第八章晶体化学简介(二)案例

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1、 第八章 晶体化学简介（二）（二）一、最紧密堆积原理一、最紧密堆积原理二、配位数和配位多面体二、配位数和配位多面体三、化学键和晶格类型三、化学键和晶格类型四、典型结构分析四、典型结构分析五、类质同像五、类质同像六、同质多像六、同质多像七、型变（晶变）现象七、型变（晶变）现象八、多型八、多型九、晶体结构的有序九、晶体结构的有序无序无序五、类质同像五、类质同像 （一）、类质同像（一）、类质同像（一）、类质同像（一）、类质同像（isomorphismisomorphism）：）： 晶体结构中晶体结构中某种质点某种质点某种质点某种质点（原子、离子或分子）被（原子、离子或分子）被（原子、离子或分子）被（

2、原子、离子或分子）被性质相似性质相似性质相似性质相似的的他种质点他种质点他种质点他种质点 所替代所替代所替代所替代，共同结晶成，共同结晶成均匀均匀均匀均匀的的单单单单一相一相一相一相的的混合晶体混合晶体混合晶体混合晶体，而能保持，而能保持其其键性键性键性键性和和结构型式不结构型式不结构型式不结构型式不变变变变，仅，仅晶格常数晶格常数晶格常数晶格常数和和性质略有改变，这种现象称为性质略有改变，这种现象称为性质略有改变，这种现象称为性质略有改变，这种现象称为类质同像类质同像类质同像类质同像。 如：橄榄石（如：橄榄石（Mg,FeMg,Fe）2 2SiOSiO4 4 闪锌矿（闪锌矿（Zn,FeZn,F

3、e）S S 例如：闪锌矿闪锌矿铁闪锌矿铁闪锌矿类质同像系列褐黄色的褐黄色的闪锌矿闪锌矿褐色褐色铁闪锌矿铁闪锌矿(Zn, Fe) S(Mg, Fe)2SiO4(Fe,Mg)2SiO4 1 1）. . 类质同像混入物类质同像混入物类质同像混入物类质同像混入物：类质同像类质同像类质同像类质同像替代物替代物替代物替代物，即与晶体结构中，即与晶体结构中 某种质点的某种质点的性质相似性质相似性质相似性质相似的的他种质点他种质点他种质点他种质点。2 2）. . 类质同像混晶类质同像混晶类质同像混晶类质同像混晶： 由由类质同像类质同像类质同像类质同像形成的形成的均一均一均一均一的、呈的、呈 单一物相的单一物相

4、的单一物相的单一物相的混合晶体混合晶体混合晶体混合晶体。3 3）. . 类质同像系列类质同像系列类质同像系列类质同像系列： 具有具有类质同像置换关系类质同像置换关系类质同像置换关系类质同像置换关系的的两种组分两种组分两种组分两种组分， 必须能在必须能在整个整个整个整个或确定的某个或确定的某个局部范围局部范围局部范围局部范围内内, ,以以 不同的含量比不同的含量比不同的含量比不同的含量比形成形成一系列成分上一系列成分上一系列成分上一系列成分上连续变化连续变化连续变化连续变化 的混晶的混晶的混晶的混晶，即构成类质同，即构成类质同像像像像系列。系列。 MgMg2 2SiOSiO4 4 (Mg, (M

5、g, Fe)Fe)2 2SiOSiO4 4 (Fe, (Fe, Mg)Mg)2 2SiOSiO4 4 FeFe2 2SiOSiO4 4 镁橄榄石镁橄榄石镁橄榄石镁橄榄石 含铁镁橄榄石含铁镁橄榄石含铁镁橄榄石含铁镁橄榄石 含镁铁橄榄石含镁铁橄榄石含镁铁橄榄石含镁铁橄榄石 铁橄榄石铁橄榄石铁橄榄石铁橄榄石2、相关概念 端员组分端员组分：完全类质同像像系列中两端两端 的纯组分纯组分。 端员矿物端员矿物：由完全类质同像像系列中 端员组分端员组分组成的矿物矿物。如：如： MgCOMgCO3 3 (Mg,Fe)CO (Mg,Fe)CO3 3 (Fe,Mg)CO (Fe,Mg)CO3 3 FeCOFeCO3

6、 3 菱镁矿菱镁矿菱镁矿菱镁矿 含铁的菱镁矿含铁的菱镁矿 含镁的菱铁矿含镁的菱铁矿 菱铁矿菱铁矿菱铁矿菱铁矿相关概念1 1据质点间所能替代的比例范围据质点间所能替代的比例范围分为：（1）完全类质同像完全类质同像： 性质相似的两种质点可以性质相似的两种质点可以任意比例任意比例任意比例任意比例相互替代。如：橄榄石相互替代。如：橄榄石MgMg2 2SiOSiO4 4 (Mg, Fe) (Mg, Fe)2 2SiOSiO4 4 (Fe, Mg)(Fe, Mg)2 2SiOSiO4 4 Fe Fe2 2SiOSiO4 4 镁橄榄石镁橄榄石镁橄榄石镁橄榄石 含铁镁橄榄石含铁镁橄榄石含铁镁橄榄石含铁镁橄榄石

7、 含镁铁橄榄石含镁铁橄榄石含镁铁橄榄石含镁铁橄榄石 铁橄榄石铁橄榄石铁橄榄石铁橄榄石（2）不完全类质同像不完全类质同像： 性质相似的两种质点只能在性质相似的两种质点只能在确定的某个确定的某个确定的某个确定的某个有限范围内有限范围内有限范围内有限范围内替代。替代。 如：闪锌矿如：闪锌矿 (Zn, Fe (Zn, Fe2+2+）S S ， Fe Fe2+2+替代替代ZnZn不超过不超过30.8%30.8%。（二）、类质同（二）、类质同像像的类型的类型( (3）固溶体）固溶体：在在固固固固态态态态条条条条件件件件下下，一一一一种种种种组组组组分分分分内内内内“ “溶溶溶溶解解解解” ”了了其其其其他

