结晶学复习资料(重点知识)

1、结晶学：以晶体为研究对象，以晶体的对称规律为主要研究内容的一门基础基础性的自然科学。2、矿物学：以矿物晶体为研究对象，主要研究各具体矿物晶体的成分、物理性质、成因特点等。3、晶体：内部结构具有周期重复性，即具有格子构造的固体。晶体结构=点阵（或空间格子）+结构基元4、格子构造：晶体结构的周期重复规律，这种规律是可以用格子状的图形－空间格子表示的。5、空间格子：表示晶体结构周期重复规律的简单几何图形。6、相当点：满足以下两个条件的点：性质相同，周围环境相同。7、空间格子的四要素①结点:空间格子中的点,代表具体晶体结构中的相当点。结点间距：同一行列中相邻结点间的距离。②行列:结点在直线上的排列。③面网:结点在平面上的分布。面网密度：面网上单位面积内结点的密度。面网间距：任意两相邻面网间的垂直距离。（面网密度与面网间距成正比）④平行六面体:结点在三维空间形成的最小重复单位。平行六面体对应的实际晶体中相应的范围叫晶胞。8、晶体的基本性质①自限性:晶体能够自发地生长成规则的几何多面体形态。②均一性:同一晶体的不同部分物理化学性质完全相同。晶体是绝对均一性，非晶体是统计的、平均近似均一性。③异向性：同一晶体不同方向具有不同的物理性质。例如：蓝晶石的不同方向上硬度不同。④对称性：同一晶体中，晶体形态相同的几个部分（或物理性质相同的几个部分）有规律地重复出现。⑤最小内能性：晶体与同种物质的非晶体相比，内能最小。晶体具有固定的熔点。⑥稳定性：晶体比具有相同化学成分的非晶体稳定。1、实际晶体形态（歪晶）：偏离理想的晶体形态。2、面角守恒定律：同种矿物的晶体，其对应晶面间的角度守恒。（意义：结晶学发展的奠基石）3、晶体测量：就是测量晶面之间的夹角。方法：①接触测角（接触测角仪）②反射测角（单圈、双圈反射测角仪）4、晶体的投影：将晶面的空间分布转化为平面图。①极射赤平投影：晶面的球面投影，晶体的球面坐标，晶体的极射赤平投影，吴氏网②心射极平投影1、对称：物体相同部分有规律的重复。2、晶体对称的特点。①由于晶体内部都具有格子构造，通过平移，可使相同质点重复，因此，所有的晶体结构都是对称的（这种对称叫平移对称）。②晶体的对称受格子构造规律的限制，因此，晶体的对称是有限的，它遵循“晶体对称定律”。③晶体的对称不仅体现在外形上，同时也体现在物理性质上。Ps:格子构造使得所有晶体都是对称的，格子构造也使得并不是所有对称都能在晶体中出现的。3、晶体的宏观对称要素和对称操作对称操作：使对称图形中相同部分重复的操作。对称要素：在进行对称操作时所应用的辅助几何要素（点、线、面）。①对称面—P操作为反映。可以有多个对称面存在，如3P、6P等。②对称轴—Ln操作为旋转。其中n代表轴次，意指旋转360度相同部分重复的次数。旋转一次的角度为基转角α，关系为：n=360/α。N2为高次轴，n=2为低次轴。晶体的对称定律：由于晶体是具有格子构造的固体物质，这种质点格子状的分布特点决定了晶体的对称轴只有n=1，2，3，4，6这五种，不可能出现n=5，n6的情况。③对称中心—C操作为反伸。只可能在晶体中心，只可能一个。④旋转反伸轴–Lin操作为旋转+反伸的复合操作。关系：Li1=C，Li2=P，Li3=L3+C，Li6=L3+P4、对称要素的组合①定理1：Ln×L2→LnnL2(L2与L2的夹角是Ln基转角的一半)逆定理：L2与L2相交，在其交点且垂直两L2会产生Ln，其基转角是两L2夹角的两倍。