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1、武汉工程职业技术学院结晶学课程教学大纲课程编号课程类型专业课适用专业宝石专业总学时56理论学时50实践学时6制定日期2013.01制定人马素媛审定人课程的目的和任务结晶学是地质类专业的重要专业基础课，它是在普通地质学、数学、化学和 物理的基础上进行教学的。它为学习晶体光学、岩石学、矿床学、地球化学、找 矿勘探技术、宝石学、选矿工艺、岩石化学分析、现代岩矿测试技术、非金属矿 深加工及应用等后继专业课服务，它作为研究地壳物质成分的地质基础科学之 一，本身也具有直接为地质基础研究和找矿服务的专业课性质。同时，它又与物 理、材料科学有密切的横向交叉关系。现代结晶学及矿物学向材料科学领域渗透， 为人类发
2、现新材料、合成新材料、开发新材料服务。它也是无机材料专业的专业 基础课。二课程的基本要求通过本课程的学习，应使学生掌握结晶学的基本理论和基本知识，学会肉眼 鉴定矿物基本方法和基本技能，了解各类矿物的一般通性，初步掌握约110120 种矿物的成份、结构、形态、物性、成因、应用等方面的特点，其中要求重点掌 握约7080种矿物。三教学内容及教学中应注意的问题结晶学是学习矿物学的基础。首先概略地介绍晶体及其性质和晶体生长的基 本知识，重点在几何结晶学、晶体结构和晶体化学两部分。晶体的基本性质对称性和各向异性是研究晶体内部结构、形态和物理性质 的依据，几何结晶学的内容就是以晶体的这两个基本性质相贯穿的。
3、几何结晶学部分以对称、单形和聚形、晶体定向和晶面符号为三个主要章节， 晶体的分类、单形的推导、晶体定向中晶轴的选取，都是以对称为依据的。单形 和聚形实质上是晶体对称性和各向异性在晶体形态上的具体体现。而研究晶体对 称性和各向异性，首先就必须进行晶体定向。晶体定向的理论依据是整数定律， 它阐明了晶格中行列与面网之间的关系。晶带定律则是从另一角度来阐明了这一 关系。这就是几何结晶学内容选取的基本指导思想，也表明了各章之间紧密联系 的线索。晶体结构和晶体化学是研究矿物成分、形态和物理性质的理论基础。键和质 点堆积、结合的方式是矿物晶体化学分类的依据。类质同象、多型、同质多象、 有序一无序结构是矿物中
4、普遍的现象。它们对于探讨矿物成分、物性的变化和形 成条件均有极重要的意义，应保证一定的学时。第一章 晶体及其基本性质（讲课2学时）晶质、非晶质和晶体的概念。空间格子的概念，空间格子要素结点、行列、面网、平行六面体。晶体的基本性质自限性、均一性、各向异性、对称性、最小内能和稳定性。要点：重点明确晶本的概念和空间格子规律，一般了解晶本的基本性 质。 用空间格子模型和晶体演示帮助学生理解上述基本概念。本章教学结合本课程陈列室参观，使学生对矿物先有一个宏观的印象。第二章 晶体的生长（讲课1-2学时）形成晶体的基本方式：由气相、液相结晶，由固相到固相再结晶和固相反应。晶体的发生。晶体生长的柯塞尔理论，阶
5、梯生长和螺旋状生长。晶面的 相对生长速度，布拉维法则，最小表面能原理。影响晶体生长的因素。要点：了解形成晶体的基本方法，重点理解晶体生长的基本规律、晶本 生长体现为晶面平行向外推移、布拉维法则和最小表面能原理。一般了解影响晶 体生长的因素。本章授课中通过学生日常生活中接触到的晶体生长现象举例，帮 助学生理解晶体生长。通过美国地球化学家Teng H.的原子显微镜研究成果帮 助说明晶体生长理论。本章布置课外实验，提供给学生几种易溶盐化合物，在老师指导下，学生自己设计实验、观 察研究晶体生长现象。第三章 晶体的宏观对称（讲课2-4学时，实习2-4学时）对称的概念，晶体对称的特点。对称操作与对称要素：
