第一章 晶体
怎样划分晶族和晶系?说出下列对称型所属的晶族和晶系
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C:低级晶族三斜晶系 LPC:低级晶族单斜晶系 243
3L3PC:低级晶族三斜晶系 3Li4L6P:高级晶族等轴晶系 32 :中级晶族三方晶系 42L3LL4L5PC :中级晶族四方晶系 6223
L6L7PC:中级晶族六方晶系 3L4L3PC:高级晶族等轴晶系 432
3L4L6L9PC:高级晶族等轴晶系
在47种几何单形中,下列单形能否相聚? 六方柱与菱面体(能) ,五角十二面体与立方体(不能) ,三方双锥与六方柱(能) ,斜方柱与四方双锥(不能)。 晶体与非晶体有何本质区别?
晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体,非晶质体是内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体。
什么是晶体结构中的相当点——结点?
空间格子中的点,代表晶体结构中的等同点。在实际晶体中,结点的位置可为同种质点所占据。
什么是结构基元?空间格子和晶胞有何区别?
由于晶体中原子的排列是有规律的,可以从晶格中拿出一个完全能够表达晶格结构的最小单元,这个最小单元就叫作晶胞。晶胞就是结构单元
空间格子; 是表示晶体内部结构中质点周期性重复排列规律的几何图形。
晶胞: 任何一种晶体结构都有他所具有的布拉维格子,划分成相互邻接的许许多多单位平行 晶体的基本性质。 (1)自限性;(2)均一性;(3)异向性;(4)对称性;(5)最小内能性(6)稳定性 晶体生长的布拉维法则。阐述布拉维法则的内容,并加以定性论证
面网密度小的面,其面网间距也小,从而相邻面网间的引力就大,因此将优先生长。反之,面网密度大的面,成长就慢。各晶面间的相对生长速度与其本身面网密度的大小成反比。生长速度快的晶面,在晶体的生长过程中,将会缩小而最终消失,实际上保留下来的晶面将是面网密度大的晶面。面网密度越大,被保留下来的几率就越大,晶面本身的面积相应也越大。 影响晶体生长的主要外部因素。
涡流 温度 杂质 粘度 结晶速度 什么是矿物?
矿物是有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相对稳定的天然结晶态的单质或化合物,它们是岩石和矿物的基本组成单位。 现代结晶学有哪几个分支?
晶体生成学 几何结晶学 晶体结构学 晶体化学 晶体物理学
判断下列物质中哪些是晶体,哪些是非晶体?哪些是矿物,哪些不是矿物? 冰糖 金刚石 沥青 水晶
玻璃 水 空气 方解石 晶体:冰糖、金刚石、水晶、方解石 矿物:金刚石、水晶、方解石
面网密度大的面网,其面网间距也大,这种说明对不对?试画简图加以定性的说明。 同一点阵中,面网密度大的面网,其面网间距亦大;反之,密度小间距亦小。 为什么晶体具有均一性和异向性?是否有矛盾?
晶体内部任意两个部分的化学组成和物理性质是等同的。晶体的几何量度和物理性质与其
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方向性有关,即不同方向上有所差异
形成晶体有哪些方式? 固液气
成核作用分为哪几种类型? 初次成核作用,二次成核作用
在溶液中,过饱和度为低、中、高的情况下,晶体的生长分别以什么方式? 温度降低 水分蒸发 . 通过化学反应 阐述面角守恒定律的内容。
成分和结构均相同的所有晶体,不论它们的形状和大小如何,一个晶体上的晶面夹角 与另一些晶体上的相对应的晶面夹角恒等。
对称的概念。晶体的对称和其它物质的对称有何本质区别?
指物体相等部分作有规律的重复。对于晶体外形而言,就是晶面与晶面、晶棱与晶棱、角顶与角顶的有规律重复。 什么是晶体对称定律?证明之。
只能出现轴次(n)为一次、二次、三次、四次和六次的对称轴,而不可能存在五次及高于六次的对称轴。证明:轴次 n 的确定: n = 360?/? a + 2a cos? = ma cos? = (m?1)/2 ? 1 由于平行行列的结点间距相等,m只能取整数m = 3, 2, 1, 0, ?1 ? = 0?, 60?, 90?, 120?, 180? n =1, 6, 4, 3, 2 对称面、对称轴可能出露的位置。
晶体中对称面与晶面、晶棱有如下关系:垂直并平分晶面;垂直晶棱并通过它的中点; 晶体围绕该直线每旋转一定角度后,晶体上的相同部分便出现一次重复
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中级晶族晶体中能否有L或P与唯一的高次轴(L、L、L)斜交?为什么?