并导出n个在垂直Ln平面内的L2。例:L4×L2→L44L2,L3×L2→L33L2②定理2：Ln×P⊥→LnP⊥C(n为偶数)逆定理：Ln×C→LnP⊥C(n为偶数)P×C→L2P⊥C这一定理说明了L2、P、C三者中任两个可以产生第三者。③定理3：Ln×P//→LnnP//（P与P夹角为Ln基转角的一半）；逆定理：两个P相交，其交线必为一Ln，其基转角为P夹角的两倍，并导出n个包含Ln的P。④定理4：Lin×P//=Lin×L2⊥→Linn/2L2⊥n/2P//（n为偶数）→LinnL2⊥nP//（n为奇数）5、32种对称型（点群及其推导）p36对称型（或点群）：晶体形态中，全部对称要素的组合。一般来说强调对称要素时称对称型，强调对称操作时称点群。6、晶体的分类1、选择晶轴的原则①与晶体的对称特点相符合(即一般都以对称要素作晶轴，要么对称轴，要么对称面法线);②在遵循上述原则的基础上尽量使晶轴夹角为90度。2、轴长：x,y,z3根晶轴方向上的行列上的结点间距。轴角：3根晶轴正端之间的夹角α、β、γ。晶胞参数：轴长和轴角。轴率：轴长a:b:c的比例晶体常数：轴率和轴角。3、各晶系选择晶轴的具体方法及晶体常数特点4、晶系的国际符号5、晶面符号：表征晶面空间方位的符号。6、晶棱符号：表征晶棱（直线）方向的符号。所有平行棱具有同一晶棱符号。7、晶带定律晶带:交棱相互平行的一组晶面。晶带轴:移至过晶体中心的一条交棱。晶带符号：交棱的晶棱符号。晶带定律:任两晶带(晶棱)相交可决定一可能晶面,任两晶面相交可决定一可能晶带(晶棱)。8、整数定律：晶面指数为简单整数。Why?答：因为指数越简单的晶面对应到内部结构是面网密度大的面网,而面网密度大的面网容易形成晶面（因为能量低容易形成晶面）,所实际晶体上的晶面就是晶面指数简单的晶面。1、单形：是由对称要素联系起来的一组晶面的组合。2、结晶单形：对32种对称型逐一进行推导，最终将导出结晶学上146种不同的单形。3、单形的分类①特殊形和一般形：根据单形晶面与对称型中对称要素的相对位置可以将单形划分成一般形和特殊形。②开形和闭形：根据单形的晶面是否可以自相闭合来划分。③左形和右形：形态完全类同，在空间的取向上正好彼此相反的两个形体，可用对称面使彼此重合。④正形和负形：取向不同的两个相同单形，相互之间能够借助于旋转操作彼此重合。⑤定形和变形：一种单形其晶面间的角度为恒定者，称定形；反之，称变形。4、聚形：两个以上的单形聚合在一起，这些单形共同圈闭的空间外形形成聚形。1、14种空间格子——晶体结构中的周期性平移对称,即：内部质点平移对称形式只有14种。2、晶体内部结构的对称要素——平移轴，螺旋轴，滑移面。3、空间群：晶体内部结构的对称要素（操作）的组合。4、等效点系：晶体结构中由一原始点经空间群中所有对称要素操作所推导出来的规则点系。1、晶体生长实验方法水热法—高温高压生长（高压釜）提拉法—高温常压生长低温溶液生长------低温常压水溶液生长高温熔液生长-------高温常压在助熔剂生长2、决定晶体生长形态的内因①布拉维法则(lawofBravais)：晶体上的实际晶面往往平行于面网密度大的面网。②PBC（周期性键链）理论③居里-吴里弗原理（最小表面能原理）：晶体上所有晶面的表面能之和最小的形态最稳定。