8、他他他组组组组分分分分而而形成的呈形成的呈单一结晶相单一结晶相单一结晶相单一结晶相的的均匀晶体均匀晶体均匀晶体均匀晶体。固固溶溶体体即即固固固固态态态态的的溶溶溶溶质质质质均均均均匀匀匀匀地地“ “溶溶溶溶解解解解” ”于于于于固固固固体体体体溶溶溶溶剂剂剂剂的的 晶格晶格晶格晶格中所构成的。中所构成的。 合金合金合金合金即是最简单的固溶体。即是最简单的固溶体。 替换固溶体替换固溶体替换固溶体替换固溶体、间隙固溶体、缺位固溶体、间隙固溶体、缺位固溶体、间隙固溶体、缺位固溶体、间隙固溶体、缺位固溶体 注注注注：类类类类质质质质同同同同像像像像替替替替换换换换着着着着眼眼眼眼于于于于原原原原子子子

9、子（或或或或离离离离子子子子）替替替替换换换换，是一个广泛用于描述是一个广泛用于描述是一个广泛用于描述是一个广泛用于描述替换固溶体替换固溶体替换固溶体替换固溶体的概念。的概念。的概念。的概念。类质同像混晶类质同像混晶类质同像混晶类质同像混晶只是只是固溶体固溶体固溶体固溶体中的一种中的一种主要类型主要类型主要类型主要类型。 例如：闪锌矿闪锌矿铁闪锌矿铁闪锌矿类质同像系列（1）等价类质同像等价类质同像： 相互替代的离子 为同价离子同价离子。（2）异价类质同像异价类质同像： 彼此替代的离子 电价不相同电价不相同。 注意注意： 异价类质同像像中， 替代前后替代前后的总电荷总电荷必须保持相等相等。2 2

10、据相互替代质点的电价相同与否据相互替代质点的电价相同与否分： MgMg2+ 2+ Fe Fe2+ 2+ FeFe2+ 2+ ZnZn2+2+ ZnZn2+ 2+ Cu Cu2+ 2+ BaBa2+ 2+ SrSr2+ 2+ K K+ + Na Na+ + FeFe3+ 3+ AlAl3+ 3+ Na Na+ + CaCa2+2+ Si Si4+ 4+ Al Al3+ 3+ NaNa+ + Si+ Si4+ 4+ CaCa2+ 2+ + Al+ Al3+ 3+ Y Y3+ 3+ +F+F- - Ca Ca2+ 2+ 2Al 2Al3+3+ 3Mg 3Mg2+2+ 异价类质同像替代的对角线法则异价

11、类质同像替代的对角线法则 ： 在元素在元素周期表周期表周期表周期表中，从中，从左上方左上方左上方左上方右下方右下方右下方右下方的对角线方向上，任的对角线方向上，任意两个意两个相邻元素相邻元素相邻元素相邻元素，其，其离子半径相近离子半径相近离子半径相近离子半径相近；一般；一般右下方高价阳离右下方高价阳离右下方高价阳离右下方高价阳离子易子易子易子易于于替代替代替代替代其其左上方左上方左上方左上方的的低价阳离子低价阳离子低价阳离子低价阳离子。1、内因、内因1）原子或离子的半径原子或离子的半径 相互替代的原子或离子的半径必须相互替代的原子或离子的半径必须相互替代的原子或离子的半径必须相互替代的原子或离

12、子的半径必须尽可能相近尽可能相近尽可能相近尽可能相近。 若若r r1 1和和r r2 2分别为相互替代的原子或离子的半径，则分别为相互替代的原子或离子的半径，则 一般地一般地一般地一般地：（三）、类质同像的影响因素（三）、类质同像的影响因素 2）总电价平衡）总电价平衡 类质同类质同像替代前后总电价像替代前后总电价像替代前后总电价像替代前后总电价应保持应保持平衡平衡平衡平衡。简单代替简单代替简单代替简单代替：如如如如 MgCOMgCO3 3FeCOFeCO3 3 中的中的中的中的MgMg2+2+FeFe2+2+成对代替成对代替成对代替成对代替：可以是可以是可以是可以是异价离子间异价离子间异价离子

13、间异价离子间的成对代替，的成对代替，的成对代替，的成对代替， 如如如如 斜长石斜长石斜长石斜长石NaAlSiNaAlSiNaAlSiNaAlSi3 3 3 3O O O O8 8 8 8 CaAlCaAlCaAlCaAl2 2 2 2SiSiSiSi2 2 2 2O O O O8 8 8 8 中的中的中的中的 NaNaNaNa+ + + + + Si + Si + Si + Si4+ 4+ 4+ 4+ Ca Ca Ca Ca2+2+2+2+ + Al + Al + Al + Al3+3+3+3+不等量代替不等量代替不等量代替不等量代替： 可以是可以是可以是可以是较少的高价阳离子较少的高价阳离子

14、较少的高价阳离子较少的高价阳离子与与与与较多的低价阳离子较多的低价阳离子较多的低价阳离子较多的低价阳离子之间的代替，之间的代替，之间的代替，之间的代替， 如如如如 云母云母云母云母中的中的中的中的2Al2Al3+3+ 3Mg 3Mg2+2+ 也可以是带有也可以是带有也可以是带有也可以是带有附加离子附加离子附加离子附加离子的代替，的代替，的代替，的代替， 如如如如 萤石萤石萤石萤石中中中中 CaCa2+2+ Y Y3+3+ + F + F- - 相互替代的质点的相互替代的质点的离子类型离子类型离子类型离子类型和和成键性质成键性质成键性质成键性质应应相同相同相同相同或或相似相似相似相似。 离子结合

