晶体内部结构微观对称.ppt

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1、关于晶体内部结构的微观对称第一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月147一、一、1414种空间格子（种空间格子（1414种布拉维格子）种布拉维格子）pp 平行六面体的选择（即画格子）平行六面体的选择（即画格子）对于每一种晶体结构，其结点对于每一种晶体结构，其结点（相当点）分布是客观存在的，但平（相当点）分布是客观存在的，但平行六面体的选择是人为的。行六面体的选择是人为的。找相当点找相当点找相当点找相当点空间格子空间格子平行六面体平行六面体平行六面体平行六面体选择平行六面体必须遵循一定的原则。选择平行六面体必须遵循一定的原则。画格子的过程，实际上就是在研究晶体结构中是什么样的平移周期，即：

2、研究其平移对称性。第二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月247FF选选取的平行六面体能反映取的平行六面体能反映结结点分布整体所固有的点分布整体所固有的对对称性称性；FF在上述前提下在上述前提下，所，所选选取的平行六面体中棱与棱之取的平行六面体中棱与棱之间间的直角关系力求最的直角关系力求最多；多；FF在在满满足以上两个条件的基足以上两个条件的基础础上上，所，所选选取的平行六面体的体取的平行六面体的体积积力力求最小。求最小。平行六面体的选择原则：下面两个平面点阵图案中，请同学们画出空间格子：下面两个平面点阵图案中，请同学们画出空间格子：4mmmm2第三张，PPT共四十七页，创作于2022年

3、6月3474mm引出一个问题：空间格子可以有带心的格子；另外请思考：如果右面的图案对称为3m，该怎么画？mm2第四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月447上述画格子的条件实质上与前面所讲的晶体定向原上述画格子的条件实质上与前面所讲的晶体定向原则是一致的（回忆晶体定向原则？），也就是说，我则是一致的（回忆晶体定向原则？），也就是说，我们在宏观晶体上选出的晶轴就是内部晶体结构中空间们在宏观晶体上选出的晶轴就是内部晶体结构中空间格子三个方向的行列。格子三个方向的行列。第五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月547平行六面体的形状和大小由晶胞参数平行六面体的形状和大小由晶胞参数(a(a0

4、 0、b b0 0、c c0 0；、)决定，每一种晶体都有自己特定的晶胞参数。决定，每一种晶体都有自己特定的晶胞参数。在晶体宏观形态可得到各晶系晶体常数特点（据对称特点得出），晶体常数与微观的晶胞参数对应，但微观结构中可以得到晶胞参数的具体数值。p 各晶系平行六面体形状和大小各晶系平行六面体形状和大小各晶系平行六面体形状和大小各晶系平行六面体形状和大小由晶胞参数决定由晶胞参数决定由晶胞参数决定由晶胞参数决定各晶系平行六面体的形状第六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月647在平行六面体中在平行六面体中，结结点点(相当点相当点)分布只能有分布只能有4 4种情况，种情况，对应对应4 4种格种

5、格子子结结点分布点分布类类型：型：p平行六面体中结点的分布原始格子原始格子(P)(P)：结结点分布于平行六面体的点分布于平行六面体的8 8个角个角顶顶上。上。底心格子底心格子(C)(C)：结结点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角顶顶及某一及某一对对面中心。可分面中心。可分为为：体心格子体心格子(I)(I)：结结点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角顶顶和体中心。和体中心。面心格子面心格子(F)(F)：结结点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角顶顶和和3 3对对面中心。面中心。C C心格子心格子(C)(C)，结结点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角顶顶和平行和平行(001)(001)

6、一一对对面中心；面中心；A A心格子心格子(A)(A)，结结点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角顶顶和平行和平行(100)(100)一一对对面中心；面中心；B B心格子心格子(B)(B)，结结点分布于平行六面体角点分布于平行六面体角顶顶和平行和平行(010)(010)一一对对面中心。面中心。一般地，底心格子指一般地，底心格子指C C心格子。心格子。第七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月747在在28种空间格子中，一些格子彼此重复并可转换，一些不符合某晶系的对称特种空间格子中，一些格子彼此重复并可转换，一些不符合某晶系的对称特点不能在该晶系中存在点不能在该晶系中存在只有只有14种空间

7、格子，也叫种空间格子，也叫14种布拉维格子。种布拉维格子。（A.Bravais，1848）p 14 14种布拉种布拉维维格子格子七个晶系七套晶体常数七种平行六面体种形状每种形状有四种类型就有74=28种空间格子？例1：四方底心格子四方原始格子例2：立方底心格子不符合等轴晶系对称。那么请思考：立方底心格子符合什么晶系的对称？第八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月847 14种布拉维格子第九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月947晶体内部结构的对称与外部形态的对称应该是统一的，但晶体内部结构的对称与外部形态的对称应该是统一的，但是晶体外形是有限图形，它的对称是宏观的有限图形的对称；

