形式，此（hkl）就是国际上通用的晶面符号16晶面条纹是由于不同单形的细窄晶面反复相聚、交替生长而在晶面上出现的一系列直线状平行条纹，也称聚形条纹。17矿物的颜色是矿物对入射的白色可见光中不同波长的光波吸收后，透射和反射的各种波长的可见光的混合色。18矿物的条痕色是矿物粉末的颜色。通常是指矿物在白色无釉瓷板上擦划所留下的粉末的颜。19矿物的光泽是指矿物表面对可见光的反射能力。20解理：矿物晶体受应力作用而超过弹性限度时，沿一定结晶学方向破裂成一系列光滑平面的固有特性称为解理。21矿物的硬度是指矿物抵抗外来机械作用的能力。4/1222摩氏硬度计是一种刻画硬度，它是以十种具有不同硬度的矿物作为标准，构成的摩氏硬度计，其它矿物的硬度是与摩氏硬度计中的标准矿物相比较来确定的。23布拉维法则晶体上的实际晶面平行于面网密度大的面网。24单形符号：将晶面指数放在大括号中表示单形符号。晶带：彼此间的交棱均相互平行的一组晶面之组合平行连生由若干个同种的单晶体，按所有对应的结晶学方向全都相互平行的关系而组成的连生体。内部格子构造平行、连续晶带定律对于任一属于[uvw]晶带的晶面(hkl)，必定有：hu+kv+lw=0晶棱符号截距系数比：表达为[uvw]单形一类是由等大同形的一种晶面组成聚形另一类是由两种或两种以上的晶面所组成，单形符号以简单的数字符号的形式来表征一个单形的所有组成晶面及其在晶体上取向的一种结晶学符号一般形和特殊形一般形的晶面与对称要素间具有一般的关系,{hkl}，{hkil}为一般形闭形和开形由一个单形本身的全部晶面不能围成封闭空间的单形，称为开形，否则为闭形。单面、平行双面以及各种柱和单锥共17种单形为开形；闭形共有30种定形和变形若其晶面间的角度为恒定者，则属于定形，反之，即为变形。左形和右形形状完全相同而在空间的取向正好彼此相反的两个形体，若相互间不能借助于旋转、但可借助于反映而使两者的取向达到一致，此二同形反向体即构成左形和右形。双晶互不平行的同种单体，彼此间按一定的对称关系相互取向而组成的规则连生晶体双晶面假想面，通过它的反映，可使双晶相邻的两个个体重合或平行。双晶轴假想直线，相邻的两个个体其中一个个体绕此直线旋转180后，可与另一个个体重合、平行或连成一个完整的单晶体。双晶中心假想点，双晶的一个个体通过它的反伸，可与另一个晶体重合。简单双晶由两个单体构成的双晶反复双晶双晶单体按一定规律重复。复合双晶两个以上的单体彼此间按不同的双晶律所组成的双晶。衍生不同种类晶体之间的规则连生二、问答题1．为什么在实际晶体上，同一单形的各个晶面性质相同?在理想发育的晶体上同一单形的各个晶面同形等大?实际中由于环境因素影响，在形态上存在差异，而各个晶面的性质是相同的；理想中同一单形的晶面形状,大小,性质完全相同。某晶面在x、y、z轴上的截距分别为2.5mm、5mm、∞，试写出该晶面的米氏符号。4:2:03．{111}在等轴、四方、斜方、单斜(L2PC对称型)和三斜晶系中分别代表什么单形?4．在47种几何单形中，下列单形能否相聚?六方柱与菱面体，五角十二面体与立方体，三方双锥与六方柱，斜方柱与四方双锥。5．等轴晶系晶体某晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、4c，试写出该晶面的米氏符号。1/2a:1/3b:1/4c6．四方晶系晶体，a=3Å，c=6Å，某晶面在x、y、z轴上的截距分别为3Å、3Å、5/126Å，试写出该晶面的米氏符号。若截距分别为6Å、6Å、6Å，及3Å、3Å、3Å，则其晶面米氏符号又为什么？7．{110}在等轴、四方、斜方、单斜(L2PC对称型)和三斜晶系中分别代表什么单形?8．{100}在等轴、四方、斜方、单斜(L2PC对称型)和三斜晶系中分别代表什么单形?3.{111}、{100}和{110}在等轴、四方、斜方、单斜(L2PC)和三斜晶系中分别代表什么单形？4.{1011}、{1120}和{1121}在三方和六方晶系中各代表什么单形？5.简述整数定律的内容。如果以平行于三根不共面晶棱的直线作为坐标轴，则晶体上任意二晶面在三个坐标轴上所截截距的比值之比为一简单整数比。1.晶体定向的原则，各晶系晶体定向和晶体几何常数的特点适宜的晶棱方向作为结晶轴符合晶体本身的对称适宜的对称元素作为结晶轴尽量使得晶轴之间夹角为902.为什么四方和三、六方晶系晶体的轴单位具有a=bc的特征？四方晶系；L4或Li4为Z轴，以垂直Z轴，并互相垂直的L2或P的法线为X、Y轴；三六方晶系以L3或L6或Li6为Z轴，以垂直Z轴并彼此交角120的L2或P法线为X、Y、U6证明四轴定向的晶面符号中h+k+i=0。定义同三轴定向，指数的排列顺序依次为X、Y、U和Z轴，轴率为1:1:1:C，C=c/a，用(hkil)的形式表达h:k:i:l=1/OX:1/OY:1/OU:1/OZ由于X、Y和U轴相交120，不难证明：h+k+i=06.晶面(2135)是否肯定在c轴上的截距最短？对于三个水平结晶轴来说，是否肯定在d轴上的截距最短？为什么？8.求同时属于[102]和[112