15、时的离子结合时的键性键性键性键性与与离子的外层电子构型离子的外层电子构型离子的外层电子构型离子的外层电子构型有密切关系。有密切关系。 惰性气体型惰性气体型惰性气体型惰性气体型离子离子以以离子键离子键离子键离子键结合，结合， 易形成易形成氧化物氧化物氧化物氧化物、含氧盐含氧盐含氧盐含氧盐、卤化物卤化物卤化物卤化物矿物；矿物； 铜型铜型铜型铜型离子离子主要以主要以共价键共价键共价键共价键易与硫结合，易与硫结合， 形成形成硫化物矿物硫化物矿物硫化物矿物硫化物矿物及其类似化合物及其类似化合物及其类似化合物及其类似化合物； 过渡型过渡型过渡型过渡型离子离子则具则具双重性双重性双重性双重性 ，在，在不同不

16、同不同不同的的介质条件介质条件介质条件介质条件下，会显下，会显 示出示出不同不同不同不同的的价态价态价态价态 、不同不同不同不同的的离子类型离子类型离子类型离子类型和和成键性质成键性质成键性质成键性质。 如：如：HgHg2+2+与与CaCa2+2+的离子半径相似，但离子类型不同，的离子半径相似，但离子类型不同， 故不能产生类质同像。故不能产生类质同像。3 3）离子类型和键性）离子类型和键性2、外因、外因1 1 1 1）温度）温度）温度）温度温温温温度度度度的的的的增增增增高高高高一一一一般般般般可可可可使使使使固固固固溶溶溶溶体体体体的的的的溶溶溶溶解解解解度度度度增增增增大大大大，有有有有利

17、利利利于于于于类类类类质质质质同同同同像像像像的的的的发发发发生生生生 ，而而温温温温度度度度的的降降降降低低低低，则则将将限限限限制制制制类类类类质质质质同同同同像像像像的的范围范围范围范围，并促使固溶体的，并促使固溶体的离溶离溶离溶离溶（也称（也称出溶出溶出溶出溶 ) )。一般地，一般地，一般地，一般地，低温条件下形成的矿物成分比较纯净；低温条件下形成的矿物成分比较纯净；低温条件下形成的矿物成分比较纯净；低温条件下形成的矿物成分比较纯净； 高温高温高温高温下形成的矿物则下形成的矿物则成分复杂成分复杂成分复杂成分复杂。2）压力）压力 压力的压力的增大增大增大增大将将促使晶格促使晶格促使晶格促

18、使晶格趋于趋于紧密紧密紧密紧密， 会会降低类质同像替代降低类质同像替代降低类质同像替代降低类质同像替代的的能力能力能力能力，并，并促使促使促使促使其其离溶离溶离溶离溶。 3）组分浓度）组分浓度 矿矿物物结结晶晶过过程程中中，若若介介介介质质质质中中中中某某种种组组组组分分分分的的浓浓浓浓度度度度不不不不足足足足，将将有有利利利利于于于于与与其其性性质质相相似似的的组组分分以以类类类类质质质质同同同同像像像像混混混混入入入入物物物物形式形式进入晶格进入晶格进入晶格进入晶格，以弥补该主要组分数量的不足。，以弥补该主要组分数量的不足。如如如如 磷磷磷磷灰灰灰灰石石石石CaCa5 5POPO4 4 3

19、 3F F，若若若若P P2 2OO5 5浓浓浓浓度度度度较较较较大大大大，而而而而CaOCaO浓浓浓浓度度度度相相相相对对对对不不不不足足足足，则则则则Y Y、CeCe、 SrSr、 ThTh、U U、PbPb等等等等元元元元素素素素就就就就可可可可以以以以类类类类质质质质同同同同象象象象的的的的方方方方式式式式补补补补偿偿偿偿、代代代代替替替替CaCa进进进进入入入入磷磷磷磷灰灰灰灰石石石石的的的的晶晶晶晶格格格格，因因因因而而而而磷磷磷磷灰灰灰灰石石石石常常常常可可可可聚集相当数量的稀有分散元素。聚集相当数量的稀有分散元素。聚集相当数量的稀有分散元素。聚集相当数量的稀有分散元素。 磁磁磁

20、磁 铁铁铁铁 矿矿矿矿 FeFe2+2+FeFe3+3+2 2OO4 4中中中中 FeFe2+2+:Fe:Fe3+3+=1:2=1:2， 当当当当 岩岩岩岩 浆浆浆浆 中中中中FeO:FeFeO:Fe2 2OO3 31:2 1:2 ，即即即即FeFe2 2OO3 3的的的的浓浓浓浓度度度度过过过过小小小小，而而而而V V2 2OO3 3、TiTi2 2OO3 3的浓度又较大时，则后者进入晶格，形成的浓度又较大时，则后者进入晶格，形成的浓度又较大时，则后者进入晶格，形成的浓度又较大时，则后者进入晶格，形成钒钛磁铁矿钒钛磁铁矿钒钛磁铁矿钒钛磁铁矿 FeFe2+2+（FeFe3+3+，V V，TiT

21、i）2 2OO4 4 。（四）、类质同像混晶的分解（四）、类质同像混晶的分解（固溶体离溶）（固溶体离溶） 温度温度 压力压力 氧化还原电位氧化还原电位温度的下降温度的下降和和压力的升高压力的升高，可促使类质同象的分解，可促使类质同象的分解而产生而产生离溶离溶（exsolution）。）。固固溶溶体体离离溶溶：原原来来成成类类质质同同象象代代替替的的多多种种组组分分发发生生分分解解，形形成成不不同同组组分分的的多多个个物物相相。被被分分离离出出来来的的晶晶体体常常受受到到主主晶晶体结构的控制而在主晶体中成定向排列。体结构的控制而在主晶体中成定向排列。氧化还原电位的变化氧化还原电位的变化氧化还原电

