结构矿物学0导论晶体学资源

结构矿物学(1/10)2015.09结构矿物学Structural

Mineralogy课程安排时

间：周五/1-2

(08:00~09:50)地

点：地/3522参考书：Structural

Mineralogy,

J.

Lima-de-Faria,

Kluwer,

1994晶体学基础晶体化学结构化学基础etc...成绩判定基本内容晶体学网络资源结构矿物学与矿物的结构分类矿物结构中的化学键和配位多面体晶体结构的表达晶体结构的稳定性晶体结构和物理性质各大类典型矿物结构描述晶体学网络资源OrganizationsACA

-

American

Crystallographic

AssociationICDD

-

International

Centre

for

Diffraction

Datah

/IUCr

-

the

International

Union

of

CrystallographyWorld

Directory

ofCrystallographersCrystallographic:

general14:

the

Collaborative

Computational

Project

Number

14

for

Single

Crystaland

Powder

DiffractionList

of

Rietveld

software

for

PC

and

Mac

and

related

utilitiesSINCRIS

-

Software

for

crystallographyCrystallographic:

powderGSAS

(A.C.

Larsen

and

R.B.Von

Dreele)/programs/crystallography/software/expEXPGUI

(B.

H.

Toby)

r.nist.

gui/expgui_intro.htmlLHPM-Rietica

(B.A.

Hunter

and

C.J.

Howard)FOX

(VincentFavreNicolin)EXPO

(from

SirWare

package)http:

r.it/Materials

Studio

suite

(Accelrys

Inc.)http:

/Jade

and

jPOWD

(MDI,

Materials

Data

Inc.)

/Software

for

Powder

Diffraction

IndexingCrystallographic:

singleSHELX

(G.M.

Sheldrick)

-

set

of

programs

for

crystal

structure

determinationfrom

single-crystal

diffraction

dataSir

-

the

automatic

solution

of

crystal

structures

by

Direct

and

Patterson

Methods

r.it/WinGX

(L.J.

Farrugia)

-

system

of

programs

for

solving,

refining

and

ysingsingle

crystal

X-ray

diffraction

data

for

small

moleculesCrystals

-

package

for

single

crystal

X-ray

structure

refinement

and

ysisconsists

of

CRYSTALS,

Cameron

and

specially piled

versions

of

SIR92

andSHELXSWinCSD

(L.Akeslrud,

Yu.Grin,

V.K.Pecharsky,

and

P.Y.Zavalij)

-

a

programpackage

for

crystal

structure

treatment

using

X-ray/synchrotron/neutronexperimental

data

from

either

powder

or

single

crystalXD

-

A

Computer

program

package

for

multipole

refinement

and

Topologicalysis

of

charge

densities

from

diffraction

dataCrystallographic:

structural

drawingOrtep

(L.J.

Farrugia)

-

thermal

ellipsoid

plotsPlaton

(L.J.

Farrugia)

-

a

versatile

crystallographic

tool

implementing

a

largevariety

of

standard

geometrical

calculationsDiamondAtoms

/XtalDrawSchakal

(E.

Keller)

-

the

graphical

representation

of

molecular

and

solid-statestructure

modelsfreiburg.de/ki/Mitarbeiter/Keller/schakal.htmlSDPD

–Crystallographic:

shape

drawingJcrystalhttp:

ShapeFace3.7?XtalDrawxPlanehttp:

/s/qinshan/mineral.phpStructure

DatabasePDF

(Powder

Diffraction

File™)

by

the

International

Centre

for

Diffraction

Datah

/NIST

Crystal

Data

by

National

Institute

of

Standards

and

TechnologyICSD

(Inorganic

Crystal

Structure

Data)

by

FIZ

(Fachsinformationzentrum)CSD

(Cambridge

Structural

Database)

by

Cambridge

Crystallographic

DataCentre

(CCDC)AMCSD

(American

Mineralogist

Crystal

Structure

Database)IZA

zeolite

database

by

International

Zeolite

Association

(IZA)

structurecommissionSDPD

–

Structure

Determination

from

Powder

Diffraction

-

Database

ofbibliography

and

methods

by

A.

LeBail结构矿物学与矿物的结构分类矿物学vs.矿物科学矿物学的基本分支结构矿物学的基本涵义矿物的晶体化学分类矿物的结构分类矿物学（Mineralogy）矿物：自然（地质？）作用过程(包括宇宙天体作用)中形成的具有相对固定的化学组成以及确定的晶体结构的均匀固体。矿物学：以矿物为研究对象的一门自然科学。具体研究矿物外表形态、物理性质、化学组成、结构、时空分布、成因产状、形成和演变等方面的特征和规律及其相互关系，并由此研究、开发并合理利用其有用性质，同时为探索地球及宇宙天体的物质组成及演化规律提供重要信息。矿物科学（Mineral