6、对称面、对称轴、对称中心、旋转反伸轴。对称要素的组合，晶体按对称的分类：对称型（晶类）、晶系和晶族。对称型的圣佛利斯符号和国际符号。要点：明确对称的概念和晶体对称的特点。牢固掌握晶体按对称分类的 体系，熟悉各晶系晶体对称特点和对称要素空间分布特征，按对称要素组合规律 熟悉 32 种对称型。用大模型演示加强学生的理解。为了加强学生对晶体宏观对称的认识，本章安排 2 次实验：“在模型上找对 成要素”、“在模型上观察对称要素分布及其组合规律”，并安排每个寝室把模 型带回宿舍一套，要求学生利用课外休息时间观察和讨论晶体对称。第四章 晶体定向与晶面符号（讲课 2学时，实习2学时）晶体定向的必要性。晶体定
7、向的概念。晶体常数。晶体定向原则，各晶 系晶体定向的方法和晶体常数特点。晶面符号（米氏符号），单形符号。整数定律。各晶系晶体的定向和单形符号。用平面几何图示来说明晶体定向，晶面符号和在晶轴上截距的空间关系。用大模型演示加强学生的理解。本章安排实验：“晶体定向和晶面符号实验”。每个宿舍把模型带回一套，课外 练习巩固。要求学生课外浏览美国矿物学家网页和数据库。第五章 单形和聚形（讲课 2学时，实习4-6学时）单形的定义，单形的导出，47 种几何单形几何特征。单形的类别，结晶学单形 的概念。聚形的概念。从聚形中分析单形的步聚和方法。要点：从对称重复规律角度正确理解单形和聚形的概念，掌握单形相聚 的原
8、则，学会从聚形中分析单形的步骤和方法，按系统有规律地了解 47 种单形 的特征，重点掌握 20种左右常见的单形。用大模型演示加强学生的理解。本章安排2 次实验：“认识 47种几何单形”、“聚形分析”。并安排每个寝室 把模型带回宿舍一套，要求学生利用课外休息时间观察和讨论 47种单形特征。第六章 晶体的规则连生（讲课1-2学时，实习 2学时）平行连生，双晶的概念，双晶轴，双晶面，接合面，双晶类型，双晶律 的概念，矿物中常见的双晶。双晶的识别方法，双晶的形成，研究双晶的意义。 浮生简介。用双晶模型演示说明双晶结合律，参观标本陈列室，介绍晶体连生规律，安排实验“双晶分 析”，进一步观察各种双晶结合规
9、律。第七章 晶体结构的几何理论（讲课2学时，实习 0-2学时） 十四种空间格子，晶胞的概念。 无限图形的对称要素：平移轴、螺旋轴和滑移面。 空间群的概念，空间群的符号。等效点系的概念。要点：重点了解十四种布拉维空间格子和晶胞的概念。了解晶体的微观对称要素。 空间群，等效点系的概念。晶体的微观对称与宏观对称间的对应关系。用空间格子模型演示说明空间格子类型和特点。 要求学生课外浏览中国地质大学“晶晶结晶学”网页。第八章 晶体化学（讲课2-4 学时，实习 2学时）原子及原子半径。等大球体最紧堆积，六方和立方最紧密堆积，四面体 空隙和八面体空隙。配位数和配位多面体。键和晶格类型，晶体场效应简介。矿物晶体结构类型（配位型、岛型、链型、层型、架型）。同质多象，多型，类质同象，有序无序结构。要点：本章教学中，可充分利用普通化学的有关知识，对普化课已讲授 过的内容（如原子及离子半径和化学键等）仅做简要的提示和少量必要的补先， 重点理解和掌握紧密堆积和配位。类质同象是矿物中最普遍的现象，是引起矿物 化学成分变化的主要因素，必须较深入地了解它的概念，产生条件和研究意义。用等大球体堆积模型、配位多面体模型演示，使学生建立立体概念。课外练习用Atom软件和课程辅助软件绘制自己所研究的矿物晶体结构节点模 型、堆积模型、配位多面体模型。
