结晶矿物岩石学基础.ppt

第一章第一章 矿物学与结晶学矿物学与结晶学1 概述概述1.1 矿物的概念矿物的概念 天然产出；是各种地质作用和天体作用的产物；天然产出；是各种地质作用和天体作用的产物；具有一定的化学成分；具有一定的内部结构；具有一定的化学成分；具有一定的内部结构；是岩石矿石的基本组成组分；在一定的是岩石矿石的基本组成组分；在一定的物化条物化条件下稳定；质地均一的单质或化合物件下稳定；质地均一的单质或化合物 矿物形式矿物形式: 固态、液态、气态固态、液态、气态矿物为无机物无机物1.2 矿物的利用矿物的利用 古代古代— 现代现代 应用历史回顾应用历史回顾应用历史回顾应用历史回顾三万年前三万年前—— 古罗马人用燧石取火古罗马人用燧石取火三千年前三千年前—— 武器武器三至五世纪三至五世纪— 商人河边过夜，扬州玻璃衣片商人河边过夜，扬州玻璃衣片石器石器———— 武器、医学武器、医学铜器铜器———— 戈、矛、刀、剑戈、矛、刀、剑钢铁钢铁———— 刀、矛、枪、炮、研磨材料刀、矛、枪、炮、研磨材料原子原子———— 原子弹、氢弹、镜头、夜光漆原子弹、氢弹、镜头、夜光漆纳米纳米———— 美国、日本、中国、艺术石美国、日本、中国、艺术石住住— 建筑及装饰材料，陶瓷器械，玻璃器械，抗菌冰箱，建筑及装饰材料，陶瓷器械，玻璃器械，抗菌冰箱， 防辐射彩电，保温材料防辐射彩电，保温材料行行— 铁轨，机车，船舶，飞机，汽车，宇宙飞船，自行车铁轨，机车，船舶，飞机，汽车，宇宙飞船，自行车其它其它—牙膏、麦饭石、蒙脱石、蓝石棉防腐、牙膏、麦饭石、蒙脱石、蓝石棉防腐、CMC、、钾肥钾肥国防国防高纯超细高纯超细SiO2—制导系统制导系统陶瓷陶瓷—长石、石英常用原料长石、石英常用原料特种陶瓷特种陶瓷（发动机、芯片、基片），（发动机、芯片、基片），新材料新材料（天线、环保、功能）（天线、环保、功能）生活生活食食— 石盐，铁，磷，钙石盐，铁，磷，钙衣衣— 防火服，抗菌衬衫，宝石，玉石，金银防火服，抗菌衬衫，宝石，玉石，金银矿物的利用矿物的利用：： ①① 直接利用矿物本身的特性（物化性质）直接利用矿物本身的特性（物化性质） ②② 从矿物中提取有用元素（化学成分）从矿物中提取有用元素（化学成分） 1.3 1.3 矿物学的现状和任务矿物学的现状和任务矿物学的现状和任务矿物学的现状和任务现状：现状：表面特征的描述表面特征的描述—矿物的形成条件、标型特征和物理性矿物的形成条件、标型特征和物理性 质质—直接观察晶体结构直接观察晶体结构—微区研究（新阶段）微区研究（新阶段）任务：任务：化学成分化学成分——晶体结构晶体结构——物理性质物理性质——用途用途2 2 晶体和非晶质体晶体和非晶质体晶体和非晶质体晶体和非晶质体2.1 概念概念晶体：晶体：具有格子构造的固体具有格子构造的固体非晶质体：非晶质体：不具有格子构造的物质不具有格子构造的物质晶体－－过去看法：具有规则的几何多面体外形晶体－－过去看法：具有规则的几何多面体外形……氯化钠晶体结构氯化钠晶体结构本质本质：： 氯化钠晶体－－－－立方体的外形。

氯化钠晶体－－－－立方体的外形1mm3＝＝1018—1019X—衍射分析：衍射分析：每个小立方体中质点排列的方式是完全相同的每个小立方体中质点排列的方式是完全相同的Cl- 离子离子 Na+离子离子 氯化钠晶体结构氯化钠晶体结构可以看出：三方向，可以看出：三方向， Cl-与与Na+是每隔是每隔0.563nm的距离重的距离重 复一次内部结构：内部结构： Cl-离子和离子和Na+离子在三维空间均成周期性重复的规离子在三维空间均成周期性重复的规 则排列而构成一种格子状的构造则排列而构成一种格子状的构造晶体晶体定义：定义： 晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的晶体是内部质点在三维空间成周期性重复排列的 固体；或者说，晶体是具有格子构造的固体相固体；或者说，晶体是具有格子构造的固体相 应地，内部质点在三维空间成周期性重复排列的应地，内部质点在三维空间成周期性重复排列的 固体，便称为结晶质固体，便称为结晶质 晶体的分布极为广泛，不只局限于矿物的范畴。

晶体的分布极为广泛，不只局限于矿物的范畴 3 3 晶体的空间格子规律晶体的空间格子规律晶体的空间格子规律晶体的空间格子规律晶体的格子构造决定晶体各项性质晶体的格子构造决定晶体各项性质晶体结构的格子构造规律（氯化钠）：晶体结构的格子构造规律（氯化钠）：选择一个选择一个几何点几何点——等同点等同点——空间点阵空间点阵石盐中的点阵图（黑点表示等同点）石盐中的点阵图（黑点表示等同点）发现发现等同点等同点的图形：的图形：同一晶体，得出的同一晶体，得出的等同点等同点的空间分布，是一致的的空间分布，是一致的等同点则称为阵点或结点等同点则称为阵点或结点，，点阵点阵中各个中各个结点结点在空间的分布规律，在空间的分布规律，体现了相应结构中体现了相应结构中质点质点排列的重复规律排列的重复规律 等同点等同点（结点）（结点）石盐晶体结构的空间格子石盐晶体结构的空间格子 结点在三维空间周期性重复这一性质，体现了一切晶体所结点在三维空间周期性重复这一性质，体现了一切晶体所共有的基本特性共有的基本特性空间格子：空间格子： 由结点在三维空间做周期性重复排列构成的由结点在三维空间做周期性重复排列构成的无限图形。

无限图形3.1 3.1 空间格子的要素空间格子的要素空间格子的要素空间格子的要素①①结点结点—是空间格子上的等同点（几何点）无物理化学意义是空间格子上的等同点（几何点）无物理化学意义②②行列行列—分布在同一直线上的结点构成一个行列分布在同一直线上的结点构成一个行列③③面网面网—联接分布在同一平面内的结点则构成一个面网联接分布在同一平面内的结点则构成一个面网④④平行六面体平行六面体—由三条不共面的行列及与此三行列相应地平行由三条不共面的行列及与此三行列相应地平行行列便将整个空间格子划分成一系列平行叠置的六面体行列便将整个空间格子划分成一系列平行叠置的六面体平行六面体即是空间格子的最小单位，称为单位平行六面体平行六面体即是空间格子的最小单位，称为单位平行六面体在单位平行六面体划分出来的相应单位，称为晶胞在单位平行六面体划分出来的相应单位，称为晶胞 3.23.2 十四种空间格子十四种空间格子十四种空间格子十四种空间格子同一个空间点阵，划分平行六面体的方式是多种多样的。

同一个空间点阵，划分平行六面体的方式是多种多样的选择平行六面体的选择平行六面体的原则原则：：①①所选平行六面体的对称性应符合整个空间点阵的对称性所选平行六面体的对称性应符合整个空间点阵的对称性②② 选择棱与棱之间直角关系为最多的平行六面体选择棱与棱之间直角关系为最多的平行六面体③③ 所选平行六面体之体积应最小所选平行六面体之体积应最小 ④④ 当对称性规定棱间的交角不能为直角关系时，应选择结当对称性规定棱间的交角不能为直角关系时，应选择结点间距小的行列作为平行六面体的棱，且棱间的交角接近于点间距小的行列作为平行六面体的棱，且棱间的交角接近于直角的平行六面体直角的平行六面体 单位平行六面体，单位平行六面体，a、、b、、c 、、 、、 、、  是表征它本身形是表征它本身形状、大小的一组参数，称为状、大小的一组参数，称为格子参数或点阵参数格子参数或点阵参数cab   单位平行六面体参数单位平行六面体参数单位平行六面体与坐标轴的关系：棱交角单位平行六面体与坐标轴的关系：棱交角＝＝坐标轴之间坐标轴之间交角交角 a、、b、、c ＝＝轴单位轴单位。

a、、b、、c、、 、、 、、  关系有关系有七种情况七种情况，与单位平行六面体，与单位平行六面体七种格七种格子相对应子相对应 3.2.1 3.2.1 立方格子立方格子立方格子立方格子 a=b=c  = =  =90o3.2.2 3.2.2 三方格子三方格子三方格子三方格子 a=b=c  = =  ≠90o，， 60，， 109o28'16 "菱面体格子中菱面体格子中菱面体格子中菱面体格子中α α为特殊角度时，演变成的三种立方体格子为特殊角度时，演变成的三种立方体格子为特殊角度时，演变成的三种立方体格子为特殊角度时，演变成的三种立方体格子3.2.3 3.2.3 四方格子四方格子四方格子四方格子 a=b ≠ c  = =  =90o3.2.4 3.2.4 六方格子六方格子六方格子六方格子 a=b≠c  = =90o   =120o3.2.5 3.2.5 正交格子正交格子正交格子正交格子 a ≠ b ≠ c  = =  =90o3.2.6 3.2.6 单斜格子单斜格子单斜格子单斜格子 a ≠ b ≠ c  =  =90o   ≠90o3.2.7 3.2.7 三斜格子三斜格子三斜格子三斜格子 a ≠b ≠c  ≠  ≠   ≠ 90o结构中代表各类等同点的结点在空间的排列方式来说，结构中代表各类等同点的结点在空间的排列方式来说，格子的种类有、且只有上述十四种。

格子的种类有、且只有上述十四种按结点位置，可有按结点位置，可有四种四种不同的类型：不同的类型：P—— 原始格子原始格子（（角顶角顶））C—— 底心格子底心格子（（角顶、顶底面角顶、顶底面））I —— 体心格子体心格子（（角顶、体心角顶、体心））F—— 面心格子面心格子（（角顶、每个面角顶、每个面））十四种形式的空间格子十四种形式的空间格子〔〔布拉维布拉维(Bravais)格子格子〕〕4 晶体的基本性质晶体的基本性质 基本性质基本性质 ①①最小内能：最小内能： ②②稳定性：稳定性： ③③对称性：对称性： ④④异向性：异向性： ⑤⑤均一性：均一性： ⑥⑥自限性：自限性：5 5 非晶质体非晶质体非晶质体：非晶质体：质点在空间的排列是无序的。

质点在空间的排列是无序的硬化了的液体硬化了的液体” 在外形上在外形上：无定形体无定形体内部结构：内部结构：无规律可寻无规律可寻具有特点：具有特点： ①①不具有结晶结构，原子排列无规则不具有结晶结构，原子排列无规则 ②②无固定外表形态无固定外表形态 ③③无固定熔点无固定熔点 ④④不能用射线法测定其内部结构不能用射线法测定其内部结构 ⑤⑤各方向上的物理性质相同各方向上的物理性质相同 ⑥⑥具有晶质化的趋势具有晶质化的趋势6 6 晶体的对称（宏观）晶体的对称（宏观）晶体的对称（宏观）晶体的对称（宏观） 实现几何意义与物理意义的完美统一实现几何意义与物理意义的完美统一6.1 6.1 对称的概念和晶体的对称性对称的概念和晶体的对称性对称的概念和晶体的对称性对称的概念和晶体的对称性 对称对称指：物体相同部分的有指：物体相同部分的有规律重复规律重复 晶体的对称晶体的对称－－基本性质。

基本性质 晶体的对称性也是相对的，而不对称则是绝对的晶体的对称性也是相对的，而不对称则是绝对的6.2 6.2 晶体的宏观对称要素晶体的宏观对称要素晶体的宏观对称要素晶体的宏观对称要素 对称操作：对称操作： 对称要素：对称要素： 晶体宏观晶体宏观对称要素对称要素：：①①对称中心（对称中心（C）：）：假想的一个点，相应的操作是对于这个点假想的一个点，相应的操作是对于这个点的反伸其作用相当于一个照相机其作用相当于一个照相机C结论：结论：晶体如具有对称中心，晶体上的所有晶面，必定全都成晶体如具有对称中心，晶体上的所有晶面，必定全都成对地呈反向平行的关系其对称中心必定位于几对地呈反向平行的关系其对称中心必定位于几何中心何中心 符号为符号为“C”标志标志：：晶体上的所有晶面都两两平行，同形等大，方向相反晶体上的所有晶面都两两平行，同形等大，方向相反②②对称面对称面：：为一假想的面，对称操作为对此平面的反映为一假想的面，对称操作为对此平面的反映。

方法：方法： P 2P 3P…… 9PP与面、棱有着的关系：与面、棱有着的关系： （（1））对称面垂直并平分晶体上的晶面晶棱；对称面垂直并平分晶体上的晶面晶棱； （（2））垂直晶面并平分它的两个晶棱的夹角；垂直晶面并平分它的两个晶棱的夹角； （（3））包含晶棱包含晶棱③③对称轴（对称轴（Ln）：）：为一假想的直线对称操作为为一假想的直线对称操作为绕此直线的绕此直线的旋转旋转，可使晶体上的，可使晶体上的相同部分重复出现相同部分重复出现使相同部分使相同部分重复出现的最小旋转角，称为重复出现的最小旋转角，称为基转角（基转角（   ）），旋转一，旋转一周中，相同部分重复出现的次数，称为周中，相同部分重复出现的次数，称为轴次（轴次（ n ））  、、 n 之间的关系为：之间的关系为： n = 360o/  对称定律：对称定律：晶体外形上可能出现的对称轴的轴次，不是任晶体外形上可能出现的对称轴的轴次，不是任 意的，只能是意的，只能是1 2 3 4 6 高次对称轴：高次对称轴：轴次高于轴次高于2的对称轴称的对称轴称（（3、、4、、6））。

对称轴在晶体中可能出露的位置是：对称轴在晶体中可能出露的位置是：（（1））两个相对晶面的连线；两个相对晶面的连线；（（2））两个相对晶棱中点的连线；两个相对晶棱中点的连线；（（3））相对的两个角顶的连线相对的两个角顶的连线（（4））一个角顶与之相对的晶面之间的连线一个角顶与之相对的晶面之间的连线④④旋转反身轴（旋转反身轴（Lin））旋转反伸轴是一假想直线和其上一点所构成的一种复合旋转反伸轴是一假想直线和其上一点所构成的一种复合对称要素对称要素组成：组成：旋转旋转+反伸反伸两部分可能有：两部分可能有： Li1 Li2 Li3 Li4 Li6 （（五种）五种）i表示反伸，表示反伸，n表示轴次表示轴次旋转反伸轴与对称轴的关系：旋转反伸轴与对称轴的关系： Li1 = C Li2 = P  Li3 = L3 +C Li6 = L3 +P应用时，只考虑应用时，只考虑Li4 和和 Li6综合来看：综合来看：晶体外形上的对称要素有晶体外形上的对称要素有九九种种 C P L1 L2 L3 L4 L6 Li4 Li66.3 6.3 对称型、对称要素的组合对称型、对称要素的组合对称型、对称要素的组合对称型、对称要素的组合对称型：对称型：单个晶体中，全部对称要素的组合。

单个晶体中，全部对称要素的组合晶晶 类：类： 按对称型进行归类所划分成的晶体类别按对称型进行归类所划分成的晶体类别要素组合：要素组合：晶体中，所有的对称要素按一定的规律组合在一起晶体中，所有的对称要素按一定的规律组合在一起数数 量：量： 对称要素的有限性（对称要素的有限性（9种种），规律性（），规律性（对称组合定理）对称组合定理） 决定了决定了对称型只有对称型只有32种种6.46.4 晶体的对称分类晶体的对称分类晶体的对称分类晶体的对称分类 内部结构相似的可具有相同的对称特点进而对晶体进内部结构相似的可具有相同的对称特点进而对晶体进行分类行分类方法：方法：首先：首先：将同一个对称型归为一类，称将同一个对称型归为一类，称晶类晶类（对应（对应—32））进而：进而：在在32种晶类中，按对称型的特点划分为：七个种晶类中，按对称型的特点划分为：七个晶系晶系然后：然后：再按高次轴的有无和高次轴的数目，将七个晶系并为三再按高次轴的有无和高次轴的数目，将七个晶系并为三个个晶族晶族 即归类即归类——划分划分——合并合并结果：结果：第二章第二章 晶体的定向和晶面符号晶体的定向和晶面符号 晶体定向晶体定向：：设置坐标系设置坐标系 晶面符号晶面符号：用数学符号表示方位：用数学符号表示方位1 晶体定向晶体定向选择坐标轴和确定各轴上轴单位的比值选择坐标轴和确定各轴上轴单位的比值。

1.1 晶轴和晶体几何常数晶轴和晶体几何常数 晶轴：晶轴：于晶体上所设置的坐标轴于晶体上所设置的坐标轴轴角：轴角：每两个晶轴正端之间的夹角每两个晶轴正端之间的夹角a＝＝Y∧∧Z   ＝＝Z∧∧X   ＝＝X∧∧Y 轴单位：按轴单位：按XYZ轴的顺序，标记为轴的顺序，标记为abc 轴率：轴率：用投影法求出它们的比率用投影法求出它们的比率a :b :c1.2 晶轴的选择原则晶轴的选择原则Ⅰ 选对称轴作晶轴；选对称轴作晶轴；Ⅱ 若对称轴的个数不足，由对称面的发线来补充；若对称轴的个数不足，由对称面的发线来补充；Ⅲ 若没有对称面和对称轴，则选三个晶棱充当晶轴若没有对称面和对称轴，则选三个晶棱充当晶轴1.3 各晶系晶体的定向方法各晶系晶体的定向方法Ⅰ 三轴三轴定向的有：等轴、四方、正交、单斜、三斜（定向的有：等轴、四方、正交、单斜、三斜（前右上前右上））＋＋Z Z（（（（c c））））＋＋Y Y（（（（b)b)X X（（（（a)a)＋＋αβγⅡ 三方、六方为三方、六方为四轴定向四轴定向（XYZU）＋＋X＋＋Y＋＋UZ轴直立轴直立2 2 晶面符号晶面符号晶面符号晶面符号用晶轴和轴单位来表示晶面所在的空间方位，称用晶轴和轴单位来表示晶面所在的空间方位，称晶面晶面符号符号。

应用最广是应用最广是米氏符号米氏符号2.1 整数定律整数定律（有理指数定律）（有理指数定律） 阿羽依阿羽依指出：指出：晶体上任何晶面在结晶轴上的截距系晶体上任何晶面在结晶轴上的截距系 数之比恒为简单的数之比恒为简单的整数比整数比 说明两个问题：说明两个问题： ⑴⑴ 晶面在结晶轴上的截距就是晶轴结点的整数倍；晶面在结晶轴上的截距就是晶轴结点的整数倍； ⑵⑵ 晶体在生长过程中，是遵守布拉维法则的（实际晶体在生长过程中，是遵守布拉维法则的（实际 出现的晶面系密度较大的面网，面网密度越大，出现的晶面系密度较大的面网，面网密度越大， 出现的可能性越大）出现的可能性越大）2.2 米氏符号（米勒尔）：米氏符号（米勒尔）： 晶面符号可用晶面符号可用（晶面指数）（晶面指数）来表示，晶面指数等于来表示，晶面指数等于 该晶面在三个晶轴上的该晶面在三个晶轴上的截距系数的倒数比截距系数的倒数比。

用用hkl表示分别与表示分别与XYZ三个轴相对应三个轴相对应 一般形式为：一般形式为： （（hkl）） 规律：规律：平行平行——指数为零负端相交指数为零负端相交——加加“－－” 四轴：四轴：形式（形式（hkil）且）且h+k+i＝＝03 晶面指数与晶面方位间的关系晶面指数与晶面方位间的关系晶面指数与晶面方位间的关系晶面指数与晶面方位间的关系几点结论：几点结论：见符号，解含义，想方位见符号，解含义，想方位①① 晶面中某个指数为晶面中某个指数为零零时，表示该晶面与相应的晶面时，表示该晶面与相应的晶面平行平行②② 同一个晶面符号中，指数的绝对值同一个晶面符号中，指数的绝对值越大越大，表示晶面在相应，表示晶面在相应 晶轴上的截距系数晶轴上的截距系数越小越小；在轴单位相等的情况下，还表示；在轴单位相等的情况下，还表示截距的绝对长度越短，晶体本身与该结晶轴的截距的绝对长度越短，晶体本身与该结晶轴的夹角越大夹角越大③③ 同一晶面符号，如有两个指数的绝对值同一晶面符号，如有两个指数的绝对值相等相等，这两个晶轴，这两个晶轴的轴单位也相等，则晶面与这两个晶轴以的轴单位也相等，则晶面与这两个晶轴以等角度相交等角度相交 ④④ 在同一晶体中，如有两个这样的晶面，在它们的晶面符号在同一晶体中，如有两个这样的晶面，在它们的晶面符号之间有两组对应的指数值均相等，仅有另一组对应指数不之间有两组对应的指数值均相等，仅有另一组对应指数不相等，相等，对于不等的那一组指数对于不等的那一组指数 指数值越大晶面本身与相应的晶轴之间的指数值越大晶面本身与相应的晶轴之间的夹角也越大夹角也越大。

