结晶学与矿物学复习重点汇总+中国地质大学知识点总结Word格式.docx
- 文档编号:20064732
- 上传时间:2023-01-16
- 格式:DOCX
- 页数:41
- 大小:2.38MB
结晶学与矿物学复习重点汇总+中国地质大学知识点总结Word格式.docx
《结晶学与矿物学复习重点汇总+中国地质大学知识点总结Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《结晶学与矿物学复习重点汇总+中国地质大学知识点总结Word格式.docx(41页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
3)晶体具异向性,并不排斥在某些特定的方向上的性质相同。
4,对称性:
晶体的相同部分(如外形上的相同晶面、晶棱或角顶,内部结构中的相同面网、行列或质点等)或性质,能够在不同的方向或位置上有规律地重复出现。
5,最小内能性:
在相同的热力学条件下,与同种化学成分的非晶质体、液体及气体相比,以晶体的内能为最小。
物质结晶时发生放热反应,而破坏晶格时则发生吸热反应。
6,稳定性:
在相同的热力学条件下,对于化学成分相同的物质,以不同的物理状态存在时,其中以结晶状态最为稳定。
晶体的稳定性是晶体具有最小内能性的必然结果。
非晶质体不稳定,或仅是准稳定的,有自发地转变为晶体的必然趋势。
结晶学的研究内容:
1)研究晶体的发生、成长、变化,及其人工合成;
2)研究晶体的几何外形、内部结构,及其规律性和不完善性;
3)研究晶体的物理性质,及其机理和利用;
4)研究晶体的成分、结构和性质之间关系的规律性等。
第2章(大致了解):
歪晶:
偏离本身理想晶形的晶体。
面角:
晶面法线间的夹角(其数值等于相应晶面间夹角之补角)。
面角守恒定律(斯丹诺定律):
同种晶体之间,对应晶面间的夹角恒等。
极射赤平投影:
以赤道平面为投影面,以南北极为目测点(视点),将球面上的各个点、线进行投影。
晶体中晶面的球面投影:
晶面法线与投影球面的交点即为该晶面的球面投影点。
晶棱、对称轴、晶带轴、结晶轴、双晶轴等各种直线方向的投影:
首先将直线平移至通过投影球球心,再延长使其与球面相交于两点,即为该直线方向的一对球面投影点。
对称面、双晶接合面、双晶面等平面的投影:
首先将平面平移,使其通过投影中心,再延展之,与球面相截成一个大圆,即为该平面的球面投影。
晶面之球面投影点在球面上的方位可以用:
极距角ρ和方位角φ来确定。
也称极坐标。
极距角(ρ):
投影轴与晶面法线间的夹角,亦即球面投影点与北极(N)之间的弧角。
方位角(φ):
包含该晶面法线的子午面与零子午面(φ=0º
)之间的夹角。
球面投影转换为极射赤平投影:
以南极S(或北极N)作目测点,将球面上的各点、线投影于赤道平面上。
即:
由南极S(或北极N)向球面上的投影点作连线,其与赤道平面的交点便是该球面投影点的极射赤平投影点。
第3章(重点):
对称的条件:
①必须具有若干个彼此相同的部分;
②这些相同部分是有规律地重复出现的。
晶体对称的特点:
①普遍性:
一切晶体都是对称的。
②特殊性:
晶体的对称是有限的。
遵循“晶体对称定律”。
③双重性:
晶体的对称不仅包含着几何意义,也包含着物理意义:
不仅体现在外形上,也体现在性质上。
对称要素:
对称面(P):
将图形平分为互为镜像的两个相等部分的假想平面(或称镜面)。
晶体上P可能出露的位置:
①垂直平分晶面和晶棱;
②包含一对晶棱,并平分晶面夹角。
对称中心(C):
为一假想点,所对应的对称操作为反伸,过该点直线上距对
