结晶学及矿物学复习资料
． 名词解释
1. 对称轴：是一假象的直线，相应的对称操作为围绕此直线的旋转，物体绕该直线旋转一定角度后，可使相同部分重复。
2. 对称型：晶体形态中，全部对称要素的组合称为该晶体形态的对称型。
3. 晶带定律：任意两晶棱（晶带）相交必可决定一可能晶面，而任意两晶面相交必可决定一可能晶棱（晶带）。
4. 单形：是由对称要素联系起来的一组晶面的组合，即单体是一个晶体上能够由该晶体的所有对称要素操作而使它们相互重复的一组晶面。
5. 聚形：两个以上的单形聚合在一起共同圈闭的空间外形形成聚形。 6. 双晶：两个以上的同种单体，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。 7. 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。
8. 同质多象：同种化学成分的物质，在不同的物理化学条件（温度、压力、介质）下，形成不同结构的晶体的现象。
1. 矿物：是由地质作用或宇宙作用所形成的、具有一定的化学成分和内部结构、在一定的物理化学条件下相对稳定的天然结晶态的单质或化合物，它们是岩石和矿石的基本组成单位。
2. 克拉克值：各种化学元素在地壳中的平均含量（即元素在地壳中的丰度）的百分数。 3. 条痕：矿物粉末的颜色。
4. 解理：矿物晶体受应力作用而超过弹性限度时，沿一定结晶学方向破裂成一系列光滑平面。
5. 假象：交代强烈时，原矿物可全部为新形成的矿物所替代，但仍保持原矿物的晶形。 6. 晶体习性：矿物晶体在一定的外界条件下，常常趋向于形成某种特定的习见形态。 7. 矿物种：指具有确定的晶体结构和相对固定的化学成分的矿物。 二．填空题
1. 晶体的基本性质有：________、_________、_________、_________、 _______________和_________。
2. 结晶学中，{hkl}是_______符号，（hkl）是______符号，[rst]是________符号。 3. 结晶学中，晶体有____种结晶单形，____种几何单形。 4. 中级晶族包括_______晶系、_______晶系、_______晶系。 5. 双晶要素包括________、_________、_________。 6. 根据键性不同，将晶格类型划分为5种_________、__________、_________、_________、和__________。
7. 等轴晶系中{111}所代表的单形是__________。
8. 碳元素常见的同质多像变体是__________和__________。
1. 自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能性、稳定性 2. 单形、晶面、晶棱 3. 146、47
4. 六方晶系、四方晶系、三方晶系。 5. 双晶面、双晶轴、双晶中心。
6. 离子晶格、原子晶格、金属晶格、分子晶格、氢键晶格 7. 八面体和四面体 8. 金刚石、石墨
三．简答题：
1. 晶体与非晶体最本质的区别是什么?准晶体是一种什么物态? 2. L33L24P属于什么晶系?为什么?
3. 根据单形的几何形态得出：立方体的对称型为m3m，五角十二面体的对称型为m3，它们的对称型不同，所以不能相聚，对吗?为什么?
4. 在聚形中如何区分下列单形：斜方柱与四方柱；四方双锥与八面体；三方单锥与四面体；三方双锥与菱面体。
5. 在等轴晶系中下列单形符号代表哪些常见单形：｛100｝，｛110｝，｛111｝。
6. 总结归纳｛100｝，｛110｝，｛111｝单形形号在等轴、四方和斜方晶系中各代表什么单形??
7. 晶体的分类体系及划分依据？
8. 什么是类质同象？试述其主要影响因素及研究意义。
9. 等大球最紧密堆积有哪两种基本形式?所形成的结构的对称特点是什么?所形成的空隙类型与空隙数目怎样?
1. 晶体和非晶体均为固体，但它们之间有着本质的区别。晶体是具有格子构造的固体，即晶体的内部质点在三维空间做周期性重复排列。而非晶体不具有格子构造。晶体具有远程规律和近程规律，非晶体只有近程规律。准晶态也不具有格子构造，即内部质点也没有平移周期，但其内部质点排列具有远程规律。因此，这种物态介于晶体和非晶体之间。 2. 它属于六方晶系。因为L33L24P也可以写成Li63L23P，而Li6为六次轴，级别比L3的轴次要高，因此在晶体分类中一般将Li63L23P归属六方晶系。
3. 这一结论不对。因为“立方体的对称型为m3m，五角十二面体的对称型为m3”是从几何单形的角度得出的结果。而单形相聚原则中所说的单形是结晶单形。实际上立方体的结晶单形有5种对称型，其中就有一种为m3，具有这种对称型的立方体就能够与五角十二面体相聚。
4. 斜方柱的横截面为菱形，四方柱的横截面为正方形。四方双锥的横切面为正方形，两个纵切面为菱形，八面体的三个切面均为正方形。三方单锥只有3个晶面，四面体有4个晶面。三方双锥晶面不能两两相互平行，而菱面体的晶面则可以。 5. {100}立方体，{110}菱形十二面体，{111}八面体和四面体。
6.