⑤⑤ 同一晶体中，有两个晶面它们对应的三组晶面指数绝对值同一晶体中，有两个晶面它们对应的三组晶面指数绝对值⑥⑥ 相等相等，而正负号完全相反，则这两个晶面，而正负号完全相反，则这两个晶面平行平行4 4 几个概念几个概念几个概念几个概念：：4.1 晶带晶带 晶面彼此相交的晶棱相互平行的一组晶面的组合晶面彼此相交的晶棱相互平行的一组晶面的组合形式形式 为为〔〔rst〕〕4.2 晶带定律晶带定律 晶体上任一晶面至少同时属于两个晶带；而一个晶带至晶体上任一晶面至少同时属于两个晶带；而一个晶带至 少必须包含两个互不平行的晶面少必须包含两个互不平行的晶面4.3 单形单形 靠对称要素靠对称要素 联系起来的一组晶面的组合联系起来的一组晶面的组合形式｛形式｛hkl｝｝5 5 说明：说明：说明：说明： 实际晶体晶面符号的计算中，不是去测量实际晶体晶面符号的计算中，不是去测量每一个晶面在各结晶轴上截距的长度，求每一个晶面在各结晶轴上截距的长度，求晶面符号。

而是根据晶体测出的各个晶面晶面符号而是根据晶体测出的各个晶面极坐标值极坐标值 ，计算出晶面发线与三个结晶轴，计算出晶面发线与三个结晶轴间的间的夹角值：夹角值： θx、、θy、、θz关系式关系式 ：： h:k:l＝＝a Cosθx :b Cosθy : c Cosθz 可直接求出晶面指数可直接求出晶面指数 第三章第三章 晶体化学概论晶体化学概论 1 基本原理基本原理晶体化学：晶体化学：研究晶体的结构与化学研究晶体的结构与化学 组成及性质之间组成及性质之间的学科的学科阐阐 述：述： 组成矿物晶体的质点本组成矿物晶体的质点本 身具有的某些特身具有的某些特性性，，进进 而讨论它而讨论它们在组成晶体们在组成晶体 结结构时相互作用和规律构时相互作用和规律1.1 1.1 晶体中化学键的类型晶体中化学键的类型化学键化学键： 离子键、共价键和金属键离子键、共价键和金属键。

非化学性：非化学性： 范德华力范德华力 键型四面体键型四面体金属键金属键 范德瓦尔键范德瓦尔键离子键离子键共价键共价键1.2 决定离子晶体结构的基本因素决定离子晶体结构的基本因素 有：有：离子半径离子半径 、紧密堆积（配位数）、极化性能等、紧密堆积（配位数）、极化性能等1.2.1 离子半经离子半经 作用圈为球形，其它离子不能侵入这种作用圈的半作用圈为球形，其它离子不能侵入这种作用圈的半径称为径称为：：“离子半径离子半径”离子间距＝离子半径之和离子间距＝离子半径之和 离子半径的数值，可实验测定，可理论计算离子半径的数值，可实验测定，可理论计算原子和离子半径变化有如下一些规律：原子和离子半径变化有如下一些规律：①① 对同种元素的原子半径，共价半径总是小于金属原子半径对同种元素的原子半径，共价半径总是小于金属原子半径②② 对同种元素的离子半径来说，阳离子的半径总是小于该元对同种元素的离子半径来说，阳离子的半径总是小于该元素的原子半径，且正价愈高，半径愈小；阴离子的半径总是大素的原子半径，且正价愈高，半径愈小；阴离子的半径总是大于该元素的原子半径，且负价愈高，半径愈大。

于该元素的原子半径，且负价愈高，半径愈大③③ 同一族元素，离子半径从上向下逐渐增大；同一族元素，离子半径从上向下逐渐增大；④④ 同一周期元素，阳离子半径从左向右逐渐减小；同一周期元素，阳离子半径从左向右逐渐减小；⑤⑤ 周期表左上方到右下方对角线方向，阳离子半径近于相等周期表左上方到右下方对角线方向，阳离子半径近于相等减小减小增增大大相等相等1.2.2 球体的最紧密堆积球体的最紧密堆积 质点之间趋向尽可能靠近，形成最紧密堆积质点之间趋向尽可能靠近，形成最紧密堆积分分等大等大 球体的最紧密堆积和不等大球体的紧密堆积两种球体的最紧密堆积和不等大球体的紧密堆积两种1.2.2.1 等大球体的最紧密堆积等大球体的最紧密堆积第一层球排列（第一层球排列（A）：）：等大球体在平面内作最紧密排列时，等大球体在平面内作最紧密排列时， 只能构成下列的形式：只能构成下列的形式：尖尖角角向向上上尖尖角角向向下下 第二层球排列（第二层球排列（B）：）：第二层球在堆积于第一层之上时，每球第二层球在堆积于第一层之上时，每球只有与第一层的三个球同时接触才算是只有与第一层的三个球同时接触才算是最稳定的。

即位于最稳定的即位于三角形空隙的位置三角形空隙的位置八面体空隙八面体空隙四面体空隙四面体空隙两层球，作最紧密堆积，出现了两层球，作最紧密堆积，出现了两种不同的空隙两种不同的空隙：：一是由六个一是由六个球围成的空隙，称为八面体空隙球围成的空隙，称为八面体空隙 另一种是由四个球围成的空另一种是由四个球围成的空隙，称为四面体空隙隙，称为四面体空隙第三层球的排列（第三层球的排列（C）：）：①① 第一种第一种堆积方式是堆积方式是在四面体空隙上进行的在四面体空隙上进行的即将第三层球堆即将第三层球堆放在第一层与第二层球体所形成的四面体空隙的位置上放在第一层与第二层球体所形成的四面体空隙的位置上…...叠置结果，会出现第三层球与第一层球，球中心投影位置重合叠置结果，会出现第三层球与第一层球，球中心投影位置重合……最终出现：最终出现：AB、、AB、、AB……的周期性重复（两层重复）的周期性重复（两层重复）等同点按六方格子排列，故称等同点按六方格子排列，故称六方最紧密堆积六方最紧密堆积密排层平行（密排层平行（0001）②②第二种第二种堆积是在由六个球围成的堆积是在由六个球围成的八面体空隙上进行的八面体空隙上进行的，即第，即第三层球堆在第一层与第二层球形成的八面体空隙之上三层球堆在第一层与第二层球形成的八面体空隙之上…... 发现第四层与第一层重复（中心投影位置重合），第五发现第四层与第一层重复（中心投影位置重合），第五层与第二层重复，第六层与第三层重复，如此堆积下去，出层与第二层重复，第六层与第三层重复，如此堆积下去，出现了：现了：ABC、、ABC、、ABC……的周期重复的周期重复。

 因等同点是按立方面心格子分布的，故称之为因等同点是按立方面心格子分布的，故称之为立方（面心）立方（面心）最紧密堆积最紧密堆积，其最紧密堆积的球层平行于立方面心格子，其最紧密堆积的球层平行于立方面心格子 的的（（111）面网）面网. 在两种最基本的最紧密堆积在两种最基本的最紧密堆积 方式中，方式中，每个球体所接触到每个球体所接触到的同径球体个数为的同径球体个数为12（即配位数等于（即配位数等于12）CN＝＝12 等大球体的最紧密堆积方式，最基本的就是等大球体的最紧密堆积方式，最基本的就是六方六方最紧密最紧密堆积和堆积和立方立方最紧密堆积两种最紧密堆积两种当然，还可出现更多层重复的还可出现更多层重复的周期性堆积周期性堆积，如，如ABAC、、ABAC、、ABAC……四层重复；四层重复；ABCACB、、ABCACB、、ABCACB……六层重复等六层重复等 等大球的最紧密堆积中，球体间仍有空隙存在等大球的最紧密堆积中，球体间仍有空隙存在据计算，空隙占整个晶体空间的据计算，空隙占整个晶体空间的25.95％，即，球的％，即，球的总体积占晶体单位空间的总体积占晶体单位空间的74.05％（％（该数值称为空间该数值称为空间堆积系数堆积系数—K））空隙的数目与球的数目之间的关系空隙的数目与球的数目之间的关系空隙的数目与球的数目之间的关系空隙的数目与球的数目之间的关系可以看出：每一个球的周围有六个八面体空隙和八可以看出：每一个球的周围有六个八面体空隙和八个四面体空隙。

如果晶胞为个四面体空隙如果晶胞为n个球组成，则四面体个球组成，则四面体空隙的总数应为空隙的总数应为8 × n∕4 ＝＝2n个；而八面体空隙的总个；而八面体空隙的总数为数为6 × n∕6 ＝＝n个所以，个所以，当有当有n个等大的球体作最个等大的球体作最紧密堆积时，就会有紧密堆积时，就会有2n个四面体空隙和个四面体空隙和 n个八面体个八面体空隙球的数目球的数目:八面体数目八面体数目:四面体数目＝四面体数目＝1:1:21.2.2.2 不等大球体的紧密堆积不等大球体的紧密堆积 当大小不等的球体进行堆积时，其中当大小不等的球体进行堆积时，其中较大的球将按六方较大的球将按六方和立方最紧密堆积方式进行堆积，而较小的球则按自身体积和立方最紧密堆积方式进行堆积，而较小的球则按自身体积的大小填入其中的八面体空隙中或四面体空隙中的大小填入其中的八面体空隙中或四面体空隙中（离子化合（离子化合物晶体）物晶体）1.2.2.3 配位数和配位多面体配位数和配位多面体配位数配位数: 指指 每个原子或离子周围与之相接触的原子个数或异每个原子或离子周围与之相接触的原子个数或异 号离子的个数。

号离子的个数配位多面体：各配位离子或原子的中心连线所构成的多面体配位多面体：各配位离子或原子的中心连线所构成的多面体影响配位的因素：影响配位的因素： 质点的相对大小；堆积的紧密程度；质点间化学键性质质点的相对大小；堆积的紧密程度；质点间化学键性质1））质点（正负离子）的相对大小质点（正负离子）的相对大小—离子半径比离子半径比 在离子不发生变形或者变形很小的情况下，离子的配位在离子不发生变形或者变形很小的情况下，离子的配位数取决于数取决于正负离子的半径比正负离子的半径比以配位数为六的情况说明：以配位数为六的情况说明： 位于配位多面体中心的阳离子充填于被分布在八面体顶位于配位多面体中心的阳离子充填于被分布在八面体顶角上的六个阴离子围成的八面体空隙中，并且恰好与周围的角上的六个阴离子围成的八面体空隙中，并且恰好与周围的六个阴离子均紧密接触取八面体中包含两个四次轴的平面六个阴离子均紧密接触取八面体中包含两个四次轴的平面图中直角三角形图中直角三角形ABC可以算出：可以算出：Rk∕Ra ＝＝ －－1＝＝0.414此值是阳离子作为六次配位的下限值此值是阳离子作为六次配位的下限值。

Rk∕Ra ＜＜0.414时时，，表明阳离子过小，表明阳离子过小，不能同时与周围的六个阴离不能同时与周围的六个阴离子都紧密接触，离子可在其中移动，子都紧密接触，离子可在其中移动，结构是不稳定的结构是不稳定的离子化合物中，大多数阳离子的配位数为离子化合物中，大多数阳离子的配位数为6和和4，其次是，其次是8某些晶体结构中，可能有些晶体结构中，可能有5、、7、、9和和10的配位数的配位数 作为配位原则：作为配位原则：就是正离子总是力图与尽可能多的负离子相接就是正离子总是力图与尽可能多的负离子相接触，这样晶体才会稳定触，这样晶体才会稳定在晶体或玻璃体中，某些正离子的配位数往往不止一种在晶体或玻璃体中，某些正离子的配位数往往不止一种例例：：Al—O之间的配位数有之间的配位数有4和和6两种，两种， B—O之间有之间有〔〔BO3〕〕和和〔〔BO4〕〕两种（硼反常）两种（硼反常）作为六次配位下限值的作为六次配位下限值的0.414也是四次配位的上限值也是四次配位的上限值 当当Rk∕Ra的的值等于值等于 或接近于或接近于0.414时时，阳离子有成为四次，阳离子有成为四次和六次两种配位的可能。

和六次两种配位的可能 阳离子呈六次配位时的稳定界限是在阳离子呈六次配位时的稳定界限是在Rk∕Ra的值为的值为0.414－－0.732之间，之间，硅酸盐中常见阳离子与氧结合时的配位硅酸盐中常见阳离子与氧结合时的配位数数配位数配位数 阳阳 离离 子子 3 4 6 6－－ 8 8－－12B3+,C4+,N5+Be2+,B3+,Al3+,Si4+,P5+,S6+,Cl7+,V6+,Cr5+,Mn7+,Zn2+,Ge,4+Ga3+Li+,Mg2+,Al3+,Sc3+,Ti4+,Cr3+,Mn2+,Fe2+,Co2+,Ni2+,Cu2+,Zn2+Na+,Ca2+,Sr2+,Y3+,Zr4+,Cd3+,Ba2+,Ce4+,Lu3+,Hf4+,Th4+Na+,K+,Ca2+,Rb+,Sr2+,Cs+,Ba2+,La3+,Ce3+,Pb2+1.2.3 1.2.3 离子的极化离子的极化离子的极化离子的极化离子极化：离子极化：就是指离子在外电场作用下，改变其形状和大小就是指离子在外电场作用下，改变其形状和大小 的现象。

的现象两个方面两个方面：：（（1）） 离子在其他离子所产生的外电场的作用下发生极化，离子在其他离子所产生的外电场的作用下发生极化，即被极化即被极化2）） 离子以其本身的电场作用于周围离子，使其他离子极离子以其本身的电场作用于周围离子，使其他离子极化，即主极化化，即主极化＋＋ －－未极化未极化 ＋＋ －－已极化已极化被极化程度的大小被极化程度的大小，，可用极化率可用极化率α来表示：来表示： α＝＝ μ ∕F 其中：其中：μ为诱导偶极矩为诱导偶极矩，，μ＝＝e×l F为有效电场强度为有效电场强度主极化能力的大小主极化能力的大小，，可用极化力可用极化力β来表示来表示 β＝＝w∕r2 其中：其中：w为离子的电价为离子的电价 r 为离子半径为离子半径。

在离子晶体中在离子晶体中：：阴离子阴离子半径较大半径较大—易变形被极化，主极化力较低易变形被极化，主极化力较低—α大阳离子阳离子半径较小，电价较高半径较小，电价较高—主极化力主极化力β大，被极化程度较低大，被极化程度较低极化后果极化后果极化可能产生极化可能产生两种后果两种后果：： He Li ＋＋ Be 2＋＋ B 3＋＋ C 4＋＋ O 2－－ F－－ Ne Na ＋＋ Mg 2＋＋ Al 3＋＋ Si 4＋＋ S 2－－ Cl －－ Ar K ＋＋ Ca 2＋＋ Sc 3＋＋ Ti 4＋＋ Se 2－－ Br －－ Kr Rb ＋＋ Sr 2＋＋ Y 3＋＋ Zr 4＋＋ Te 2－－ I －－ Xe Cs ＋＋ Ba 2＋＋ La 3＋＋ Ce 4＋＋ 可极化性可极化性α下降，极化力下降，极化力β上升，离子半径减小上升，离子半径减小变化规律变化规律离子可离子可 极化性与极化力随极化性与极化力随离子半径与核电荷数离子半径与核电荷数递变的递变的关系关系：：①① 由于极化，正负离子的间距缩短，甚至导致配位数下降，整由于极化，正负离子的间距缩短，甚至导致配位数下降，整 个晶体的结构类型发生变化。

个晶体的结构类型发生变化例例：：ZnO：：R+∕R-＝＝0.63，，CN＝＝6（（NaCl型）实际型）实际CN＝＝4（（ZnS型）型）CaO：：R+∕R-＝＝0.80，，CN＝＝8（（CsCl型）实际型）实际 CN＝＝6（（NaCl型）型）②② 由于极化，正负离子的电子云重叠，离子键的性质发生变化，由于极化，正负离子的电子云重叠，离子键的性质发生变化，向共价键过渡向共价键过渡例：例： 硅离子硅离子 r＝＝0.4；；氧离子氧离子 r＝＝1.40 计算计算 Si－－O半径＝半径＝1.80；；O-O半径＝半径＝2.80 实测：实测： ＝＝1.60 ＝＝2.60 Mg-O Al-O Si-O B-O C-O极化程度极化程度 上升上升 共价成分共价成分 37％％ 50％％ 56％％ 78％％1.2.4 离子的种类和相对含量离子的种类和相对含量离子的种类和相对含量离子的种类和相对含量不同的离子不同的离子，形成的晶体结构是不同的。

如，形成的晶体结构是不同的如MgO与与CsCl同种离子同种离子，在不同的情况下，可形成不同的结构如，在不同的情况下，可形成不同的结构如Si与与Al化合物中，阴阳离子的比例不同所形成的结构也是不同的化合物中，阴阳离子的比例不同所形成的结构也是不同的 如：如：AX与与A2X离子的种类和相对含量也是决定离子晶体结构的基本因素离子的种类和相对含量也是决定离子晶体结构的基本因素结论结论：决定离子晶体结构的基本因素决定离子晶体结构的基本因素Y＝＝F（（ 离子的相对大小；离子的相对大小； 相对含量相对含量 ；； 极化性能极化性能 ）） R+∕R- ; AX ; α、、β A2X A2X3 AX21.3 1.3 哥希密特结晶化学定律与鲍林规则哥希密特结晶化学定律与鲍林规则哥希密特结晶化学定律与鲍林规则哥希密特结晶化学定律与鲍林规则1.3.1 1.3.1 哥希密特结晶化学定律哥希密特结晶化学定律哥希密特结晶化学定律哥希密特结晶化学定律晶体的结构，取决于其组成单位的数量、大小及极化性质。

晶体的结构，取决于其组成单位的数量、大小及极化性质1.3.2 鲍林规则鲍林规则鲍林对离子晶体的结构归纳出鲍林对离子晶体的结构归纳出五条规则五条规则（鲍林规则）（鲍林规则）（（1））第一规则（多面体规则）：第一规则（多面体规则）：围绕每一阳离子，形成一个阴离子配位多面体，阴、阳离子围绕每一阳离子，形成一个阴离子配位多面体，阴、阳离子的间距决定于它们的半径之和，阳离子的配位数则取决于它的间距决定于它们的半径之和，阳离子的配位数则取决于它们的半径之比们的半径之比表明，阳离子的配位数并非决定于它本身或阴离子半径，而表明，阳离子的配位数并非决定于它本身或阴离子半径，而是决定于它们的比值是决定于它们的比值2））第二规则（静电价规则）：第二规则（静电价规则）：在一个稳定的晶体结构中，从所有相邻的阳离子到达一个阴在一个稳定的晶体结构中，从所有相邻的阳离子到达一个阴离子的静电键的总强度，等于阴离子的电荷数离子的静电键的总强度，等于阴离子的电荷数静电价规则，对于规则多面体配位结构是比较严格的规则静电价规则，对于规则多面体配位结构是比较严格的规则3））第三规则第三规则配位结构中，两个阴离子多面体以共棱，特别是共面方式存配位结构中，两个阴离子多面体以共棱，特别是共面方式存在时，结构的稳定性便降低。

在时，结构的稳定性便降低电价高而配位数小的阳离子此效应显著；当阴阳离子的电价高而配位数小的阳离子此效应显著；当阴阳离子的半径比接近于该配位多面体稳定的下限值时，此效应更半径比接近于该配位多面体稳定的下限值时，此效应更为显著4））第四规则第四规则若晶体中有一种以上的正离子，高电价正离子的低配位若晶体中有一种以上的正离子，高电价正离子的低配位数多面体之间有尽可能彼此互不结合的趋势数多面体之间有尽可能彼此互不结合的趋势5））第五规则（节约规则）第五规则（节约规则）在同一晶体中，本质不同的结构单元的种类，倾向于为在同一晶体中，本质不同的结构单元的种类，倾向于为数最少鲍林规则鲍林规则符合于大多数符合于大多数离子晶体离子晶体的结构情况的结构情况Na+NaClNaCl结构结构结构结构〔〔〔〔NaClNaCl6 6〕〕〕〕八面体的连接方式八面体的连接方式八面体的连接方式八面体的连接方式CI－－ 第四章第四章第四章第四章 晶体的典型结构类型晶体的典型结构类型晶体的典型结构类型晶体的典型结构类型1 概述概述 （（1））组成组成---结构结构---性能之间的关系性能之间的关系 （（2））与晶体结构有关的因素与晶体结构有关的因素F (X) = (晶体化学组成，晶体中质点的相对大小，极化性能晶体化学组成，晶体中质点的相对大小，极化性能)2 结构类型结构类型 需表述下列内容：需表述下列内容：（（1））晶系晶系 （（2））组成部分组成部分（（3））配位数配位数CN （（4））晶胞中结构单元数目及位置晶胞中结构单元数目及位置 Z=?（（5））格子形式格子形式2.1 2.1 NaCINaCI型结构型结构型结构型结构矿物名称：石盐。

