1结晶学与矿物学.ppt
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1、结晶学与矿物学结晶学与矿物学crystallography and mineralogy胡胡 斌斌tel:18973151298、13787195298中南大学中南大学12/21/2022crystallography and mineralogy课程简介课程简介l l结晶学与矿物学结晶学与矿物学结晶学与矿物学结晶学与矿物学是地球科学是地球科学主干课程、专业基础课主干课程、专业基础课课程研究对象:晶体和矿物课程研究对象:晶体和矿物l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。体的共
2、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、理性、共性特点:空间性、抽象性、逻辑性、理性、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l矿物学:以矿物晶体为研究对象,主要研究各具体矿物晶体的成分、矿物学:以矿物晶体为研究对象,主要研究各具体矿物晶体的成分、物理性质、成因特点等。物理性质、成因特点等。特点:经验性、具体性、归纳分类性、感性、个性特点:经验性、具体性、归纳分类性、感性、个性晶体和矿物与我们晶体和矿物与我们日常生活日常生活也有密切联系:也有密切联系:衣衣 防火衣防火衣 食食 中药矿物药中药矿物药 朱砂朱砂 硫磺硫磺 蒙脱石蒙脱石 宝玉石宝玉石12/21/
3、202212/21/2022课程目的要求课程目的要求通过学习,要求对矿物晶体有系统的认识通过学习,要求对矿物晶体有系统的认识和了解,掌握矿物内外属性、形成作用及和了解,掌握矿物内外属性、形成作用及其在人类生产生活中的用途,为进一步学其在人类生产生活中的用途,为进一步学习后续专业课程奠定基础。习后续专业课程奠定基础。考查与考核相结合,严格评分标准,公平考查与考核相结合,严格评分标准,公平合理。合理。12/21/2022第一篇第一篇 结晶学基础(结晶学基础(50%学时)学时)(研究对象(研究对象晶体)晶体)第一章第一章 晶体与晶体的基本性质晶体与晶体的基本性质第二章第二章 晶体生长模型与面角恒等定
4、律晶体生长模型与面角恒等定律第三章第三章 晶体的测量与投影晶体的测量与投影第四章第四章 晶体的外部对称晶体的外部对称第五章第五章 晶体定向与晶体符号晶体定向与晶体符号第六章第六章 单形与聚形单形与聚形第七章第七章 晶体的规则连生晶体的规则连生 第八章第八章 晶体结构晶体结构第九章第九章 晶体化学晶体化学12/21/2022第二篇第二篇 矿物学(矿物学(50%学时)学时)(研究对象研究对象矿物矿物(天然产出的晶体天然产出的晶体))第十章第十章 矿物与矿物学的发展趋势矿物与矿物学的发展趋势第十一章第十一章 矿物的形态矿物的形态第十二章第十二章 矿物的物理性质矿物的物理性质第十三章第十三章 矿物的化
5、学成分矿物的化学成分第十四章第十四章 矿物的命名与分类矿物的命名与分类第十五章第十五章 自然元素矿物大类自然元素矿物大类第十六章第十六章 金属互化物矿物大类金属互化物矿物大类第十七章第十七章 硫化物及其类似化合物矿物大类硫化物及其类似化合物矿物大类第十八章第十八章 氧化物和氢氧化物矿物大类氧化物和氢氧化物矿物大类第十九章第十九章 含氧盐矿物大类(一)含氧盐矿物大类(一)第二十章第二十章 含氧盐矿物大类(二)含氧盐矿物大类(二)第二十一章第二十一章 卤化物矿物大类卤化物矿物大类12/21/2022第一篇第一篇 结晶学基础结晶学基础结晶学(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
6、支学科简介 结晶学始于结晶学始于17世纪中叶人类的矿业活动,与天文学一世纪中叶人类的矿业活动,与天文学一起成为人类认识物质世界发展最早的两门自然科学。起成为人类认识物质世界发展最早的两门自然科学。1718世纪:以研究晶体形态为主,也初步推测研究晶世纪: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;体内部结构的几何规律;19世纪末世纪末20世纪初:世纪初:X射线的发现及其对晶体结构的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;测量,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年代以来:透射电镜研究晶体内部超微结构细节;节;20世纪世
7、纪80年代,发现准晶体,开辟了晶体对称理论新领年代,发现准晶体,开辟了晶体对称理论新领域。域。12/21/2022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。以晶体形态对称规律及晶体内部结构对称规律为主,以晶
8、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。简介晶体化学与晶体生长。12/21/2022第一章第一章 晶体与晶体的基本性质晶体与晶体的基本性质crystal and the ultimate properties of crystalcrystal and the ultimate properties of crystal本章概要本章概要 1.晶体、非晶体 2.空间格子抽象,难点 3.晶体6个基本性质12/21/2022一、晶体的基本概念1.晶体的定义:人类最早把具有人类最早把具有天然规则几何多面体天然规则几何多面体形态的固形态的固体体叫晶体叫晶体。现代对晶体的定义是:
9、晶体(晶体(crystal)crystal)是内部是内部质点(原子、离子或分子)在三维空间周期性地质点(原子、离子或分子)在三维空间周期性地重复排列构成的固体物质。这种质点在三维空间重复排列构成的固体物质。这种质点在三维空间周期性地重复排列也称周期性地重复排列也称格子构造格子构造,所以,所以晶体是具晶体是具有格子构造的固体。有格子构造的固体。12/21/2022石盐的晶体结构12/21/20222.不具格子构造的物质称为非晶体或非晶态3.晶体与非晶体在一定条件下可以互相转化 非晶态非晶态 晶态晶态 (晶化晶化 ,自发进行,自发进行)晶态晶态 非晶态非晶态 (非晶化非晶化 ,需要外能,需要外能)
10、晶体具有格子构造既有近程规律也有远程规律非晶体不具格子构造只有近程规律(无定形体)12/21/2022 所以所以,晶体比非晶体稳定。自然界的固体物晶体比非晶体稳定。自然界的固体物质中,绝大多数是晶体。质中,绝大多数是晶体。4.准晶体(quasicrystal):一种新的物态,其内部质点排列具有一种新的物态,其内部质点排列具有远程规远程规律律,但没有平移周期,即不具格子构造。这种物,但没有平移周期,即不具格子构造。这种物态是介于晶体与非晶体之间的一种状态。态是介于晶体与非晶体之间的一种状态。12/21/2022二、空间格子二、空间格子1.概念:概念:空间格子空间格子就是表示晶体内部结构中质点周期
11、就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。性重复排列规律的几何图形。空间格子的导出:空间格子的导出:空间格子的导出:空间格子的导出:(a a)晶体平面结构图晶体平面结构图(b b)相当点相当点(空间点阵空间点阵)(c c)空间格子空间格子相当点:是指质点种类相同,周围环境(分布种类相同和取向是指质点种类相同,周围环境(分布种类相同和取向是指质点种类相同,周围环境(分布种类相同和取向是指质点种类相同,周围环境(分布种类相同和取向相同的其他质点)也一样的几何点。相同的其他质点)也一样的几何点。相同的其他质点)也一样的几何点。相同的其他质点)也一样的几何点。12/21/2022 首先
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