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1、结晶学结晶学Crystallography东华理工大学东华理工大学 夏夏 菲菲 本课程的学时分配本课程的学时分配章章 次次教教 学学 内内 容容讲课讲课实习实习习习题题自自习习第一篇第一篇 结晶学结晶学第一章第一章绪论1第二章第二章晶体的形成1第三章第三章晶体的测量和投影第四章第四章晶体的对称44第五章第五章晶体定向和结晶符号42第六章第六章单形和聚形42第七章第七章晶体的规则连生2第八章第八章晶体结构的几何理论2第二篇第二篇 矿物学矿物学第一章第一章绪论2第二章第二章矿物的化学成分2第三章第三章矿物的形态22第四章第四章矿物的物理性质22第五章第五章矿物的成因2第六章第六章矿物分类和命名1第
2、七章第七章自然元素1第八章第八章硫化物及其类似化合物44第九章第九章氧化物和氢氧化物44第十章第十章硅酸盐类矿物86合合 计计5422教材及主要参考书教材及主要参考书教材：教材：1.结晶学及矿物学结晶学及矿物学（上，下册）全国统编教材，潘兆橹主编，地质（上，下册）全国统编教材，潘兆橹主编，地质出版社，出版社，1994年年5月出版。月出版。2.结晶学及矿物学结晶学及矿物学，全国统编教材，赵珊茸主编，地质出版社，全国统编教材，赵珊茸主编，地质出版社，2002出版。出版。实习教材：实习教材：结晶学及矿物学实习指导书结晶学及矿物学实习指导书 全国统编教材，武汉地质学院矿物教研室全国统编教材，武汉地质学
3、院矿物教研室编，地质出版社编，地质出版社1994年年10月出版。月出版。参考书（部分）：参考书（部分）：1 结晶学导论，南京大学结晶学导论，南京大学2 结晶学及矿物学，成都地院结晶学及矿物学，成都地院3 结晶矿物学简明教程，成都地院结晶矿物学简明教程，成都地院4 结晶化学导论（英）结晶化学导论（英）5 结晶学及矿物教学参考文集，长春地院结晶学及矿物教学参考文集，长春地院6.http:/www.schweizerbart.de/j/ejm7http:/link.springer.de/link/service/journals/00710/tocs.htm考核方式与成绩考核方式与成绩平时（包括考
4、勤等）：平时（包括考勤等）：1010实习成绩：实习成绩：4040期末笔试成绩：期末笔试成绩：5050注：注：1.1.三次以上（包括三次）缺席理论课，不能参加期末三次以上（包括三次）缺席理论课，不能参加期末 考试；考试；2.2.无实习成绩，不能参加期末考试。无实习成绩，不能参加期末考试。课程简介：课程简介：结晶学：以晶体为研究对象，主要研究晶体的对称规结晶学：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。律。研究的是晶体的共同规律。特点：空间性、抽象性、逻辑性、共性特点：空间性、抽象性、逻辑性、共性与后续矿物学形成明显的对比：与后续矿物学形成明显的对比：矿物学矿物学:以矿物为
5、研究对象，主要研究各具体矿物晶以矿物为研究对象，主要研究各具体矿物晶体的成分、物理性质、成因特点等体的成分、物理性质、成因特点等 特点：经验性、感性、具体性、归纳分类性、个性特点：经验性、感性、具体性、归纳分类性、个性结晶学（晶体学）发展历史及分支学科简介：结晶学（晶体学）发展历史及分支学科简介：始于始于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。然科学发展最早的两门科学。1718世纪：以研究晶体形态为主，也初步推测研究晶体世纪：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；内部结构的几何规律；19世纪末
6、世纪末20世纪初：世纪初：X射线的发现及其对晶体结构的测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；量，进入晶体内部结构研究阶段；20世纪世纪70年代以来：透射电镜研究晶体内部超微结构细节；年代以来：透射电镜研究晶体内部超微结构细节；20世纪世纪80年代，发现准晶体，开辟了晶体对称理论新领域。年代，发现准晶体，开辟了晶体对称理论新领域。分支学科：分支学科：几何结晶学研究晶体宏观形态几何规律，主要是对称几何结晶学研究晶体宏观形态几何规律，主要是对称规律。规律。晶体结构学研究晶体内部结构几何规律及缺陷。晶体结构学研究晶体内部结构几何规律及缺陷。晶体化学研究晶体成分与结构的关系。晶体化
7、学研究晶体成分与结构的关系。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。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对称规本课程以晶体形态对称规律及晶体内部结构对称规律为主，简介晶体化学与晶体生长。律为主，简介晶体化学与晶体生长。第一章第一章 晶晶 体体 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。晶体（远古年代的定义：远古年代的定义：自发形成规则形态的物体；自发形成规则形态的物体；(图片图片)现代的定义：内部结构具有周期重复性，即具有现代的定义：内部