矿物名称：石盐化学式为：化学式为：NaCI CI－－Na+ --- Na+ 离子位于面心格子的结点位置上，离子位于面心格子的结点位置上， CI—离子也离子也 位于另一套这样的格子上，后一个格子与前一个格位于另一套这样的格子上，后一个格子与前一个格 子相距子相距1/2晶棱的位移晶棱的位移 结构描述：结构描述：（（1））立方晶系，立方晶系，a＝＝0.563nm，，Z＝＝4（（2））Na+ CI—离子键，离子键，NaCI为离子晶体为离子晶体.（（3））CN+ ＝＝ CN- ＝＝6（（4））--- CI—离子按立方最紧密堆积方式堆积，离子按立方最紧密堆积方式堆积， Na+离子充离子充 填于全部八面体空隙填于全部八面体空隙 --- Na+ 离子的配位数是离子的配位数是6 ，构成，构成Na--CI八面体NaCI 结构是由结构是由Na--CI八面体以共棱的方式相连而成八面体以共棱的方式相连而成 结点的坐标为：结点的坐标为： 4 CI— ：： 000，， 1/2 1/2 0 ，， 1/2 0 1/2 ，， 0 1/2 1/2 4 Na+ ：： 1/2 1/2 1/2 ，，00 1/2 ，， 0 1/2 0 ，， 1/2 0 0（（5））立方面心格子立方面心格子CI－－、、 Na+各一套各一套（（6））同结构晶体有：同结构晶体有：MgO、、CaO、、SrO、、BaO、、FeO、、CoO石石石石盐盐盐盐2.2 2.2 金刚石晶体结构金刚石晶体结构金刚石晶体结构金刚石晶体结构化学式为：化学式为： C晶体结构为：晶体结构为：立方晶系，立方晶系，a＝＝0.356nm空间格子：空间格子： C原子组成立方面心格子原子组成立方面心格子C原子位于立方面心的所原子位于立方面心的所有结点位置和交替分布在有结点位置和交替分布在立方体内的四个小立方体立方体内的四个小立方体的中心的中心 键型：键型： 每个每个C原子周围有四个原子周围有四个C 碳原子之间形成共价键碳原子之间形成共价键形成：形成： 自然界形成＋实验室合成自然界形成＋实验室合成性质：性质： 金刚石是金刚石是硬度最大硬度最大的矿物的矿物 具有半导体的性能和极好具有半导体的性能和极好 的导电性的导电性与金刚石结构相同的有：与金刚石结构相同的有： 硅、锗、灰锡、合成的立硅、锗、灰锡、合成的立 方氮化硼等方氮化硼等2.3 石墨结构石墨结构石墨结构石墨结构化学式：化学式： C晶体结构：晶体结构：六方晶系（六方晶系（2H），）， a＝＝ 0.146nm ，， c＝＝0.670nm 三方晶系（三方晶系（3R））结构表现：结构表现：C原子组成层状排原子组成层状排 列，层内列，层内C原子成原子成 六方环状排列，每六方环状排列，每 个碳原子与三个相个碳原子与三个相 邻的碳原子之间的邻的碳原子之间的 距离为距离为0.142nm，， 层与层之间的距离层与层之间的距离 为为0.335nm键型：键型：层内层内为共价键，为共价键，层间层间为分子键为分子键性质：性质：碳原子有一个电子可以在碳原子有一个电子可以在层内层内移动，平行于移动，平行于层的方向层的方向具有良好的导电性。

石墨的具有良好的导电性石墨的硬度低，熔点高，导电性硬度低，熔点高，导电性好 石墨与金刚石属石墨与金刚石属同质多像变体同质多像变体 2.4 2.4 氯化铯型结构氯化铯型结构氯化铯型结构氯化铯型结构 晶体化学：晶体化学：Cs Cl 晶体结构晶体结构：立方晶系，：立方晶系，a＝＝0.411nm Z＝＝1 空间格子：空间格子：Cs Cl是原始格子是原始格子Cl－－离子离子Cs＋＋离子离子配位多面体：配位多面体：在空间以在空间以共面共面形形 式连接离子坐标：离子坐标： Cl－－ 000 Cs＋＋1/2 1/2 1/2类似的晶体类似的晶体：：CsBr，，CsI，， NH4Cl等等Cl－－离子处于立方离子处于立方 原始格子的八个原始格子的八个 角顶上，角顶上，Cs＋＋离子离子 位于立方体的中位于立方体的中 心（立方体空隙）心（立方体空隙） CN＋＋＝＝CN－－＝＝8，， 单位晶胞中有一个单位晶胞中有一个 Cl－－和一个和一个Cs＋＋2.5 2.5 闪锌矿型结构闪锌矿型结构闪锌矿型结构闪锌矿型结构化化 学学 式：式：β－－ZnS晶体结构晶体结构：立方晶系，：立方晶系，a＝＝0.540nm；；Z＝＝4空间格子：空间格子：立方面心格子，立方面心格子，S2－－离子呈立方最紧密堆积，位于离子呈立方最紧密堆积，位于 立方面心的立方面心的 结点位置，结点位置，Zn2＋＋离子交错地分布于离子交错地分布于1/8 小立方体的中心，即小立方体的中心，即1/2 的四面体空隙中。

的四面体空隙中 结构投影图结构投影图：（俯视图）用标高来表示，：（俯视图）用标高来表示，0－底面；－底面；25－－ 1/4；；50－－1/2；；75 －－3/40－－100；；25－－ 125；；50－－150是等效的）是等效的）配位数配位数：： CN＋＋＝＝CN－－＝＝4；；极性共价键，配位型共价极性共价键，配位型共价 晶体配位多面体配位多面体：： 〔〔ZnS4〕〕四面体，在空间以共顶方式相连接四面体，在空间以共顶方式相连接属于闪锌矿型结构晶体有：属于闪锌矿型结构晶体有： β－－SiC；；GaAs；；AlP；；InSb等2.6 2.6 纤锌矿型结构纤锌矿型结构纤锌矿型结构纤锌矿型结构化学式：化学式： α－－ZnS晶体结构：晶体结构： 六方晶系；六方晶系； a＝＝0.382nm；；c＝＝0.625nm；；Z＝＝2 质点坐标：质点坐标： S2－－：： 000；；2/3 1/3 1/2 Zn2＋＋：：00u ；； 2/3 1/3 （（u－－1/2））空间格子：空间格子： S2－－按六方紧密堆积排按六方紧密堆积排 列列 Zn2＋＋充填于充填于1/2的四面的四面 体体 空隙，形成六方格子。

空隙，形成六方格子配位数：配位数： CN＋＋＝＝CN－－＝＝4多面体多面体：： 〔〔ZnS4〕〕四面体共顶连接四面体共顶连接键型：键型： Zn、、S为极性共价键为极性共价键属纤锌矿型结构的晶体有：属纤锌矿型结构的晶体有： BeO；；ZnO；；AlN等2.7 萤石型结构萤石型结构化学式：化学式： CaF2 晶体结构晶体结构：立方晶系，：立方晶系，a＝＝0.545nm，，Z＝＝4空间格子：空间格子： Ca2＋＋位于立方面心的结点位置，位于立方面心的结点位置，F－－位于立方体位于立方体 内八个小立方体的中心，即内八个小立方体的中心，即Ca2＋＋按立方紧密堆积按立方紧密堆积 的方式排列，的方式排列， F－－充填于全部四面体空隙中充填于全部四面体空隙中配位数：配位数： CN＋＋＝＝8；；CN－－＝＝4多面体：多面体： 简单立方体简单立方体连接形式连接形式：： 〔〔CaF8〕〕之间以共棱形式连接之间以共棱形式连接晶胞组成：晶胞组成： Ca2＋＋ ＝＝8×1/8＋＋6×1/2＝＝4；； F－－ ＝＝4＋＋4＝＝8性质：性质： 八面体空隙全部空着八面体空隙全部空着—空洞空洞—负离子扩散负离子扩散属于萤石结构的晶体有：属于萤石结构的晶体有：BaF2；；PbF2；；CeO2；；ThO2；；UO2；；低温低温ZrO2（（扭曲、变形）扭曲、变形）2.8 反萤石结构反萤石结构晶体结构：晶体结构：其结构与萤石完全相同，只是阴阳离子的位置完其结构与萤石完全相同，只是阴阳离子的位置完 全互换，全互换， 即阳离子占据的是即阳离子占据的是F－－的位置，阴离子占的位置，阴离子占 据的是据的是Ca2＋＋ 的位置的位置配位数：配位数： CN＋＋＝＝4；；CN－－＝＝8晶胞组成晶胞组成：阴离子：阴离子 ＝＝8×1/8＋＋6×1/2＝＝4 阳离子阳离子 ＝＝4＋＋4＝＝8属于反萤石结构的晶体有属于反萤石结构的晶体有：： Li2O；；Na2O；；K2O等等 2.9 金红石型结构金红石型结构化学式：化学式： TiO2晶体结构：晶体结构： 四方晶系，四方晶系，a＝＝0.459nm；；c＝＝0.296nm；；Z＝＝2格子类型：格子类型：四方原始格子。

四方原始格子Ti4＋＋位于结点位置，体心的属另一位于结点位置，体心的属另一 套格子O2－－处在一些特殊位置上，处在一些特殊位置上，质点坐标：质点坐标：Ti4＋＋ ：：000；；1/2 1/2 1/2；； O2－－ : uu0; (1-u)(1-u)0; (1/2+u)(1/2-u)1/2; (1/2-u)(1/2+u)1/2 晶体结构：晶体结构：O2－－可看成是变形可看成是变形 六方密堆积，六方密堆积，Ti4＋＋ 离子填充离子填充1/2的八面的八面 体空隙体空隙配位数：配位数： CN＋＋＝＝6；；CN－－＝＝3多面体：多面体： 〔〔TiO6〕〕八面体八面体连接方式：连接方式：Ti－－O八面体以共八面体以共 棱方式连接成链，棱方式连接成链， 链与链之间以共顶链与链之间以共顶 方式相连方式相连与金红石结构相同的晶体有：与金红石结构相同的晶体有： SnO2；；PbO2；； MnO2；；MoO2；； WO2；；MnF2；； MgF2；；VO22.10 碘化镉型结构碘化镉型结构碘化镉型结构碘化镉型结构化学式：化学式： CdI2晶体结构：晶体结构：三方晶系三方晶系 a＝＝0.424nm；；c＝＝0.684nm；； Z＝＝1空间格子：空间格子：Cd2＋＋离子占有六方原始格子的结点位置，离子占有六方原始格子的结点位置，I－－离子离子 交叉分布于三个交叉分布于三个Cd2＋＋离子三角形中心的上下方；离子三角形中心的上下方； 相当于两层相当于两层I－－离子中间夹离子中间夹 一层一层Cd2＋＋离子，构成离子，构成 复合层。

复合层配位数：配位数： CN＋＋＝＝6；；CN－－＝＝3键性：键性： 复合层于复合层之间为范德华力，呈层状结构层复合层于复合层之间为范德华力，呈层状结构层 内内Cd－－I为具有离子键的共价键，键力较强为具有离子键的共价键，键力较强属于碘化镉型结构的晶体：属于碘化镉型结构的晶体： Ca（（OH））2；；Mg（（OH））2；；CdI2；；MgI22.11 刚玉型结构刚玉型结构化学式：化学式： α－－Al2O3晶体结构：晶体结构：三方晶系；三方晶系；a＝＝0.514nm，，α＝＝55°17′；；Z＝＝6 （（菱面体晶胞）菱面体晶胞）空间格子：空间格子：O2－－离子按六方密堆积的方式排列，形成离子按六方密堆积的方式排列，形成ABAB…重重 复的规律复的规律，， Al3＋＋离子充填于离子充填于2/3的八面体空隙，其分的八面体空隙，其分 布具一定的规律，即离子之间的距离保持最远布具一定的规律，即离子之间的距离保持最远 键性：键性：具有离子键性质的共价键。

具有离子键性质的共价键性质：性质：H=9；；熔点为熔点为2050 ℃ 是构成高温耐火材料和高绝缘电是构成高温耐火材料和高绝缘电陶瓷的主要物相陶瓷的主要物相属于刚玉型结构的晶体：属于刚玉型结构的晶体： α－－Fe2O3；；Cr2O3；；Ti2O3；；V2O3；；FeTiO3 ；；MgTiO3BBABAABABAAB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ···················· D E F D E F2.12 2.12 钙钛矿型结构钙钛矿型结构钙钛矿型结构钙钛矿型结构钙钛矿结构的通式为钙钛矿结构的通式为ABO3 ,以以CaTiO3为例讨论其结构为例讨论其结构: Ca2+O2-Ti 4+ 配位关系的分析配位关系的分析配位关系的分析配位关系的分析: :可以看出可以看出: Ca的的CN=12 Ti的的CN=6 O的的CN=2+4=6结构的描述结构的描述结构的描述结构的描述（（1）） 钙钛矿在高温时属立方晶系，钙钛矿在高温时属立方晶系，在降温时，通过某个特定在降温时，通过某个特定温度后将产生结构的畸变使立方晶格的对称性下降温度后将产生结构的畸变使立方晶格的对称性下降.（（2 ）） CaTiO3为离子晶体为离子晶体（（3）） Ca的的CN=12 Ti的的CN=6 O的的CN=2+4=6（（4）） CaTiO3的结构可看成有和半径较大的离子共同组成立方的结构可看成有和半径较大的离子共同组成立方紧密堆积，离子充填于紧密堆积，离子充填于1/4的八面体空隙中。

的八面体空隙中其其Z=4（（5）） 结点坐标为：结点坐标为： Ca2+ 000 ，， 001 ，，010 ，， 100 ，，110 ，，011 ，，101 ，， 111 O2- 0 1/2 1/2 ，， 1/2 0 1/2 ，， 1/2 1/2 0 ，，1 1/2 1/2 ，，1/2 1 1/2 ，，1/2 1/2 1 Ti 4+ 1/2 1/2 1/2（（6）） 立方面心格子立方面心格子2.14 尖晶石型结构尖晶石型结构尖晶石型结构尖晶石型结构化学式：化学式： 通式通式AB2O3 ；；MgAl2O4晶体结构：晶体结构： 立方晶系，立方晶系，a＝＝0.808nm，，Z＝＝8空间格子：空间格子： O2-是按立方密堆积的形式排列二价离子是按立方密堆积的形式排列二价离子A充充 填填1/8 四面体空隙，三价离子四面体空隙，三价离子B充填于充填于1/2八面八面 体空隙（正尖晶石结构）体空隙（正尖晶石结构）多面体多面体：： 〔〔MgO4〕〕、、〔〔AlO6〕〕八面体之间是共棱相连，八面体之间是共棱相连， 八面体与四面体之间是共顶相连。

八面体与四面体之间是共顶相连2.15 反尖晶石型结构反尖晶石型结构反尖晶石型结构反尖晶石型结构反尖晶石结构：反尖晶石结构： 结构中二价阳离子与三价阳离子充填的空隙结构中二价阳离子与三价阳离子充填的空隙 类型相反，即形成了反尖晶石结构可用类型相反，即形成了反尖晶石结构可用晶晶 体场理论体场理论来解释决定结构的因素：决定结构的因素：正型与反型由阳离子的八面体的择位能来正型与反型由阳离子的八面体的择位能来 决定用途：用途： 广泛应用的是铁氧体磁性材料，同时在广泛应用的是铁氧体磁性材料，同时在陶陶 瓷颜料瓷颜料中也常用到中也常用到海碧海碧：： CoAl2O4 合成温度：合成温度：1200 ℃ 孔雀蓝孔雀蓝：： 〔〔（（Co、、Zn））0（（Cr、、Al））2O3〕〕 合成温度：合成温度：1300 ℃铬铝桃红铬铝桃红：： 〔〔ZnO、（、（Al、、Cr））2O3〕〕 合成温度：合成温度：1200 ℃《《陶瓷釉料陶瓷釉料》》—杜海清杜海清 第五章第五章 矿物化学组成及性质矿物化学组成及性质1 1 矿物的化学组成矿物的化学组成矿物的化学组成矿物的化学组成1.1 化学组成基本固定的矿物化学组成基本固定的矿物—金刚石、石盐、白云石金刚石、石盐、白云石1.2 化学组成不固定的矿物化学组成不固定的矿物—固溶体、胶体、含层间水矿物固溶体、胶体、含层间水矿物1.3 不符合化合比的矿物不符合化合比的矿物—方铁矿（方铁矿（Fe 1-x O）） ∵∵缺陷存在缺陷存在2 2 同位素及放射性矿物同位素及放射性矿物同位素及放射性矿物同位素及放射性矿物2.1 同位素：原子核内质子数相同而中子数不同的化学元素同位素：原子核内质子数相同而中子数不同的化学元素 例例 92U2382.2 同位素分类：同位素分类： 稳定同位素稳定同位素—放射性同位素放射性同位素2.3 放射性矿物：主要由放射性元素组成的矿物放射性矿物：主要由放射性元素组成的矿物3 矿物成分中的矿物成分中的“水水”根据水在矿物中的存在形式和它与晶体结构的关系，将矿物中根据水在矿物中的存在形式和它与晶体结构的关系，将矿物中的水分为：的水分为：吸附水、结晶水、结构水三种基本类型，和性质介吸附水、结晶水、结构水三种基本类型，和性质介于吸附水与结晶水之间的层间水和沸石水两种过渡类型于吸附水与结晶水之间的层间水和沸石水两种过渡类型。

3.1 吸附水吸附水由表面能吸附存在于矿物表面或裂隙中的由表面能吸附存在于矿物表面或裂隙中的普通水普通水，它不参与晶它不参与晶体的结构不计入化学成分，但对风化起重要作用其含量是体的结构不计入化学成分，但对风化起重要作用其含量是不定的，在常压下，加热到不定的，在常压下，加热到100－－110oC时可全部逃逸出来表时可全部逃逸出来表示方法示方法：：H2O－－（（负水）负水）3.2 结晶水结晶水以以中性水分子中性水分子存在于矿物的晶格之中，其数量与其他组分之间存在于矿物的晶格之中，其数量与其他组分之间成简单的比例关系结晶水受到晶格的束缚，结合较牢固，其成简单的比例关系结晶水受到晶格的束缚，结合较牢固，其脱失的温度较高，可达脱失的温度较高，可达200－－250oC 失水后，其结晶结构要发失水后，其结晶结构要发生相应的变化，成为新的矿物可利用脱水温度生相应的变化，成为新的矿物可利用脱水温度鉴定矿物鉴定矿物3.3 结构水结构水也称化合水，以（也称化合水，以（OH））－－、（、（H2O））＋＋ 离子的形式离子的形式存存在于晶格之中，结构水在晶格中占据严格的位置并有在于晶格之中，结构水在晶格中占据严格的位置并有确定的含量比，与其他离子的联系相当牢固。

脱水温确定的含量比，与其他离子的联系相当牢固脱水温度为度为600－－1000oC 可利用此值可利用此值鉴定矿物鉴定矿物3.4 层间水层间水以以中性水分子中性水分子形式存在于矿物中，它分布于层与层之形式存在于矿物中，它分布于层与层之间，并参与矿物晶格的构成，但数量可变其脱水温间，并参与矿物晶格的构成，但数量可变其脱水温度在度在100－－250oC 脱水后，使层间距离减小，比重和折脱水后，使层间距离减小，比重和折射率增高层间水在一定程度上，可被有机溶液置换射率增高层间水在一定程度上，可被有机溶液置换3.5 沸石水沸石水以以中性水分子中性水分子存在于沸石族矿物晶格之中，其性质与层间水类存在于沸石族矿物晶格之中，其性质与层间水类似，水分子存在于晶格的通道之中，水的含量在一定的范围内似，水分子存在于晶格的通道之中，水的含量在一定的范围内变化，失水温度变化，失水温度80－－400oC失水后，晶格不发生变化，只是一失水后，晶格不发生变化，只是一些物理性质发生变化，但失水后沸石能重新吸水，恢复原来的些物理性质发生变化，但失水后沸石能重新吸水，恢复原来的物理性质物理性质 含有层间水、沸石水的矿物，大多具有吸附阳离子，这类含有层间水、沸石水的矿物，大多具有吸附阳离子，这类矿物即具有阳离子交换性。

