结晶学---最全课件总结
第三章 晶体学基础优秀课件

晶体: 周期性有序排列 (金属、大部分无机非金属)
非晶体: 进程有序、远程无序 (玻璃、树脂、塑料)
晶体的几何多面体形态,是其格子构造在外形上的直接反映!
5、单晶与多晶
晶体
晶体
金 刚石
同样是晶体材料
单晶:在整块材料中,原子都 是规则地、周期性的重复排列 的,一种结构贯穿整体。
特点:规则的几何外形 各向异性
面网
平行六面体
❖ 晶面:可将晶体点阵在任意方向上分解 为相互平行的节点平面。
❖ 晶面族:对称性高的晶体中,不平行的 两组以上的晶面,它们的原子排列状况 是相同的,这些晶面构成一个晶面族。
❖ 晶向:也可将晶体点阵在任意方向上分 解为相互平行的节点直线组,质点等距 离的分布在直线上。
❖ 晶向族:晶体中原子排列周期相同的所 有晶向为一个晶向族。
紧密堆积中球数和两种空隙间的关系:
八面体空隙 由6个球组成
四面体空隙 由4个球组成
晶格常数a与原子/离子半径R的关系
以面心立方例: 2Ra2/4/3R42/3R3/820.8 R
则有:4R=晶体 R=晶体
晶体结构 基本概念
堆积类型
a面心立方最密堆积
六方最密堆积
最密堆积
体心立方密堆积 非最密堆积
α=β=90°γ=120° α=β=γ≠90°
α≠β≠γ≠90°
❖ 举例
区别几何要素与实际晶体结构
❖ 阵点 行列 网面 平行六面体 空间点阵(格子) ❖ 基元 晶向 晶面 晶胞 晶格
2、 结晶学指数
❖ (1)晶向指数
❖ 表示晶向(晶棱)在空间位置的符号。 晶向符号只规定晶向而不涉及它具体的位置, 因而任何晶向(棱)都可平移到坐标0点, 故确定的步骤为: ● 选定晶轴X、Y、Z和a、b、c为轴单位;
结晶学与矿物学通用课件

农业等领域。
03
盐
盐是一种非金属矿物,主要由氯化钠组成。它呈白色,具有晶体光泽。
盐是人类生活和工业生产的必需品,用于制造氯碱、纯碱、金属钠等化
学品,也用作调味品和防腐剂。
05
结晶学与矿物学的应用
结晶学在材料科学中的应用
晶体结构与性能关系
结晶学研究晶体的结构及其与性能的关系,为材料科学提供了晶 体设计、合成和优化的理论基础。
矿物加工技术 矿物学原理在矿物加工技术中得到应用,如浮选、 磁选、重选等选矿方法,以及矿石的破碎、磨矿、 筛分等工艺流程。
尾矿与废弃物资源化 矿物学研究有助于尾矿和废弃物中有用矿物的回 收和资源化利用,提高资源利用效率,减少环境 污染。
结晶学与矿物学在环境保护中的意义
环境矿物材料 结晶学与矿物学指导环境矿物材料的研制与应用,如吸附 剂、催化剂、环保陶瓷等,用于环境治理与保护。
结晶学与矿物学通用课件
CONTENTS
• 结晶学基础 • 晶体的结构与对称性 • 矿物学概述 • 常见矿物及其性质 • 结晶学与矿物学的应用 • 实验与实习指导
01
结晶学基础
结晶学定义与研究内容
定义
结晶学是研究晶体生成、结构及 其性质的科学。
研究内容
结晶学的研究内容包括晶体的生 成机理、晶体的内部结构、晶体 的物理和化学性质以及晶体的应 用等方面。
化学性质
包括与酸的反应、导电性、磁性等。
矿物的分类与命名
分类
按化学成分可分为元素矿物、硫化物矿物、氧化物和氢氧化 物矿物、卤化物矿物等;按晶体结构可分为离子晶体矿物、 原子晶体矿物、分子晶体矿物等。
命名
一般采用成分+性质/颜色/产地等方式进行命名,例如石英、 方解石、金刚石等。
《结晶学基础》PPT课件

B4 B3 B2
B1 b O a A1 A2 A3 A4
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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。
强调: • 空间格子只是用来表征晶体结构中具体质点 在空间排列的规律性
• 晶体的格子构造只是相对于其内部质点的排 列而视为在三维空间无限延伸
等同点(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。
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2 空间格子的定义
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
结点:为一系列在三维空间成周期性重复分布 的空间点阵中的等同点
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,但等同点可以有几种
晶体由于有最小内能,因而 结晶状态是一个相对稳定 的状态.