8、是晶体外形是有限图形，它的对称是宏观的有限图形的对称；晶体内部结构属于微观的无限图形的对称。晶体内部结构属于微观的无限图形的对称。二、晶体内部结构的对称要素二、晶体内部结构的对称要素FF在晶体结构中平行于任何一个对称要素有无穷多的和它相同的和在晶体结构中平行于任何一个对称要素有无穷多的和它相同的和相似的对称要素。相似的对称要素。FF在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在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平移操作。从而使晶体内部结构除具有外形上可能出现的对称。从而使晶体内部结构除具有外形上可能出现的对称要素外，还出现了一些特有的对称要素。要素外，还出现了一

9、些特有的对称要素。内部对称与外部对称区别：第十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月1047 平移轴为一直线，图形沿此直线移动一定距离，可为一直线，图形沿此直线移动一定距离，可使相等部分重合，晶体结构中任一行列都是平移轴。使相等部分重合，晶体结构中任一行列都是平移轴。宏观的对称要素宏观的对称要素 +内部特有的对称要素内部特有的对称要素 举例：举例：NaClNaCl晶体结构晶体结构二、晶体内部结构的对称要素第十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月1147当当结结构构围绕围绕此直此直线线旋旋转转一定角度，并平行此直一定角度，并平行此直线线移移动动一定距离后，一定距离后，结结构构中的每一

10、中的每一质质点都和与其相同的点都和与其相同的质质点重合，整个点重合，整个结结构自相重合。构自相重合。螺旋轴螺旋轴n ns s晶体晶体结结构中一条假想的直构中一条假想的直线线螺旋螺旋轴轴的国的国际际符号写成符号写成n ns s。n n为轴为轴次，次，s s为为小于小于n n的自然数。的自然数。nn轴轴次，次，n=1n=1，2 2，3 3，4 4，6 6ss代表沿螺旋代表沿螺旋轴轴方向方向质质点平移的距离（螺距）。点平移的距离（螺距）。若螺旋若螺旋轴轴方向方向结结点点间间距距为为T T，质质点平移距离点平移距离t=(s/n)Tt=(s/n)T，t t为为螺距螺距第十二张，PPT共四十七页，创作于2

11、022年6月1247螺旋轴据其轴次和螺距可分为21；31、32；41、42、43；61、62、63、64、65共11种。它们各代表什么意思？举例：41意为按右旋方向旋转90度后移距1/4T；而43意为按右旋方向旋转90度后移距3/4T。那么，41和43是什么关系？41和43是旋向相反的关系。第十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月1347A滑移面B滑移面C滑移面按滑移方向和距离滑移面分按滑移方向和距离滑移面分为为a a、b b、c c、n n、d5d5种种 轴向滑移，移距1/2a，1/2b，1/2c。N对角线滑移，移距1/2(a+b)、1/2(b+c)、1/2(c+a)、1/2(a+b

12、+c)。D金刚石型滑移，移距1/4(a+b)、1/4(b+c)、1/4(a+c)、1/4(a+b+c)。p 滑移面晶体结构中一假想的平面晶体结构中一假想的平面第十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月1447三、空间群晶体结构对称要素晶体结构对称要素(操作操作)的组合的组合(复合复合)空间群是由对称型（点群）与平移对称复合产生，即:32点群+14种空间格子（平移群）=230种空间群。每一点群可产生多个空间群，即每个点群对应多个空间群。空间群与点群体现了晶体内部结构的对称与晶体外形对称的统一。如如 在晶体外形某一方向上有在晶体外形某一方向上有4 4，则则在晶体内部在晶体内部结结构中相构中相

13、应应方方向可能有向可能有4 4、4 41 1、4 42 2、4 43 3，也可能有，也可能有2 2、2 21 1；如果外形上有如果外形上有对对称称面面，则则内部相内部相应应方向可能有滑移面。方向可能有滑移面。第十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月1547S S空空间间群的国群的国际际符号符号有两个有两个组组成部分：成部分：空间群的符号有两种：国际符号和圣弗利斯符号有两种：国际符号和圣弗利斯符号如上述如上述对对称型称型(点群点群)4(L)4(L4 4)相相应应的的6 6个空个空间间群的国群的国际际符号分符号分别为别为P4P4、P4P41 1、P4P42 2、P4P43 3、I4I4、I