矿物即具有阳离子交换性4 矿物的化学式矿物的化学式矿物的化学式矿物的化学式4.1 实验式实验式 只表示矿物中各组分数量比的化学式只表示矿物中各组分数量比的化学式形式简单，书写方形式简单，书写方便但不能反映组分间的组合关系，易引起误解但不能反映组分间的组合关系，易引起误解4.2 结构式（晶体化学式）结构式（晶体化学式） 既能表示矿物中各组分的种类和数量比，又能表面它们在既能表示矿物中各组分的种类和数量比，又能表面它们在晶体结构中的相互关系及存在形式的化学式晶体结构中的相互关系及存在形式的化学式书写规则：书写规则：（（1）） 阳离子写在最前边两种以上阳离子，按碱性由强到阳离子写在最前边两种以上阳离子，按碱性由强到 弱的顺序排列；弱的顺序排列；（（2）） 阴离子或络阴离子写在阳离子之后，络阴离子用方括阴离子或络阴离子写在阳离子之后，络阴离子用方括号括起来；号括起来；（（3）） 附加阴离子写在主要阴离子的后面；附加阴离子写在主要阴离子的后面；（（4）） 互为类质同象的离子用圆括号括起来，按含量由多到互为类质同象的离子用圆括号括起来，按含量由多到少的顺序排列；少的顺序排列；（（5））水按不同情况书写：水按不同情况书写： ①①结构水写在最后；结构水写在最后； ②②结晶水用圆括号括起来写在与之相联的阳离子后面；结晶水用圆括号括起来写在与之相联的阳离子后面； ③③沸石水写在化学式的最后，用圆点隔开；沸石水写在化学式的最后，用圆点隔开；  ④④ 层间水也用圆括号括起来，写在可交换的阳离子后面层间水也用圆括号括起来，写在可交换的阳离子后面 ⑤⑤ 吸附水不属于矿物本身的化学组成，在化学式中不表吸附水不属于矿物本身的化学组成，在化学式中不表 示。

但胶体水属于胶体矿物特有的，应予以表示但胶体水属于胶体矿物特有的，应予以表示5 5 矿物的化学性质矿物的化学性质矿物的化学性质矿物的化学性质5.1 矿物的可溶性矿物的可溶性固体矿物与某种溶液相互作用时，矿物表面的质点，固体矿物与某种溶液相互作用时，矿物表面的质点，由于本身的振动和受溶剂分子的吸引，离开矿由于本身的振动和受溶剂分子的吸引，离开矿物的物的表面进入或扩散到溶液中去，此过程称矿物的溶解表面进入或扩散到溶液中去，此过程称矿物的溶解5.2 矿物的可氧化性矿物的可氧化性 内因：内因： 矿物的化学成分矿物的化学成分 外因：外因： 大气中的氧和溶解有氧及二氧化碳的水大气中的氧和溶解有氧及二氧化碳的水5.3 矿物与酸碱的反应矿物与酸碱的反应 矿物在一定的条件下可与酸碱反应，测定化学成分矿物在一定的条件下可与酸碱反应，测定化学成分 是鉴定和研究矿物的重要方法是鉴定和研究矿物的重要方法。

—肉眼鉴定肉眼鉴定 —详细鉴定详细鉴定—提取有用组分提取有用组分6 6 矿物的形态矿物的形态矿物的形态矿物的形态 矿物的形态包括：矿物的形态包括：单体、集合体形态单体、集合体形态6.1 矿物单体的形态矿物单体的形态 每一种晶体在外形的表现上，有两种表现：每一种晶体在外形的表现上，有两种表现： ①①不可能超越理想几何形态的范畴不可能超越理想几何形态的范畴（石盐）；（石盐）； ②②每个晶体都有自己的特殊性每个晶体都有自己的特殊性（方解石）方解石）6.1.1 结晶习性结晶习性 在相同的生长条件下，一定成分的同种矿物，总是有在相同的生长条件下，一定成分的同种矿物，总是有 它自己的习见形态矿物晶体的这种性质，称为矿物它自己的习见形态矿物晶体的这种性质，称为矿物 的结晶习性的结晶习性描述时描述时，先说明，先说明基本类型基本类型；再叙述；再叙述总体形状总体形状。

一向延长：一向延长：晶体沿一个方向特别发育，柱状、针状等晶体沿一个方向特别发育，柱状、针状等二向延展：二向延展：晶体沿两个方向特别发育，板状、片状等晶体沿两个方向特别发育，板状、片状等三向等长：三向等长：晶体沿三个方向大致相等发育，等轴状、粒状等晶体沿三个方向大致相等发育，等轴状、粒状等钙沸石钙沸石钙沸石钙沸石绿绿绿绿碧玉晶体碧玉晶体碧玉晶体碧玉晶体石榴石石榴石石榴石石榴石多色碧玉晶体多色碧玉晶体多色碧玉晶体多色碧玉晶体矿物晶体的结晶习性，主要是由它的内部结构和形矿物晶体的结晶习性，主要是由它的内部结构和形成条件决定的成条件决定的即：晶体的内部结构决定着在晶体即：晶体的内部结构决定着在晶体上可能出现的或出现几率最大的单形种类；形成条上可能出现的或出现几率最大的单形种类；形成条件则十分具体确定了在可能出现的单形种类中实际件则十分具体确定了在可能出现的单形种类中实际形成的单形应是那些形成的单形应是那些6.1.2 晶面特征晶面特征实际矿物晶体的晶面，都不是理想的平面，常常出实际矿物晶体的晶面，都不是理想的平面，常常出现这样或那样的花纹，即晶面花纹现这样或那样的花纹，即晶面花纹（鉴定）。

鉴定）⑴⑴晶面条纹是指晶面上由一系列所谓的邻接面构成晶面条纹是指晶面上由一系列所谓的邻接面构成 的直线状条纹的直线状条纹在同一个晶体上，同一单形的各晶面，只要有条纹在同一个晶体上，同一单形的各晶面，只要有条纹出现，它的样式和分布状况总是相同的出现，它的样式和分布状况总是相同的石英石英石英石英 电气石电气石电气石电气石 黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿⑵⑵ 蚀象蚀象 是指晶面上因溶蚀而形成的具有一定形状的是指晶面上因溶蚀而形成的具有一定形状的凹坑凹坑受 质点排列方式的控制质点排列方式的控制6.2 矿物集合体的形态矿物集合体的形态 同种矿物的许多个体聚集在一起的群体叫矿物集合体同种矿物的许多个体聚集在一起的群体叫矿物集合体①①显晶集合体显晶集合体 用肉眼或放大镜可分辨出矿物颗粒界限的集合体叫用肉眼或放大镜可分辨出矿物颗粒界限的集合体叫显显晶集合体晶集合体。

描述时，应注意矿物单体的描述时，应注意矿物单体的形状、大小、形状、大小、集合方集合方式 粒状集合体粒状集合体：由各方向发育大致相等的颗粒组成由各方向发育大致相等的颗粒组成 块状集合体块状集合体：：致密块状、土状块状、肉冻状块状致密块状、土状块状、肉冻状块状板状、片状、鳞片状集合体板状、片状、鳞片状集合体：矿物两向延伸矿物两向延伸柱状、针状集合体柱状、针状集合体：单体一向延伸单体一向延伸②②隐晶及胶态集合体隐晶及胶态集合体隐晶质集合体可以由溶液直接凝结而成；也可由胶体隐晶质集合体可以由溶液直接凝结而成；也可由胶体矿物老化而成矿物老化而成按其成因和外形可分为：按其成因和外形可分为： 放射状集合体放射状集合体 纤维状集合体纤维状集合体 晶簇晶簇 杏仁体杏仁体 结核结核 鲕状集合体鲕状集合体 豆状集合体豆状集合体 钟乳状集合体钟乳状集合体 葡萄状集合体葡萄状集合体 肾状集合体肾状集合体石英晶簇石英晶簇石英晶簇石英晶簇孔孔孔孔雀雀雀雀石石石石石石石石钟钟钟钟乳乳乳乳光线石放射状集合体光线石放射状集合体光线石放射状集合体光线石放射状集合体孔雀石孔雀石孔雀石孔雀石重晶石重晶石重晶石重晶石7 7 矿物的物理性质矿物的物理性质矿物的物理性质矿物的物理性质 应用＋鉴定应用＋鉴定 包括包括：力、热、电、光、磁等方面的性质：力、热、电、光、磁等方面的性质。

7.1 矿物的光学性质矿物的光学性质 矿物对光的反射、折射和吸收等所表现出来的各种性质矿物对光的反射、折射和吸收等所表现出来的各种性质. 包括颜色、条痕、光泽、透明度包括颜色、条痕、光泽、透明度7.1.1 颜色颜色 分为：分为：自色、它色、假色自色、它色、假色（（1）自色）自色：矿物本身所固有的颜色，一般比较固定矿物本身所固有的颜色，一般比较固定 产生原因产生原因—主要与矿物的化学组成和晶体结构有关主要与矿物的化学组成和晶体结构有关 呈色机理有四种情况呈色机理有四种情况 ①①电子内部跃迁电子内部跃迁；（过渡、镧系、锕系）；（过渡、镧系、锕系） ②②离子间的电子转移离子间的电子转移；（两种以上价态共存）；（两种以上价态共存） ③③带隙跃迁；（带隙跃迁；（硫化物、砷化物）硫化物、砷化物） ④④色心色心含量过剩、存在杂质离子）含量过剩、存在杂质离子）（（2）它色）它色 指矿物因含外来带色杂质而引起的一种颜色指矿物因含外来带色杂质而引起的一种颜色。

3）假色）假色 指某些物理因素所引起的呈色现象指某些物理因素所引起的呈色现象 颜色的描述，颜色的描述，总的总的 原则是：原则是：通俗易懂；易理解通俗易懂；易理解 — 标准色谱法标准色谱法 — 类比法类比法7.1.2 条痕条痕 指矿物在素瓷板上擦划后留下的痕迹的颜色指矿物在素瓷板上擦划后留下的痕迹的颜色7.1.3 光泽光泽 指矿物表面对可见光的反射能力指矿物表面对可见光的反射能力主要决定于矿物所主要决定于矿物所具有化学键的性质，是鉴定矿物的重要依据具有化学键的性质，是鉴定矿物的重要依据分为：分为：（（1）） 金属光泽金属光泽：象金属磨光面一样的光泽；：象金属磨光面一样的光泽；（（2）） 半金属光泽半金属光泽：象未经磨光的金属表面那样的光泽；：象未经磨光的金属表面那样的光泽；（（3）） 金刚光泽金刚光泽：象钻石金刚石那样的光泽；：象钻石金刚石那样的光泽；（（4）） 玻璃光泽：玻璃光泽：象普通玻璃那样的光泽；象普通玻璃那样的光泽； 特殊的变异光泽：特殊的变异光泽： 油脂光泽油脂光泽：颜色浅，如同油脂面上见到的光泽；：颜色浅，如同油脂面上见到的光泽； 树脂光泽树脂光泽：颜色黄－黄褐，具有象树脂那样的光泽；：颜色黄－黄褐，具有象树脂那样的光泽； 丝绢光泽丝绢光泽：具有象蚕丝或丝织品那样的光泽；：具有象蚕丝或丝织品那样的光泽； 珍珠光泽珍珠光泽：象贝壳凹面上那种柔和而多彩的光泽；：象贝壳凹面上那种柔和而多彩的光泽；7.1.4 透明度透明度 指矿物允许可见光透过的程度指矿物允许可见光透过的程度。

可分为可分为：： （（1））透明透明：： 隔着薄片可以清晰看到另一侧的轮廓细节；隔着薄片可以清晰看到另一侧的轮廓细节； （（2））半透明半透明：： 隔着薄片可以看到另一侧的物体，但不能隔着薄片可以看到另一侧的物体，但不能 分辨其轮廓；分辨其轮廓； （（3））不透明不透明：基本上不允许可见光的透过基本上不允许可见光的透过7.1.5 矿物颜色、条痕、光泽、透明度的相互关系矿物颜色、条痕、光泽、透明度的相互关系颜颜 色色无色或白色无色或白色浅（彩）色浅（彩）色深深 色色金金 属属 色色条条 痕痕无色或白色无色或白色无色或白色无色或白色浅色或彩色浅色或彩色深色或金属色深色或金属色光光 泽泽透明度透明度玻璃玻璃————— 金刚金刚——— 半金属半金属————金属金属透明透明————————半透明半透明——————不透明不透明7.2 矿物的力学性质矿物的力学性质 是指矿物在外力的作用下，表现出来的各种物理性质是指矿物在外力的作用下，表现出来的各种物理性质。

7.2.1 解理、裂理、断口解理、裂理、断口 （（1）解理：）解理：矿物晶体在外力作用下，沿着一定的结晶学方矿物晶体在外力作用下，沿着一定的结晶学方 向破裂成一系列光滑平面的性质向破裂成一系列光滑平面的性质 可分为五级可分为五级极完全解理：极完全解理：解理面大而平坦，极光滑，解理片极薄；解理面大而平坦，极光滑，解理片极薄；完全解理：完全解理：常裂成规则的解理块，解理面大，光滑而平坦；常裂成规则的解理块，解理面大，光滑而平坦；中等解理：中等解理：解理面不大，平坦和光滑程度也较差；解理面不大，平坦和光滑程度也较差；不完全解理：不完全解理：解理面小且不光滑平坦，碎块上主要是断口；解理面小且不光滑平坦，碎块上主要是断口；极不完全解理：极不完全解理：仅在显微镜下偶尔见到零星的解理面仅在显微镜下偶尔见到零星的解理面总之：只有结晶质矿物才具有解理它反应了晶体结构中不同总之：只有结晶质矿物才具有解理它反应了晶体结构中不同方向上面网间结合力的差异性（解理发生在结合力较弱方向上面网间结合力的差异性（解理发生在结合力较弱的位置）的位置）解理发生的位置：解理发生的位置：①①在面网密度大的面网之间；在面网密度大的面网之间；②②电性中和的面网之间；电性中和的面网之间；③③两层同号离子相邻的面网之间；两层同号离子相邻的面网之间；④④键力较弱的面网之间。

键力较弱的面网之间实际的解理，是由一种或几种因素控制的实际的解理，是由一种或几种因素控制的 解理是结晶质矿物的一种稳定的物理性质解理是结晶质矿物的一种稳定的物理性质 是是鉴定矿物的重要依据鉴定矿物的重要依据(2) 裂理裂理矿物受外力作用，有时可沿一定的结晶学方向裂成平矿物受外力作用，有时可沿一定的结晶学方向裂成平面的性质，称为裂理或裂开面的性质，称为裂理或裂开裂理主要发生在裂理主要发生在（（1））沿着双晶结合面；沿着双晶结合面；（（2））沿着晶格中存在杂质夹层的面网间沿着晶格中存在杂质夹层的面网间裂理对矿物的鉴定有裂理对矿物的鉴定有辅助意义辅助意义3) 断口断口具极不完全解理的矿物，受外力打击后，发生无一定具极不完全解理的矿物，受外力打击后，发生无一定方向的破裂，其破裂面就是断口方向的破裂，其破裂面就是断口可作为鉴定矿物的辅助依据可作为鉴定矿物的辅助依据据其形状可据其形状可分为分为：：①①贝壳状断口贝壳状断口 呈椭圆形的光滑曲面，具同心圆纹，似贝壳状呈椭圆形的光滑曲面，具同心圆纹，似贝壳状②②锯齿状断口锯齿状断口 呈尖锐锯齿状；呈尖锐锯齿状；③③纤维状断口纤维状断口 呈纤维丝状；呈纤维丝状；④④参差状断口参差状断口 呈参差不平的形状；呈参差不平的形状；⑤⑤平坦状断口平坦状断口 断面平坦。

断面平坦石英的贝壳状断口石英的贝壳状断口石英的贝壳状断口石英的贝壳状断口7.2.2 硬度硬度矿物抵抗刻划、压入或研磨能力的大小是鉴定的重矿物抵抗刻划、压入或研磨能力的大小是鉴定的重要依据摩氏硬度摩氏硬度(H) ，，由由十种十种矿物构成硬度等级的标准矿物构成硬度等级的标准 （（1）） 滑石滑石 （（2）） 石膏石膏 （（3）） 方解石方解石 （（4）） 萤石萤石 （（5）） 磷灰石磷灰石 （（6）） 正长石正长石 （（7）） 石英石英 （（8）） 黄玉黄玉 （（9）） 刚玉刚玉 （（10）） 金刚石金刚石 实际工作中：实际工作中： 指甲＞指甲＞2；铜具＝；铜具＝3；小钢刀＝；小钢刀＝5－－5.5；； 瓷片＝瓷片＝6－－6.5。

绝对硬度：绝对硬度： 通常采用的是维克的压入法测定的硬度值，称维通常采用的是维克的压入法测定的硬度值，称维氏硬度（氏硬度（V.H.N）矿物的硬度，主要取决于晶体结构中联结质点间矿物的硬度，主要取决于晶体结构中联结质点间的键力强弱的键力强弱共价键的矿物，硬度最大共价键的矿物，硬度最大分子键的矿物，硬度最低分子键的矿物，硬度最低金属键的矿物，硬度也较低金属键的矿物，硬度也较低离子键的矿物，硬度取决于离子电价和离子间距离子键的矿物，硬度取决于离子电价和离子间距6－－7 4－－4.5蓝晶石晶体的硬度蓝晶石晶体的硬度蓝晶石晶体的硬度蓝晶石晶体的硬度7.3 7.3 矿物的其他物理性质矿物的其他物理性质矿物的其他物理性质矿物的其他物理性质7.3.1 比重比重 是指矿物（纯净的单矿物）的重量与是指矿物（纯净的单矿物）的重量与4oC时同体积的水时同体积的水 重量之比－重量之比－G 比重在数值上与密度相同大多数矿物的比重在比重在数值上与密度相同大多数矿物的比重在2－－ 3.5之间。

在矿物之间在矿物鉴定鉴定工作中，凭经验估量：工作中，凭经验估量： G＜＜2.5 轻的矿物轻的矿物 G=2.5－－4 中等比重的矿物中等比重的矿物 G＞＞4 重的矿物重的矿物 矿物的比重，主要取决于它的晶体结构和化学组成矿物的比重，主要取决于它的晶体结构和化学组成结构的影响结构的影响 原子量和原子半径相同或相近时，晶体结构越紧密原子量和原子半径相同或相近时，晶体结构越紧密 的矿物其比重越大的矿物其比重越大成分的影响成分的影响 在结构类型相同而化学组成不同时，矿物的比重在结构类型相同而化学组成不同时，矿物的比重 随所含元素的原子量的增大而增大随原子半径随所含元素的原子量的增大而增大随原子半径 的增大而减小。

的增大而减小测定方法主要有：测定方法主要有： ①① 比重瓶法比重瓶法 ②② 重液法重液法 ③③ 体积法体积法7.3.2 磁性磁性 是指矿物可被外磁场吸引或排斥的性质是指矿物可被外磁场吸引或排斥的性质矿物的磁矿物的磁 性，对于鉴定、分离、选矿、磁法找矿有意义性，对于鉴定、分离、选矿、磁法找矿有意义7.3.3 导电性和荷电性导电性和荷电性 导电性：指矿物对电流的传导能力导电性：指矿物对电流的传导能力矿矿 物物化学式化学式金属元素原子量金属元素原子量阳离子半径阳离子半径（（Å））比重比重方解石方解石菱镁矿菱镁矿菱铁矿菱铁矿菱锌矿菱锌矿Ca〔〔CO3〕〕Mg〔〔CO3〕〕Fe 〔〔CO3〕〕Zn 〔〔CO3〕〕40.124.355.965.41.080.800.860.832.713.003.964.13结构相同时，比重与原子量和半径的关系结构相同时，比重与原子量和半径的关系导电性导电性绝缘体绝缘体半导体半导体良导体良导体 矿物的导电性主要取决于化学键的性质。

矿物的导电性主要取决于化学键的性质荷电性：荷电性：矿物在外部能量作用下，能激起矿物晶体表面荷电矿物在外部能量作用下，能激起矿物晶体表面荷电 的性质 可分为：可分为：荷电性荷电性压电性：压电性：晶体受到定向压力或张力能激起晶体表晶体受到定向压力或张力能激起晶体表面荷电的性质面荷电的性质α－－石英热电性：热电性：某些晶体受热或冷作用时，能激起晶体某些晶体受热或冷作用时，能激起晶体表面荷电的现象表面荷电的现象7.3.4 其他力学性质其他力学性质 （（1）脆性）脆性 矿物受外力作用时，易破碎的性质矿物受外力作用时，易破碎的性质 （（2）延展性）延展性 矿物在矿物在 锤击或拉伸下，易成为薄片或细丝的性质锤击或拉伸下，易成为薄片或细丝的性质 此为金属晶格矿物的一种特性此为金属晶格矿物的一种特性 （（3）弹性）弹性 矿物受到外力作用发生弯曲变形，外力解除后又恢复矿物受到外力作用发生弯曲变形，外力解除后又恢复 原状的性质内应力）原状的性质内应力） （（4）挠性）挠性 矿物受到外力作用发生弯曲变形，外力作用取消后不矿物受到外力作用发生弯曲变形，外力作用取消后不 能恢复原状的性质。