面网密度大——PBC键链多——表面能小。3、决定晶体生长形态的外因温度、杂质、粘度、结晶速度、涡流（所有这些外因是通过内因起作用的）4、晶体的溶解与再生①晶体的溶解蚀像；面网密度大首先被溶解。②晶体的再生晶体的再生是一个非常复杂的过程。1、平行连晶：由若干个同种的单晶体，彼此之间所有的结晶方向（包括各个对应的晶轴、对称要素、晶面及晶棱的方向）都一一对应、相互平行而组成的连生体。2、双晶：两个以上的同种晶体按一定的对称关系相互取向而组成的规则连生晶体。3、双晶要素：双晶面，双晶轴（般来说双晶轴都是二次轴），双晶中心。4、双晶接合面：双晶中相邻单体间彼此接合的实际界面。5、双晶律：单体之间形成双晶的具体规律。6、双晶类型①接触双晶：a.简单接触双晶、b.聚片双晶、c.环状双晶d.复合双晶。②贯穿双晶7、双晶的成因及成因类型①生长双晶——原生双晶②转变双晶——次生双晶③机械双晶——次生双晶8、双晶的识别①凹入角：有些双晶有凹入角，但并不是都有；平行连晶也有凹入角。有凹入角的一定不是单晶体。②假对称③双晶缝合线：两个单体之间的接合缝。缝合线两边反光不同或晶面花纹不连贯。④聚片双晶纹：一系列密集的缝合线。⑤蚀像9、浮生：一种晶体以一定的结晶学方位附生于另一晶体的表面。10、交生：一种晶体嵌于另一种晶体中，但有方向性。11、能构成浮生、交生的内因：不同晶体之间有相似面网。1、化学键与晶格类型①离子晶格：离子键，可作为球体来研究，一般遵循最紧密堆积原理。②原子晶格：共价键，有方向性和饱和性，不可作为球体来研究，不作最紧密堆积。③金属晶格：金属键，无方向性和饱和性，可作为球体来研究，一般遵循等大球最紧密堆积原理。④分子晶格：存在分子基团，内部为共价键，外部为分子键，分子有具体的形状，一般遵循非球体紧密堆积。⑤氢键晶格：氢原子参与成键，键性介于共价键与分子键之间，具方向性与饱和性，主要存在于有机化合物晶体中。含氢键的矿物通常有氢氧化物、含水化合物、层状硅酸盐矿物。2、类质同像：在晶体结构中某离子被其它类似的离子代替，但不引起键性和晶体结构型式发生质变的现象。3、影响类质同象的因素(条件)①内因:a.原子或离子的大小：大小越接近,越容易发生替代;(离子对角线法则)b.离子的类型和键型：类型和键型应相同;c.电价平衡：替代前后电价应平衡,这是先决条件;如果发生异价替代,则要求同时发生多个替代来达到总电价平衡。异价替代时电价平衡是主要条件,半径大小退居次要地位。d.晶格能变小：替代后晶格能是变小的则容易发生。②外因:a.温度:高温易发生,低温不易发生,而且还会发生固溶体离溶;b.压力:高压不易发生;c.组份浓度：周围环境的某离子浓度越高越容易替代进入晶格。4、研究类质同像的意义：①矿物晶体成分变化的主要原因；②了解稀有元素的赋存状态；③反映矿物的形成条件。5、同质多像：同种化学成分的物质，在不同的条件下形成不同结构的晶体的现象。6、型变（晶变）：化学式相同的化合物中，化学成分规律变化而引起结构规律变化的现象。7、多型：一种单质或化合物，以两种或两种以上不同层状晶体结构存在的现象。8、有序—无序：晶体结构中，在可以被两种或两种以上的不同质点所占据的某种位置上，若这些不同的质点各自有选择地分别占有其中的不同位置，相互间成有规则的分布时，这样的结构状态称为有序态；反之，若这些不同的质点在其中全都随机分布，便称为无序态。