Sciences）矿物学的基本分支矿物学：具体研究矿物外表形态、物理性质、化学组成、

结构、时空分布、成因产状、形成和演变等方面的特征和规律及其相互关系，并由此研究、开发并合理利用其有用性质……矿物形貌学矿物物理矿物化学结构矿物学成因矿物学找矿矿物学应用矿物学……结构矿物学的涵义结构矿物学是探索矿物晶体结构及其分类和表达，研究矿物结构与化学组成的关系，进而探讨矿物成分和晶体结构与矿物形态、物理化学性能、生成条件、应用等关系的一门学科。研究内容至少包括：矿物结构的表达－如何确定矿物的晶体结构？方法学、实验矿物的结构分类及其描述－如何精确描述？矿物结构的稳定性（结构的变化）－哪些因素、如何影响？矿物结构与形态的关系矿物结构与物理化学性质的关系矿物的结构的应用－分子筛……矿物的晶体化学分类王濮等（1982）Strunz（2001）Dana（2002）单质及其类似物硫化物及其类似化合物氧的化合物，含氧化物氢氧化物硅酸盐其他含氧盐等12类卤化物元素硫化物和硫盐卤化物IV.氧化物、氢氧化物碳酸盐、硝酸盐硼酸盐硫酸盐（含钨酸盐、钼酸盐等

VIII.磷酸盐、砷酸盐、钒酸盐

IX.硅酸盐X.有机化合物I.自然元素

II.硫化物

III.硫盐IV.氧化物、氢氧化物V.卤化物

VI.碳酸盐

VII.硝酸盐

VIII.硼酸盐

IX.磷酸盐X.硫酸盐XI.钨酸盐

XII.硅酸盐矿物的结构分类1913年第一个矿物的结构被实验测定20世纪30年代的硅酸盐的结构分类法20世纪70年代，化学和结构结合(Povarennykh)1994年,Structural

Mineralogy(Lima-de-Faria)2004,

Structural

Classification

of

Minerals

(Lima-de-Faria)矿物的结构分类Lima-de-Faria的结构表达：(rutile):链状，结构中畸变的[TiO6]八面体共棱沿c轴延伸．Tio[O2]h板钛矿(brookite):层状，平行c轴[TiO6]

锯齿形链在(100)面上联结成层

Tio[O2]ch锐钛矿(anatase):

是架状结构

Tio[O2]c矿物的结构分类Lima-de-Faria的结构表达：透辉石：～5.2

Å，硅灰石：～7.1

Å，蔷薇辉石：～

12.5

Å，绿泥石，TOT·O

型：5.2

A7.1

A12.5

A本书采用的结构分类亚类１.自然元素及其类似物单质碳化物、硅化物、磷化物２.硫化物及其类似化合物配位基型３.氧化物和氢氧化物氧化物岛状基型氢氧化物和含水氧化物氢氧化物４.硅酸盐环状基型５.其他含氧盐硼酸盐磷酸盐、砷酸盐和钒酸盐链状基型钨酸盐、钼酸盐和铬酸盐层状基型硫酸盐碳酸盐架状基型硝酸盐６.卤化物过渡基型７.有机矿物有机酸盐碳氢化合物大类→类→亚类→族→亚族→种→亚种大类

类晶体结构及其表达晶体结构及其表达晶体的对称性空间群!!包含平移＋点群对称微观对称元素＋宏观对称元素空间群符号的含意？e.g.

Pnma

(#62)230个空间群（

7个晶系、32种点群）see

《晶体学国际表》International

Tables

for

Crystallography晶体结构及其表达？晶胞和晶胞参数晶胞：反映晶体结构特征的最小结构单元单位晶胞的选定原则cell

parameters:a、b、c、、、单位平行六面体？abcNa+1

Cl-1晶体结构及其表达单胞分子数ZGraphite:

Z

=

4-SiO2:

Z

=3abcSi

O晶体结构及其表达晶胞原子的坐标参数NaCl中Na+和Cl-的坐标？R

=

xa

+

yb

+

zcNa+:

0,

0,

0; ½,

½,

0;½,

0,

½;

0,

½,

½Cl-:

½,

½,

½; 0,0,½;0,

½,

0;½,

0,

0晶体结构及其表达空间群晶胞参数单胞内分子数原子坐标晶体结构图晶体学计算……CIF文件？晶体结构及其表达CIF文件--the

Crystallographic

Information

File*.cif标准格式其他的标准文件？结构数据库？记录了晶体结构的所有信息点群、空间群、晶胞参数、原子坐标、单胞分子数、数据来源……可由相关晶体学 直接Atoms、XtalDraw、Diamond、CrystalStudio……COL ICSD

Collection

Code

62149NAME Calcium

titanateMINRPerovskite

-

synthetic

at

1470

K,

2.5

GPaFORM Ca

(Ti

O3)

=

Ca

O3

TiTITL Orthorhombic

perovskite

Ca

Ti

O3

and

Cd

Ti

O3:

structure

and

space

groupREF Acta

Crystallographica

C

(39,1983-)

ACSCE

43

(1987)

1668-1674AUT Sasaki

S,

Prewitt

C

T,

Bass

JDCELL a=5.380(0)

b=5.442(0)

c=7.640(1)

90.0

90.0

90.0

V=223.7

D=4.03

Z=4SGR P

b

n

m

(62)

-

orthorhombicCLAS mmm

(Hermann-Mauguin)

-

D2h

(Schoenflies)ANX

ABX3PARMAtom

NoO