能恢复原状的性质7.3.5 矿物的热学性质矿物的热学性质 矿物受热后，所表现出来的各种特征矿物受热后，所表现出来的各种特征 ①① 导热性导热性 矿物传热的能力矿物传热的能力用导热系数表征卡用导热系数表征卡/ cm2 ，，导热系导热系数与晶体结构及温度有关数与晶体结构及温度有关 ②② 膨胀性膨胀性等轴晶系的矿物各方向的膨胀系数完全相同，其它晶系等轴晶系的矿物各方向的膨胀系数完全相同，其它晶系的矿物，则随结晶的方向而已的矿物，则随结晶的方向而已温度升高，原子间距变化温度升高，原子间距变化膨胀性膨胀性 膨胀系数表征膨胀系数表征 矿物受热后矿物受热后 ③③熔点熔点 矿物加热，达到一定温度会发生分解，矿物加热，达到一定温度会发生分解，由固态转变为由固态转变为液态液态，转变温度称熔点转变温度称熔点熔点的高低与矿物的化学成熔点的高低与矿物的化学成分及内部结构有关分及内部结构有关以离子键为主的矿物，最高；金属键的矿物，次之；以离子键为主的矿物，最高；金属键的矿物，次之；分子键的矿物，最低分子键的矿物，最低。

金金 1062oC 银银 960.5oC 铜铜 1083oC 铂铂 1774oC 铋铋 271oC 铁橄榄石铁橄榄石 1100oC 透透辉石辉石 1319oC 硅辉石硅辉石 1540oC 霞石霞石 1800oC 钠长石钠长石 1100oC 钙长石钙长石 1554oC 刚玉刚玉 2050oC 锆石锆石 3000oC 黄铜矿黄铜矿 500 oC ④④放射性放射性 放射性元素，能自发地从原子核内部放射出粒子或射放射性元素，能自发地从原子核内部放射出粒子或射 线，同时释放能量。

线，同时释放能量 可利用放射性，可利用放射性，鉴定、利用性质、测绝对年龄鉴定、利用性质、测绝对年龄7.3.6 其它性质其它性质 易燃性：易燃性：加热后易燃烧的性质加热后易燃烧的性质S、、P、、有机物）有机物） 挥发性：挥发性：加热中，某些组分易挥发雄黄、雌黄）加热中，某些组分易挥发雄黄、雌黄） 吸水性：吸水性：吸收空气中的水分高岭石）吸收空气中的水分高岭石） 嗅觉：嗅觉： 燃烧或锤击，发散出一定的气味燃烧或锤击，发散出一定的气味 味觉：味觉： 易溶矿物所特有的味石盐、明矾）易溶矿物所特有的味石盐、明矾） 触觉：触觉： 手触摸之感觉石墨、滑石、硅藻土）手触摸之感觉石墨、滑石、硅藻土）发光性：发光性：受到外界能量激发时，发出可见光的性质受到外界能量激发时，发出可见光的性质 因素：因素：加热、摩擦、阴极射线、紫外线、加热、摩擦、阴极射线、紫外线、X射线 可分为：可分为： 萤光：萤光：矿物在外界能量激发时发光，激发源撤消，矿物在外界能量激发时发光，激发源撤消， 发光立即停止。

金刚石、白钨矿）发光立即停止金刚石、白钨矿） 磷光：磷光：矿物在外界能量激发时发光，激发源撤消矿物在外界能量激发时发光，激发源撤消 后仍能继续发光一段时间磷灰石）后仍能继续发光一段时间磷灰石） 发光性对矿物的鉴定、找矿、选矿有实际意义发光性对矿物的鉴定、找矿、选矿有实际意义 附：晶体的键性、结构与物理性质的关系附：晶体的键性、结构与物理性质的关系 第六章第六章 矿物分类矿物分类 1.1 矿物的矿物的晶体化学晶体化学分类分类方案：方案：大类大类 类类 （亚类）（亚类） 族族 （亚族）（亚族） 种种 （亚种）（亚种）这一分类它能把矿物的化学成分与晶体结构紧密地联系起来，这一分类它能把矿物的化学成分与晶体结构紧密地联系起来，能从本质上阐明矿物的形态和物理性质。

能从本质上阐明矿物的形态和物理性质大类：大类：以化学成分为标志，把化合物类型相同或相似的一些以化学成分为标志，把化合物类型相同或相似的一些矿物，归并为一个大类矿物，归并为一个大类类：类： 在这个大类范围内，以阴离子或络阴离子的种类为标在这个大类范围内，以阴离子或络阴离子的种类为标志，把具有相同阴离子或络阴离子的一些矿物，归并志，把具有相同阴离子或络阴离子的一些矿物，归并为一类亚类：亚类：在某些类中，若矿物中的络阴离子在结构上有所不同在某些类中，若矿物中的络阴离子在结构上有所不同时，可再分为亚类时，可再分为亚类族：族： 在同一个类或亚类中，把化学成分类似晶体结构相同在同一个类或亚类中，把化学成分类似晶体结构相同的矿物，归并为一个族的矿物，归并为一个族亚族：亚族：若族过大，则可再根据组成矿物的阳离子种类和晶系，若族过大，则可再根据组成矿物的阳离子种类和晶系，划分出亚族划分出亚族种：种： 在族和亚族中，把化学成分和晶体结构均相同的一些在族和亚族中，把化学成分和晶体结构均相同的一些矿物定为一个矿物种矿物定为一个矿物种把具有相同化学成分的各个多把具有相同化学成分的各个多型变体，视为同一个矿物种。

类质同象系列的矿物，型变体，视为同一个矿物种类质同象系列的矿物，划分为不同的矿物种划分为不同的矿物种亚种：亚种：把属于同一个种的矿物，因在次要成分上或者在晶形、把属于同一个种的矿物，因在次要成分上或者在晶形、物理性质等到方面，表现出比较显著的差异者，划分物理性质等到方面，表现出比较显著的差异者，划分为某一矿物的亚种为某一矿物的亚种1.2 对矿物的具体分类如下：对矿物的具体分类如下：第一大类：自然元素矿物第一大类：自然元素矿物第二大类：硫化物及其类似化合物矿物第二大类：硫化物及其类似化合物矿物第三大类：卤化物矿物第三大类：卤化物矿物第四大类：氧化物及氢氧化物矿物第四大类：氧化物及氢氧化物矿物第五大类：含氧盐矿物第五大类：含氧盐矿物2 矿物的命名矿物的命名全世界已发现全世界已发现3400多种矿物多种矿物名称归纳：名称归纳：依矿物的化学成分命名的；依矿物的化学成分命名的；依矿物的物理性质命名的；依矿物的物理性质命名的；依化学成分结合物理性质命名的；依化学成分结合物理性质命名的；依矿物的晶体形态命名的；依矿物的晶体形态命名的；依物理性质结合晶体形态命名的；依物理性质结合晶体形态命名的；依人名、地名命名的等。

依人名、地名命名的等用化学成分来命名矿物是一种比较可取的方法，用化学成分来命名矿物是一种比较可取的方法，规律：规律： 呈金属光泽或从中提炼出金属的矿物，常称之为呈金属光泽或从中提炼出金属的矿物，常称之为XX矿矿；； 呈非金属光泽的矿物，称为呈非金属光泽的矿物，称为XX石石；； 供作宝石石料的矿物，多称为供作宝石石料的矿物，多称为X玉玉；； 以细小颗粒产出的矿物，称为以细小颗粒产出的矿物，称为X砂砂；； 地表次生的并呈松散状的矿物，称为地表次生的并呈松散状的矿物，称为X华华；； 易溶于水的硫酸（铅钒易溶于水的硫酸（铅钒PbSO4为例外），称为为例外），称为X矾矾3 含氧盐大类含氧盐大类3.1 概念概念 由络阴离子团与一系列金属和非金属阳离子结合形成的各由络阴离子团与一系列金属和非金属阳离子结合形成的各 种盐类矿物种盐类矿物络阴离子是小半径（＜络阴离子是小半径（＜0.6Å）、）、高电价（高电价（3、、4、、5、、6价）阳离子与氧结合形成的含氧酸根。

价）阳离子与氧结合形成的含氧酸根黄铜矿黄铜矿黄铜矿黄铜矿石榴子石石榴子石石榴子石石榴子石黄玉黄玉黄玉黄玉辰砂辰砂辰砂辰砂钨华钨华钨华钨华胆矾胆矾胆矾胆矾3.2 化学成分化学成分1、络阴离子团、络阴离子团2、团外阳离子、团外阳离子3、附加阴离子、附加阴离子4、类质同象、类质同象5、化学式、化学式3.3 化学键和结晶结构化学键和结晶结构1、化学键、化学键——共价键和离子键及氢键或分子键共价键和离子键及氢键或分子键 2、结晶结构、结晶结构基本结构单元是中心阴离子的氧原子配位多面体其基本结构单元是中心阴离子的氧原子配位多面体其多面体的形态大多数为四面体，亦有三角形者多面体的形态大多数为四面体，亦有三角形者3.4 含氧盐大类分类含氧盐大类分类 硅酸盐类硅酸盐类 硼酸盐类硼酸盐类 磷酸盐、坤酸盐（钒酸盐）类磷酸盐、坤酸盐（钒酸盐）类 碳酸盐类碳酸盐类 硫酸盐类硫酸盐类 硝酸盐类硝酸盐类 3.5 形态与物理性质形态与物理性质3.5.1 形态形态硅酸盐矿物的形态硅酸盐矿物的形态，主要取决于硅氧四面体骨干的，主要取决于硅氧四面体骨干的形成，团外阳离子配位多面体，形成，团外阳离子配位多面体，特别是特别是[AlO6]八面八面体的联接特点对形态也有重要影响。

晶体的延伸方体的联接特点对形态也有重要影响晶体的延伸方向往往是化学键强相对最大的方向，向往往是化学键强相对最大的方向，一般为硅氧一般为硅氧四面体骨干的伸展方向四面体骨干的伸展方向具具[SiO4]弧立四面体的硅酸盐弧立四面体的硅酸盐，形态上常表现为三，形态上常表现为三向等长的习性当有附加阴离子向等长的习性当有附加阴离子O2－－等存在时，结等存在时，结构中则可以出现构中则可以出现[AlO6]四面体链晶体多呈一向延长四面体链晶体多呈一向延长之柱状、针状形态之柱状、针状形态具环状硅氧四面体骨干的硅酸盐矿物具环状硅氧四面体骨干的硅酸盐矿物，晶体常呈柱，晶体常呈柱状，柱的延长方向与状，柱的延长方向与“环柱环柱”方向一致方向一致 具链状硅氧四面体骨干的硅酸盐晶体具链状硅氧四面体骨干的硅酸盐晶体常呈柱状或针状，晶体延长方向平行链的延伸方向常呈柱状或针状，晶体延长方向平行链的延伸方向 具层状硅氧骨干的硅酸盐矿物具层状硅氧骨干的硅酸盐矿物晶体呈板状、片状，甚至鳞片状，晶体发育方向平行于晶体呈板状、片状，甚至鳞片状，晶体发育方向平行于硅氧四面体骨干层硅氧四面体骨干层。

具有架状硅氧四面体骨干的硅酸盐具有架状硅氧四面体骨干的硅酸盐其形状取决架内化学键的强度，如长石架状结构中，平其形状取决架内化学键的强度，如长石架状结构中，平行于行于X轴和轴和Z轴有比较坚强的链，故发育成平行于轴有比较坚强的链，故发育成平行于X轴或轴或Z轴的柱状或板柱状晶体轴的柱状或板柱状晶体3.5.2 物理性质物理性质由其化学键决定，一般为透明由其化学键决定，一般为透明— 半透明，玻璃半透明，玻璃 — 金刚光金刚光泽，其颜色取决于阳离子种类，一般均为无色或浅色泽，其颜色取决于阳离子种类，一般均为无色或浅色硅酸盐矿物的解理主要与其硅氧四面体骨干的形式有关硅酸盐矿物的解理主要与其硅氧四面体骨干的形式有关解理方向平行于化学键强最大的方向具有解理方向平行于化学键强最大的方向具有[SiO4]弧弧立立四面体矿物，一般不发育解理具链状骨干者，四面体矿物，一般不发育解理具链状骨干者，常平行常平行[SiO4]四面体链的延长方向产生解理四面体链的延长方向产生解理具层状具层状骨干者，平行于骨干层有极好的解理具骨干者，平行于骨干层有极好的解理具架状架状骨干骨干者，解理取决于骨干内化学键的分布，一般平行于者，解理取决于骨干内化学键的分布，一般平行于化学键比较强的链或层的方向，而且架状骨干硅酸化学键比较强的链或层的方向，而且架状骨干硅酸盐矿物的解理，总体来说发育不良。

盐矿物的解理，总体来说发育不良硅酸盐矿物的硬度与骨干之间的阳离子的电荷、半径及配位硅酸盐矿物的硬度与骨干之间的阳离子的电荷、半径及配位特点有关特点有关阳离子电荷的增高和半径的减小，硬度逐渐增高阳离子电荷的增高和半径的减小，硬度逐渐增高对于同一种阳离子来讲，当以相同类型的化学对于同一种阳离子来讲，当以相同类型的化学键与键与阴离子结合时，阳离子的配位数越高，硬度愈高阴离子结合时，阳离子的配位数越高，硬度愈高硬度硬度变化总的趋势，从岛变化总的趋势，从岛—架，硬度变低架，硬度变低这与骨干这与骨干间的阳离子间的阳离子M—O非桥键强减小的特点相一致非桥键强减小的特点相一致 硅酸盐矿物的比重，与阳离子性质、结构形式，特硅酸盐矿物的比重，与阳离子性质、结构形式，特 别是孔隙大小有关别是孔隙大小有关一般具一般具[SiO4]弧立四面体骨干者，有较大比重，而弧立四面体骨干者，有较大比重，而且层状、架状骨干结构者，比重较小含水硅酸盐且层状、架状骨干结构者，比重较小含水硅酸盐矿物比重较小矿物比重较小4 硅酸盐类分类硅酸盐类分类 按骨干类型将硅酸盐类划分为按骨干类型将硅酸盐类划分为五个亚类五个亚类：： 岛状硅酸盐亚类岛状硅酸盐亚类 环状硅酸盐亚类环状硅酸盐亚类 链状硅酸盐亚类链状硅酸盐亚类 层状硅酸盐亚类层状硅酸盐亚类 架状硅酸盐亚类架状硅酸盐亚类第七章第七章 同同 质质 多多 象象 1 概概 念念 与与 分分 类类 1.1 概念：概念： 化学成分相同的物质，在不同的热力学条件下，结晶化学成分相同的物质，在不同的热力学条件下，结晶成成结构不同结构不同的几种晶体的现象。

的几种晶体的现象如：碳（如：碳（C））可结晶成金刚石和石墨可结晶成金刚石和石墨 把成分相同而结构不同的晶体称为某成分的同质多象把成分相同而结构不同的晶体称为某成分的同质多象 变体有同质二象；同质三象等有同质二象；同质三象等 同质多象的每一个变体都是一个同质多象的每一个变体都是一个独立的矿物种独立的矿物种 当外界条件改变当外界条件改变到一定程度时，为新条件下达到新的到一定程度时，为新条件下达到新的平衡，各变体之间就可能在结构上发生转变，平衡，各变体之间就可能在结构上发生转变，即即发生发生同质多象转变同质多象转变1.2 分类分类 据转变的速度和晶体结构改变的程度，据转变的速度和晶体结构改变的程度，可分为可分为两两类：类：（（（（1 1）位移性转变）位移性转变）位移性转变）位移性转变（改造式转变、（改造式转变、高低温转变高低温转变）：）：当两个变体结构间差异较小，当两个变体结构间差异较小，不需要破坏原有的键不需要破坏原有的键，只，只要质点从原先的位置稍作位移，就可从一种变体转变为要质点从原先的位置稍作位移，就可从一种变体转变为另一种变体。

转变一般是另一种变体转变一般是可逆的可逆的2 2）重建式转变）重建式转变）重建式转变）重建式转变：：当变体结构间差异较大，在转变过程中需要首先当变体结构间差异较大，在转变过程中需要首先破坏原破坏原变体的结构变体的结构，包括键性，配位数及堆积方式等的变化，，包括键性，配位数及堆积方式等的变化，才能重新建立起新变体的晶体结构这类转变一般是才能重新建立起新变体的晶体结构这类转变一般是不不可逆的可逆的二氧化硅各种变体之间的二氧化硅各种变体之间的转变关系及其规律转变关系及其规律：：1.3 1.3 石英晶型的转化石英晶型的转化石英晶型的转化石英晶型的转化石英在不同的热力学条件下有不同的变体石英在不同的热力学条件下有不同的变体：：α ----石英石英 α ----鳞石英鳞石英 α ----方石英方石英 熔熔体体β ----石英石英 β ----鳞石英鳞石英 β ----方石英方石英 γ ----鳞石英鳞石英8700C5730C14700C17230C2680C1600C1170Cα表示高温型，表示高温型， β表示低温型。

表示低温型横向转变（重建型）为一级转变（由表及里缓慢进行，不可逆）横向转变（重建型）为一级转变（由表及里缓慢进行，不可逆）纵向转变（位移型）为二级转变（表里瞬间同时进行，可逆）纵向转变（位移型）为二级转变（表里瞬间同时进行，可逆） 转化过程的分析：转化过程的分析： 在在常常压压的的情情况况下下,从从常常温温开开始始加加热热直直至至熔熔融融, 三三种种 状态之间经过一系列的晶型转化状态之间经过一系列的晶型转化. 1) 高温型的迟钝转化高温型的迟钝转化(横向转化横向转化) 2) 高低温型迅速转化高低温型迅速转化(纵向转化纵向转化)体积的变化：体积的变化： 在在8700C由由 a- 石石英英转转变变为为a-磷磷石石英英时时,转转化化速速度度慢慢,体积增加体积增加 16%. 在在5730C由由β-石英转变为石英转变为a -石英石英,转化迅速转化迅速,体积体积变化只增加变化只增加 0.82%.结论结论: 快速型转化的体积变化小快速型转化的体积变化小(易发生易发生)，危害大。

危害大 慢速型转化的体积变化大慢速型转化的体积变化大(不易发生不易发生)，危害小第八章第八章 硅硅 酸酸 盐盐1分类分类2 按结构特点分按结构特点分 岛状结构的硅酸盐类岛状结构的硅酸盐类 群组状结构的硅酸盐类群组状结构的硅酸盐类 链状结构的硅酸盐类链状结构的硅酸盐类 层状结构的硅酸盐类层状结构的硅酸盐类 架状结构的硅酸盐类架状结构的硅酸盐类2 分述分述2.1 2.1 岛状硅酸盐亚类岛状硅酸盐亚类岛状硅酸盐亚类岛状硅酸盐亚类2.1.1 概念概念由由[SiO4]4-弧立四面体和弧立四面体和[Si2O7]6-硅氧双四面体单独或硅氧双四面体单独或两者一起与团外阳离子结合形成的化合物两者一起与团外阳离子结合形成的化合物。

四面体四面体四面体四面体双双双双四面体四面体四面体四面体2.1.2 化学成分化学成分硅氧骨干硅氧骨干[SiO4]、、[Si2O7]均呈弧立的岛状，排列得紧均呈弧立的岛状，排列得紧密（比其它亚类），密（比其它亚类），Si：：O ＝＝1：：4 ~1：：3.5，，要求阳要求阳离子半径不能太大离子半径不能太大本亚类矿物的阳离子成分，电价高、半径小或中等本亚类矿物的阳离子成分，电价高、半径小或中等2.1.3 化学键和结晶结构化学键和结晶结构本亚类矿物络阴离子团与外阳离子的结合以离子键为本亚类矿物络阴离子团与外阳离子的结合以离子键为主，具有附加阴离子时，既有离子键，同时还有共价主，具有附加阴离子时，既有离子键，同时还有共价键或氢键性质键或氢键性质硅氧骨干整体以及氧原子和金属阳离子都具有紧密排硅氧骨干整体以及氧原子和金属阳离子都具有紧密排列的特点列的特点 2.1.4 形态和物理性质形态和物理性质本亚类矿物的形态决定于络阴离子团与团外阳离子的本亚类矿物的形态决定于络阴离子团与团外阳离子的排列形式以及附加阴离子的存在与否排列形式以及附加阴离子的存在与否无附加阴离无附加阴离子的常成三向等长的粒状；含有附加阴离子时，多成子的常成三向等长的粒状；含有附加阴离子时，多成一向延伸的柱状、针状；一向延伸的柱状、针状；MO6等配位多面体与等配位多面体与[SiO4] 在二维相联时，呈一向延伸与二向延伸的中间在二维相联时，呈一向延伸与二向延伸的中间型，板型，板柱状。