22、位的变化氧化还原电位的变化也是使类质同象分解的一个因素。也是使类质同象分解的一个因素。也是使类质同象分解的一个因素。也是使类质同象分解的一个因素。若固溶体中类质同象混入物是若固溶体中类质同象混入物是若固溶体中类质同象混入物是若固溶体中类质同象混入物是变价元素变价元素变价元素变价元素，当氧化电位增高，当氧化电位增高，当氧化电位增高，当氧化电位增高时，该元素将从低价状态转变为高价状态，阳离子半径缩时，该元素将从低价状态转变为高价状态，阳离子半径缩时，该元素将从低价状态转变为高价状态，阳离子半径缩时，该元素将从低价状态转变为高价状态，阳离子半径缩小，因而原矿物的晶格发生破坏从原矿物中析出。小，因而原

23、矿物的晶格发生破坏从原矿物中析出。小，因而原矿物的晶格发生破坏从原矿物中析出。小，因而原矿物的晶格发生破坏从原矿物中析出。 如如如如 FeFe、MnMn、CrCr、V V等。等。等。等。天河石中的条纹结构天河石中的条纹结构 1.了解元素的赋存状态元素的赋存状态及矿物化学成分的变化学成分的变 化化，以正确表示矿物的化学式化学式。 2.了解矿物物理性质变化物理性质变化的原因的原因，从而可通 过测定矿物的性质来确定其类质同象混入混入 物物的种类种类和数量数量。 3. 判断矿物晶体的形成条件形成条件。 4. 综合评价评价矿床及综合利用利用矿产资源。（五）、类质同象的研究意义（五）、类质同象的研究意义六

24、、六、 同质多同质多像像（一）、同质多（一）、同质多像像的概念的概念 同质多像同质多像同质多像同质多像： 化学化学化学化学成分相同成分相同成分相同成分相同的物质，在的物质，在不同不同不同不同的的物理化物理化物理化物理化 学条件学条件学条件学条件下，形成下，形成结构不同结构不同结构不同结构不同的的若干种晶体若干种晶体若干种晶体若干种晶体 的现象的现象的现象的现象。 同质多像变体同质多像变体同质多像变体同质多像变体： 化学成分相同而结构不同的化学成分相同而结构不同的晶体晶体晶体晶体。碳的两种同质多像变体碳的两种同质多像变体石石墨墨 同质多像仅限于同质多像仅限于同质多像仅限于同质多像仅限于结构不同的

25、结构不同的结构不同的结构不同的晶体晶体晶体晶体，不包括非晶，不包括非晶，不包括非晶，不包括非晶 质体、液体和气体。质体、液体和气体。质体、液体和气体。质体、液体和气体。 一种物质的一种物质的一种物质的一种物质的同质多像变体的种数同质多像变体的种数同质多像变体的种数同质多像变体的种数2 2。 每一个同质多像变体都是一个每一个同质多像变体都是一个每一个同质多像变体都是一个每一个同质多像变体都是一个独立的相独立的相独立的相独立的相，具有，具有，具有，具有 其各自特有的形态、物理性质及热力学稳定其各自特有的形态、物理性质及热力学稳定其各自特有的形态、物理性质及热力学稳定其各自特有的形态、物理性质及热力

26、学稳定 范围。范围。范围。范围。 不同的同质多像变体，往往被赋予不同的同质多像变体，往往被赋予不同的同质多像变体，往往被赋予不同的同质多像变体，往往被赋予不同的名不同的名不同的名不同的名 称称称称，或者，根据其形成温度由低，或者，根据其形成温度由低，或者，根据其形成温度由低，或者，根据其形成温度由低高在同一名高在同一名高在同一名高在同一名 称或化学式的基础上加称或化学式的基础上加称或化学式的基础上加称或化学式的基础上加希腊字母前缀希腊字母前缀希腊字母前缀希腊字母前缀（-， - -，- ，）或）或）或）或 罗马字母后缀罗马字母后缀罗马字母后缀罗马字母后缀（-I-I ，- - IIII， -III

27、 -III ，）来加以区别。来加以区别。来加以区别。来加以区别。 如：如：如：如：-石英石英石英石英 ，冰冰冰冰-III-III等。等。等。等。（二）、同质多（二）、同质多像像转变转变1 1概念概念 同同质质多多像像转转变变： 由由由由于于于于物物物物理理理理化化化化学学学学条条条条件件件件改改改改变变变变，使使使使一一一一种种种种同同同同质质质质多多多多像像像像变变变变体体体体在在在在固固固固态态态态条条条条件件件件下下下下转转转转变变变变为为为为另另另另一一一一种种种种变变变变体体体体的的的的过程。过程。过程。过程。2影响因素影响因素1 1）温度）温度）温度）温度 同同同同质质质质多多多多

28、像像像像变变变变体体体体间间间间的的的的转转转转变变变变温温温温度度度度在在在在一一一一定定定定压压压压力力力力下下下下是是是是固固固固定定定定的，但转变的速度随温度的下降而急剧降低。的，但转变的速度随温度的下降而急剧降低。的，但转变的速度随温度的下降而急剧降低。的，但转变的速度随温度的下降而急剧降低。一般地，一般地，一般地，一般地，温度的增高温度的增高温度的增高温度的增高 会促使同质多像向会促使同质多像向会促使同质多像向会促使同质多像向CNCN减减减减 小、比重降低小、比重降低小、比重降低小、比重降低 的变体方向转变。的变体方向转变。的变体方向转变。的变体方向转变。 对同一物质而言，对同一物