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格子构造中
行列 面网
晶体中
晶棱 晶面
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晶面、晶棱、 角顶与面网、 行列、结点的 关系示意图
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几何结晶学基础 (二)
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一、面角守恒定律
背景:歪晶、发现规律
定义:同种物质的所有晶体,其 对应晶面间的角度相等.
子。同一晶体结构,其空间格子一定是固定和相同的。
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三、晶体的基本性质
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 对称性 异向性 均一性 内能最小性 最稳定性
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1.自限性
晶体在适当的条件下可以 自发的形成几何多面体的 性质.晶体的多面体形态,是 其格子构造的直接反映.晶 体多面体形态受格子构造 的制约,它服从于一定的结 晶学规律.
大学课件-结晶学(完整)

cos = (1 - m)/2
-2 1 - m 2
t
t
m = -1,0,1,2,3
相应的 = 0 或2 , /3,
t
/2, 2 /3,
(但是,在准晶体中可以有5、8、10、12次 轴)
☆对称中心—C 操作为反伸。只可能在晶体中心,
只可能一个。
反伸操作演示:
但这种反伸操作不容易在晶体模型上体现。
三、晶体的宏观对称要素和对称操作
使对称图形中相同部分重复的操作,叫对 称操作。
在进行对称操作时所应用的辅助几何要素 (点、线、面),称为对称要素。
晶体外形可能存在的对称要素和相应的对称 操作如下:
☆对称面—P 操作为反映。 可以有多个对称面存
在,如3P、6P等.
该切面是 对称面
该切面 不是矩 形体的 对称面
1) 晶体、格子构造、空间格子、相当点;它们之间 的关系。 2) 结点、行列、面网、平行六面体; 结点间距、面网 间距与面网密度的关系. 3) 晶体的基本性质:自限性、均一性、异向性、对 称性、最小内能、稳定性,并解释为什么。
返回
黄铜矿
NaCl (石盐)
石墨
返回
返回
第二章 晶体的测量与投影
一、面角守恒定律:
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。)
导出空间格子的方法:
首先在晶体结构中找出相当点,再将相当 点按照一定的规律连接起来就形成了空间格 子。
相当点(两个条件:1、性质相同,2、周围环境相同。)
★结点: 空间格子中的点,代表具体晶体结构中的相当点. ★行列: 结点在直线上的排列.(引出: 结点间距 )
结晶学基础知识PPT课件

1.1 结晶学基础知识 1.2 晶体中质点的结合力与结合能 1.3 决定离子晶体结构的基本因素 1.4 单质晶体结构 1.5 晶体的结构与性质—无机化合物结构 1.6 硅酸盐晶体结构 1.7 高分子结构
1.1 结晶学基础知识