柱状本亚类矿物的物理性质，决定于阳离子成分、化学键本亚类矿物的物理性质，决定于阳离子成分、化学键性质及结晶结构性质及结晶结构阳离子为阳离子为Mg2+、、Al3+、、Ca2+等等S、、P区元素时呈无色；区元素时呈无色；Fe2+、、Fe3+、、Cr3+、、Ti2+、、Zr4+等等d区元素时，呈现各种不同深彩色本亚类矿物多区元素时，呈现各种不同深彩色本亚类矿物多为离子键、共价键性质为主，多数矿物透明、玻璃光为离子键、共价键性质为主，多数矿物透明、玻璃光泽多数阳离子电价高、半径小、排列紧密，故硬度泽多数阳离子电价高、半径小、排列紧密，故硬度（（6~8）和比重较其它亚类为大和比重较其它亚类为大2.1.5 分类分类 橄榄石族橄榄石族 石榴石族石榴石族 红柱石族红柱石族—夕线石、莫莱石夕线石、莫莱石橄榄石橄榄石橄榄石橄榄石石榴石石榴石石榴石石榴石红柱石红柱石红柱石红柱石2.2 群组状硅酸盐亚类群组状硅酸盐亚类2.2.1 概念概念 群组硅氧骨干群组硅氧骨干[SiO3] n2 n－－ 或双环骨干或双环骨干[Si2O5] n2 n－－ （（n=3，，4，，6））络阴离子团与团外离子相结合形成的络阴离子团与团外离子相结合形成的 化合物。

化合物 骨干可分三方环、四方环、六方环和六方双环等骨干可分三方环、四方环、六方环和六方双环等三方环三方环三方环三方环四方环四方环四方环四方环六方环六方环六方环六方环2.2.2 化学成分化学成分 在络阴离子团中在络阴离子团中Si：：O＝＝1：：3--1：：2.5硅氧骨干在结硅氧骨干在结 构中均呈构中均呈“岛状岛状”弧立存在，且较紧密排列，要求弧立存在，且较紧密排列，要求阳阳 离子半径小、电价高离子半径小、电价高 团外阳离子与硅氧骨干以附加阴离子之间以离子键团外阳离子与硅氧骨干以附加阴离子之间以离子键 结合为主，团内的键有共价键性质结合为主，团内的键有共价键性质2.2.3 化学键和结晶结构化学键和结晶结构 化学键性质与岛状亚类类似，不过离子键性增强化学键性质与岛状亚类类似，不过离子键性增强 环状硅酸盐亚类矿物中硅氧骨干的环面垂直于环状硅酸盐亚类矿物中硅氧骨干的环面垂直于Z轴，轴， 沿沿Z轴累迭因此，在轴累迭因此，在Z轴方向形成隧道状孔隙，其轴方向形成隧道状孔隙，其 中常由大半径阳离子占据中常由大半径阳离子占据。

2.2.4 形态和物理性质形态和物理性质本亚类矿物多呈柱状、针状等一向延伸者为主本亚类矿物多呈柱状、针状等一向延伸者为主物理性质决定于成分、化学键和结晶结构物理性质决定于成分、化学键和结晶结构本亚类矿物呈玻璃光泽、透明，浅颜色，硬度较高，本亚类矿物呈玻璃光泽、透明，浅颜色，硬度较高，解理不明显，有时具有垂直解理不明显，有时具有垂直Z轴的裂开轴的裂开2.2.5 分类分类 绿柱石族绿柱石族 —电气石族电气石族绿绿绿绿柱柱柱柱石石石石电电电电气气气气石石石石2.3 链状硅酸盐亚类链状硅酸盐亚类2.3.1 概念概念本亚类矿物是指由链状硅氧四面体骨干与金属阳离子本亚类矿物是指由链状硅氧四面体骨干与金属阳离子相结合形成的化合物，相结合形成的化合物，其中包括单链、双链和三链等其中包括单链、双链和三链等硅氧四面体骨干硅氧四面体骨干2.3.2 化学成分化学成分单链单链硅氧骨干中，一般很少或不存在硅氧骨干中，一般很少或不存在Al取代取代Si的现象的现象；；双双链链硅氧骨干中，允许硅氧骨干中，允许Al取代取代Si，，形成铝硅酸盐形成铝硅酸盐阳离子：阳离子：除了除了S、、P、、d区小半径元素外，区小半径元素外，S区的低电价、区的低电价、大半径阳离子大半径阳离子Li、、Na、、K等元素，是某些链状硅酸盐矿物等元素，是某些链状硅酸盐矿物的重要组成元素。

阳离子之间广泛形成类质同象的重要组成元素阳离子之间广泛形成类质同象2.3.3 化学键和结晶化学键和结晶 结构结构链状硅氧四面体链状硅氧四面体骨干与骨干外阳离子之间骨干与骨干外阳离子之间的结合以的结合以离子离子键键为主，双链硅酸盐中必有为主，双链硅酸盐中必有氢键氢键存在具有存在具有多键性多键性硅氧硅氧骨骨干沿干沿Z轴方向延伸，结晶结构简单，但链与链之间，轴方向延伸，结晶结构简单，但链与链之间，具具有有不同类型的孔隙，可以被不同的阳离子（不同类型的孔隙，可以被不同的阳离子（M））充填，充填，构构成成不同的不同的M—O配位多面体配位多面体2.3.4 形态和物性形态和物性硅氧骨干的特征硅氧骨干的特征决定了决定了晶体的形态为一向延伸，表现为晶体的形态为一向延伸，表现为柱状、针状等特点柱状、针状等特点光学性质与岛、环亚类相似但光学性质与岛、环亚类相似但表现明显的解理特征表现明显的解理特征2.3.5 分类分类 辉石族辉石族—斜方辉石和单斜辉石两个亚族斜方辉石和单斜辉石两个亚族角闪石族角闪石族—包括斜方晶系和单斜晶系两个亚族包括斜方晶系和单斜晶系两个亚族2.4 层状硅酸盐亚类层状硅酸盐亚类2.4.1 概念概念本亚类矿物，由层状硅氧四面体，骨干本亚类矿物，由层状硅氧四面体，骨干[Si4O10]n4n－－ 及及（（OH））－－与骨干外阳离子结合形成的矿物与骨干外阳离子结合形成的矿物。

2.4.2 化学成分化学成分A 络阴离子团：既有单纯的硅氧骨干层的络阴离子团：既有单纯的硅氧骨干层的[Si4O10] ，，也有也有部部 分分Si被被Al3+、、Fe3+等的替代等的替代 [Si4--XAlXO10]n B 附加阴离子：多数为（附加阴离子：多数为（OH））－－，，有时还可有有时还可有F－－C 阳离子：主要为阳离子：主要为S区和区和P区元素，部分区元素，部分d区元素D 部分矿物含有层间水，特别是蒙脱石等粘土矿物部分矿物含有层间水，特别是蒙脱石等粘土矿物2.4.3 化学键和结晶结构化学键和结晶结构 硅氧骨干内以共价键性为主，骨干外阳离子与骨干以离子硅氧骨干内以共价键性为主，骨干外阳离子与骨干以离子 键性为主键性为主结构特点：结构特点：每个每个[SiO4]四面体以三个桥式氧与相邻的硅氧四面四面体以三个桥式氧与相邻的硅氧四面 体联接成层状硅氧骨干每一层状骨干中所有的体联接成层状硅氧骨干每一层状骨干中所有的 桥式氧位于同一平面上，非桥式氧朝该平面的一桥式氧位于同一平面上，非桥式氧朝该平面的一 边，从而构成四面体结构层。

边，从而构成四面体结构层 中、小半径的阳离子中、小半径的阳离子Mg2+、、Fe2+、、Fe3+、、Al3+ 等，等，形成形成二维连续的六次配位的铝氧八面体结构层或镁氧八面体结二维连续的六次配位的铝氧八面体结构层或镁氧八面体结构层八面体层与硅氧四面体层联合组成结构单元层，或八面体层与硅氧四面体层联合组成结构单元层，或称称复合层复合层 在八面体层中，其八面体内的中心阳离子，有的是二在八面体层中，其八面体内的中心阳离子，有的是二价的价的Mg2+、、Fe2+，，有的是三价的有的是三价的Fe3+、、Al3+ ，，通常按八面体通常按八面体层中八面体的中心阳离子性质和充填数量，将层中八面体的中心阳离子性质和充填数量，将八面体划分八面体划分为为两种类型两种类型：： 其一为三八面体层；其一为三八面体层；具有与氢氧镁石具有与氢氧镁石Mg（（OH））2结构结构相同的特点，故又称氢氧镁石层；相同的特点，故又称氢氧镁石层； 其二其二为为二八面体层；二八面体层；这种八面体结构层具有与三水铝石这种八面体结构层具有与三水铝石Al（（OH））3结构相同的特点，所以又称氢氧铝石层。

若八面结构相同的特点，所以又称氢氧铝石层若八面体层中，二价和三价阳离子同时存在，则属于上述两者之体层中，二价和三价阳离子同时存在，则属于上述两者之间的中间类型间的中间类型四面体结构层（标记为四面体结构层（标记为T））和八面体结构层（标记为和八面体结构层（标记为O）） 结构单元层有两种形式：结构单元层有两种形式：（（1）） 由一个四面体层与一个八面体层重迭构成的二重层（由一个四面体层与一个八面体层重迭构成的二重层（标标记为记为T—O）；）；（（2）） 由两个四面体层和一个八面体层构成的三重层，八面体由两个四面体层和一个八面体层构成的三重层，八面体层夹在两个四面体层之间（层夹在两个四面体层之间（标记为标记为T—O—T）2.4.4 分类分类 按其单元层的形式及联接方式，按其单元层的形式及联接方式，主要有主要有四四种类型：种类型： 高岭石型高岭石型 滑石滑石—叶蜡石型叶蜡石型 云母型云母型 绿泥石型绿泥石型2.4.5 2.4.5 粘土类矿物粘土类矿物粘土类矿物粘土类矿物[1] [1] 概念概念概念概念粘土：粘土： 是黏土矿物的集合体。

是黏土矿物的集合体粘土矿物：粘土矿物：是各种颜色、细分散的多种含水的层状硅酸盐是各种颜色、细分散的多种含水的层状硅酸盐 及含水的非晶质硅酸盐矿物的总称及含水的非晶质硅酸盐矿物的总称[2] [2] 粘土矿物的分类粘土矿物的分类粘土矿物的分类粘土矿物的分类 1980年国际分类方案为：年国际分类方案为： 1：：1层型层型 -- 高岭石高岭石--- 蛇纹石族蛇纹石族 2：：1层型层型 -- 滑石滑石—叶腊石族、蒙皂石族、蛭石族、叶腊石族、蒙皂石族、蛭石族、 云母族、脆云母族、绿泥石族及坡缕云母族、脆云母族、绿泥石族及坡缕 石石—海泡石族海泡石族7个）个）[3] [3] 黏土矿物黏土矿物黏土矿物黏土矿物 的基本结构的基本结构的基本结构的基本结构 黏土矿物属于黏土矿物属于层状结构的硅酸盐矿物层状结构的硅酸盐矿物〔〔〔〔4 4〕〕〕〕 各种黏土各种黏土各种黏土各种黏土 矿物概述矿物概述矿物概述矿物概述高岭石：高岭石：化学式为：化学式为：Ai4[Si4O10](OH)8 形态为形态为 六角板状，呈六角板状，呈 书本状或蠕虫状结构。

高岭石晶格内的置换是很少书本状或蠕虫状结构高岭石晶格内的置换是很少 的在差热曲线上表现为的在差热曲线上表现为500oC---600oC有一个强的有一个强的 吸热谷，吸热谷，900oC---1000oC有一个大的放热峰，有一个大的放热峰， 1200oC也有一个放热峰也有一个放热峰埃洛石：埃洛石：化学式：化学式： Ai4[Si4O10](OH)8’4H2O 化学组成与高化学组成与高 岭石相同，但比高岭石多含岭石相同，但比高岭石多含2个分子的水呈多管个分子的水呈多管 状结构，形态多为管状，也有球状、三角状等通状结构，形态多为管状，也有球状、三角状等通 过热分析可以看出埃洛石过热分析可以看出埃洛石 在在100oC以下具失水性，以下具失水性， 100oC---400oC有微量失水，有微量失水，430oC--500oC结构水突结构水突 然迅速失去在然迅速失去在1650oC---1775oC熔化在室温下失熔化在室温下失 去的层间水不可复得去的层间水不可复得地开石及珍珠陶石：地开石及珍珠陶石：地开石及珍珠陶石：地开石及珍珠陶石：单斜晶系，化学式：单斜晶系，化学式： Ai4[Si4O10](OH)8 具多型性。

形态与高岭石基本相同，为六角板状，具多型性形态与高岭石基本相同，为六角板状， 或六角柱状或宝塔状结晶度较高差热曲线表现或六角柱状或宝塔状结晶度较高差热曲线表现 为脱（为脱（OH））温度要比高岭石高温度要比高岭石高100oC达达700oC左右 并具复谷性并具复谷性蒙脱石：蒙脱石：蒙脱石：蒙脱石：结构属结构属 2：：1 突出特点为突出特点为C轴的可变性，脱除层间轴的可变性，脱除层间 水的温度是水的温度是100oC---300oC ，，在差热曲线上表现为在差热曲线上表现为1- -2个吸热谷，谷的数目和温度与交换性阳离子有关个吸热谷，谷的数目和温度与交换性阳离子有关伊利石：伊利石：伊利石：伊利石：又称水云母结构属又称水云母结构属2：：1型属单斜晶系，呈不规型属单斜晶系，呈不规 则片状层间键比白云母弱，比蒙脱石强由该矿则片状层间键比白云母弱，比蒙脱石强由该矿 物组成的黏土，一般可塑性低，干后强度差，干燥物组成的黏土，一般可塑性低，干后强度差，干燥 和烧成收缩小，烧结温度低，烧结范围窄和烧成收缩小，烧结温度低，烧结范围窄白云母：白云母：白云母：白云母： 结构式为结构式为KAl2 2[(AlSi3 3)O1010](OH)2 2 属单斜晶系。

属单斜晶系 为六角板状差热曲线为：为六角板状差热曲线为： 100--150oC 550---600oC880oC910oC滑石：滑石：滑石：滑石： MgMg3 3(Si(Si4 4OO1010)(OH))(OH)2 2 为为2：：1型层状结构的硅酸盐型层状结构的硅酸盐 矿物，硬度为矿物，硬度为1 ，可作为电瓷用料无可塑性可作为电瓷用料无可塑性 叶腊石：叶腊石：叶腊石：叶腊石： AlAl2 2[Si[Si4 4OO1010](OH)](OH)2 2 属属2：：1型层状结构的硅酸盐矿型层状结构的硅酸盐矿 物，层间靠范德华力连结物，层间靠范德华力连结.有滑感，具挠性，烧有滑感，具挠性，烧成成 收缩小，线膨胀系数不大，适宜于快速烧成收缩小，线膨胀系数不大，适宜于快速烧成2.4.6 2.4.6 层状结构的硅酸盐晶体形态及物理性质层状结构的硅酸盐晶体形态及物理性质层状结构的硅酸盐晶体形态及物理性质层状结构的硅酸盐晶体形态及物理性质 形态取决于结构形态取决于结构，为片状、板状等两向延展，为片状、板状等两向延展 的结晶习性为主，亦有呈柱状晶体者。

的结晶习性为主，亦有呈柱状晶体者 层状硅酸盐矿物多数为无色或浅色、透明、层状硅酸盐矿物多数为无色或浅色、透明、 玻璃光泽、解理面表现出珍珠光泽特点其玻璃光泽、解理面表现出珍珠光泽特点其 颜色受颜色受Fe的含量影响的含量影响 层状硅酸盐矿物的硬度普遍低不同矿物之间层状硅酸盐矿物的硬度普遍低不同矿物之间的的 硬度差异主要取决于层间的结合力，平行于结硬度差异主要取决于层间的结合力，平行于结 构单元层发育极完全解理构单元层发育极完全解理2.4.7 2.4.7 黏土研究方法黏土研究方法黏土研究方法黏土研究方法 层状硅酸盐矿物，其结晶颗粒多数都很微小，研究方层状硅酸盐矿物，其结晶颗粒多数都很微小，研究方 法具有特殊的要求，法具有特殊的要求，比较有效的研究手段有：比较有效的研究手段有：（（1）） 黏土的简易鉴定法黏土的简易鉴定法（（2）） 化学分析法化学分析法（（3）） 物理分析法物理分析法：颗粒分析、可塑性实验、泥浆性能测定：颗粒分析、可塑性实验、泥浆性能测定（（4）） 矿物组成的测定矿物组成的测定：包括，热分析法、：包括，热分析法、X--射线研究法、射线研究法、电子衍射法电子衍射法 、电子显微镜法、核磁共振吸收法、、电子显微镜法、核磁共振吸收法、紫外吸紫外吸收光谱法等方法。

收光谱法等方法2.5 2.5 架状硅酸盐亚类架状硅酸盐亚类架状硅酸盐亚类架状硅酸盐亚类2.5.1 2.5.1 概念概念概念概念 由由[ZXSiN-XO2N]X-络离子团与阳离子结合形成的硅酸盐络离子团与阳离子结合形成的硅酸盐2.5.2 2.5.2 化学成分化学成分化学成分化学成分（（1）络阴离子团）络阴离子团[AlXSiN—XO2N]X- [SiO4]以四个角顶相联成三维空间无限延伸的骨架，在以四个角顶相联成三维空间无限延伸的骨架，在 [SiO4]中的部分中的部分Si4+被被Al3+所取代呈铝硅酸盐包括：所取代呈铝硅酸盐包括： 长石族长石族 付长石族付长石族 沸石族沸石族（（2）附加阴离子：）附加阴离子： 出现出现[CO3]2-、、[SO4]2-、、Cl－－、、F－－、、S2-等附加阴离子等附加阴离子。

3）阳离子）阳离子 主要是大半径、低电价的元素主要是大半径、低电价的元素4）） 水水 在部分架状硅酸盐矿物中含有大量的水在部分架状硅酸盐矿物中含有大量的水2.5.3 2.5.3 化学键和结晶结构化学键和结晶结构化学键和结晶结构化学键和结晶结构 Si—O和和Al—O四面体内的结合为共价键性质为主，四面体内的结合为共价键性质为主， 络阴离子团与团外阳离子之间为离子键性质为络阴离子团与团外阳离子之间为离子键性质为主2.5.4 2.5.4 物理性质物理性质物理性质物理性质 若不含杂质（微量元素）时，绝大部分架状硅酸盐矿若不含杂质（微量元素）时，绝大部分架状硅酸盐矿 物，无色、白色或浅色，透明至半透明，玻璃光泽，物，无色、白色或浅色，透明至半透明，玻璃光泽， 比重一般较低，硬度中等（比重一般较低，硬度中等（4—6）2.5.5 2.5.5 分类分类分类分类 根据根据[SiO4]中中Si被被Al或其它无素代替与否，或其它无素代替与否，划分为划分为 硅氧（硅氧（Si4O8—即即SiO2））型－－型－－ 石英族石英族 架状（铝）硅酸盐型－－－－架状（铝）硅酸盐型－－－－ 长石族长石族 付长石族付长石族 沸石族沸石族 以以石英族和长石族石英族和长石族为例予以讨论：为例予以讨论：2.5.5.1 2.5.5.1 石英族石英族石英族石英族〔〔1〕〕 石英的晶体结构石英的晶体结构 石英具有典型的架状结构，石英具有典型的架状结构， 其其[SiO4 ]四面体的连接方四面体的连接方 式有如下几种式有如下几种:（（1）） αα— 石英石英 属六方晶系。

结构特征为：属六方晶系结构特征为：C+扭曲扭曲（（2）） αα—-磷石英磷石英 属六方晶系结构特点为：属六方晶系结构特点为：P （（3）） αα—方石英方石英 属立方晶系对称特点为：属立方晶系对称特点为：C 从以上三种结构种可以看出：从以上三种结构种可以看出： 石英与方石英的转变要比石英与磷石英的转变容易一些石英与方石英的转变要比石英与磷石英的转变容易一些〔〔2〕〕化学组成化学组成 石英的化学组成主要是：二氧化硅，在其杂质中石英的化学组成主要是：二氧化硅，在其杂质中三氧三氧 化二铁化二铁为其为其 主要有害成分应控制在主要有害成分应控制在0.5% 以下 高高纯纯超超细细石石英英物物(粉粉)中中,二二氧氧化化硅硅含含量量大大于于99.9%,粒粒度度小于小于1.2微米微米.通常采用化学制备通常采用化学制备(用途用途).〔〔3〕〕 石英的一般性质石英的一般性质. 石石英英的的颜颜色色,根根据据不不同同的的晶晶型型和和类类别别,有有多多种种多多样样, 平平常常用用作作工工业业原原料料的的石石英英呈呈乳乳白白色色或或灰灰色色,有有玻玻璃璃光光泽泽 (断断口为油脂光泽口为油脂光泽),硬度为硬度为7,比重比重2.31-2.65,无解理。