14、4I41 1。rr前一部分：大写英文字母，表示格子前一部分：大写英文字母，表示格子类类型型PP，C(AC(A、B)B)，I I，FFrr后一部分：与后一部分：与对对称型的国称型的国际际符号基本相同，只是其中晶体的某些宏符号基本相同，只是其中晶体的某些宏观观对对称要素的符号称要素的符号换换成相成相应应的内部的内部结结构构对对称要素的符号。称要素的符号。例如：P42/mnm它的点群是什么？格子类型是什么？在什么方向有什么对称要素？第十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月1647等效点系等效点系指晶体结构中由一原始点经空间群中所指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一套

15、规则点系。有对称要素操作所推导出来的一套规则点系。单形单形由一原始晶面经对称型中所有对称要素操由一原始晶面经对称型中所有对称要素操作所推导出来的一组晶面作所推导出来的一组晶面四、等效点系四、等效点系四、等效点系四、等效点系在晶体结构中，质点按等效点系分布，同种类型质点占在晶体结构中，质点按等效点系分布，同种类型质点占据一套或几套等效点系，不同种类型质点不能占据同一套据一套或几套等效点系，不同种类型质点不能占据同一套等效点系。等效点系。等效点系与空间群的关系，相当于单形与对称型的关系。等效点系与空间群的关系，相当于单形与对称型的关系。需要强调的是：需要强调的是：等效点并不一定是相当点。等效点并不

16、一定是相当点。相当点一定是等效点。相当点一定是等效点。第十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月1747本章重点本章重点F平行六面体的选择，即格子的画法；平行六面体的选择，即格子的画法；F内部结构的对称与外部形态对称的统一；内部结构的对称与外部形态对称的统一；（晶系与空间格子形状的统一（晶系与空间格子形状的统一,画格子与选晶轴的统一画格子与选晶轴的统一,对称要对称要素内外的统一素内外的统一,点群与空间群的对应点群与空间群的对应,单形与等效点系的对应）单形与等效点系的对应）F为什么只有为什么只有14种空间格子的原因；种空间格子的原因；F会读懂内部对称要素的各种符号：会读懂内部对称要素的各种

17、符号：如：如：31，42，65，n,d,F空间群及其国际符号：如：空间群及其国际符号：如：Pn3m,Cmcm 第十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月1847S S 气相气相结结晶固相晶固相S S液相（溶液或熔体）液相（溶液或熔体）结结晶固相晶固相S S非晶固相非晶固相结结晶固相晶固相S S一种一种结结晶固相晶固相另一种另一种结结晶固相。晶固相。晶体生长过程晶体生长过程在一定条件下组成晶体的质点按格子构造排列堆积的过程在一定条件下组成晶体的质点按格子构造排列堆积的过程非晶质体向晶体的自发转化同质多相、固溶体分离、再结晶同质多相、固溶体分离、再结晶火山喷气中的硫磺的形成盐岩、膏盐的形成；

18、岩浆结晶第八章晶体生长简介第十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月1947成核是一个相变过程，即在母液相中形成固相小晶芽，这一相变成核是一个相变过程，即在母液相中形成固相小晶芽，这一相变过程中体系自由能的变化为：过程中体系自由能的变化为：一、成核形成晶核，晶体生长过程的第一步形成晶核，晶体生长过程的第一步G=Gv+Gs 8-1式中式中 GGv v新相形成时体自由能的变化，且新相形成时体自由能的变化，且GGv v0 0 GGS S新相形成时新相与旧相界面的表面能，新相形成时新相与旧相界面的表面能，GGS S0 0即：晶核的形成，一方面由于体系从液相即：晶核的形成，一方面由于体系从液相转变

19、为结转变为结晶相而使体系晶相而使体系自由能下降，另一方面又由于增加了液一固界面而使体系自由能自由能下降，另一方面又由于增加了液一固界面而使体系自由能升高。升高。只有当只有当G G 0 0时时，成核，成核过过程才能程才能发发生，因此，晶核是否能形成，生，因此，晶核是否能形成，就在于就在于GvGv与与GsGs的相的相对对大小。大小。第二十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2047二、晶体生长模型二、晶体生长模型pp 层生长理论模型层生长理论模型FF该模型讨论的关键问题：该模型讨论的关键问题：在一个面尚未生长完全前在这一界面上在一个面尚未生长完全前在这一界面上找出最佳生长位置找出最佳生长位置

20、。是二维成核理论。是二维成核理论。kk曲折面，具三面凹角，最有利生长位置；曲折面，具三面凹角，最有利生长位置；其次是其次是S S阶梯面，具有二面凹角的位置；阶梯面，具有二面凹角的位置；最不利的生长位置是最不利的生长位置是A A。质点在生长中的晶体表面上可能的生长位置：晶面（最外的面网）是平行向外推晶面（最外的面网）是平行向外推移而生长的移而生长的这就是这就是晶体的层生长模晶体的层生长模型型。层生长理论中心思想：晶体生长过程是晶面层层外推过程。第二十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2147层层生生长长理理论论可以解可以解释释一些生一些生长现长现象：象：FF晶体常生长成面平晶体常生长成