晶体结构的定性描述 晶体结构的定量描述—晶面指数、晶向指数
晶面指数:结晶学中经常用(hkl)来表示一组平行晶面,称为晶 面指数。数字hkl是晶面在三个坐标轴(晶轴)上截距的倒数的互 质整数比。
晶面指数的确定步骤(图1-3):
1、在空间点阵中建立坐标系,选取任一结点为坐标原点O, 同时令坐标原点不在待标晶面上,以晶胞的基本矢量为坐 标轴X、Y、Z;
2、坐标轴以晶体在该轴上的周期为单位; 3、假设晶面在坐标轴上的截距分别为m、n、p;将它们的倒
目尽可能地多; 3. 单元的三棱边的夹角要尽可能地构成直角; 4. 单元的体积应尽可能地小。
图1-1 空间点阵及晶胞的不同取法
晶胞参数:晶胞的形状和大小可以用6个参数来表示,此 即晶格特征参数,简称晶胞参数。它们是3条棱边的长度a、 b、c和3条棱边的夹角、、,如图1-2所示。
图1-2 晶胞坐标及晶胞参数
[0,0,0] [0,0,0] [1/2,1/2 ,1/2] [0,0,0] [1/2,1/2 ,0] [0,1/2 ,1/2] [0,0,0]
[1/2,0,1/2] [1/2,0,1/2]
[0,0,0]
二、晶体结构的定量描述 —晶面指数、晶向指数
1.晶面、晶向及其表征 晶面:晶体点阵在任何方向上分解为相互平行的结点平 面称为晶面,即结晶多面体上的平面。
金刚石
方解石
晶体的特征 均一性:指晶体在任一部位上都具有相同 性质的特征。
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、黄铁矿() 点群晶形:常见立方体、五角十二面体及其聚形。
晶面上常见平行{}和{}的聚形纹。
浅铜黄色,条痕绿黑色,金属光泽,无解理,硬度较大:它是制造硫酸和硫磺的主要原料。
是型结构的衍生结构总之:黄铁矿:结构(了解,并解释硬度和解理)雄黄()形态:柱状、短柱状或针状,柱面有纵纹。
常以粒状、土状产出。
环状分子型结构:橘红色,金刚光泽,透明半透明。
平行{}完全解理。
硬度。
总之:雄黄:结构(了解,并解释物性)化学式:颜色雌黄()柠檬黄色,油脂金刚光泽,解理面珍珠光泽,平行{}极完全解理,硬度。
形态:板状、短柱状,晶面常弯曲,柱面有纵纹。
集合体呈片状、梳状、放射状和土状等。
层状结构:雌黄:结构(了解,并解释物性)化学式:颜色、方铅矿()型结构,典型的立方面心格子,化学键为离子键金属键过渡型。
形态:高温呈立方体,低温呈八面体,集合体呈粒状。
结构:铅灰色,条痕黑色,金属光泽。
{}三组完全解理。
硬度-。
相对密度。
总之:方铅矿:结构(掌握,并解释物性)化学式:解理(组数、方向、产生原因)、闪锌矿()结构:型结构多为粒状集合体。
单晶体高温为四面体,中低温为菱形十二面体。
四面体晶面上常见三角形蚀象,常呈正、负四面体的聚形及聚形纹。
颜色由无色到浅黄、棕褐至黑色,随成分中含量的增加而变深。
松脂光泽至半金属光泽;透明至半透明。
具平行{}的六组完全解理。
硬度-。
相对密度,不导电总之:闪锌矿:晶形化学式:解理(组数、方向、产生原因)辰砂()结构:三方晶系,点群:链状结构(变形的型结构形态:单晶常呈菱面体{}、平行{}厚板状或平行轴延伸的柱状。
集合体常呈粒状。
辰砂双晶,单晶为菱面体颜色常呈红色,晶体表面具有金刚光泽,条痕红色,半透明。
晶形为板状或柱状,穿插双晶常见。
{}完全解理。
硬度较小,为-。