不能斜交,当中级晶族体中有L2时,L2与P均不多于一个,为单斜晶系;若斜交会产生多于两个的两次对称轴,跟中级晶族只有一个高次对称轴的定义不符合,故只可垂直,不可斜交
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能否说,当晶体中有L而无对称中心时,此L必为Li ,当晶体中有P与L垂直时,此L
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必为Li? 不能,能。
第二章 晶体外形
为什么在实际晶体上,同一单形的各个晶面性质相同?在理想发育的晶体上同一单形的各个晶面同形等大?
实际中由于环境因素影响 ,在形态上存在差异,而各个晶面的性质是相同的;理想中同一单形的晶面形状, 大小, 性质完全相同。
某晶面在x、y、z轴上的截距分别为2.5mm、5mm、 ∞,试写出该晶面的米氏符号。(210) 等轴晶系晶体某晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、 4c,试写出该晶面的米氏符号。(643)
四方晶系晶体,a = 3?,c = 6?,某晶面在x、y、z轴上的截距分别为3?、3?、 6?,试写出该晶面的米氏符号。若截距分别为6?、6?、 6?,及3?、3?、 3?,则其晶面米氏符号又为什么?(111)(112)(221)
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{111}、{100}和{110}在等轴、四方、斜方、单斜(LPC)和三斜晶系中分别代表什么单形? {1011}、{1120}和{1121}在三方和六方晶系中各代表什么单形?
简述整数定律的内容。
如果以平行于三根不共面晶棱的直线作为坐标轴,则晶体上任意二晶面在三个坐标轴上所截截距的比值之比为一简单整数比。
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晶体定向的原则,各晶系晶体定向和晶体几何常数的特点
适宜的晶棱方向作为结晶轴 符合晶体本身的对称适宜的对称元素作为结晶轴尽量使得晶轴之间夹角为90?
为什么四方和三、六方晶系晶体的轴单位具有a=b?c的特征?
四方晶系;L4或Li4为Z轴,以垂直Z轴,并互相垂直的L2或P的法线为X、Y轴;三六方晶系以L3或L6或Li6为Z轴,以垂直Z轴并彼此交角120?的L2或P法线为X、Y、U 证明四轴定向的晶面符号中h+k+i=0。 定义同三轴定向,指数的排列顺序依次为X、Y、U和Z 轴,轴率为1 : 1 : 1 : C,C = c/a, 用(h k i l)的形式表达h : k : i : l = 1/OX : 1/OY : 1/OU : 1/OZ由于X、Y和U轴相交120?,不难证明:h+k+i = 0
晶面(2135)是否肯定在c轴上的截距最短?对于三个水平结晶轴来说,是否肯定在d轴上的截距最短?为什么?
求同时属于[102]和[112]晶带的晶面之符号。(11-1)
已知晶带[112],确定(021)和(130)晶面是否属于该晶带?不属于
第三章 矿物的晶体化学
完全类质同象系列的两端元矿物,它们的晶体结构为什么必定是等结构的?反之,两种等结构的化合物是否都能形成类质同象混晶?为什么? 若两种质点可以任意比例相互取代,则称为完全的类质同象,它们可以形成一个连续的类质同象系列。不一定,形成类质同象混晶还包括内因离子半径店家类型还有外因温度压力组分浓度的影响
写出下列化学成分的同质多象矿物的名称及形成条件:
(1)C;金刚石:高温高压条件下形成产于超基性岩的金伯利岩中;石墨:高温条件下,由含碳质沉积岩或煤层经区域变质作用或接触变质作用而成。
(2)Al2SiO5;红柱石:变质成因矿物,产于区域变质作用中变质温度、压力较低条件下;蓝晶石:区域变质作用的产物,结晶片岩中典型的变质矿物。 (3)KAlSi3O8;钾长石
举例说明类质同象概念、条件及其研究意义。 晶体结构中某种质点被它种类似的质点所代替,仅使晶格常数发生不大的变化,而结构型式不变,这种现象称为类质同象。条件:内因(离子或原子半径,离子的店家,离子的类型)外因(温度,压力,组分浓度)。意义:他是引起矿物化学成分的一个主要原因。研究类质同相的规律,对寻找某些矿种和合理的综合利用各种矿产资源,有着极为重要的作用。也有助于了解成矿环境。
四种晶格类型中,哪些类型的结构中质点趋向于紧密排列,哪些类型不作紧密排列?原因何在?