29、质而言，对同一物质而言，对同一物质而言，高温变体的对称程度较高高温变体的对称程度较高高温变体的对称程度较高高温变体的对称程度较高。2 2）压力）压力）压力）压力 压力增大压力增大压力增大压力增大一般使同质多像向一般使同质多像向CNCN增大增大增大增大、比重增大比重增大比重增大比重增大的的 变体方向转变。变体方向转变。3 3）介质性质）介质性质）介质性质）介质性质 介质性质包括介质性质包括介质的介质的介质的介质的成分成分成分成分、杂质杂质杂质杂质及及酸碱度酸碱度酸碱度酸碱度等因素。等因素。 3类型类型 1 1）从变体间的转变关系来看，分两种类型：）从变体间的转变关系来看，分两种类型：）从变体间的

30、转变关系来看，分两种类型：）从变体间的转变关系来看，分两种类型： 双变性转变双变性转变双变性转变双变性转变 ： 两变体之间的两变体之间的转变转变转变转变是是双向双向双向双向的，的， 其转变其转变过程快速过程快速过程快速过程快速且是且是可逆可逆可逆可逆的的。 573573 如：如： -石英石英-石英石英 单变性转变单变性转变单变性转变单变性转变： 两变体之间的两变体之间的 转变转变转变转变 是是单向单向单向单向的的， 只在只在升温升温升温升温过程中过程中发生发生发生发生。 870 1470870 1470 如：如：-石英石英 鳞石英鳞石英 方石英方石英 2）从不同变体间的结构关系分类：）从不同变

31、体间的结构关系分类： 重重重重建建建建型型型型转转转转变变变变： 转转转转变变变变时时时时晶晶晶晶体体体体结结结结构构构构发发发发生生生生了了了了彻彻彻彻底底底底改改改改组组组组，包包包包括括括括键键键键性性性性、配配配配位位位位态态态态及及及及堆堆堆堆积积积积方方方方式式式式 等等等等的的的的 变变变变化化化化 ，再再再再重重重重新新新新建建建建立起新变体的结构立起新变体的结构立起新变体的结构立起新变体的结构 。 这这种种涉涉及及原原子子或或离离子子之之间间 键键键键的的的的破破破破坏坏坏坏 后后 再再重重重重建建建建的的转转变变 需需需需要要要要外外外外界界界界 提提供供 相相相相当当当当

32、高的高的高的高的 活化能活化能活化能活化能 方可得以发生。方可得以发生。 如：如：金刚石与石墨间的转变金刚石与石墨间的转变金刚石与石墨间的转变金刚石与石墨间的转变。 移移移移位位位位型型型型转转转转变变变变：不不不不涉涉涉涉及及及及键键键键的的的的破破破破坏坏坏坏和和和和重重重重建建建建，只只只只是是是是结结结结构构构构中中中中原原原原子子子子或或或或离离离离子子子子稍稍稍稍作作作作位位位位移移移移，键键键键角角角角有有有有所所所所改改改改变变变变，相相相相当当当当于于于于整整整整个个个个结结结结构构构构发发发发生生生生了了了了一一一一定定定定的的的的变变变变形形形形。此此此此类类类类转转转转

33、变变变变通通通通常常常常迅迅迅迅速速速速而而而而可逆。可逆。可逆。可逆。 如：如： 石英石英石英石英 石英石英石英石英 有有有有序序序序 无无无无序序序序转转转转变变变变：同同同同种种种种物物物物质质质质晶晶晶晶体体体体结结结结构构构构的的的的无无无无序序序序态态态态与有序态之间的转变。与有序态之间的转变。与有序态之间的转变。与有序态之间的转变。-石英石英 - -石英石英 注意： 同质多像像转转变变时，随着晶体结结构构的改改变变，其物物理理性性质质也相应发生突突变变，但晶体形形态态往往没有变化没有变化，而常保留原变体的外表形态保留原变体的外表形态。 即： 一种同质多像像变体继承继承了另一种变体

34、的晶形晶形的现象，称为副像副像。 如 -石英 具有 -石英 之六方双锥副像像。 根据地质体中被保留下来的同同质质多多像像变变体体或其副副像像，可推推测测矿物及其所在地质体地质体的形成条件形成条件和演化历史演化历史。 根据同质多像转变规律转变规律，合成合成出所需晶体材料晶体材料。（三）、同质多像的研究意义（三）、同质多像的研究意义七、型变（晶变）现象七、型变（晶变）现象型变（晶变）型变（晶变）型变（晶变）型变（晶变）：在化学式属于同一类型的化合物中，：在化学式属于同一类型的化合物中，：在化学式属于同一类型的化合物中，：在化学式属于同一类型的化合物中，随着随着随着随着化学成分化学成分化学成分化学成

35、分的规律变化，而引起的规律变化，而引起的规律变化，而引起的规律变化，而引起晶体结构型式晶体结构型式晶体结构型式晶体结构型式 的明显而有规律的变化现象。的明显而有规律的变化现象。的明显而有规律的变化现象。的明显而有规律的变化现象。影响因素：影响因素：影响因素：影响因素：晶体结构中原子、离子的晶体结构中原子、离子的晶体结构中原子、离子的晶体结构中原子、离子的半径半径半径半径和和和和极化极化极化极化性性性性 质的一系列差别。质的一系列差别。质的一系列差别。质的一系列差别。如：碳酸盐矿物随着成分与结构的规律变化可以形成如：碳酸盐矿物随着成分与结构的规律变化可以形成如：碳酸盐矿物随着成分与结构的规律变化

36、可以形成如：碳酸盐矿物随着成分与结构的规律变化可以形成三方晶系的三方晶系的三方晶系的三方晶系的方解石型方解石型方解石型方解石型矿物和斜方晶系的矿物和斜方晶系的矿物和斜方晶系的矿物和斜方晶系的文石型文石型文石型文石型矿物矿物矿物矿物 型变系列型变系列型变系列型变系列。八、多型性八、多型性（一）、多型性的概念（一）、多型性的概念 多多型型性性（polytypismpolytypism）：化化化化学学学学成成成成分分分分相相相相同同同同的的物物质质 ，能能结结晶晶成成 两两两两种种种种或或多多多多种种种种 仅仅仅仅在在结结结结构构构构单单单单元元元元层层层层 的的 堆堆堆堆积积积积顺顺顺顺序序序序