8、结构具有周期重复性，即具有 格子构造格子构造 的物体。）的物体。）格子构造（晶体结构的周期重复规律，这种规律是可以晶体结构的周期重复规律，这种规律是可以 用格子状的图形用格子状的图形空间格子空间格子表示的。表示的。）空间格子（表示晶体结构周期重复规律的简单几何图形（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，就一定要找出要画出空间格子，就一定要找出相当点相当点。）。）相当点相当点（两个条件：两个条件：1 1、性质相同，、性质相同，2 2、周围环境相同。）、周围环境相同。）导出空间格子的方法：导出空间格子的方法：首先在晶体结构中找出首先在晶体结构中找出相当点相当点，再将相当，再将相当
9、点按照一定的规律连接起来就形成了空间格点按照一定的规律连接起来就形成了空间格子。子。相当点（两个条件：两个条件：1 1、性质相同，、性质相同，2 2、周围环境相同。）、周围环境相同。）空间格子与具体的晶体结构是什么关系？空间格子与具体的晶体结构是什么关系？可以认为具体的晶体结构是多套空间格子组成的，见图。可以认为具体的晶体结构是多套空间格子组成的，见图。具体的晶体结构是多种原子、离子组成的，使得其重复规具体的晶体结构是多种原子、离子组成的，使得其重复规律不容易看出来，而空间格子就是使其重复规律突出表律不容易看出来，而空间格子就是使其重复规律突出表现出来。空间格子仅仅是一个体现晶体结构中的周期重
10、现出来。空间格子仅仅是一个体现晶体结构中的周期重复规律的几何图形，比具体晶体结构要简单的多。复规律的几何图形，比具体晶体结构要简单的多。空间格子的要素：空间格子的要素：结点结点:空间格子中的点空间格子中的点,代表具体晶体结构中的相当点代表具体晶体结构中的相当点.行列行列:结点在直线上的排列结点在直线上的排列.（引出（引出:结点间距结点间距）面网面网:结点在平面上的分布结点在平面上的分布.（引出（引出:面网间距、面网间距、面面网密度，它们之间的关系网密度，它们之间的关系,见下图）见下图）面网面网AA间距间距d1面网面网BB间距间距d2面网面网CC间距间距d3面网面网DD间距间距d4面网间距依次减
11、小面网间距依次减小,面网密面网密度也是依次减小的度也是依次减小的.所以所以:面网密度与面网间距面网密度与面网间距成正比成正比.平行六面体（晶胞）平行六面体（晶胞）:结点在三维空间形成结点在三维空间形成的最小单位的最小单位(引出引出:晶胞参数：晶胞参数：a,b,c;a,b,c;,也称为轴长与轴角）也称为轴长与轴角）abc平行六面体可具有各种不同的形状，各种形状的平平行六面体可具有各种不同的形状，各种形状的平行六面体的晶胞参数怎么样？行六面体的晶胞参数怎么样？我们以后将会看到，平行六面体的形状一共有我们以后将会看到，平行六面体的形状一共有7 7种，种，对应有对应有7 7套晶胞参数的形式，也对应套晶
12、胞参数的形式，也对应7 7个晶系。个晶系。由晶体的格子构造会导致晶体的基本性质。由晶体的格子构造会导致晶体的基本性质。晶体的基本性质：晶体的基本性质：自限性自限性:晶体能够自发地生长成规则的几何多面体晶体能够自发地生长成规则的几何多面体形态。形态。均一性均一性:同一晶体的不同部分物理化学性质完全相同一晶体的不同部分物理化学性质完全相同。晶体是同。晶体是绝对均一性绝对均一性，非晶体是，非晶体是统计的、平均统计的、平均近似均一性。近似均一性。异向性：异向性：同一晶体不同方向具有同一晶体不同方向具有不同的物理性质。例如：不同的物理性质。例如：蓝晶石蓝晶石的不同方向上硬度不同。的不同方向上硬度不同。思
13、考：思考：均一性与异向性有矛盾吗？均一性与异向性有矛盾吗？异向性与自限性有什么联系异向性与自限性有什么联系?对称性：对称性：同一晶体中，同一晶体中，晶体形态相同的几个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：地重复出现。例如下面的晶体形态是对称的：最小内能性：最小内能性：晶体与同种物质的非晶体相比，内能晶体与同种物质的非晶体相比，内能最小。最小。稳定性：稳定性：晶体比非晶体稳定。晶体比非晶体稳定。要学会用格子构造规律要学会用格子构造规律 解释这些基本性质！解释这些基本性质！（请同学们自己解释。）请同学们
14、自己解释。）下面的问题请同学们思考并讨论：下面的问题请同学们思考并讨论：1)非晶体（玻璃）的定义及特点？非晶体（玻璃）的定义及特点？（远程规律与近程规律）（远程规律与近程规律）2)液体、气体的结构具有什么规律？液体、气体的结构具有什么规律？3)晶体与非晶体的转化？晶体与非晶体的转化？4)准晶体的发现及定义：准晶体的发现及定义：1984年发现的新现象，年发现的新现象，具有远程规律但没有重具有远程规律但没有重复周期。这是什么意思复周期。这是什么意思呢？呢？5)准晶体与晶体、非晶体准晶体与晶体、非晶体的关系？的关系？请请大家将教材上图大家将教材上图12（a）的平面晶的平面晶体结构的空间格子画出来。体结构的空间格子画出来。(答案答案)本章重点总结：本章重点总结：本章包括本章包括3组重要的基本概念组重要的基本概念:1)晶体、格子构造、空间格子、相当点；它晶体、格子构造、空间格子、相当点；它们之间的关系。们之间的关系。2)结点、行列、面网、平行六面体结点、行列、面网、平行六面体;3)晶体的基本性质：自限性、均一性、异向晶体的基本性质：自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能、稳定性。性、对称性、最小内能、稳定性。返回