宝石的结晶学基础.ppt

宝石的结晶学基础（Crystallography） 一、晶体的定义 二、晶体的描述 三、晶体的形貌 参考文献： 1.秦善，晶体学基础，北京大学出版社，2004 2.罗谷风，结晶学导论，地质出版社，1985 一、晶体的定义 世界上的固态物质包括两类： 晶体 非晶体 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。 晶体——是内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体；或者说，晶体是具有格子构造的固体。 格子构造——内部质点（原子、离子或分子）作规律排列，并构成一定的几何图形. 晶体是与气体、液体、非晶质体不同的一类物质。 石盐的晶体结构 晶体分类——天然晶体、人工晶体 1）天然晶体（natural crystal） 矿物：天然产出的，具有一定化学组成和晶体结构的单质或化合物。 但并非所有晶体都具有外部晶形 受生长环境所限制，可形成不规则他形 相关的几个概念 晶体 结晶质体 结晶质 相同点：质点在三维空间成周期性重复排列 不同点： 晶体：习惯上将具有几何多面体外形的结晶质固体称为晶体。 结晶质体：习惯上将不具有几何多面体外形的固体成为晶质体。 结晶质：质点在三维空间成周期性重复排列的固体物质称为结晶质。 2）人工晶体（synthetic crystal） ——人工合成或人造的晶体 合成晶体——有天然对应物的人工晶体。 人造晶体——无天然对应物的人工晶体 人造钛酸锶，铱铝榴石（YAG），钆镓榴石（GGG） 晶体的特性 晶体的基本要素—— 对称性 晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。 表现为——规则几何外形 理想环境中生长的晶体应为凸多边形。 非晶质体 石英 玻璃 非晶质体——内部质点不具有格子构造、也无一定外形的固体。 内部质点是呈无序状态分布的物质，如胶状体、琥珀、玻璃等。 晶体与非晶质体的转化 晶体与非晶质体在一定的条件下是可以相互转化的。晶体因内部质点的规则排列遭到破坏而向非晶质体转变的作用，称为非晶化或玻璃化；由非晶质调整其内部质点的排列方式而向晶体转化的作用，称为晶化或脱玻化。 天然的脱玻化过程，是在漫长的地质年代中，其内部质点进行很缓慢的扩散、调整过程，首先是形成一些细小、状如珠球、毛发、羽毛的雏晶，雏晶逐渐长大、最终形成晶体。 晶体的基本性质 我们将一切晶体所共有的，并且由晶体的格子构造所决定的性质，称为晶体的基本性质。 1.自限性: 晶体能够自发地生长成规则的几何多面体形态。 晶体的基本性质 2.均一性:同一晶体的不同部分物理化学性质完全相同。 非晶质体也具有其均一性，但由于非晶质体的质点排列不具有格子构造，所以其均一性是统计的、平均近似的均一，称为统计均一性；而晶体的均一性是取决于其格子构造的，称为结晶均一性。 晶体的基本性质 3.异向性：同一晶体不同方向具有不同的物理性质。 例如：蓝晶石的不同方向上硬度不同： AA方向，H＝45，小刀可刻动。 BB方向，H＝65，小刀不能刻动。 思考：均一性与异向性有矛盾吗？ 晶体的基本性质 4.对称性：同一晶体中，晶体形态相同的几个部分（或物理性质相同的几个部分）有规律地重复出现。例如下面的晶体形态是对称的： 晶体的基本性质 5.最小内能性：晶体与同种物质的非晶体相比，内能最小。 内能 = 动能 + 势能 质点在平衡点 质点间相对 周围作无规则 位置所产生 振动的能量 能量 晶体的基本性质 6.稳定性：在相同的热力学条件下，具有相同化学成分的晶体和非晶质体相比，晶体是稳定的，而非晶质体是不稳定的。 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。这一性质与晶体的内能最小是吻合的。在没有外加能量的情况下，晶体是不会自发地向其它物理状态转变的。 晶体的基本性质 稳定性 晶体与非晶体加热曲线 (二)、晶体的生长理论 自然界产生的晶体，绝大部分是从液体中结晶出来的。 在液体中晶体的生长，首先是由于温度降低，液体达到过饱和产生晶芽；一旦晶芽形成后，就形成了晶－液界面；在界面上就要进行生长，即组成晶体的原子、离子要按照晶体结构的排列方式堆积起来形成晶