37、上上有所不同有所不同有所不同有所不同的的 层状结构晶体层状结构晶体层状结构晶体层状结构晶体 的的 性质性质性质性质。 多型多型（polytypepolytype）：一维同质多像的）：一维同质多像的晶体晶体晶体晶体。特特特特点点点点：一一一一种种种种物物物物质质质质的的的的各各各各种种种种多多多多型型型型，在在在在平平平平行行行行结结结结构构构构单单单单元元元元层层层层的的的的方方方方向向向向上上上上的的的的晶晶晶晶胞胞胞胞参参参参数数数数（如如如如a a0 0 ，b b0 0）相相相相等等等等；在在在在垂垂垂垂直直直直于于于于结结结结构构构构单单单单元元元元层层层层的的的的方方方方向向向向上上

38、上上，晶晶晶晶胞胞胞胞参参参参数数数数（如如如如c c0 0）则则则则相相相相当当当当于于于于结结结结构构构构单单单单元元元元层层层层厚厚厚厚度度度度的的的的整整整整数数数数倍倍倍倍，其其其其倍倍倍倍数数数数为单位晶胞中结构单元层的数目，即为单位晶胞中结构单元层的数目，即为单位晶胞中结构单元层的数目，即为单位晶胞中结构单元层的数目，即多型的重复层数多型的重复层数多型的重复层数多型的重复层数。影响因素影响因素影响因素影响因素：堆垛堆垛堆垛堆垛层错层错层错层错和和位错位错位错位错在在多型的生长多型的生长多型的生长多型的生长中起着决定性作用，中起着决定性作用， 杂质杂质杂质杂质、温度温度温度温度、压

39、力压力压力压力及及过饱和度过饱和度过饱和度过饱和度也有影响。也有影响。 目前国际上常用的多型符号，由两部分构成目前国际上常用的多型符号，由两部分构成目前国际上常用的多型符号，由两部分构成目前国际上常用的多型符号，由两部分构成 ： 前一部分前一部分前一部分前一部分：阿拉伯数字：阿拉伯数字：阿拉伯数字：阿拉伯数字 表示多型中单位晶表示多型中单位晶表示多型中单位晶表示多型中单位晶胞（即一个重复周期）内的结构单元层的胞（即一个重复周期）内的结构单元层的胞（即一个重复周期）内的结构单元层的胞（即一个重复周期）内的结构单元层的重复层数重复层数重复层数重复层数。 后一部分后一部分后一部分后一部分： 斜体斜体

40、斜体斜体拉丁字母拉丁字母拉丁字母拉丁字母 表示多型所属的表示多型所属的表示多型所属的表示多型所属的晶系晶系晶系晶系 ， 有时还表示出有时还表示出有时还表示出有时还表示出空间格子空间格子空间格子空间格子 。 如：如：如：如：A A或或或或TcTc（三斜），（三斜），（三斜），（三斜），MM（单斜），（单斜），（单斜），（单斜），OO 或或或或 OrOr（斜方），（斜方），（斜方），（斜方）， T T（三方原始格子），（三方原始格子），（三方原始格子），（三方原始格子），R R（ 三方菱面体格子），三方菱面体格子），三方菱面体格子），三方菱面体格子）， H H（六方），（六方），（六方），（六方）

41、，QQ或或或或TtTt（四方），（四方），（四方），（四方），C C（立方）。（立方）。（立方）。（立方）。 若若若若存存存存在在在在重重重重复复复复层层层层数数数数和和晶晶晶晶系系系系均均相相相相同同同同的的多多型型时时，则则在在字字字字母母母母的的的的右右右右下下下下角角角角再再加加数字角码数字角码数字角码数字角码（如（如1 1，2 2等）加以区别。等）加以区别。 如：单斜晶系的云母有如：单斜晶系的云母有2M2M1 1和和和和2M2M2 2等多型。等多型。（二）、表示方法（二）、表示方法1.1.判断矿物判断矿物（或矿床矿床）的成因的成因2.2.综合评价矿床及综合利用矿产资源综合评价矿床及综

42、合利用矿产资源3.3.有助于合成晶体材料有助于合成晶体材料 石墨 3R，其原子排列更接近于金刚石，对合成金刚石更为有利。 思考：同质多像与多型的区别？（三）、研究意义（三）、研究意义九、有序无序（一）、有序（一）、有序（一）、有序（一）、有序无序的概念无序的概念无序的概念无序的概念 有序有序有序有序无序无序无序无序（缩写为缩写为O-DO-D）：）： 为存在于某些晶为存在于某些晶体中的体中的两种不同结构状态两种不同结构状态两种不同结构状态两种不同结构状态。 一一个个晶晶体体结结构构中中，在在可可被被两两两两种种种种或或几几几几种种种种质质质质点点点点（原原原原子子子子、离离离离子子子子或或空空空

43、空穴穴穴穴）所所占占据据的的某某某某种种种种或或某某几几几几种种种种结结结结构构构构位位位位置置置置上上，若若不不不不同同同同质质质质点点点点相相互互间间成成规规规规则则则则分分分分布布布布，各各自自占占占占据据据据其其特特特特定定定定的的位位位位置置置置 ，这这种种结结结结构构构构状状状状态态态态称称为为有有有有序序序序态态态态，相相应应的的晶晶晶晶体体体体结结结结构构构构称称超超超超结结结结构构构构；若若不不不不同同同同质质质质点点点点相相互互间间皆皆为为随随随随机机机机分分分分布布布布，其其结结结结构状态构状态构状态构状态则为则为无序态无序态无序态无序态。有有有有序序序序 无无无无序序序

