结晶学及矿物学 绪论ppt课件.ppt

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1、结晶学基础结晶学与矿物学结晶学：以晶体为研究对象，主要研究晶体的对称规律。研究的是晶体的共同规律，不涉及到具体的晶体种类。特点：空间性、抽象性、逻辑性、共性与后续矿物学形成明显的对比：矿物学:矿物晶体为研究对象，主要研究各具体矿物晶体的成分、结构、物理性质、成因特点等。特点：经验性、感性、具体性、归纳分类性、个性学时：理论45学时，实验15学时。课程简介学习该课程的意义：固体材料的核心问题就是结晶学问题。矿物和矿物原料是工业生产的物质基础；许多新材料如结构材料、功能材料等合成的初始原料就是矿物。课程成绩的确定：平时成绩（作业、提问等）占25％；实验占15％；期末

2、考占60％。平时成绩（作业、提问等）占30％；期末考占70％。结晶学Crystallography第一章绪论本章涉及一些重要的基本概念，这些概念在整个结晶学中都经常出现,一定要牢固掌握。一、结晶学的发展概况二、晶体、非晶质体与准晶体三、晶体的空间格子四、晶体的基本性质一、结晶学（晶体学）发展概况始于17世纪中叶人类的矿业活动，与天文学一起成为人类自然科学发展最早的两门科学。(图)(图)【Crystallum（希腊文原意为“冷凝洁净的冰）；我国古代称为水精，后称为水晶，亦有千年老冰之说；Crystal（英文的晶体、水晶），后来被用来泛指一切具有天然的（不是人工磨削

3、而成的）规则几何多面体形状的固体。】17～18世纪：以研究晶体形态为主，也初步推测研究晶体内部结构的几何规律；19世纪末～20世纪初：X－射线的发现及其对晶体结构的测量，进入晶体内部结构研究阶段；20世纪70年代以来：透射电镜研究晶体内部超微结构细节；20世纪80年代，发现准晶体，开辟了晶体对称理论新领域。几何结晶学－研究晶体宏观形态几何规律，主要是对称规律。晶体结构学－研究晶体内部结构几何规律及缺陷。晶体化学－研究晶体化学成分与结构的关系。晶体生长学－研究晶体生长机理及其影响因素。晶体物理学－研究晶体物理性质及其产生机理。本课程以晶体形态对称规律及晶体内部结构

4、对称规律为主，简介晶体化学与晶体生长。分支学科二、晶体、非晶质体与准晶体2.非晶质体3.晶体与非晶质体的转化4.准晶体1.晶体的概念早期认为只要是天然长成的规则的凸多面体的固体就是晶体(图)。但很多事实说明，单从有规则的几何外形来区分是否晶体，是不恰当的。例如，具有立方体外形的石盐颗粒和不具有规则外形的石盐颗粒。规则多面体外形只是外部现象，并不是晶体的本质。人类历史上第一个测定的具体晶体结构就是石盐NaCl的晶体结构（1914年)(图)，沿立方体棱的方向，Cl-和Na+离子以相等的间隔交替排列，每隔5.64Ǻ重复一次，而在平行于立方体的面对角线方向上，Cl-和N

5、a+离子各自均以4.0Ǻ的相等间隔连续排列。在其它任何方向上，情况也完全类似。1.晶体的概念返回石盐（NaCl)的晶体结构(a)石盐晶体的结构(b)晶胞(c)空间格子大球Cl-，小球Na+这样，在NaCl内部结构中，所有的Cl-和Na+离子在三维空间均成周期性平移重复的规则排列而构成一种格子状的构造。石盐之所以能长成立方体的规则外形，就是由它内部的立方体格子构造所决定的。其它晶体的情况完全类同(图)，不论其化学组成如何，也不论其外形是否规则，它们的内部质点（原子、离子或分子）总是在三维空间有规则地成周期性平移重复而构成格子状构造。晶体的现代定义：质点在三维空间成

6、周期性平移重复排列的固态物质称为结晶质（晶质），结晶质在空间的有限部分即为晶体，或者简单说，晶体是具有格子构造的固体（不管其外形是否规则)。但习惯上，仍将狭义的晶体这一名词专门用于指具有规则几何多面体外形的晶体，而将不具有规则几何多面体外形的晶体称为晶粒、晶块或晶质体（例如水晶和砂子）。此外，还常根据结晶颗粒的大小，将结晶质分为显晶质（肉眼或一般放大镜可以辨认单体）、隐晶质（一般放大镜无法辨认）。定义：内部质点在三维空间不呈规律性平移重复排列的固体（一般不包括气体、液体）。晶体具短程和长程有序，非晶质体只具短程有序，不具长程有序，只是在统计意义上才具有均一性（图

7、1-2）。表现在外形上，非晶质体在任何条件下都不可能自发地长成规则的几何多面体---无定形体，更类似于液体。过去人们把非晶质体看作是一种呈凝固态的过冷却液体，现在一般把它看成近程有序、远程无序的无定形体。（熔点与软化点）2.非晶质体与非晶质体对应的物质概念是非晶质。非晶质的分布远不如晶体那么广泛，如玻璃、树脂、沥青等，还有受到放射性蜕变影响而形成的一些放射性矿物。在一定条件下晶体与非晶质体可以相互转化。如火山玻璃，在漫长的地质年代中，其内部原子进行着很缓慢的扩散、调整过程，趋向于形成规则排列，最终成为真正的晶体。这种由非晶质体调整内部原子的排列方式而向晶体转变的

8、作用，称为晶化或脱玻化(