金属键、离子键使晶格具有最紧密堆积,为了保持电性中和,异号离子保持一定的数量比例;质点间的电子密度很小,对光的吸收较小,光子易通过,表现为透明或半透明、低折射率和反射率、非金属光泽、不导电等;共价键、分子键晶体结构的紧密程度比离子晶格低,配位数也小。
N个等大球体最紧密堆积会产生什么类型的空隙?各有多少个?哪种空隙大,哪种空隙较小?
N个等大球体作最紧密堆积时,产生N个八面体空隙和2N个四面体空隙。八面体空隙大于
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四面体空隙。
何谓配位数?当说某种阳离子位于立方体、八面体、四面体或正三角形配位多面体中,此阳离子的配位数分别是多少? 在晶体结构中,原子或离子是按照一定方式与周围的原子或离子相接触的,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。8、6、4、3。
黄铁矿的晶形有时呈立方体,有时呈五角十二面体,这是同质多象吗?何谓同质多象? 是同质多象;同种化学成分的物质,在不同的物理化学条件下,形成不同结构的晶体的现象,称为同质多象
类质同象的概念。类质同象分哪些类型?方铅矿和石盐都能形成立方体,能叫类质同象吗? 晶体结构中某种质点被它种类似的质点所代替,仅使晶格常数发生不大的变化,而结构型式不变,这种现象称为类质同象。分为完全的类质同象、不完全的类质同象。不能、 异价类质同象中相互代替的离子电价不同,如何才能保持电荷平衡?
在异价类质同象代替时,为了保持晶格中电价平衡,相互代替的离子之总电荷必须相等。 ①两对异价离子同时代替;②电价较高的离子与数量较多的低价离子相互代替;③较高价阳离子代替较低价阳离子时,过剩的正电荷为较高价的阴离子代替较低价的阴离子后面多余的负电荷所补偿。
影响类质同象的因素有哪些?按内因和外因分别阐述。
内因:①原子或离子半径:形成类质同象的容积条件。当两种质点的半径差不超过较小质点的半径之15%时,就可以在晶体结构中互相代替;②离子类型与键性:惰性气体型离子多形成离子键结合,而铜型离子的化合物则以共价键为主。离子类型不同的不易互相替代;③离子电价:对离子化合物来说,代替与被代替的离子电价总和必须保持不变;④晶格能量:若干代替后使晶格能量下降,则晶体容易稳定,这样的替代容易发生;相反替代后能量增加,则代替不易发生;⑤结构单位堆积紧密程度:在晶体结构中的离子若堆积紧密程度越差,则对类质同象的容量越大,类质同象代替种类越多。
外因:①温度:温度增高利于类质同象的代替,下降则减弱;②压力:压力的增大,既限制类质同象代替的范围,又能促使固熔体离溶;③:组分浓度如果溶液中缺乏某种组分,当结晶需要这种组分时,其它与之相类似的元素就可以类质同象混入物的方式加以补充。
第四章 矿物的化学成分
举例说明水在矿物中的作用,不同形式的水在晶体化学中的表示方法 水是矿物中的重要组成部分,矿物的许多性质都与水有关。根据矿物中水的存在形式以及它们在晶体结构中的作用,分为两类:一类是不参加晶格的,与矿物晶体结构无关,统称吸附水。另一类是参加晶格或与矿物晶体结构密切相关的,包括结晶水、沸石水、层间水和结构水。结构水写在化学式的最后;结晶水用圆括号括起来,写在与之相联系的阳离子后面;层间水用圆括号括起来写在可交换的阳离子的后面;沸石水写在化学式的最后,用圆点分开 按矿物的化学成分分类,矿物分为几大类,各有什么特点?