44、序是是是是一一一一种种种种物物物物质质质质能能能能够够够够结结结结晶晶晶晶成成成成不不不不同同同同晶晶晶晶体体体体结结结结构构构构，也也也也是是是是同同同同质质质质多多多多象象象象的的的的一一一一种种种种特特特特殊殊殊殊类类类类型型型型。但但但但其其其其有有有有序序序序态态态态和和和和无无无无序序序序态态态态两两两两种种种种不不不不同同同同变变变变体体体体间间间间的的的的差差差差别别别别，仅仅仅仅仅仅仅仅局局局局限限限限于于于于在在在在 某某某某些些些些结结结结构构构构位位位位置置置置 中中中中 不不不不同同同同质质质质点点点点 的的的的 占占占占位位位位状状状状况况况况 有差异有差异有差异有

45、差异 . . 在有序态和无序态之间还存在有在有序态和无序态之间还存在有在有序态和无序态之间还存在有在有序态和无序态之间还存在有过渡过渡过渡过渡状态状态状态状态。AuCu3 395C具无序具无序结构：构：Fm3m(a)缓慢冷却结构有序化：缓慢冷却结构有序化：Pm3mAuCu高温时具无序结构：高温时具无序结构：Fm3m 图图(b)AuCu缓慢冷却至慢冷却至380C有序化：有序化： P4/mmm Au、Cu平行（平行（001）相）相间成成层分布。分布。 黄铜矿黄铜矿CuFeS2 550C具具闪锌矿型型 F43m块状黄铜矿块状黄铜矿（二）、有序（二）、有序无序的类型无序的类型1.1.完全有序完全有序：

46、能占据晶体结构中同种位置同种位置的不不同同质质点点，均100%地占据各自特特定定的位位置置。相应地在这些位置中的占占位位率率为为1，而在其他可能位置其他可能位置中均为0 。2.2.完完全全无无序序：不不同同质质点点在所所有有的可可能能位位置置中均是随随机机分分布布。它们在任任一一位位置置中的占占位位率率，都等于各各自自的原原子子或离离子子数数n除除以以总总原子或离子数原子或离子数m ， 即n/m 。3.3.部部分分有有序序： 能能占占据据结结构构中中同同同同种种种种位位位位置置置置的的不不不不同同同同质质质质点点点点，每每每每一一一一种种种种都都只只有有部部部部分分分分质质质质点点点点是是选选

47、选选择择择择性性性性地地占占有有其其特特特特定定定定的的位位位位置置置置，而而其其其其余余余余质质质质点点点点均均随随随随机机机机地地占占占占据据据据其其其其他他他他位位位位置置置置。即即为为完完完完全全全全有有有有序序序序与与与与完完完完全全全全无无无无序序序序之之之之间间间间的的的的 过过过过渡渡渡渡状状状状态态态态。 其其占占占占位位位位率率率率介介介介于于于于完完全有序和完全无序的全有序和完全无序的极限值之间极限值之间极限值之间极限值之间。根根据据占占占占位位位位率率率率具具体体数数值值的的大大大大小小小小，部部部部分分分分有有有有序序序序结结结结构构构构可可有有不不同的同的有序度有序

48、度有序度有序度。有有有有序序序序度度度度（ ）： 晶晶体体结结结结构构构构的的有有有有序序序序程程程程度度度度 ，即即表表示示不不不不同质点同质点同质点同质点在在同种结构位置同种结构位置同种结构位置同种结构位置中中分布分布分布分布之之有序程度有序程度有序程度有序程度的的参数参数参数参数。有序度通常是有序度通常是温度的函数温度的函数温度的函数温度的函数。 完全有序完全有序完全有序完全有序： = 1 = 1 完全无序完全无序完全无序完全无序： = 0= 0 部分有序部分有序部分有序部分有序： 数值介于数值介于0 01 1之间之间钾长石钾长石 KAlSi3O8的有序化过程的有序化过程（三）、有序（三

49、）、有序无序转变无序转变 有有有有序序序序无无无无序序序序转转转转变变变变： 由由于于热热热热力力力力学学学学条条条条件件件件的的改改改改变变变变（温温温温度度度度的的的的变变变变化化化化以以及及降降降降温温温温的的的的速速速速度度度度和和和和时时时时间间间间是是主主要要影影响响因因素素），有序变体有序变体有序变体有序变体和和无序变体无序变体无序变体无序变体之间会发生之间会发生转变转变转变转变。 有序化有序化有序化有序化：向着向着有序度增高有序度增高有序度增高有序度增高方向所进行的转变作用。即方向所进行的转变作用。即完完完完全无序全无序全无序全无序及及部分有序部分有序部分有序部分有序的结构，在

50、的结构，在低于某一低于某一低于某一低于某一临界温度临界温度临界温度临界温度时将会向着时将会向着完全有序完全有序完全有序完全有序的结构转变。的结构转变。 1 1）温温温温度度度度升升升升高高高高，可可促促使使晶晶体体结结构构从从从从有有有有序序序序无无无无序序序序 转转转转变变变变，晶晶体体对对对对称称称称程程程程度度度度增增增增高高高高；而而温温温温度度度度 缓缓缓缓慢慢慢慢降降降降低低低低，则则有有利利于于无无无无序序序序结结结结构构构构 的的 有有有有序化序化序化序化，晶体的，晶体的对称性降低对称性降低对称性降低对称性降低。 2 2）有有有有序序序序 无无无无序序序序转转转转变变变变 通通