21、面平、棱直的多面体形态。、棱直的多面体形态。FF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。应晶面间的夹角不变。FF晶体生长过程中晶体生长过程中，因环境变化，不同时刻生成的晶体在物性，因环境变化，不同时刻生成的晶体在物性(如如颜色颜色)和成分等方面可能有细微变化，故在晶体断面上可看到带状构和成分等方面可能有细微变化，故在晶体断面上可看到带状构造。它表明晶面是平行向外推移生长的。造。它表明晶面是平行向外推移生长的。FF晶体由小长大，许多晶体由小长大，许多晶面向外平行移动的轨晶面向外平行移动的轨迹形成以晶体中心为顶

22、迹形成以晶体中心为顶点的锥状体，称为点的锥状体，称为生生长锥长锥或或沙钟状构造沙钟状构造。第二十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2247FF螺旋生长模型的提出：二维层生长所需的过饱和度螺旋生长模型的提出：二维层生长所需的过饱和度不小于不小于25255050。在实际中却发现在过饱和度小。在实际中却发现在过饱和度小于于1 1的气相中晶体亦能生长。弗朗克等人根据晶体的气相中晶体亦能生长。弗朗克等人根据晶体结构中的位错现象，提出了结构中的位错现象，提出了晶体的螺旋生长模型晶体的螺旋生长模型(BCF(BCF模型模型)。FF螺旋生长理论模型：螺旋生长理论模型：即在晶体生长界面上螺旋位错即在晶体

23、生长界面上螺旋位错露头点所出现的凹角及其延伸所形成的二面凹角可露头点所出现的凹角及其延伸所形成的二面凹角可作为晶体生长的台阶源，促进光滑界面上的生长。作为晶体生长的台阶源，促进光滑界面上的生长。这样便成功地解释了晶体在很低的过饱和度下能够这样便成功地解释了晶体在很低的过饱和度下能够生长的实际现象。生长的实际现象。pp 螺旋生长理论模型螺旋生长理论模型第二十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2347螺旋位错凹角p 螺旋生长理论模型螺旋生长理论模型位错的出现，在晶体界面上提供一个位错的出现，在晶体界面上提供一个永不消失的台阶源。永不消失的台阶源。随着生长的进行，台阶会以位错处随着生长的进

24、行，台阶会以位错处为中心呈螺旋状分布。为中心呈螺旋状分布。螺旋状生长与层状生长不同之处：螺旋状生长与层状生长不同之处：台阶并不直线式地等速前进扫过晶台阶并不直线式地等速前进扫过晶面，而是围绕着螺旋位错的轴线螺面，而是围绕着螺旋位错的轴线螺旋状前进。旋状前进。第二十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2447pp 布拉维法则布拉维法则阐述晶面发育的规律阐述晶面发育的规律(Bravais(Bravais，1885)1885)三、晶面的发育三、晶面的发育晶体多面体外形晶体多面体外形晶体多面体外形晶体多面体外形晶面种类和相对大小晶面种类和相对大小晶体结构晶体结构从晶体的格子构造几从晶体的格子构

25、造几何概念出发，论述实际何概念出发，论述实际晶面与空间格子中面网晶面与空间格子中面网间的关系，即间的关系，即晶体上的晶体上的实际晶面平行于面网密实际晶面平行于面网密度大的面网度大的面网布拉维布拉维法则。法则。面网密度大的面网，面网间距也大，对外的质点吸引力就小面网密度大的面网，面网间距也大，对外的质点吸引力就小意味着面网密意味着面网密度小的晶面将优先成长，面网密度大的则落后。度小的晶面将优先成长，面网密度大的则落后。对布拉维法则的理解：对布拉维法则的理解：第二十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2547pp周期性键链周期性键链(PBC)(PBC)理论理论（哈特曼和珀多克，（哈特曼和珀

26、多克，19551955）F从从晶体结构几何特点晶体结构几何特点和和质点能量质点能量两方面探讨晶面的两方面探讨晶面的生长发育。生长发育。FF认为：在晶体结构中存在着一系列周期性重复的强键链，认为：在晶体结构中存在着一系列周期性重复的强键链，其重复特征与晶体中质点的周期性重复相一致，这样的强其重复特征与晶体中质点的周期性重复相一致，这样的强键链称为周期键链（键链称为周期键链（PBCPBC）。）。F晶体平行键链生长，键力最强的方向生长最快。晶体平行键链生长，键力最强的方向生长最快。第二十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2647第九章 晶体的规则连生连生分为规则连生和不规则连生。规则连生又