分为单质和化合物两种。特点:单质由同种元素的原子自相结合组成;化合物由两种或两种以上不同的化学元素的原子组成,化合物又可分为:简单化合物:由一种阳离子和一种阴离子组成;络合物:由一种阳离子和一种络阴离子组成;复化合物:由两种以上阳离子与同种(络)阴离子组成。
矿物种的概念。金刚石和石墨的化学成分都是C,它们是否属于同一个矿物种??-石英和?-石英是否属于同一个矿物种?褐铁矿和铝土矿是独立的矿物种吗? 矿物种是指具有相同的化学组成和晶体结构的一种矿物。不属于同一矿种,他们的化学式相同,但是晶体结构不同;属于,他们是可逆的,属于同一物种的不同亚种;属于。
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矿物按晶体化学分为哪几大类?
大类:化合物类型;类:阴离子或络阴离子种类;亚类:络阴离子结构类型;族:晶体结构型式(化学组成类似结构类型相同) ;亚族:阳离子种类;种:一定的晶体结构和一定的化学成分;亚种:化学组成/物性/形态等方面的差异
矿物的命名可以依据很多因素。黄铜矿的命名依据什么?石榴子石的命名依据什么?方铅矿、方解石、香花石、高岭石的命名分别依据什么?
黄铜矿(CuFeS2、铜黄色):结合成分及物性;石榴子石(四角三八面体或菱形十二面体状似石榴子:依据形态;方铅矿(PbS、立方体晶形及解理):形态与成分;方解石(具菱面体解理):依据物性;香花石(发现于我国香花岭):地名;高岭石(以江西高岭产者最著名)产地; 在矿物的名称中:矿、石、砂、玉、华、矾分别有什么含义? 矿 具有金属光泽或从中提炼金属 黄铜矿 石 非金属光泽的矿物 方解石 正长石 砂 以细小颗粒产出的矿物 辰砂 硼砂 玉 宝玉石石料 刚玉 黄玉
华 地表次生的并呈松散状的矿物 钴华 钼华 矾 易溶于水的硫酸盐 明矾 胆矾
同一种矿物的理想晶体形态和实际(天然)晶体有何异同?
在结晶学中,主要讨论的是理想晶体。所谓理想晶体,是指它的内部结构严格地服从空间格子规律,外形应为规则的几何多面体,面平、棱直,同一单形的晶面同形等大。实际上晶体在其生长过程中或晶体长成之后,总是不可避免地要受到外界复杂因素的种种影响,致使晶体不能按理想形态发育;此外,晶体在形成之后,还可能受到溶蚀和破坏。因而,实际晶体和理想晶体相比,相差很远,不能表现出理想晶体所具有的全部特征。
第五章 矿物的物理性质
为什么矿物的条痕要比矿物的颜色稳定?
由于它消除了假色,减低了他色,因而比矿物颗粒的颜色更为固定,故可用来鉴定矿物。 影响矿物硬度的因素有哪些?
①原子价态和原子间距:矿物的硬度随组成矿物的原子或离子电价的增高而增大,与原子间距的平方成反比;②原子的配位数:在其它条件相同的情况下,矿物硬度随原子配位数增大而增大;③离子—共价键的状态:大多数矿物中,组成元素之间的化学键为离子——共价键的中间过渡类型,硬度随共价性程度的增大而增大。
闪锌矿(Zn, Fe)S的黑褐色,含有细分散赤铁矿的红色石英,透明方解石在裂隙附近呈现的五颜六色分别属于自色、他色和假色的哪一类颜色? 他色。他色、假色
何谓条痕色?条痕色和透明度有何关系?
条痕是矿物在条痕板上擦划后留下的痕迹(实际上是矿物的粉末)的颜色。条痕对不透明矿物的鉴定很重要,而透明矿物的条痕大多为白色、灰白色,因此,对这类矿物来说,条痕则失去了鉴定矿物的意义。
简述晶格类型对光学性质的影响。
①具金属键的矿物一般呈金属色、金属光泽或半金属光泽、不透明。 ②具共价键的矿物一般呈无色及彩色、金刚光泽或玻璃光泽、透明。
③具离子键或分子键的矿物,对光的吸收程度小,无色或淡色,玻璃光泽、透明。
说出下列解理的组数和夹角(90?、60?和斜交):立方体、八面体、菱面体、四方柱{100}、斜方柱{110}。
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