51、常常是是在在达达到到一一定定的的 临临临临界界界界温温温温度度度度后后，通通过过结结结结构构构构有有有有序序序序度度度度的的连连连连续续续续变变变变化化化化而而在在或或长长或或短短的的时时间间内内逐逐逐逐步步步步完完完完成成成成的的。具具有有不不不不同同同同有有有有序序序序度度度度的的各各种种部部部部分分分分有有有有序序序序变变变变体体体体均均有有可可能能以以 准准准准稳稳稳稳定定定定态态态态 长期存在长期存在长期存在长期存在。（四）、有序（四）、有序 无序的研究意义无序的研究意义 有助于确定晶体的形成温度确定晶体的形成温度 ，探索自然界矿物及其所在地质体的形成条件地质体的形成条件和演演化历史

52、化历史 。例如：钾长石的有序化钾长石的有序化研究。 结晶学主要知识点结晶学主要知识点 内容串讲内容串讲 一、晶体及其基本性质1 1 1 1、晶体、非晶体、准晶体的概念、举例、晶体、非晶体、准晶体的概念、举例、晶体、非晶体、准晶体的概念、举例、晶体、非晶体、准晶体的概念、举例2 2 2 2、晶体的基本性质及概念理解晶体的基本性质及概念理解晶体的基本性质及概念理解晶体的基本性质及概念理解3 3 3 3、空间格子、相当点的概念及具体应用分析空间格子、相当点的概念及具体应用分析空间格子、相当点的概念及具体应用分析空间格子、相当点的概念及具体应用分析n n相当点的选取、空间格子要素相当点的选取、空间格子

53、要素相当点的选取、空间格子要素相当点的选取、空间格子要素n n平面格子的表示方法平面格子的表示方法平面格子的表示方法平面格子的表示方法n n同种晶体几套相当点所组成的空间格子肯定是同种晶体几套相当点所组成的空间格子肯定是同种晶体几套相当点所组成的空间格子肯定是同种晶体几套相当点所组成的空间格子肯定是相同的。相同的。相同的。相同的。4 4 4 4、空间格子类型空间格子类型空间格子类型空间格子类型n n晶胞的概念晶胞的概念晶胞的概念晶胞的概念5 5 5 5、晶体生长的、晶体生长的、晶体生长的、晶体生长的布拉维法则布拉维法则布拉维法则布拉维法则二、晶体的测量及投影n n 面角守恒定律、晶面的投影、对

54、称要面角守恒定律、晶面的投影、对称要素（对称轴、对称面、对称中心）的投素（对称轴、对称面、对称中心）的投影影n n要理解投影图中基园、直径、大圆弧所要理解投影图中基园、直径、大圆弧所代表的对称要素代表的对称要素三、晶体的对称分类体系1 1 1 1、对称要素及其组合规律：、对称要素及其组合规律：、对称要素及其组合规律：、对称要素及其组合规律： 在模型上会找对称要素，会运用组合规律在模型上会找对称要素，会运用组合规律在模型上会找对称要素，会运用组合规律在模型上会找对称要素，会运用组合规律n n 晶体的定向规则晶体的定向规则晶体的定向规则晶体的定向规则n n 对称型的国际符号要领对称型的国际符号要领

55、对称型的国际符号要领对称型的国际符号要领2 2 2 2、对称分类体系及其特点：、对称分类体系及其特点：、对称分类体系及其特点：、对称分类体系及其特点： 230230230230种空间群、种空间群、种空间群、种空间群、32323232点群、点群、点群、点群、3 3 3 3个晶族、个晶族、个晶族、个晶族、7 7 7 7个晶系个晶系个晶系个晶系n n 对称型的全面符号、国际符号及其判读对称型的全面符号、国际符号及其判读对称型的全面符号、国际符号及其判读对称型的全面符号、国际符号及其判读n n 各晶系晶体常数特点及其判别各晶系晶体常数特点及其判别各晶系晶体常数特点及其判别各晶系晶体常数特点及其判别四、

56、单形与聚形的概念、 聚形分析1 1、单形的概念单形的概念、种类及其在各晶系的分布、种类及其在各晶系的分布、 几何单形、几何单形、结晶单形结晶单形 2 2、各晶系常见的单形、各晶系常见的单形3 3、聚形的概念、聚形的概念、单形相聚的原则单形相聚的原则、 各晶系聚形分析各晶系聚形分析 4 4、同种几何单形在不同对称型中出现的情况同种几何单形在不同对称型中出现的情况五、晶体的平行连生与双晶n n双晶要素双晶要素n n双晶类型双晶类型n n双晶律双晶律六、晶体的内部对称要素种类及表示方法1 1、空间群的概念、空间群的概念n n 230 230种空间群的认读种空间群的认读2 2、举例：常见的空间群国际符

57、号的含义、举例：常见的空间群国际符号的含义七、等大球堆积理论1 1、最紧密堆积方式、空隙种类及数量、最紧密堆积方式、空隙种类及数量、 配位数及配位多面体配位数及配位多面体2 2、晶格类型、鲍林法则、典型结构分析、晶格类型、鲍林法则、典型结构分析八、晶体化学理论1 1、类质同像类质同像的概念、表示方法及其影响条件的概念、表示方法及其影响条件2 2、同质多像同质多像的概念及研究意义的概念及研究意义3 3、 型变、型变、多型多型、有序、有序- -无序的概念无序的概念九、五个定律 八种符号 几种图表1 1、五个定律：面角守恒定律、对称定律、五个定律：面角守恒定律、对称定律、 整数定律、晶整数定律、晶带

58、定律、带定律、 布拉维晶面发育定律（布拉维法则）布拉维晶面发育定律（布拉维法则）2 2、八种符号：、八种符号： 点群（对称型）符号、点群的国际符号、点群（对称型）符号、点群的国际符号、 空间群的国际符号、格子类型符号空间群的国际符号、格子类型符号n n晶面符号、单形符号、晶棱或晶带符号、晶面符号、单形符号、晶棱或晶带符号、多型符号多型符号十、一些重要图表的应用十、一些重要图表的应用人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。