称中心等距离的位置上必定可以找到对应点。
晶体具C的标志:
晶体上所有的晶面均两两平行、同形等大、方向相反。
对称轴(Ln):
为假想的直线,绕该直线旋转一定角度后,可使相同部分重复。
轴次(n):
旋转360时,相同部分重复出现的次数。
基转角(α):
使相同部分重复出现所必须旋转的最小角度。
n=360º
/α
晶体对称定律:
晶体中只可能出现轴次为一次、二次、三次、四次和六次的对称
轴(L1、L2、L3、L4和L6),而不可能存在五次及高于六次的对称轴。
旋转反伸轴(Lin):
为一假想直线,物体绕该直线旋转一定角度后,再对此直线
上的一点进行反伸,可使相同部分重复。
对称操作:
旋转+反伸
等效关系:
Li1=L1+C=C;
Li2=L1+P⊥=P(P⊥Li2);
(熟记)Li3=L3+C(L3∥Li3);
Li6=L3+P⊥(L3∥Li6,P⊥L3)
旋转反映轴(Lsn)(了解):
围绕此直线旋转一定的角度后,并对与之垂直的一
个平面进行反映,可使晶体的相同部分重合。
旋转+反映
1)在晶体宏观外形上可能存在且具独立意义的对称要素共有9种:
C、P、L1、L2、L3、L4、L6、Li4&
Li6;
2)Ln和Lin可统称为n次轴;
3)高次轴:
n>2的对称轴(Ln)和旋转反伸轴(Lin)。
对称要素组合定理(着重):
1.Ln×
P∥→LnnP
2.Ln×
L2⊥→LnnL2
3.Ln×
P⊥→LnPCLn×
C→LnPC P×
C→LnPC(n为偶数)
4.Lin×
P∥=Lin×
L2⊥→LinnL2nP(Li43L23P)(n为奇数)
→Lin(n/2)L2(n/2)P(Li42L22P)(n为偶数)
5.Ln×
P∥×
L2⊥→LnnL2nPC(L33L23PC)(n为奇数)
→LnnL2(n+1)PC(L44L25PC)(n为偶数)
各晶族中,根据其对称特点(Ln或Lin的轴次的高低及其个数)划分为七大晶系:
①三斜晶系:
无L2,也无P。
(如:
斜长石)
②单斜晶系:
L2或P不多于1个。
正长石、石膏、云母)
③斜方晶系:
L2或P多于1个。
橄榄石、红柱石)
④三方晶系:
唯一高次轴L3。
刚玉、方解石)
⑤四方晶系:
L4或Li4只有1个。
符山石、金红石)
⑥六方晶系:
L6或Li6只有1个。
绿柱石)
⑦等轴晶系:
有4L3。
石榴石、闪锌矿)
第四章(重点理解):
晶体定向:
在晶体上按一定的法则选定一个以晶体中心为原点的坐标系统。
即在
晶体上选择坐标轴(结晶轴)和确定坐标轴上的轴单位。
结晶轴:
在晶体上选定的三根(或四根)适当的直线(如对称轴、平行于晶棱的直
线…)作坐标轴。
轴角:
结晶轴正端之间的夹角。
分别以α(Y∧Z)、β(Z∧X)、γ(X∧Y)表示。
轴单位:
结晶轴上的单位长度。
X、Y、Z轴上的轴单位分别以a0、b0、c0表示。
轴率(轴单位比):
三个结晶轴之轴单位的比率a:
b:
c。
晶体常数:
轴角α、β、γ和轴率a:
c之合称。
是表征晶胞形状的一组参数。
晶轴选择的基本原则:
1)必须符合晶体所固有的对称性;
2)应尽可能使所选晶轴彼此垂直、轴角相等,即尽可能使:
α=β=γ=90º
,a=b=c。
对称型国际符号的书写顺序:
对称型的国际符号一般是由不超过3个的结晶学方
位上的对称要素符号,严格地按一定顺序排列而构成的。
两层含意:
(1)某一方位上的对称要素在国际符号中有对应的序位;
(2)国际符号中的一个特定符号代表特定方向上出现的对称要素。
各晶系选轴原则及晶体常数特点:
各晶系对称型国际符号中各序位所代表的方向:
第五章(了解):
晶面符号:
表示晶面在晶体上的空间取向的一种结晶学符号。
即以晶轴为参考轴和其上的轴单位来标志晶面所在方位的符号。
米氏符号(米勒-miller符号):
以晶面在各晶轴上的截距系数的倒数比来表示。
设有一晶面HKL在X、Y、Z轴上的截距分别为pa、qb、rc,则其截距系数的倒数比为(1/p)∶(1/q)∶(1/r)=h∶k∶l,则该晶面的米氏符号为(hkl)。
(h、k、l称为该晶面的米氏指数,通常称为晶面指数。
)
注意:
对于三方、六方晶系晶体,晶面指数是按X、Y、U、Z等四轴顺序排列,
其一般式写作(hkil)。
其中h+k+i=0。
整数定律(有理指数定律或阿羽依定律):
若以平行于三根不共面晶棱的直线作为晶轴,则晶体上任意二个晶面在三根晶轴上所截的截距的比值之比为一简单整数比。
晶带:
交棱相互平行的一组晶面之组合。
晶带符号:
以晶带轴的取向来表示晶带的空间方位的一种结晶学符号。
是以该晶带中平行于晶带轴的晶棱的符号表示。
用晶带轴表示,如[001],表示所有交棱平行[001]方向(C轴)的晶面,(100)、(110)、(010)、(210)、(220)等等。
晶棱符号:
表征晶棱在晶体中取向的一种结晶学符号。
晶棱符号的表示方法:
将晶棱平移至过晶轴的原点(O),在其上任取一点M,求出此点在3个晶轴上的坐标(x,y,z),并以轴单位来度量,(x/a)∶(y/b)∶(z/c)=r∶s∶t即得晶棱符号为[rst]。
(表示方式与晶带一样)
第六章(着重概念):
单形:
一个晶体中,彼此间能对称重复的一组晶面的组合。
即能借助于对称型之全部对称要素的作用而相互联系起来的一组晶面的组合。
同一单形的所有晶面:
①应具有相同的性质。
在理想情况下表现为同形等大。
②与对称型中相同的对称要素间的关系应是相同的(即平行、垂直或等角度相交)。
1)每一种对称型中,单形的晶面与对称要素的相对位置最多只可能有7种。
一种对称型最多只能推导出7种单形。
2)对于包含对称要素较少的对称型,晶面与对称要素可能的相对位置的种数会相应地减少。
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。
单形符号的构成:
在一个单形中,按一定的原则选择一个晶面作为代表面,将其
晶面指数顺序地连写,置于“{}”内,写成{hkl},用以代表整个单形。
代表面的选择原则:
1)选择正指数最多的晶面;
2)同时遵循“先前、次右、后上”的原则。
结晶单形:
结晶学上不同(即同时考虑其几何形态和真实对称性)的单形。
146种。
几何单形:
只考虑几何形态上不同的单形。
47种。
常见的几何单形:
类别:
1,特殊形与一般形:
依据单形的晶面与对称要素的相对位置关系来划分。
针对某特定对称型而言。
2,左形与右形:
形状完全相同,但互成镜像,相互间不能以旋转或反伸而使之
重合的两个单形。
(左、右形只出现在仅有对称轴的对称型中。
)针对几何单形,也针对结晶单形。
3,开形与闭形:
依据单形的晶面是否能自相封闭一定空间来划分。
只针对几何单形。
4,正形与负形:
空间取向不同的2个相同的单形,若相互间能借助旋转操作而
使彼此重合者,互称正、负形。
5,定形与变形:
依据单形的晶面间夹角是否恒定而划分。
聚形:
两个或两个以上的单形的聚合,共同圈闭的空间外形,称聚形。
聚形的晶面特征:
同一晶体上,出现若干种性质各异的不同晶面。
在理想情况下表现为晶面非同形等大。
单形相聚的条件:
单形相聚,必须遵循对称性一致的原则,即只有属于同一对称
型的单形才能相聚。
1)只有同一晶系的几何单形才能在晶体上同时出现。
2)少数几何单形可以在不同晶系的晶体上出现。
①单面、平行双面可以在低级和中级晶族的各晶系的晶体上出现;
②三方柱、六方柱、三方双锥、六方双锥、复三方柱、复六方柱、六方单锥可出现在三方和六方晶系的晶体上;
③斜方柱可出现在斜方和单斜晶系中。
第七章(着重概念):
空间格子要素:
结点、行列、面网、平行六面体。
是晶体内部空间格子的最小重复单位,是由六个两两平行且相等的
面网组。
平行六面体的选择原则:
1)所选的平行六面体应能反映整个结点分布所固有的对称性;
2)在不违反对称的条件下,应选棱与棱之间直角关系为最多的平行六面体;
3)在以上两个前提下,所选平行六面体之体积应最小。
实质上,即应尽量使
α=β=γ=90º
,a0=b0=c0
单位晶胞:
能充分反映整个晶体结构特征的最小结构单元,其形状大小与对应的
单位平行六面体完全一致。
空间格子的型式:
1.按平行六面体的形状分:
1)立方格子:
等轴晶系:
,a0=b0=c0
2)四方格子:
四方晶系:
,a0=b0≠c0
3)斜方格子:
斜方晶系:
,a0≠b0≠c0
4)单斜格子:
单斜晶系:
α=γ=90º
,β>90º
5)三斜格子:
三斜晶系:
α≠β≠γ≠90º
6)六方和三方格子:
六方和三方晶系:
α=β=90º
,γ=120º
7)三方菱面体格子:
三方晶系:
α=β=γ≠90º
,60º
,109º
28′16″,a0=b0=c0
2,按平行六面体中结点的分布情况分:
1)原始格子(P)2)面心格子(F)
3)体心格子(I)4)底心格子(C)
十四种空间格子:
晶体内部结构的对称要素:
晶体结构:
三维无限重复的图形(微观的)。
外部对称要素+内部特有的对称要素对称操作:
反映+平移滑移面
旋转+平移螺旋轴
平移平移轴
晶体几何外形:
反映内部结构的有限的图形(宏观的)。
外部对称要素对称操作:
反映--P
旋转--Ln
反伸--C
旋转+反伸--Lin
①晶体结构中任一种对称要素均有无数多个。
②晶体结构中出现了一种在晶体外形上不可能有的对称操作——平移操作。
1.滑移面
其辅助几何要素:
一个假想的平面和与此平面平行的直线方向
相应的对称操作:
对此平面的反映和沿此直线方向平移。
平移的距离:
T/2或T/4(T为该平移方向的结点间距)。
滑移面按其平移的方向和距离的不同分为:
1)轴向滑移面(a,b,c):
反映后沿晶轴(a,b,c)方向平移T/2。
2)对角线滑移面(n):
反映后沿2个方向滑移T/2。
3)金刚石型滑移面(d):
反映后沿2个方向滑移T/4。
2.平移轴:
为一直线方向,图形沿此直线方向平移一定距离后,可使相同部分重复。
3.螺旋轴(ns,其中s为<n的自然数)
其辅助几何要素:
一根假想的直线及与之平行的直线方向。
相应的对称操作:
围绕此直线旋转一定角度后,并沿此直线方向平移一定的距离。
1)轴次
基转角:
α=360º
,180º
,120º
,90º
轴次:
n=1,2,3,4,6
2)旋转的方向
左旋:
左手系,顺时针方向旋转右旋:
右手系,逆时针方向旋转
3)移距(t)与结点间距(T)
平移距离(t)应等于沿螺旋轴方向行列的结点间距(T)的S/n,t=(S/n)T螺旋轴,其旋转基转角α和平移距离(S/n)T,均应以右旋方式(逆时针)为准。
空间群:
一个晶体结构中,其全部对称要素的总和。
也称费德洛夫群或圣佛利斯群。
空间群的国际符号(海曼—摩根符号)的构成和含义基本上与对称型的国际符号类同,具体包括两个组成部分:
(1)前面部分:
空间格子类型(以大写英文字母表示),如Pmmn中的P。
(2)后面部分:
内部结构对称要素之总和的符号.