无解理 〔〔4〕〕 同质多象转变同质多象转变 按照按照[SiO4]四面体连接方式四面体连接方式,有有三种最基本存在状态三种最基本存在状态: 石英石英 （（Quaytz) 870`C以下以下 磷石英磷石英 (Tridymite) 1470`C以下以下 方石英方石英 ( Cristobalite) 1713`C以下以下 超过超过1713`C以后以后,变为熔融态变为熔融态.在在自自然然界界中中则则大大部部分分以以石石英英的的形形态态稳稳定定存存在在.只只有有少少部份的以磷石英或方石英的介稳态存在部份的以磷石英或方石英的介稳态存在.〔〔5〕〕主要的变体类型：主要的变体类型：（（1）） 石英：石英：常表现出六方晶形的透明大晶体常表现出六方晶形的透明大晶体 常见的类型有常见的类型有：： β -------石英，常温下是稳定的。

石英，常温下是稳定的 α ------石英，在自然界中找不到天然的石英，在自然界中找不到天然的 （（2）） 磷石英磷石英：自然界以这种形式存在的石英为数极：自然界以这种形式存在的石英为数极 少石英很少直接转化为磷石英石英很少直接转化为磷石英 常见的类型有常见的类型有：： α ------磷石英：自然界难找到稳定范围为：磷石英：自然界难找到稳定范围为：870oC β ------磷石英：一种过渡形式的磷石英，存在的温度磷石英：一种过渡形式的磷石英，存在的温度 范围很窄，为：范围很窄，为：117---163oC γ ------ 鳞石英：呈半安定形态，能在常温下长久地鳞石英：呈半安定形态，能在常温下长久地 存在但自然界很少见到但自然界很少见到3）） 方石英：方石英：石英在石英在1200 0C 以上的温度下常时以上的温度下常时 间加热时便会转化成间加热时便会转化成 方石英，方石英， [6] [6] 石英、鳞石英与方石英的鉴别方法有石英、鳞石英与方石英的鉴别方法有石英、鳞石英与方石英的鉴别方法有石英、鳞石英与方石英的鉴别方法有 [1] 比重；比重； [2] 体积变化：体积变化： [3] 沉降法：沉降法： [4] 双折射率法：双折射率法： [5] 晶型比较法：晶型比较法： [6] 差热法：差热法：2.5.5.2 长石族长石族 长石是碱金属和碱土金属的铝硅酸盐矿物。

长石是碱金属和碱土金属的铝硅酸盐矿物〔〔1〕〕 长石的分类长石的分类 有四种：有四种：钾长石、钠长石、钙长石、钡长石钾长石、钠长石、钙长石、钡长石 按其化学组成可分为按其化学组成可分为三个亚族三个亚族：： 即即:正长石亚族、斜长石亚族、钡长石亚族正长石亚族、斜长石亚族、钡长石亚族 正长石亚族正长石亚族：： 是钾钠长石系列靠近钾端员的矿物，是钾钠长石系列靠近钾端员的矿物， 斜长石亚族斜长石亚族：： 是由钠长石和钙长石及它们的中间矿是由钠长石和钙长石及它们的中间矿 物组成的类质同象系列的总称物组成的类质同象系列的总称 生产中常用的长石为生产中常用的长石为：： 钾长石、微斜长石、钾长石、微斜长石、钠长石及斜长石中富钠长石及斜长石中富含钠的长石，含钠的长石，钙长石钙长石和钡长石一般不能单和钡长石一般不能单独作熔剂使用独作熔剂使用〔〔2〕〕 长石的晶体结构长石的晶体结构 长石结构中的基本单长石结构中的基本单元是四个四面体相互元是四个四面体相互共顶形成四联环，组共顶形成四联环，组成成曲轴状的链曲轴状的链，链与，链与链之间以侧向桥氧相链之间以侧向桥氧相连形成三维架状结构连形成三维架状结构透长石透长石透长石透长石钠长石钠长石钠长石钠长石正长石正长石正长石正长石〔〔3〕〕 长石的物理性质长石的物理性质长石的比重为长石的比重为2.56----3.37 ，， 硬度为硬度为6----6.5 ，， 熔点为熔点为11000C---17150C 颜色由无色颜色由无色---白色白色---灰白色灰白色----浅黄浅黄---肉红色。

肉红色〔〔4〕〕 长石的化学组成长石的化学组成 依其种类的不同主要成分为依其种类的不同主要成分为SiO2 Ai2O3 K2O Na2O CaO并含少量其他杂质成分，其中并含少量其他杂质成分，其中以三氧化二铁为有害以三氧化二铁为有害组分组分各种长石的理论组成如下：各种长石的理论组成如下： SiO2 Al2O3 K2O Na2O CaO 钾长石钾长石 64.7 18.4 16.9 ------ ----- 钠长石钠长石 68.6 19.6 ------ 11.8 ----- 钙长石钙长石 43.0 36.9 ------ ------ 20.1工业中所用的长石应符合下列工业中所用的长石应符合下列质量标准质量标准（（%）） SiO2 Fe2O3 MgO TiO2 Al2O3 K2O+Na2O CaO 烧失烧失 63-67 ＜＜0.5 ＜＜ 0.5 微量微量 18-22 ＞＞12 ＜＜ 1.0 ＜＜ 1.0 第九章第九章第九章第九章 鉴定和研究矿物鉴定和研究矿物鉴定和研究矿物鉴定和研究矿物 先从先从矿物外表可以观察到的特征入手，矿物外表可以观察到的特征入手， 然后然后根据所涉问题的性质和精度要求，根据所涉问题的性质和精度要求， 再再选用适宜的方法做进一步工作。

选用适宜的方法做进一步工作1 步骤步骤1.1 样品的挑选样品的挑选 按各种测试方法的规范要求，并考虑样品的代表性按各种测试方法的规范要求，并考虑样品的代表性1.2 肉眼观察肉眼观察 首先首先应对它的外表特征（晶形、晶面细节等）和各种物应对它的外表特征（晶形、晶面细节等）和各种物 理性质进行细致观察理性质进行细致观察并并密切注意它的共生矿物，充分利用矿物的共生规律，密切注意它的共生矿物，充分利用矿物的共生规律， 以作出初步判断以作出初步判断进而进而分析它的特殊性，选用适当的方法进一步鉴定，分析它的特殊性，选用适当的方法进一步鉴定，最后最后综合各种特征综合各种特征，，作出恰当的鉴定结论作出恰当的鉴定结论2 鉴定和研究矿物的主要方法鉴定和研究矿物的主要方法 方法多种多样常见有化学方法、物理方法、方法多种多样常见有化学方法、物理方法、物理－化学方法物理－化学方法2.1 鉴定和研究矿物的化学方法鉴定和研究矿物的化学方法 这类方法包括简易化学分析和化学全分析：这类方法包括简易化学分析和化学全分析：2.1.1 简易化学分析法简易化学分析法化学分析：化学分析： 就是以少数几种药品，通过简便的试验操作，就是以少数几种药品，通过简便的试验操作， 能迅速性地检验出样品（待定矿物）所含的主能迅速性地检验出样品（待定矿物）所含的主 要化学成分，达到鉴定矿物的一种方法要化学成分，达到鉴定矿物的一种方法。

斑点法斑点法 ：： 这一方法是将少量待定矿物的粉末溶于溶剂这一方法是将少量待定矿物的粉末溶于溶剂 （水或酸）中，使矿物中的元素呈离子状态，（水或酸）中，使矿物中的元素呈离子状态， 然后加微量试剂于溶液中，根据反应的颜色来然后加微量试剂于溶液中，根据反应的颜色来 确定元素的种类确定元素的种类这一试验可在白瓷板玻璃板这一试验可在白瓷板玻璃板 或滤纸上进行此法对金属硫化物及氧化物的或滤纸上进行此法对金属硫化物及氧化物的 效果效果 较好珠球反应：珠球反应： 这是测定变价金属元素的一种灵敏而简易的方这是测定变价金属元素的一种灵敏而简易的方 法法借反应后得到的高价态和低价态离子的颜借反应后得到的高价态和低价态离子的颜 色来判定为何种元素色来判定为何种元素显微化学分析法显微化学分析法 先将矿物制成溶液，取溶液置载玻片，先将矿物制成溶液，取溶液置载玻片， 然后加适当的试剂，然后加适当的试剂，在显微镜下观察在显微镜下观察 反应物的晶形和颜色反应物的晶形和颜色，来鉴定矿物。

来鉴定矿物2.1.2 化学全分析化学全分析 包括定量和定性的系统化学分析包括定量和定性的系统化学分析需需 要较多的设备和试剂，需要较多较纯要较多的设备和试剂，需要较多较纯 的样品，需要较高的技术和较长的时的样品，需要较高的技术和较长的时 间间在此之前，必须进行光谱分析在此之前，必须进行光谱分析2.2 鉴定和研究矿物的物理方法鉴定和研究矿物的物理方法 这类方法是以物理学的原理为基础，这类方法是以物理学的原理为基础， 借助各种仪器，以鉴定和研究借助各种仪器，以鉴定和研究矿物的矿物的 各种性质主要有：各种性质主要有：2.2.1 偏光和反光显微镜鉴定法偏光和反光显微镜鉴定法 利用晶体的光学性质而制定的一种鉴定和研究方法利用晶体的光学性质而制定的一种鉴定和研究方法 透明矿物透明矿物－薄片－偏光显微镜－薄片－偏光显微镜。

不透明矿物不透明矿物－光片－反光显微镜－光片－反光显微镜2.2.2 电子显微镜研究法电子显微镜研究法 适宜于研究一微米以下的微粒矿物适宜于研究一微米以下的微粒矿物尤其研究粒度小尤其研究粒度小 于于5微米的具有高分散度的黏土矿物最为有效微米的具有高分散度的黏土矿物最为有效 悬浮法制样－电镜下－观察荧光屏矿物图像－晶形轮悬浮法制样－电镜下－观察荧光屏矿物图像－晶形轮 廓、晶面特征、连晶形态廓、晶面特征、连晶形态 若利用超高压电子显微镜，可直接观察晶体结构和晶若利用超高压电子显微镜，可直接观察晶体结构和晶 体缺陷2.2.3 X－－射线分析射线分析[原理原理] 这一方法是基于这一方法是基于X射线的波长与结晶矿物内部质点间的射线的波长与结晶矿物内部质点间的 距离相近，属于同一个数量级距离相近，属于同一个数量级 ，当，当X射线进入矿物体射线进入矿物体 后可以产生衍射后可以产生衍射[方法方法] 应用应用X射线鉴定和研究矿物，有两种方法：射线鉴定和研究矿物，有两种方法：（（1）一是单晶法，）一是单晶法，利用利用X射线的衍射效应射线的衍射效应来测定晶体的晶胞来测定晶体的晶胞 参数、空间群以及各个原子（或离子）在参数、空间群以及各个原子（或离子）在 晶胞内具体位置的一种方法。

晶胞内具体位置的一种方法2）二是多晶体法）二是多晶体法，通称，通称粉末法粉末法，只要有少量结晶粉末即可只要有少量结晶粉末即可 粉末法是德拜与雪莱在粉末法是德拜与雪莱在1916年发明的，故年发明的，故 也叫德拜也叫德拜 -雪莱法其特点是样品用量少雪莱法其特点是样品用量少 不损坏样品不损坏样品2.2.4 光谱分析光谱分析 理论基础是理论基础是，各种化学元素在受到高温光源激发时，都，各种化学元素在受到高温光源激发时，都 能发射出它们各自的特征谱线，经棱镜或光栅分光测定能发射出它们各自的特征谱线，经棱镜或光栅分光测定后，既可根据样品所出现的特征谱线进行后，既可根据样品所出现的特征谱线进行定性分析定性分析，也，也可按谱线的强度进行可按谱线的强度进行定量分析定量分析这一方法是目前测定矿这一方法是目前测定矿物化学成分时普遍采用的一种分析手段物化学成分时普遍采用的一种分析手段 其主要优点优点是是样品用量少，（数毫克），能迅速准确地测定矿物中的样品用量少，（数毫克），能迅速准确地测定矿物中的金属阳离子，特别是对于稀有元素能获得良好的结果。

金属阳离子，特别是对于稀有元素能获得良好的结果缺点缺点是仪器复杂昂贵，并需较好的工作条件是仪器复杂昂贵，并需较好的工作条件2.2.5 电子探针分析电子探针分析最适宜于最适宜于测定微小矿物和包体成分的定性、定量以及稀测定微小矿物和包体成分的定性、定量以及稀有元素、贵金属赋存状态，范围原子序数有元素、贵金属赋存状态，范围原子序数5－－92的元素仪器仪器主要由探针、自动记录仪、及真空泵组成主要由探针、自动记录仪、及真空泵组成2.2.6 红外吸收光谱红外吸收光谱简称红外光谱，每一种矿物都有自己的特征吸收谱，对简称红外光谱，每一种矿物都有自己的特征吸收谱，对此光谱进行分析，可达到鉴定的目的红外光谱分析对此光谱进行分析，可达到鉴定的目的红外光谱分析对考察矿物中水的存在形式、络离子团、类质同象混入物考察矿物中水的存在形式、络离子团、类质同象混入物的细微变化和矿物相变等方面都是一种有效的手段的细微变化和矿物相变等方面都是一种有效的手段样品重量：样品重量：1.5mg制样方法：制样方法：压片法压片法2.3 鉴定和研究矿物的物理鉴定和研究矿物的物理——化学方法化学方法主要有：主要有：热分析、极谱分析及电渗析等热分析、极谱分析及电渗析等。

热分析法包括热重分析和差热分析热分析法包括热重分析和差热分析2.3.1 热重分析热重分析是测定矿物在加热过程中的重量变化来研究矿物的一种是测定矿物在加热过程中的重量变化来研究矿物的一种方法方法矿物在加热时因脱水而失去一部分重量，故又称失矿物在加热时因脱水而失去一部分重量，故又称失重分析或脱水试验重分析或脱水试验不同的含水矿物具有不同的脱不同的含水矿物具有不同的脱水曲线这一方法只限于鉴定、研究含水矿物这一方法只限于鉴定、研究含水矿物2.3.2 差热分析：差热分析：简称（简称（DTA））矿物在连续地加热过程中，伴随着物矿物在连续地加热过程中，伴随着物理理 －化学变化而产生吸热或放热效应因此，只要－化学变化而产生吸热或放热效应因此，只要准确地测定了热效应的强度，并和已知资料进行对准确地测定了热效应的强度，并和已知资料进行对比，比，就能对矿物作出就能对矿物作出定性和定量定性和定量的分析差热分析法：差热分析法：将试样粉末与中性体粉末分别装入样品容器，然后将试样粉末与中性体粉末分别装入样品容器，然后同时送入一高温炉中加热此时，插在它们中间的同时送入一高温炉中加热此时，插在它们中间的一对反接的热电偶，将把两者之间的温度差转换成一对反接的热电偶，将把两者之间的温度差转换成温差电动势，电子电位差计记录成差热曲线。

温差电动势，电子电位差计记录成差热曲线优点：优点：样品用量少（样品用量少（100—200mg）、）、分析用时短分析用时短（（90分钟以下）设备简单，可以自行装置分钟以下）设备简单，可以自行装置缺点：缺点：许多矿物的热效应数据近似，尤其当混合样品许多矿物的热效应数据近似，尤其当混合样品不能分离时，就会互相干扰，从而使鉴定工作不能分离时，就会互相干扰，从而使鉴定工作复杂化为了排除这种干扰，应与其它方法复杂化为了排除这种干扰，应与其它方法（特别是（特别是X射线分析）射线分析）配合使用配合使用以上方法是目前最常用的方法，其它方法还很多，需以上方法是目前最常用的方法，其它方法还很多，需要时可查阅有关资料要时可查阅有关资料第十章第十章第十章第十章 新型原料概述新型原料概述新型原料概述新型原料概述原料原料黏土、长石、石英、滑石、萤黏土、长石、石英、滑石、萤石、含锂矿物、碳酸盐矿物石、含锂矿物、碳酸盐矿物 氧化铝、氧化锆、二氧化钛、氧化氧化铝、氧化锆、二氧化钛、氧化铍、其它金属氧化物、稀土氧化物铍、其它金属氧化物、稀土氧化物碳化物、氮化物硼化碳化物、氮化物硼化物、硅化物物、硅化物电子浆料电子浆料粘合剂粘合剂封接浆料封接浆料矿物原料矿物原料氧化物原料氧化物原料非氧化物原料非氧化物原料辅助原料辅助原料高技术材料高技术材料纳米材料纳米材料、、剃度材料、智能剃度材料、智能材料、环境调和材料材料、环境调和材料1 纳米材料纳米材料1.1 概述概述纳米材料纳米材料：在纳米（：在纳米（1nm＝＝10-9m））长度范围（长度范围（1~100nm））内的内的微粒或结构、结晶或纳米复合的材料。

它具有既不微粒或结构、结晶或纳米复合的材料它具有既不同于微观粒子又不同于宏观物体的诸多特性其晶同于微观粒子又不同于宏观物体的诸多特性其晶粒的尺度小于微米结构，大于原子团粒的尺度小于微米结构，大于原子团结构组成结构组成具有纳米尺度的颗粒称之为具有纳米尺度的颗粒称之为颗粒组元颗粒组元（基元）（基元）颗粒之间的颗粒之间的界面组元界面组元1.2 纳米尺寸效应纳米尺寸效应 纳米微粒尺寸小、表面大纳米微粒尺寸小、表面大，使处于表面的原子数越来越多，，使处于表面的原子数越来越多，增大了纳米离子的活性增大了纳米离子的活性不但引起表面原子输送和构型的变化，不但引起表面原子输送和构型的变化，同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化，这种情况称同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化，这种情况称为为“表面与介面效应表面与介面效应”由于这种特性与组成纳米颗粒的尺寸由于这种特性与组成纳米颗粒的尺寸大小有关，因此又称为大小有关，因此又称为“纳米尺寸效应纳米尺寸效应”，也称小尺寸效应也称小尺寸效应 纳米颗粒发生效应的最大尺寸在纳米颗粒发生效应的最大尺寸在0.5~50nm很小范围内很小范围内 当纳米组织尺寸为当纳米组织尺寸为1~10nm时，在化学性能方面将引起很时，在化学性能方面将引起很大的变化，这种纳米化学效应表现为催化剂的作用；纳米光学大的变化，这种纳米化学效应表现为催化剂的作用；纳米光学效应则表现在非线性和非对称性方面，纳米磁效应已有许多应效应则表现在非线性和非对称性方面，纳米磁效应已有许多应用。

用 组织尺寸达到临界尺寸时，在两个相的作用下，产生中间组织尺寸达到临界尺寸时，在两个相的作用下，产生中间相，有时出现高弹性系数和高强度材料高强度材料具有高熔相，有时出现高弹性系数和高强度材料高强度材料具有高熔点、高弹性率、低膨胀的特性，因此与其它材料的接合、复合点、高弹性率、低膨胀的特性，因此与其它材料的接合、复合是很困难的是很困难的1.3 纳米材料的特性纳米材料的特性 纳米材料具有表面效应、界面效应、尺寸效应、量子尺纳米材料具有表面效应、界面效应、尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等基本特性寸效应、宏观量子隧道效应等基本特性 纳米材料的宏观物理性能：纳米材料的宏观物理性能： 1 高强度和高韧性高强度和高韧性 2 高热膨胀系数、高比热和低熔点高热膨胀系数、高比热和低熔点 3 导电率和磁化率导电率和磁化率1.4 纳米固体的制备方法纳米固体的制备方法 通常采用原位复合法，主要有以下几种：通常采用原位复合法，主要有以下几种： 1 气相处理气相处理 2 液体处理液体处理 3 融体处理融体处理 4 固体处理固体处理1.5 纳米复合材料纳米复合材料 在纳米复合材料中，微小的分散相（基元）的形式是多种在纳米复合材料中，微小的分散相（基元）的形式是多种多样的。

多样的 纳米材料的复合结构：纳米材料的复合结构：1.6 纳米颗粒复合材料的性能纳米颗粒复合材料的性能 纳米复合陶瓷材料的韧性和强度都有大幅度的提高纳米复合陶瓷材料的韧性和强度都有大幅度的提高对纳米颗粒的增强、增韧的机理主要是：对纳米颗粒的增强、增韧的机理主要是：1 组织的微细化作用，抑制晶粒成长和促进异常晶粒的组织的微细化作用，抑制晶粒成长和促进异常晶粒的长大2 微裂纹的产生可使断裂韧性提高微裂纹的产生可使断裂韧性提高1~3倍3 晶粒内产生亚晶界，使基体再细化而产生增强作用晶粒内产生亚晶界，使基体再细化而产生增强作用4 残余应力的产生使晶粒内的破坏成为主要形式残余应力的产生使晶粒内的破坏成为主要形式5 高温时阻止位错运动，提高耐高温性能高温时阻止位错运动，提高耐高温性能6 控制弹性模量、热膨胀系数等可改善材料的强度和韧控制弹性模量、热膨胀系数等可改善材料的强度和韧性等1.7 纳米陶瓷材料的应用与发展前景纳米陶瓷材料的应用与发展前景 近年来，纳米材料主要应用于近年来，纳米材料主要应用于：：——高纯高结晶氧化锆超细微粒子的生产，高纯高结晶氧化锆超细微粒子的生产，——防带电、遮紫外线、防反射等各种用途的超细粉。