27、包括同种晶体的规则连生同种晶体的规则连生平行连晶平行连晶和和双晶双晶，异种晶体间的规则连生异种晶体间的规则连生浮生浮生和和交生交生。晶体的规则连生有其内部结构上的根源，并在外形上也有一定的几何关系。第二十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2747一、平行连晶一、平行连晶注意：各单体间格注意：各单体间格子构造是连续的。即子构造是连续的。即外形像多个晶体而内外形像多个晶体而内部结构是连续完整的部结构是连续完整的单晶体。单晶体。由若干个同种的单晶体，彼此之间所有的结晶方向（包括对应的由若干个同种的单晶体，彼此之间所有的结晶方向（包括对应的晶轴、对称要素、晶面及晶棱的方向）都一一对应、相互平

28、行而组晶轴、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。成的连生体。第二十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2847pp 双晶的概念双晶的概念双晶的概念双晶的概念二、双晶二、双晶二、双晶二、双晶构成双晶的两个单体间相应的结晶方向（包括各对应晶轴、对称构成双晶的两个单体间相应的结晶方向（包括各对应晶轴、对称要素、晶面及晶棱方向）并非完全平行，但可借助对称操作，使两个要素、晶面及晶棱方向）并非完全平行，但可借助对称操作，使两个个体彼此重合或达到完全平行的方位。个体彼此重合或达到完全平行的方位。构成双晶的两个单体间必有一部分对应的结晶方向（晶面、构成双晶的两个单体间必有

29、一部分对应的结晶方向（晶面、晶棱等）彼此平行，但又不可能所有对应结晶方向都平行一致。晶棱等）彼此平行，但又不可能所有对应结晶方向都平行一致。构成双晶的两单体的格子构造是互不平行连续的。这是双晶构成双晶的两单体的格子构造是互不平行连续的。这是双晶区别于平行连晶的根本不同之处。区别于平行连晶的根本不同之处。双晶（孪晶）：指两个以上的同种晶体，彼此间按一定双晶（孪晶）：指两个以上的同种晶体，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。的对称关系相互取向而组成的规则连生晶体。第二十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2947pp 双晶要素双晶要素使双晶中单体间，通过变换其中一个方位而与

30、另一个使双晶中单体间，通过变换其中一个方位而与另一个重合或平行而凭借的几何要素。重合或平行而凭借的几何要素。双晶面双晶面一假想平面，可使构成双晶的两个一假想平面，可使构成双晶的两个单体中的一个通过它的反映变换后与另一个单体重单体中的一个通过它的反映变换后与另一个单体重合或平行。合或平行。对双晶中两单体，双晶面是等价平面。对双晶中两单体，双晶面是等价平面。双晶轴：双晶轴：为一假想直线，双为一假想直线，双晶中一单体围绕它旋转一定角度晶中一单体围绕它旋转一定角度后，可与另一单体重合或平行，后，可与另一单体重合或平行，或恢复成一个单晶体。一般来说或恢复成一个单晶体。一般来说双晶轴都是二次轴。双晶轴都是

31、二次轴。对对双晶两双晶两单单体，双晶体，双晶轴轴是等价直是等价直线线。双晶中心双晶中心为一假想的几何点，通过它对其中一个单体的方位反伸变换后与为一假想的几何点，通过它对其中一个单体的方位反伸变换后与另一个单体可相互重合或平行。另一个单体可相互重合或平行。第三十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月3047双晶接合面两双晶接合面两侧单侧单体以接合面体以接合面为为界晶格，互不平行界晶格，互不平行连续连续，两者，两者取向亦不一致。它不是双晶要素。取向亦不一致。它不是双晶要素。pp 双晶接合面双晶接合面双晶中相邻单体间彼此接合的实际界面双晶中相邻单体间彼此接合的实际界面例1例2例3尖晶石双晶:萤石

32、双晶:石英道芬双晶:接合面平直接合面不规则接合面不规则曲线第三十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月3147双晶律的双晶律的表征：用表征：用双晶要素双晶要素，专门术语专门术语。pp 双晶律双晶律单体构成双晶的具体规律单体构成双晶的具体规律例例 卡斯巴律卡斯巴律指长石族矿物中以指长石族矿物中以c c轴为双晶轴的双晶。轴为双晶轴的双晶。钠长石律双晶钠长石律双晶指三斜晶系长石中以指三斜晶系长石中以(010)(010)为双晶面为双晶面 或以垂或以垂直直(010)(010)为双晶轴为双晶轴 的双晶。的双晶。双晶轴双晶轴001.双晶轴双晶轴（010）表91列出了一些常见双晶的双晶律(参见教材)。第