比重较大,为总之:辰砂:颜色、晶形化学式:解理(组数、方向、产生原因)黄铁矿——黄铜矿黄铁矿:浅铜黄色条痕黑色硬度大于小刀黄铜矿:铜黄色条痕绿黑色硬度小于小刀辉锑矿——辉铋矿辉铋矿:解理面上无横纹辉锑矿:解理面上有横纹(聚片双晶纹)辉钼矿——石墨石墨:条痕黑色,密度.辉钼矿:黄绿色条痕,密度.小结:、硫化物的晶体化学特征与形态、物性的关系:成分:阴阳离子电负性差值小;化学键:由共价键为主,带有金属键成分;晶格:既非典型的原子晶格也非典型的金属晶格;物理性质:向金属键过渡者:金属光泽、金属色、不透明、黑色条痕,如向共价键过渡者:金刚光泽、非金属彩色、半透明、彩色条痕,如、、、。
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向共价键过渡者:金刚光泽、非金属彩色、半透明、彩色条痕,如 AsS、As2S3、HgS、ZnS。 硫化物的硬度一般较低,只有对硫化物如 FeS2 的硬度高(因为 S-S 为共价键,使 Fe-S、S-S 间距缩短)。 硫化物的密度一般较大,因为组成本类的阳离子原子量大,并且阴离子常做最紧密堆积。 2、硫化物矿物: 金属色
雄黄(realgar) As4S4 形态:柱状、短柱状或针状,柱面有纵纹。 常以粒状、土状产出。 环状分子型结构:2/m 橘红色,金刚光泽,透明-半透明。平行{010}完全解理。硬度 1.5-2。 总之: 雄黄: 结构(了解,并解释物性) 化学式:As4S4 颜色
雌黄(Orpiment) As2S3 柠檬黄色,油脂-金刚光泽,解理面珍珠光泽,平行{010}极完全解理,硬度 1.5-2。 形态:板状、短柱状,晶面常弯曲,柱面有纵纹。 集合体呈片状、梳状、放射状和土状等。 层状结构:2/m 雌黄: 结构(了解,并解释物性) 化学式:As2S3 颜色
常有{1011},偶有{0001}裂开。 红宝石:10 红 9 裂 聚片双晶引发的裂理 总之: 刚玉—Al2O3 晶形(腰鼓状) 无解理,有裂开{1011}、{0001} 硬度 9 结构(了解,并解释硬度和解理) 2、赤铁矿 (Hematite)Fe2O3 刚玉型结构 三方晶系,3m 无解理, 硬度 5-6 密度 5-5.3 赤铁矿的晶形与形成条件有关: 晶形: 在热液条件下常具扁平的菱面体状、板状或片状晶形 在接触交代作用下常为粒状晶形 沉积作用的产物多呈隐晶质的鲕状、肾状、豆状、粉末状集合体 区域变质作用形成镜铁矿(片状、鳞片状、金属光泽)和云母赤铁矿(细小鳞片状或贝壳状镜铁矿) 晶形: 粒状、片状、鲕状、肾状、豆状、块状 条痕:棕红色
晶形 化学式:ZnS 解理(组数、方向、产生原因)
辰砂( cinnabar) HgS 结构:三方晶系,点群:32 链状结构(变形的 NaCl 型结构 形态:单晶常呈菱面体{1011}、平行{0001}厚板状或平行 c 轴延伸的柱状。集合体常呈粒状。 辰砂双晶,单晶为菱面体 颜色常呈红色,晶体表面具有金刚光泽,条痕红色,半透明。晶形为板状或柱状,穿插双晶常见。{1010}完全解理。 硬度较小,为 2-2.5。比重较大,为 8.09 总之: 辰砂: 颜色、晶形 化学式:HgS 解理(组数、方向、产生原因)
黄铁矿——黄铜矿 黄铁矿: 浅铜黄色 条痕黑色 硬度大于小刀 黄铜矿: 铜黄色 条痕绿黑色 硬度小于小刀 辉锑矿——辉铋矿 辉铋矿: 解理面上无横纹 辉锑矿: 解理面上有横纹(聚片双晶纹) 辉钼矿——石墨 石墨: 条痕黑色,密度 2.2. 辉钼矿: 黄绿色条痕,密度 5.0 . 小结: 1、硫化物的晶体化学特征与形态、物性的关系:
3、金红石 (rutile) TiO2 四方晶系,4/mmm 形态: 金红石通常呈带双锥的柱状或针状晶体,柱面常有纵纹。膝状双晶常见。 金红石显微针状晶体常被包裹于石英、金云母、刚玉等晶体中,尤其在刚玉中呈六射星形分布形成星光红宝石和星光 蓝宝石。 总之: 显微针状晶体常被包裹于宝石中
4、石英 (quartz) SiO2 SiO2 的同质多像变体 所以通常末加说明的“石英”即指α-石英。 形态: 石英的单晶体通常呈六方柱{1010}和菱面体{1011}、{0111}等单形所成之聚形。柱面上常具横纹。 形态:常见的双晶律有道芬双晶与巴西双晶,此外还有日本律双晶等。 形态:集合体形态 石英的集合体形态有显晶质和隐晶质两类,前者常呈晶簇状。粒状,致密块状;后者常呈钟乳状。结核状等。 结构:架状, 32 [SiO4]四面体以角顶相连, 物性:贝壳状断口断 面呈油脂光泽无解理 硬度 7 具压电性 石英的变种(异种): (1)粗粒晶体(粒)异种 水晶 无色透明的晶体 紫水晶 蓝紫、浅蓝、浅 红、浅紫的蓝紫色调 烟水晶 烟黄色、暗褐至黑色(黑色者又称墨晶) 黄水晶 金黄色或柠檬黄色 蔷薇水晶 浅玫瑰或粉红色 猫眼石或虎睛石.鹰眼石:呈各种不同的色调,由于石英交代纤维状石棉而具丝绢光泽似猫眼(或虎睛.鹰眼). 发晶:晶体中含细小针状金红石或电气石晶簇. 隐晶质异种 玉髓(石髓) 纤维状,特别是指褐至灰色、半透明、蜡状光
铅灰色 —— 方铅矿 PbS 浅铜黄色 —— 黄铁矿 FeS2 非金属彩色 棕褐至黑色 —— 闪锌矿 ZnS 桔红色 —— 雄黄 AsS 柠檬黄色—— 雌黄 As2S3 红色—— 辰砂 HgS
1、刚玉(corundum) -Al2O3 晶形:腰鼓状、柱状,少数呈板状或片状。晶面上可见聚片双晶纹(有时依{1011}或{0001}成聚片双晶。 刚玉的晶形及晶面条纹见 P194 图 18-20 结构:3m,配位型结构 刚玉透明无色、白色,由于成分中所含色素离子的存在可呈多种颜色;无解理,硬度为 9,熔点高,化学性质稳定,不 易被腐蚀。密度 4 左右。
、方铅矿( Galena) PbS NaCl 型结构,典型的立方面心格子,化学键为离子键-金属键过渡型。 形态:高温呈立方体,低温呈八面体,集合体呈粒状。 结构:m3m 铅灰色,条痕黑色,金属光泽。{100}三组完全解理。硬度 2-3。相对密度 7.4-7.6。 总之: 方铅矿: 结构(掌握,并解释物性) 化学式:PbS 解理(组数、方向、产生原因)
1、黄铁矿(pyrite) FeS2 点群 m3 晶形:常见立方体、五角十二面体及其聚形。晶面上常见平行{100}和{210}的聚形纹。 浅铜黄色,条痕绿黑色,金属光泽,无解理,硬度较大:6-6.5 它是制造硫酸和硫磺的主要原料。 是 NaCl 型结构的衍生结构 总之: 黄铁矿: 结构(了解,并解释硬度和解理)
5、闪锌矿( sphalerite) ZnS 结构:4 3m ZnS 型结构 多为粒状集合体。单晶体高温为四面体,中低温为菱形十二面体。四面体晶面上常见三角形蚀象,常呈正、负四面体 的聚形及聚形纹。 颜色由无色到浅黄、棕褐至黑色,随成分中含 Fe 量的增加而变深。松脂光泽至半金属光泽;透明至半透明。具平行{110} 的六组完全解理。硬度 3.5-4。相对密度 3.9-4.2,不导电 总之: 闪锌矿: