晶体的基本性质课件

第一篇晶体的基础知识

1、水晶－晶体2、凡是具有自然多面体外形的固体都称为晶体一、Conceptofcrystal

人们常见的晶体有水晶、石盐、蔗糖等，在一般人的心目中就认为晶体就像水晶和石盐那样，具有规则的几何多面体形状。

Amethyst紫水晶Garnet石榴石

Roseberylorbixbite玫瑰绿柱石/红绿柱石Fluorite萤石Diamond钻石Tourmaline电气石晶体？*非晶体？随着生产的发展和科学的进步，人们的观察逐步深入，认识到以前的概念是不全面的，如石英既可在晶洞中呈规则的几何多面体，也可在花岗岩中呈不规则的粒状，显然是由于生成时的空间条件不同造成的；实验证明，将粒状石英放入含石英成分的溶液中，在一定的温度和压力条件下，可长成与天然水晶相同的规则外形；由此可见，自然多面体形态并非晶体的本质，而是在一定条件下的外在表现。一、水晶的概念现代定义晶体：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体

或：具有格子状构造的固体。X-Ray一、Conceptofcrystal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。

homogeneoussolidcontaininglong-rangeorderinthreedimensionalspace.

短程有序＋长程有序（short+longrangeorder）非晶体noncrystal：仅短程有序1.晶体、非晶体与准晶体的概念。晶体非晶体SiO2非晶质体：与晶体结构相反，内部质点不作周期性的重复排列的固体，即称为非晶质体。（非晶体、非晶质、玻璃质）例如：气体和液体、部分固体：松香、琥珀、玻璃等（从内部结构的角度来看，其质点的分布类似于液体）。1984年Shechtman等首先报道了他们在快冷A186Mn14合金中发现具有5次对称轴的结构。于是，一类新的原子聚集状态的固体出现了，这种状态被称为准晶态（quasicrystallinestate），此固体称为准晶（quasicrystal）。准晶态的出现引起国际上高度重视，一、Conceptofcrystal准晶态或准晶体钛镍准晶相得高分辨电子显微镜.准晶体示意图准晶体(quasi-crystal):

具有准周期格子构造的固体。准周期构造－不同于晶体中的平移周期,但具有自相似性(放大或缩小)。准晶体的质点排列虽具有长程有序，但不体现平移的周期重复，即不存在格子构造。具五次对称轴定向长程有序但无重复周期的图形小结晶体：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。非晶质体：与晶体结构相反，内部质点不作周期性的重复排列的固体，即称为非晶质体。2.空间格子的概念一切晶体都具有格子构造，寻找其格子构造的规律便引出空间格子的概念。

晶体（远古年代的定义：自发形成规则形态的物体；现代的定义：内部结构具有周期重复性，即具有

格子构造的固体。）

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。）

空间格子（表示晶体结构周期重复规律的简单几何图形要画出空间格子，就一定要找出相当点。）

相当点（两个条件：1、性质相同，2、周围环境相同。）二、空间格子Spacelattice1、空间格子的导出晶体结构相当点空间格子

相当点：晶体结构中物质环境（周围质点的种类）和几何环境（周围质点分布方位和距离）都相同的点二、空间格子Spacelattice相当点的分布可以体现晶体结构中所有质点的平移重复规律，连接三维空间的相当点，即可获得空间格子。氯化铯的晶体结构（a）和空间格子（b）2空间格子的定义二、空间格子Spacelattice空间格子：由结点在三维空间作周期性重复排列后构成的无限图形说明：一种晶体结构中的所有质点所构成的空间格子类型是相同的(只有一种)，只是在组成晶体结构时有所平移，但相当点可以有几种平行六面体：与三个共点但不共面的行列相对应的三组平行行列构成分成一系列平行叠置的平行六面体。空间格子可看作是平行六面体在三度空间平行、无间隙地重复堆砌而成；而整个晶体结构可视为晶胞在三度空间平行、无间隙地重复堆砌而成。空间点重复方向和间距大小不同可以形成不同结构的晶体。二、空间格子*Spacelattice三、晶体的基本性质*ElementaryCharacterofCrystal一切晶体所共有、并能以此与其他状态的物体相区别的性质自限性：自发形成几何多面体形态的性质；均一性：同一晶体的各个部分的物化性质是相同的；异向性：晶体性质随方向不同而变化；对称性：晶体的相同部分可有规律地重复；最小内能性：与非晶质体、液体、气体相比晶体的内能最小；稳定性：因内能最小故可长久地保持稳定状态；非晶质体特征内部质点在空间的排列无规律性→无格子构造；没有任何两部分的内部结构完全相同，只有统计意义上的均一性，即：近程有序、远程无序；外形上：不可能自发长成规则的几何多面体外形。

非晶体→无确定熔点（实际是一种呈凝固态的过冷却液体）；在自然界分布上，不如晶体分布广泛。如玻璃、塑料、树脂、沥青等少数种类物为非晶质体

（一）晶体形成方式1、结晶作用（crystallization）

——质点从不规则排列到规则排列，从而形成格子构造的作用，也就是使物质从其它相态转变为结晶相的作用。结晶作用的方式：

1)气体凝华结晶：不经过液态。如：火山喷气，硫蒸气，雪花，自然硫晶体。

2)熔融体过冷却结晶：岩浆结晶；

3)溶液过饱和结晶:

内陆盐湖中食盐等盐类矿物结晶

4)非晶质的晶化：火山玻璃脱玻化作用

5)晶体在固态下的结晶相转变:包括同质多相转变和离子溶液(固溶体分离)两种作用。四、晶体生长*

growthofcrystal气态凝华晶体液态液体熔体过饱和过冷却晶体固态晶体四、晶体生长

growthofcrystal（一）晶体形成方式1、科塞尔原理

晶体生长的理想过程：先长完一条行列，然后长相邻的行列；长满一层面网后开始长第二层面网。晶面（晶体最外层面网）是平行地向外推移的。晶体生长的科塞尔原理图解紫晶的平行色带（平行于锥面）（二）晶体形成的几种基本理论四、晶体生长

growthofcrystal科塞尔原理可以解释如下一些生长现象：

1)晶体常生长成为面平、棱直的多面体形态。

2)在晶体生长的过程中，环境可能有所变化，不同时刻生成的晶体在物性（如颜色）和成分等方面可能有细微的变化，因而在晶体的断面上常常可看到带状构造。表明晶面是平行向外推移生长的。

3)由于晶面是向外平行推移生长的，所以同种矿物不同晶体上对应晶面间的夹角不变。

4)晶体由小长大，许多晶面向外平行移动的轨迹形成以晶体中心为顶点的锥状体称为生长锥或砂钟状构造。在薄片中常常能看到。蓝宝石黑电气石的环带构造（三）影响晶体生长的外因1、环境的不均匀性2、杂质3、过饱和度4、组分相对浓度5、温度6、其它：压力、涡流、结晶速度、粘度等。影响晶体生长的外部因素还有很多，同一种矿物的天然晶体于不同的地质条件下形成时，在形态上、物理性质上部可能显示不同的特征，这些特征标志着晶体的生长环境，称为标型特征.四、晶体生长

growthofcrystal

在不同的温度下，同种物质的晶体，其不同晶面的相对生长速度有所改变，影响晶体形态，如方解石(CaCO3)在较高温度下生成的晶体呈扁平状，而在地表水溶液中形成的晶体则往往是细长的。石英和锡石矿物晶体亦有类似的情况。(地质温度计)高温热液扁平低温热液或地下水伸长方解石calcite

结晶速度大，则结晶中心增多，晶体长的细小，且往往长成针状、树枝状。反之，结晶速度小，则晶体长得粗大。