33、三十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月3247双晶律的命名双晶律的命名双晶律的命名双晶律的命名：以双晶的特征矿物命名以双晶的特征矿物命名例例钠长钠长石律、尖晶石律。石律、尖晶石律。以最初发现的地名命名以最初发现的地名命名例卡斯巴律、道芬律。例卡斯巴律、道芬律。以双晶的形状命名以双晶的形状命名例膝状例膝状(肘状肘状)双晶、十字双晶。双晶、十字双晶。以双晶面和接合面的性质命名以双晶面和接合面的性质命名例底面双晶、例底面双晶、负负菱面双晶等。菱面双晶等。双晶要素双晶要素+接合面（双晶要素不用双晶中心）接合面（双晶要素不用双晶中心）例尖晶石：双晶面例尖晶石：双晶面(111)(111)，双晶轴

34、，双晶轴(111)(111)，接合面，接合面(111)(111)第三十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月3347p 双晶类型按双晶律；按单体间接合方式按双晶律；按单体间接合方式简单接触双晶简单接触双晶两单体间只以一个明显而规则两单体间只以一个明显而规则的接合面接触，如锡石的膝状双晶。的接合面接触，如锡石的膝状双晶。聚片双晶聚片双晶由若干单体按同一种双晶律组成，由若干单体按同一种双晶律组成，表现为一系列接触双晶的聚合，所有接合面均平行。表现为一系列接触双晶的聚合，所有接合面均平行。环状双晶环状双晶由两个以上的单体按同一种双晶律组由两个以上的单体按同一种双晶律组成，表现为若干呈接触双晶的

35、单晶体的组合，各接合面成，表现为若干呈接触双晶的单晶体的组合，各接合面依次成等角度相交，双晶总体呈环状，环不一定封闭，依次成等角度相交，双晶总体呈环状，环不一定封闭，可以是开口的。可以是开口的。复合双晶复合双晶由两个以上的单体彼此按不同由两个以上的单体彼此按不同双晶律组成的双晶。双晶律组成的双晶。S S接触双晶接触双晶由两个单体以简单平面接触构成由两个单体以简单平面接触构成c.双晶律相同、接合面不平行第三十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月3447S 贯穿双晶（穿插双晶）两个或多个单体相互穿两个或多个单体相互穿插，接合面常曲折而复杂。插，接合面常曲折而复杂。两个单体贯穿形成，如正长石

36、的卡斯巴律双晶多个单体以相同的双晶律贯穿形成，如文石的三连晶多个单体以不同双晶律贯穿形成。如十字石单体A与B是一种双晶律，C与A、B是另一种双晶律第三十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月3547p 研究双晶的意义FF 双晶在矿物晶体中较为普遍，它在鉴定矿物及某些矿双晶在矿物晶体中较为普遍，它在鉴定矿物及某些矿物的地质意义研究中具有重要意义。物的地质意义研究中具有重要意义。例例 出现聚片双晶一定是斜长石，出现卡斯巴律双晶一般是出现聚片双晶一定是斜长石，出现卡斯巴律双晶一般是钾长石；机械双晶可作为地质构造变动的标志。钾长石；机械双晶可作为地质构造变动的标志。FF 双晶的存在会影响到某些矿

37、物晶体的工业应用，必须加双晶的存在会影响到某些矿物晶体的工业应用，必须加以研究和消除。以研究和消除。例例 具双晶的具双晶的-石英不能作压电材料；方解石的双晶也会影响石英不能作压电材料；方解石的双晶也会影响其在光学仪器中的应用。其在光学仪器中的应用。FF 双晶的形成机理受晶体内部结构的匹配、对称规律等因素双晶的形成机理受晶体内部结构的匹配、对称规律等因素制约，研究双晶可探究双晶对称与单晶体对称的关系、双晶制约，研究双晶可探究双晶对称与单晶体对称的关系、双晶的界面能、两单晶体间结构匹配关系，具有晶体对称、晶体的界面能、两单晶体间结构匹配关系，具有晶体对称、晶体化学方面的理论意义。化学方面的理论意义

38、。第三十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月3647pp 浮生浮生：指一种晶体以一定的结晶学取向关系附生于另一种晶体表：指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，或同种晶体以不同的面网附生在一起。面，或同种晶体以不同的面网附生在一起。三、浮生与交生三、浮生与交生例例 十字石十字石(斜方斜方)的的(010)(010)面网与蓝晶石面网与蓝晶石(三斜三斜)的的(100)(100)面网在结构及成分上都相近，因而十字石以面网在结构及成分上都相近，因而十字石以(010)(010)面面浮生于蓝晶石浮生于蓝晶石(100)(100)面上。面上。pp形成浮生或交生的原因形成浮生或交生的原因相互