等轴晶系 四方晶系 斜方晶系
{100} 立方体 四方柱 平行双面 {110} 菱形十二面体 四方柱 斜方柱
{111} 八面体、四面体 四方双锥、四方单锥、四方四面体 斜方双锥、斜方单锥、斜方四面体
7. 将晶体划分为3个晶族、7个晶系、32种对称型。教材35页表3-4。
8. 晶体结构中某种质点(原子、离子或分子)为它种类似的质点所代替，仅使晶格常数发生不大的变化，而结构型式并不改变，这种现象称为类质同像。形成类质同像替代的原因一方面取决于替代质点本身的性质，如原子、离子半径的大小、电价、离子类型、化学键性等；另一方面也取决于外部条件，如形成时的替代温度、压力、介质条件等。研究类质同享的意义在于：1）了解元素的赋存状态及矿物化学成分的变化，以正确表示矿物的化学式。2）了解矿物物理性质变化的原因，从而可通过测定矿物的性质来确定其类质同像混入物的种类和数量。3）判断矿物晶体的形成条件。4）综合评价矿床及综合利用矿产资源。
9. 等大球最紧密堆积有六方最紧密堆积（ABAB??，两层重复）和立方最紧密堆积
（ABCABC??，三层重复）两种基本形式。六方最紧密堆积的结构为六方对称，立方最紧密堆积的结构为立方对称。这两种类型形成的空隙类型和数目是相同的，空隙有两种类型——四面体空隙和八面体空隙。一个球体周围有6个八面体空隙和8个四面体空隙。 二．简答题
1. 玻璃、石盐、冰糖、自然金、花岗岩、合成金刚石、水晶、水、煤、铜矿石是不是矿物?为什么?
2. 试述地壳中化学元素的丰度特点及其意义。 3. 何谓胶体矿物?其主要特性有哪些?
4. 举例说明水在矿物中的存在形式及作用。不同形式的水在晶体化学式中如何表示? 5. 试分析下列矿物晶体化学式的含义：
①白云石CaMg［CO3］2与镁方解石(Ca,Mg)［CO3］； ②硬玉NaAl［Si2O6］与霞石Na［AlSiO4］；
③蓝晶石AlⅥ［SiO4］O，红柱石AlⅥAlⅤ［SiO4］O与夕线石AlⅥ［AlⅣSiO5］(注：式中罗马数字为晶格中Al的配位数)。
6. 为什么等轴晶系的晶体一般呈三向等长型晶习，而中级晶族晶体则往往沿c轴方向延伸或垂直于c轴延展?
7. 如何描述矿物集合体的形态?
8. 鲕状集合体能否称为粒状集合体?为什么?
9. 试总结矿物的颜色、条痕、透明度和光泽之间的相互关系。
10. 举例说明解理产生的原因。应如何全面描述矿物的解理? 11. 试区别矿物的共生、伴生和世代。
12. 何谓标型矿物和矿物标型特征?并各举两实例。
1. 矿物的两个特点：天然形成和结晶质。这两个特点可以作为判断物质是否是矿物的依据。上述物质中，是矿物的有石盐、自然金、水晶，其他的均不是矿物。原因如下：玻璃是非晶质体；冰糖为人工合成；花岗岩是岩石，它是多种矿物的集合体；合成金刚石也是人工合成；水是液态，为非晶质体；煤是混合物，它由多种矿物和非晶质体以及有机物组成；铜矿石是矿石，也是多种矿物的集合体。
2. 元素在地壳中的丰度是指各种化学元素在地壳中的平均含量。它通常有两种表示方法：质量克拉克值和原子克拉克值。化学元素在地壳中的分布极不均匀，含量最多的前八种元素（O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg）占99%以上。因此，地壳中分布最广的矿物也以这些元素组成。例如：地壳中含氧盐和氧化物分布最广，特别是硅酸盐矿物占矿物总种数的24%，占地壳总重量的3/4。其意义为：地壳化学元素丰度直接影响地壳中矿物种类和含量。 3. 胶体矿物是指由以水为分散媒、以固相为分散相的水胶凝体而形成的非晶质或超显微隐晶质矿物。从严格意义上说，胶体矿物只是含吸附水的准矿物。 由于胶体的特殊性质，决定了胶体矿物化学成分具有可变性和复杂性的特点。首先，胶体矿物分散相和分散媒的量比不固定。其次，胶体微粒的表面具有很强的吸附能力，而且吸附不必考虑被吸附离子的半径大小、电价的高低等因素，被吸附离子的含量主要取决于该离子在介质中的浓度。从而导致了胶体矿物的化学成分不仅可变，而且相当复杂，其组成中含有在种类和数量上变化范围均较大的被吸附的杂质离子。
4.