第九章(概念):
平行连生:
同种晶体的许多个单体,按所有对应的结晶方向(包括对称要素、晶轴及晶棱、晶面的方向)均相互平行而形成的连生体。
双晶:
两个或两个以上的同种晶体按一定对称规律的连生,借助对称操作可使其相邻的单晶体相互重合或平行。
根据其单体间接合方式的不同,可分为三种类型:
1.简单双晶:
由两个单体构成的双晶。
2.反复双晶:
由两个以上单体,彼此间按同一种双晶律多次反复出现而构成的双晶群。
3.复合双晶:
由两个以上的单体彼此间按不同的双晶律所组成的双晶。
浮生:
一种晶体以一定的结晶学取向关系附生于另一种晶体表面之上或包围于
其四周的现象。
第十章(重点概念理解):
一、离子类型
通常根据离子的最外电子层结构,将离子分为三种基本类型:
1.惰性气体型离子:
最外层具有8个电子(ns2np6)或2个电子(1s2)的离子。
其最外层电子构型与惰性气体原子的相同。
(主要包括周期表左边的IA、ⅡA主族的全部元素及其右边主族中的一些元素
的离子。
特点:
(此类离子在自然界极易形成含氧盐(主要是硅酸盐)、氧化物和卤化物,构成地壳中大部分造岩矿物。
这些矿物的相对密度一般比较小,对光波选择性不明显,一般为无色、白色或浅色。
其化学性质较稳定。
2.铜型离子:
外电子层有18个电子(ns2np6nd10)或(18+2)个电子(ns2np6nd10(n+1)s2)的离子。
即其最外层电子构型同Cu+(铜的原子序数为29)。
(主要包括周期表中IB、ⅡB副族及其右邻的某些元素的离子。
特点:
此类离子常形成以共价键为主的硫化物、含硫盐或类似的化合物,构成主要的金属硫化物矿床中的矿石矿物。
这些矿物的相对密度较大,对光线常具有选择性吸收,可呈现不同的颜色。
3.过渡型离子:
最外层电子数为9~17的离子。
其最外层电子构型为ns2np6nd1~9。
(主要包括周期表中ⅢB-ⅦB副族和Ⅷ族元素的离子。
其特征是具有未填满的6d电子亚层,结构不稳定,易于变价,其性质介于惰性气体型离子与铜型离子之间。
(外层电子数愈接近于8者,其亲氧性愈强,易形成氧化物和含氧盐;
最外层电子数愈接近于18者,其亲硫性愈强,易形成硫化物;
电子数居于中间位置的Fe、Mn…,与氧和硫均可结合,究竟形成何种化合物,则主要视所处介质条件而定。
原子半径和离子半径变化趋势的一般规律:
1)同一周期中,原子半径和离子半径随原子序数(Z)的增大而减小。
2)同一族内,原子半径和离子半径随元素周期数的增大而增大,其中主族比副族更为明显。
3)从周期表的左上方→右下方的对角线方向,原子或离子的半径相近似。
4)镧系(Z=57~71)和锕系(Z=89~103)各元素的原子半径及同价的阳离子半径,均随原子序数(Z)的增大而略有减小,即镧系收缩和锕系收缩。
5)对于同种元素,其阳离子半径总是小于该元素的原子半径,且正电价愈高,半径愈小;
而阴离子半径总是大于该元素的原子半径,且负电价愈高,半径愈大。
6)同种元素,若氧化态相同,则其离子半径随配位数(CN)的增高而增大。
最紧密堆积的方式(等大球体):
1,六方最紧密堆积(HCP):
等大球体按ABABAB……的顺序,每两层重复一次的规律重复堆积下去,其结果球体在空间的分布与空间格子中六方格子一致。
2,立方最紧密堆积(CCP):
等大球体按ABCABCABC……的顺序,每三层重复一次的规律连续堆积下去,则球体在空间的分布与空间格子中的立方面心格子一致。
空隙类型:
在等大球体最紧密堆积中,球体间仍有空隙存在。
据计算,其球体只占据晶体空间的74.05%,而空隙占整体空间的25.95%。
1)四面体空隙:
由4个球体围成的空隙,此4个球体中心之联线恰好联成一个四面体的形状。
2)八面体空隙:
由6个球体围成的空隙,此6个球体中心之联线联成一个八面体的形状。
紧密堆积(不等大球体):
矿物多为离子化合物,其阴离子的体积远大于阳离子。
其晶体结构常是半径较大的阴离子按等大球体的六方或立方最紧密堆积方式进行堆积,而半径较小的阳离子充填其中的四面体空隙或八面体空隙。
小结:
①自然金属矿物(单质)的晶体结构,常表现为金属原子作等大球体的最紧密堆积。
②离子化合物的晶体结构中,则往往是半径大的阴离子作最紧密或近于最紧密堆积,半径小的阳离子充填在其空隙之中。
③分子化合物的晶体结构中,分子呈紧密堆积,但因分子的形状不作球形,情况则更为复杂。
配位数:
晶体结构中,每个原子或离子周围最邻近的原子或异号离子的数目,称为该原子或离子的配位数。
①金属单质晶体中原子总是具有最高(CN=12)或较高的配位数。
②成共价键结合的晶体,无论单质或化合物,由于共价键具方向性
和饱和性,其配位数不受球体最紧密堆积规律的支配,CN偏低,一般均≯4。
③离子化合物晶体中,通常是阴离子作最紧密堆积,阳离子充填
其中的八面体空隙或四面体空隙。
此时阳离子的CN分别为6和4。
但当阴离子不成最紧密堆积时,还存在其他的CN,其数值一般居于中等。
在离子晶体中,阴、阳离子的结合相当于不等大球体的紧密堆积:
①只有当异号离子相互接触时才是稳定的;
②若阳离子变小,直到阴离子相互接触,结构仍是稳定的,但已达稳定的极限;
③若阳离子更小,则使阴、阳离子脱离接触,这样的结构不稳定,将引起CN的改变。
配位多面体:
晶体结构中,以一个原子或离子为中心,将其周围与之成配位关系
的原子或异号离子的中心联结起来所构成的多面体。
配位数与离子半径的关系:
从几何观点来看,离子晶体中,阳离子的CN主要取决于阴、阳离子的相对大小,即取决于充填空隙的阳离子半径(rc)与构成空隙的
阴离子半径(ra)之比值(rc/ra)。
典型的化学键有:
离子键、共价键和金属键三种。
【在分子之间还普遍存在着范德华力。
分子键很弱,其键能比前三种键能小1~2个数量级。
氢原子还能与分子内或其它分子中的某些原子之间形成氢键,其键强与分子键属同一数量级,但比分子键强。
】
晶格类型:
1,离子晶格:
—晶体结构的基本单元为失去电子的阳离子和得到电子的阴离子。
—质点的结合主要靠阴、阳离子间的静电引力相互联系起来,从而形成离子键。
—离子键无方向性和饱和性。
晶格中离子间的具体配置方式,取决于阴、阳离子的电价及其离子半径的比值等因素。
—主要由离子键形成的晶体属于离子晶格。
①结构较紧密,具较高的CN。
②透明~半透明,非金属光泽,折射率和反射率均低;
具较高的硬度和相当高的熔点;
一般不导电,但熔融后可导电。
③易溶于极性溶剂。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 结晶学 矿物学 复习 重点 汇总 中国地质大学 知识点 总结