39、浮生或相互浮生或交生的晶体之间具有相似的面网。交生的晶体之间具有相似的面网。pp 交生交生：指两种不同的晶体彼此间以一定：指两种不同的晶体彼此间以一定的结晶学取向关系交互连生，或一种晶体嵌的结晶学取向关系交互连生，或一种晶体嵌生于另一种晶体之中的现象。生于另一种晶体之中的现象。如钠长石嵌生于钾长石晶体中的条纹长石如钠长石嵌生于钾长石晶体中的条纹长石第三十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月3747第十章 晶体化学简介实际晶体中质点是各种具体的原子、离子和分子，它们是实际晶体中质点是各种具体的原子、离子和分子，它们是晶体的化晶体的化学组成学组成。一、最紧密堆积原理一、最紧密堆积原理在矿物

40、的晶体结构中，除具在矿物的晶体结构中，除具方向性和饱和性方向性和饱和性的共价键组成的原子晶的共价键组成的原子晶格外，其它晶格质点总是格外，其它晶格质点总是倾向尽可能倾向尽可能地呈地呈最紧密堆积最紧密堆积或近似紧密堆积或近似紧密堆积以以降低内能降低内能。大多数大多数金属金属的结构是等大球体的的结构是等大球体的最紧密最紧密堆积；堆积；大多数的大多数的离子化合物离子化合物可看成可看成阴离子作最紧密堆积阴离子作最紧密堆积，阳离子充填阳离子充填于于空隙空隙。因此，研究球体的紧密堆积具有重要意义。因此，研究球体的紧密堆积具有重要意义。等大球体等大球体最紧密堆积最紧密堆积的方式基本的有的方式基本的有两种两种

41、：立方立方最紧密堆积最紧密堆积 六方六方最紧密堆积。最紧密堆积。第三十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月3847 球体的最紧密堆积 等大球体的最紧密堆积形式 第一层球排列（A）：只有一种堆积形式第二层球排列（B）：在B或C位堆积，AB与AC等效。第三层球排列（C）：与第1层位置相同，形成ABA堆积形式六方最紧密堆积与第1层、第2层不同位置，形成ABC堆积形式立方最紧密堆积第三十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月3947堆积结构中的空隙：等大球最紧密堆积形成两种空隙：四面体空隙和八面体空隙。一个球周围有8个四面体空隙和6个八面体空隙。空隙的分布与数量：空隙的分布与数量：思考：

42、N个球做最紧密堆积，形成的四面体空隙和八面体空隙是多少?（a a）（b b）（a.a.在六方最紧密堆积中；在六方最紧密堆积中；b.b.在立方最紧密堆积中）在立方最紧密堆积中）每个球周围有6个八面体空隙和8个四面体空隙。若晶胞为n个球组成，四面体空隙总数为8n42n个；八面体空隙总数6n6n个。当有n个等大球体作最紧密堆积时，有2n个四面体空隙和n个八面体空隙。第四十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月4047配位数：在晶体结构中，每个原子或离子周围最邻近的原子或配位数：在晶体结构中，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（异号离子的数目称为该原子或离子的配

43、位数（CNCN）。）。配位多面体：以一个原子或离子为中心，将其周围与之成配配位多面体：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离子的中心连接起来所获得的多面体。位关系的原子或离子的中心连接起来所获得的多面体。二、配位数和配位多面体二、配位数和配位多面体在等大球最紧密堆积结构中，有哪些配位多面体？在等大球最紧密堆积结构中，有哪些配位多面体？FF离子键晶体，阴离子视为等大球最紧密堆积，阳离子充填到空离子键晶体，阴离子视为等大球最紧密堆积，阳离子充填到空隙中，阳离子的配位多面体为四面体或八面体，配位数为隙中，阳离子的配位多面体为四面体或八面体，配位数为4 4或或6 6。FF金属键晶体，

44、可视为同种金属原子等大球最紧密堆积，空隙中不充填金属键晶体，可视为同种金属原子等大球最紧密堆积，空隙中不充填原子；原子配位数为原子；原子配位数为1212，配位多面体为立方八面体。，配位多面体为立方八面体。FF对于非紧密堆积结构，配位数可以是多种多样的。对于非紧密堆积结构，配位数可以是多种多样的。第四十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月4147三、化学键和晶格类型根据根据键键性异同，将晶体性异同，将晶体结结构分构分为为不同晶格不同晶格类类型，即在一种晶体型，即在一种晶体结结构中，若构中，若键键力以某种力以某种键键性占主性占主导导，则则将它将它归为归为相相应应的晶格的晶格类类型。型。对应

45、对应离子离子键键、共价、共价键键、金属、金属键键和分子和分子键键四种基本四种基本键键型，及型，及氢键氢键，晶格晶格类类型共分型共分为为五种。五种。pp 离子晶格离子晶格离子键，无方向性和饱和性，可作为球体来研究，一般遵循最紧密堆离子键，无方向性和饱和性，可作为球体来研究，一般遵循最紧密堆积原理。透明，硬度较大。积原理。透明，硬度较大。pp 原子晶格原子晶格共价键，有方向性和饱和性，不可作为球体来研究。用分子轨道理论共价键，有方向性和饱和性，不可作为球体来研究。用分子轨道理论来研究其结构的特点。例如金刚石与石墨。来研究其结构的特点。例如金刚石与石墨。p 金属晶格金属晶格金属键，可作为球体研究，遵

46、循等大球最紧密堆积原理。金属键，可作为球体研究，遵循等大球最紧密堆积原理。pp 分子晶格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，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，多遵循非球体紧密堆积。多遵循非球体紧密堆积。pp 氢键氢键晶格晶格由氢原子参与成键，有方向性和饱和性。由氢原子参与成键，有方向性和饱和性。第四十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月4247四、典型结构分析等型结构等型结构不同晶体的结构，若其对应质点的排列方式相同，我们不同晶体的结构，若其对应质点的排列方式相同，我们称它们的结构是等型的称它们的结构是等型的典型结构典型结构在这

47、些等型结构中，常以其中的某一种晶体为代表而将这一在这些等型结构中，常以其中的某一种晶体为代表而将这一结构命名，称为典型结构。结构命名，称为典型结构。如石盐、方铅矿、方镁石如石盐、方铅矿、方镁石(MgO)(MgO)等晶体结构等型，以等晶体结构等型，以NaClNaCl晶体命名晶体命名NaClNaCl型结构。型结构。衍生结构衍生结构有些晶体结构是在典有些晶体结构是在典型结构基础上稍加变形型结构基础上稍加变形,则称为该典型则称为该典型结构的衍生结构结构的衍生结构,如黄铁矿的结构为如黄铁矿的结构为NaClNaCl型结构的衍生结构型结构的衍生结构,因为结构形式是一因为结构形式是一样的样的,但用哑铃状的但用

48、哑铃状的SS2 2 代替了代替了ClCl。第四十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月4347pp 类质同像类质同像晶体结构中某质点为它种类似质点代替，仅使晶晶体结构中某质点为它种类似质点代替，仅使晶格常数发生不大变化，结构形式并不改变的现象。格常数发生不大变化，结构形式并不改变的现象。五、类质同像反映化学成分发生规律变化的情况反映化学成分发生规律变化的情况类质同像系列中间产物称类质同像混晶，是一种固溶体。固溶体是指在固态条件下，一种组分溶于另一种组分之中而形成的均匀的固体。完全完全类质类质同像系列同像系列类质类质同像混晶中，若同像混晶中，若A A、B B质质点可以任意比例相互取点可以任

49、意比例相互取代，称完全代，称完全类质类质同像系列。同像系列。例例MgMg2 2SiOSiO4 4-Fe-Fe2 2SiOSiO4 4 镁橄榄石镁橄榄石橄榄石混晶或固溶体橄榄石混晶或固溶体铁橄榄石铁橄榄石 不完全不完全类质类质同像系列同像系列若若A A、B B两种两种质质点的相互代替局限在一个有限点的相互代替局限在一个有限的范的范围围内，不能形成内，不能形成连续连续的系列，称不完全的系列，称不完全类质类质同像系列。同像系列。例例 ZnS-FeS ZnS-FeS 替代量最大为原子数替代量最大为原子数40%40%等价的等价的类质类质同像同像相互取代的相互取代的质质点的点的电电价相同。价相同。异价的异

50、价的类质类质同像同像相互取代的相互取代的质质点的点的电电价不同。价不同。第四十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月4447 原子和离子半径原子和离子半径：相互取代的原子或离子半径相近。相互取代的原子或离子半径相近。p 影响类质同像的因素（条件）内因发生代替质点本身的性质。包括：FF(r(r1 1r r2 2)r r2 21025254040，高温形成不完全，高温形成不完全类质类质同像。同像。总电总电价平衡：价平衡：替代前后替代前后电电价平衡价平衡;若若为为异价替代异价替代,则则同同时发时发生多个替代达到生多个替代达到总总电电价平衡。价平衡。类质类质同像的代替方式：同像的代替方式：如如