类型 存在形式 作用 晶体化学式举例
吸附水 中性水分子（H2O）、不参加晶格的形成，不属于化学成份 机械吸附。特例：蛋白石——胶体矿物，水属于化学成份。 特例：SiO2?nH2O 由于水的含量不固定，因此在H2O前标上n。
结晶水 中性水分子（H2O）形式存在于矿物晶格的一定位置上。 不改变阳离子电价的前提下，环绕在小半径阳离子的周围，增大阳离子的体积。 石膏，Ca[SO4]?2H2O
结构水 以OH-、H+、H3O+离子的形式存在于矿物晶格中的一定配位位置上。 与其它离子牢固地结合 水镁石Mg(OH)2 水云母
(K,H3O+)Al2[AlSi3O10](OH)2
层间水 中性水分子（H2O）形式存在于层状结构硅酸盐结构层之间 与层间阳离子结合形成水合离子 蒙脱石
(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2[(Si,Al)4O10] (OH)2?nH2O中，后面的nH2O
沸石水 存在于沸石族矿物晶格中宽大的空腔和通道中的中性水分子 与其中的阳离子结合形成水合离子 钠沸石 Na2[Al2Si3O10]?2H2O
5. ①白云石CaMg［CO3］2中的Ca2+和Mg2+是复化合物中的两种阳离子，它们占据特定的晶体结构；镁方解石(Ca,Mg)［CO3］中的Ca2+和Mg2+呈现的是类质同像替代的关系； ②硬玉NaAl［Si2O6］与霞石Na［AlSiO4］这两种矿物均属于硅酸盐类，它们中Al3+的作用不同，硬玉NaAl［Si2O6］中的Al3+在硅氧骨干外，起普通阳离子的作用，故硬玉是铝的硅酸盐；霞石Na［AlSiO4］中的Al3+替代部分Si4+进入到硅氧骨干内，故霞石是铝硅酸盐。 ③蓝晶石AlⅥ［SiO4］O，红柱石AlⅥAlⅤ［SiO4］O与夕线石AlⅥ［AlⅣSiO5］这三种矿物是同质多像关系。它们均是硅酸盐，但Al3+的配位有差异。蓝晶石中Al在硅氧骨干之外，配位数为6；红柱石中的Al也在硅氧骨干之外，但一半的配位数是6，另一半的配位数为5；夕线石中的Al有一半在硅氧骨干外，配位数是6，另一半进入硅氧骨干，配位数是4。 6. 晶体习性受其结构内部质点的排布和强键的分布方向影响。等轴晶系的晶体内部强键的方向分布较为均匀，形成的形态一般为三向等长型。而中级晶轴的晶体内部强键的方向符合晶体的对称，不可能在各个方向上都很均匀，一般情况下是强键沿c轴方向分布或垂直于c轴方向上分布。因此中级晶族晶体则往往沿c轴方向延伸或垂直于c轴延展。
7. 矿物集合体形态的描绘分为两类——显晶集合体和隐晶集合体。分别描述如下：根据单体的晶体习性及集合方式，显晶集合体的形态一般描述为：柱状、针状、板状、片状、鳞片状、叶片状和粒状等集合体形态。还常见纤维状集合体、放射状集合体和晶簇等特殊形态的集合体。另外，还有束状、毛发状、和树枝状集合体。 按照集合体的形成方式和外貌特征，隐晶集合体形态通常描述为：分泌体、结核、鲕状及豆状集合体、钟乳状集合体。另外还有块状集合体、土状集合体、粉末状集合体、被膜状集合体等。
8. 鲕状集合体不能称为粒状集合体。因为粒状集合体是显晶集合体形态的一种描述方法，组成粒状集合体的颗粒是单个矿物晶体。而鲕状集合体是隐晶集合体形态的一种描述方法，组成鲕状集合体的鲕粒并不是单个矿物颗粒，而是由许多胶体物质凝聚而成。因此，不能将鲕状集合体称为粒状集合体。
9.
光泽 颜色 条痕 透明度
金属光泽 金属色 黑色或金属色 不透明 半金属光泽 金属色 深彩色 不透明至半透明
金刚光泽 浅色、白色或无色 浅色、白色或无色 半透明至透明 玻璃光泽 无色、白色或浅色 无色或白色 透明
10. 解理的产生严格受其晶体内部结构因素（晶格、化学键类型及其强度和分布）的控制，常沿面网间化学键力最弱的面网产生。下面按照晶格类型，将解理产生的原因分别描述如下： 1）在原子晶格中，各方向的化学键力均等，解理面∥面网密度最大的面网。 例如：金刚石晶体的解理沿{111}产生。 2）离子晶格，因静电作用，解理沿由异号离子组成的、且面网间距大的电性中和面网产生，例如：石盐的解理沿{100}产生；或者，解理面∥两层同号离子层相邻的面网，例如：萤石的解理沿{111}产生。 3）多键型的分子晶格，解理面∥由分子键联结的面网，例如：石墨的解理沿{0001}产生。4）金属晶格，由于失去了价电子的金属阳离子为弥漫于整个晶格内的自由电子所联系，晶体受力时很容易发生晶格滑移而不致引起键的断裂。故金属晶格具强延展性而无解理。