防带电、遮紫外线、防反射等各种用途的超细粉——纳米微粒的银、氧化铝和氧化铁等在高聚合物氧化纳米微粒的银、氧化铝和氧化铁等在高聚合物氧化—还原还原及合成反应及合成反应 中作催化剂中作催化剂——纳米微粒掺合到发动机的液体或气体燃料中，可提高燃烧纳米微粒掺合到发动机的液体或气体燃料中，可提高燃烧效率——纳米材料的载体温度效应可引起电阻变化，制造温度、氧纳米材料的载体温度效应可引起电阻变化，制造温度、氧敏传感器敏传感器——纳米铍微粉录象带纳米铍微粉录象带——用各种纳米粒子注入人体的各个部位，可检查诊断病变和用各种纳米粒子注入人体的各个部位，可检查诊断病变和治疗——纳米微粒构成轻烧结体用来制造各种过滤器和热纳米微粒构成轻烧结体用来制造各种过滤器和热交换器——纳米高韧性复合材料用于汽轮机、陶瓷发动机以纳米高韧性复合材料用于汽轮机、陶瓷发动机以及各种工具的生产及各种工具的生产 目前，对纳米材料的结构和物理化学性能的研究目前，对纳米材料的结构和物理化学性能的研究正进入一个崭新的研究领域，正进入一个崭新的研究领域，它的研究是从微米它的研究是从微米复合向纳米复合化方面发展，现已达到实用化程复合向纳米复合化方面发展，现已达到实用化程度的除功能材料外，还有微米级基体中加入纳米度的除功能材料外，还有微米级基体中加入纳米相的结构材料。

相的结构材料 纳米材料的应用领域为微包覆、超级过滤、吸附、纳米材料的应用领域为微包覆、超级过滤、吸附、除臭、调湿、触媒、固定氧、传感器、光学功能除臭、调湿、触媒、固定氧、传感器、光学功能元件、电磁功能元件以及生活舒适化、改善环境元件、电磁功能元件以及生活舒适化、改善环境等方面2 几个概念几个概念2.1 梯度材料梯度材料 在同一材料内从不同方向上由一种功能逐步连续分布为在同一材料内从不同方向上由一种功能逐步连续分布为另一种功能的材料称为梯度功能材料另一种功能的材料称为梯度功能材料2.2 智能材料智能材料 同时具备检查功能（传感器功能）、信息处理功能以及同时具备检查功能（传感器功能）、信息处理功能以及指令和执行功能的材料称为智能材料指令和执行功能的材料称为智能材料2.3 环境调和材料环境调和材料 指与生态环境和谐或能共存的材料指与生态环境和谐或能共存的材料它是在它是在1988年第一年第一届届IUMRS国际会议上首先提出的日本铃木、山本等认国际会议上首先提出的日本铃木、山本等认为，环境负担最小，而再循环利用率最高的材料称为环境为，环境负担最小，而再循环利用率最高的材料称为环境材料。

材料第十一章第十一章 原料的评价原料的评价 天然原料天然原料通常根据它们的化学成分，来区分等级绝大部通常根据它们的化学成分，来区分等级绝大部分天然矿物需经过：分天然矿物需经过：开采开采—粉碎粉碎—提纯提纯—分级等分级等 有些有些新工艺新工艺对原料提出了更新更高的要求：对原料提出了更新更高的要求：考虑其化学组考虑其化学组成，主晶相所占比例，粒度分布范围，还要考虑形貌特征成，主晶相所占比例，粒度分布范围，还要考虑形貌特征，以，以确保配料的准确性和制品性能的重现性确保配料的准确性和制品性能的重现性1 原料的评价：原料的评价：1.1 成分评价成分评价 天然原料天然原料成分评价的依据是主要成分和有害杂质成分的成分评价的依据是主要成分和有害杂质成分的 含量含量，参考标准为国家的，参考标准为国家的“行业用原料质量体系标准行业用原料质量体系标准” 化工原料化工原料大都采用按化学组成分级大都采用按化学组成分级，即：工业纯、化，即：工业纯、化 学纯（学纯（CP）、）、分析纯（分析纯（AR））及光谱纯（及光谱纯（GR））等，并等，并 符合相应的国家标准。

符合相应的国家标准1.2 结构评价结构评价 主晶相主晶相通常采用高分辩率、性能稳定的通常采用高分辩率、性能稳定的X射射线衍射仪来确定，线衍射仪来确定，原料中除了化学组成有严格要原料中除了化学组成有严格要求外，一些新型制品对主晶相也有较严格要求求外，一些新型制品对主晶相也有较严格要求一般要求主晶相含量一般要求主晶相含量>95%，，高性能原料则要求主高性能原料则要求主晶相含量大于等于晶相含量大于等于99%. 近年来，新型原料已从单一产品，向着按给近年来，新型原料已从单一产品，向着按给定配料、制备原料的方向发展，这给定配料、制备原料的方向发展，这给X-射线定量射线定量分析提出了更高的要求分析提出了更高的要求 1.3 粒度评价粒度评价 原料颗粒的分类原料颗粒的分类一般认为：粗颗粒是指筛分一般认为：粗颗粒是指筛分法所得筛上物，细颗粒是筛下到法所得筛上物，细颗粒是筛下到10um级；亚超细级；亚超细颗粒为颗粒为10－－0.1um；；超细颗粒为超细颗粒为0.1um以下 文献中亚微米粉是指零点几个微米的粉沫文献中亚微米粉是指零点几个微米的粉沫。

纳米颗粒是指零点零几微米的粒子纳米颗粒是指零点零几微米的粒子1nm=0.001um，，与大块物质相比，纳米颗粒具有与大块物质相比，纳米颗粒具有异常物性如可观察到电子波的相干效应，粒度异常物性如可观察到电子波的相干效应，粒度已小于磁性物质的磁畴，或小于导电体中电子的已小于磁性物质的磁畴，或小于导电体中电子的平均自由程，或小于超导体电子对的平均寿命距平均自由程，或小于超导体电子对的平均寿命距离等 目前人们在应用中通常所指的超细颗粒大小目前人们在应用中通常所指的超细颗粒大小约在约在0.005－－0.5um范围范围 目前对粒度的测量主要有以下几种方法：目前对粒度的测量主要有以下几种方法： 筛分法筛分法 离心沉降法离心沉降法 显微镜法显微镜法 电镜法电镜法 扩散法等扩散法等1.4 形貌分析形貌分析 指对颗粒外貌的定量描述与粒度相似，对粉料活性指对颗粒外貌的定量描述与粒度相似，对粉料活性有重要影响有重要影响。

形貌分析对新型材料组成的混合均匀性，成形貌分析对新型材料组成的混合均匀性，成型，烧成及显微结构等有重要意义型，烧成及显微结构等有重要意义 具体可分为：具体可分为： a. 有显著方向性有显著方向性 呈一维伸展的有：针状、柱状、纤维状、呈一维伸展的有：针状、柱状、纤维状、 放射状等放射状等 b. 有显著宽度有显著宽度 呈二维伸展的有：板状、片状、鳞状呈二维伸展的有：板状、片状、鳞状 c. 无显著方向性无显著方向性 三维伸展的有：粒状、豆状、肾状、乳状三维伸展的有：粒状、豆状、肾状、乳状 块状块状. 原料形貌不仅取决于结晶习性和生长方向，更主要原料形貌不仅取决于结晶习性和生长方向，更主要的是取决于破碎、粉碎及研细方式。

的是取决于破碎、粉碎及研细方式第十二章第十二章 晶体光学基础晶体光学基础1 基本概念基本概念基本概念基本概念1.1 光的本性光的本性 （一）（一） 微粒说微粒说 （二）（二） 波动说波动说 （三）（三） 电磁波说电磁波说1.2 光波光波 光的波动形式是一种正弦曲线运动光的波动形式是一种正弦曲线运动1.3 光的干涉光的干涉 两个或两个以上光波沿同一方向在同一平面内振动时，两个或两个以上光波沿同一方向在同一平面内振动时， 发生发生互相迭加互相迭加，这种迭加作用称为，这种迭加作用称为光的干涉光的干涉1.4 光在均质体光在均质体和非均质体和非均质体中的传播中的传播1.4.1 概念概念均质体均质体:指光的传播指光的传播速度及其它速度及其它光学性质在光学性质在各方向都相各方向都相同的物质。

同的物质非均质体非均质体:光学性质光学性质随方向而异随方向而异的物质称为的物质称为非均质体非均质体R1R2irVi/Vr＝＝Sini/Sinr＝＝N 折射定律折射定律1.4.2 折射与折射率折射与折射率（（1））当当V1＞＞V2时，时，i ＞＞ r，，光线向靠近法线方向折射光线向靠近法线方向折射2））当当V1＜＜V2时，时，i ＜＜ r，，光线向离开法线方向折射光线向离开法线方向折射 当折射角当折射角r≧≧90时，光就全部向光密介质反射，时，光就全部向光密介质反射， 这种现这种现象称为象称为全反射全反射折射角为折射角为90的入射角称为的入射角称为临界入射角临界入射角3））当当N1＝＝N2，，i＝＝r，，光线进入第二种介质后传播方向不变光线进入第二种介质后传播方向不变1.4.3 绝对折射率和相对折射率绝对折射率和相对折射率 任何介质对于真空的折射率称为任何介质对于真空的折射率称为绝对折射率绝对折射率而与其余而与其余介质比较所得的折射率称为介质比较所得的折射率称为相对折射率相对折射率 绝对折射率绝对折射率 N2=N1N N2—第二种介质的绝对折射率第二种介质的绝对折射率 N1—第一种介质的绝对折射率第一种介质的绝对折射率 N —第二种介质对第一种介质的相对折射率第二种介质对第一种介质的相对折射率自然光：自然光：在垂直光波传播方向的平面内，各个方向上都有等振在垂直光波传播方向的平面内，各个方向上都有等振幅的光振动。

幅的光振动偏振光：偏振光：在垂直光波传播方向的某一固定方向上振动的光波在垂直光波传播方向的某一固定方向上振动的光波使自然光转变为偏光的作用称为使自然光转变为偏光的作用称为偏光化作用偏光化作用1.5 自然光与偏振光自然光与偏振光1.5.1 概念概念1.5.2 光波在非均质体中的传播特点光波在非均质体中的传播特点非均质体非均质体:中级晶族和低级晶族的矿物，中级晶族和低级晶族的矿物， 其光学性质随方向而异，称为光性非均质体其光学性质随方向而异，称为光性非均质体光波光波射入非均质体，除特殊方向之外，都要发生射入非均质体，除特殊方向之外，都要发生双折射双折射，，分解成两种偏光，偏光的折射率值之差称分解成两种偏光，偏光的折射率值之差称双折射率双折射率 光波在非均质体中传播时，其传播速度及折射率值，随光波在非均质体中传播时，其传播速度及折射率值，随光波在晶体中的振动方向不同而发生改变光波沿非均光波在晶体中的振动方向不同而发生改变光波沿非均质体的质体的特殊方向特殊方向射入时，射入时，不不发生双折射非均质体中，发生双折射非均质体中，这种不发生双折射的特殊方向称为这种不发生双折射的特殊方向称为光轴。

光轴 中级晶族晶体只有一个光轴方向，称为中级晶族晶体只有一个光轴方向，称为一轴晶一轴晶；；低级晶族晶体共有两个光轴方向，称为低级晶族晶体共有两个光轴方向，称为二轴晶二轴晶光波光波射入一轴晶矿物，发生双折射分解形成两种偏光射入一轴晶矿物，发生双折射分解形成两种偏光一种偏光，一种偏光，称为常光称为常光，以，以 “o”表示另一种偏光表示另一种偏光称为非称为非常光常光，以，以 “e”来表示注意：注意：观察光线入射观察光线入射冰州石后，光波振动冰州石后，光波振动方向的改变情况方向的改变情况原光波原光波晶体晶体入射入射分解分解速度不同，折射率速度不同，折射率不等，振动方向垂不等，振动方向垂直的直的两两条光线条光线旋转旋转90°旋转旋转90°旋转旋转90° 光波在非均质体中传播时，光波在非均质体中传播时，决定决定光波传播速度及折射率值光波传播速度及折射率值大小的是光波在晶体中的大小的是光波在晶体中的振动振动方向方向1.6 光率体光率体 光率体光率体是表示晶体中光波是表示晶体中光波振动方向与相应折射率之间关振动方向与相应折射率之间关系的一种系的一种光性指示体光性指示体，是一种，是一种几何形体几何形体。

1.6.1高级晶族光率体高级晶族光率体 均质体光率体是一个以相均质体光率体是一个以相应折射率值为半径的应折射率值为半径的球体球体R＝＝N1.6.2 中级晶族中级晶族 光率体光率体 中级晶族在中级晶族在对称上都有两个对称上都有两个特征方向：特征方向：Z及及X、、Y方向 常光的折射常光的折射率值用率值用“No”，，非常光的折射率非常光的折射率值用值用“Ne”表示 一轴晶的光一轴晶的光率体为一个率体为一个“旋旋转的椭球体转的椭球体” 石英晶体石英晶体 Ne＝＝1.553、、No＝＝1.544，，光率体的形态光率体的形态是沿着是沿着C轴拉轴拉长了一些长了一些 凡是凡是Ne＞＞No的光率体，的光率体，称为一轴晶正称为一轴晶正光率体，光率体，具备具备此种特点的矿此种特点的矿物就称为物就称为正光正光性矿物性矿物 方解石晶体，方解石晶体，Ne＝＝1.486、、No＝＝1.658，，Ne＜＜No，，光率光率体的形态好象是沿体的形态好象是沿C轴压扁了一些轴压扁了一些 凡是凡是Ne＜＜No的光率体的光率体，，就称为一轴晶负光性光率体，就称为一轴晶负光性光率体，而且有此种特点的矿物就称为负光性矿物。

而且有此种特点的矿物就称为负光性矿物一轴晶光率体一轴晶光率体，直立轴为，直立轴为Ne，，水平轴为水平轴为No 晶体中最大折射率与最晶体中最大折射率与最小折射率之差就是晶体的小折射率之差就是晶体的最最大双折射率大双折射率 一轴晶一轴晶正光性，双折射率＝正光性，双折射率＝Ne－－No；；负光性，双折射率＝负光性，双折射率＝No－－Ne 一轴晶矿物主要有以下一轴晶矿物主要有以下三种类型的切面：三种类型的切面： （（1）垂直光轴切面）垂直光轴切面 （（2）平行光轴切面）平行光轴切面 （（3）斜交光轴切面）斜交光轴切面1.6.3 低级晶族低级晶族 光率体光率体 低级晶族所低级晶族所有晶体的光率体有晶体的光率体在形态和结构上在形态和结构上均有均有大、中、小大、中、小三个主折射率值，三个主折射率值， 用用Ng、、Nm、、Np表示 二轴晶光二轴晶光率体是一个三轴率体是一个三轴椭球体镁橄榄石光率体的构成镁橄榄石光率体的构成 光线沿两个特殊的光线沿两个特殊的方向入射时，不发生双方向入射时，不发生双折射，而呈均质性，折射，而呈均质性，此此方向就为光轴方向就为光轴OA的方向。

的方向低级晶族晶体共有两个低级晶族晶体共有两个光轴方向，故称为光轴方向，故称为二轴二轴晶晶 二轴晶光率体中互二轴晶光率体中互相垂直的三个轴代表三相垂直的三个轴代表三个主要光学振动方向，个主要光学振动方向，称为光学主轴，而主轴称为光学主轴，而主轴的长短分别代表三个主的长短分别代表三个主折射率中的折射率中的Ng、、Nm、、Np大小包含任意两个大小包含任意两个主轴的面称为主轴面主轴的面称为主轴面三个主轴面互相垂直三个主轴面互相垂直 包含两光轴的面称为光轴面，以包含两光轴的面称为光轴面，以AP表示表示 通过光率体中通过光率体中心而垂直光轴的方向称为光学法线两光轴间的夹角称光轴角心而垂直光轴的方向称为光学法线两光轴间的夹角称光轴角光轴角有锐角与钝角之分光轴角有锐角与钝角之分锐角以符号锐角以符号2V表示表示 锐角的平分线称锐角等分线，以符号锐角的平分线称锐角等分线，以符号Bxa表示；钝角的平表示；钝角的平分线称钝角等分线，以符号分线称钝角等分线，以符号Bxo表示二轴晶光性符号的正负二轴晶光性符号的正负Bxa=Ng或或Bxo=Np，， 正光性Bxa=Np或或Bxo=Ng，， 负光性。

负光性 二轴晶光性的正负二轴晶光性的正负，，还可以三个主折射率的相还可以三个主折射率的相对大小予以表征：对大小予以表征：Ng—Nm＞＞Nm—Np 正正光性光性Ng—Nm＜＜Nm—Np 负负光性光性利用二轴晶光率体可确定光的利用二轴晶光率体可确定光的传播方向，振动方向及相应折传播方向，振动方向及相应折射率三者之间关系射率三者之间关系1 光沿光轴方向入射光沿光轴方向入射，双折，双折射率为射率为02 光沿主轴光沿主轴Nm方向入射方向入射，最，最高双折射率高双折射率3 光平行光平行Ng或或Np入射入射，双折，双折射率值介于射率值介于0与最大值之间与最大值之间 4 光沿某一主轴面倾斜入射，光沿某一主轴面倾斜入射，双折射率为椭圆长短半径之差双折射率为椭圆长短半径之差5 入射光的方向和光率体的入射光的方向和光率体的三个主轴都不平行或垂直三个主轴都不平行或垂直其光率体切面仍为椭圆光率体切面仍为椭圆二轴晶光率体的主要切面有二轴晶光率体的主要切面有⊥⊥OA的切面的切面∥∥AP切面切面⊥⊥Bxa切面切面（＋）（＋）⊥⊥Bxo的切面的切面（＋）（＋）⊥⊥AP的斜交切面的斜交切面（＋）（＋）任意的斜切面任意的斜切面（＋）（＋）2 光性方位光性方位光性方位光性方位:是指光率体在晶体中的位置（光率体主轴与结晶是指光率体在晶体中的位置（光率体主轴与结晶轴的关系）。

对于晶体的轴的关系）对于晶体的鉴定鉴定具有一定的意义具有一定的意义2.1 高级晶族的光性方位高级晶族的光性方位 等轴晶系晶体的光率体为一球形，在晶体中可处等轴晶系晶体的光率体为一球形，在晶体中可处于任意位置，故光性方位无实际意义于任意位置，故光性方位无实际意义2.2 中级晶族中级晶族 光性方位光性方位 中级晶族中级晶族光率体为一旋光率体为一旋转椭圆体转椭圆体 旋转轴旋转轴（光轴）的方（光轴）的方向恒与该晶族向恒与该晶族的唯一高次对的唯一高次对称轴（称轴（C轴）轴）的方向重合，的方向重合，光率体中心与光率体中心与晶体中心一致晶体中心一致2.3 低级晶族低级晶族 光性方位光性方位二轴晶光率体是一二轴晶光率体是一个三轴椭圆体其个三轴椭圆体其对称形为对称形为3L23PC在斜方晶系中在斜方晶系中，光，光率体的三个光学方率体的三个光学方轴与晶体的三个晶轴与晶体的三个晶轴轴重合重合单斜晶系单斜晶系最高对称最高对称型为型为L2PC，，其二次其二次对称轴（对称轴（Y轴）轴）必必与一光学主轴重合，与一光学主轴重合，其它二主轴与结晶其它二主轴与结晶轴斜交。

轴斜交三斜晶系三斜晶系 最高对最高对称轴型为称轴型为C，，光率体三光率体三个主轴与三个主轴与三个结晶轴都个结晶轴都是是斜交关系斜交关系，，斜交的角度斜交的角度因矿物不同因矿物不同而各不相同而各不相同3 光学显微镜光学显微镜 显微镜显微镜是由罗马是由罗马科学院院士法伯于科学院院士法伯于1325年创造的加利年创造的加利略是第一个使用显微略是第一个使用显微镜的人 用显微镜首次来用显微镜首次来研究科学的是荷兰显研究科学的是荷兰显微镜学家微镜学家列文豪克列文豪克 利用偏光显微镜利用偏光显微镜能对物体能对物体放大观察放大观察，，对晶体的一系列对晶体的一系列光学光学性质进行测定性质进行测定 显微镜总的放大显微镜总的放大倍数为目镜放大倍数倍数为目镜放大倍数与物镜放大倍数与物镜放大倍数乘积乘积3.1 偏光显微镜偏光显微镜 研究研究透明矿物透明矿物光光学性质的仪器是学性质的仪器是偏光偏光显微镜显微镜3.1.1 偏光显微镜的调节偏光显微镜的调节一一 装卸镜头装卸镜头 二二 调节光源调节光源三三 调节焦距调节焦距四四中心校正中心校正五五五五 偏光显微镜的检查与偏光显微镜的检查与校正校正 1 测定下偏光镜振动面测定下偏光镜振动面 2 上下偏光镜振动方向上下偏光镜振动方向 是否正交是否正交六六 偏光显微镜的保养偏光显微镜的保养3.1.2 单偏光镜单偏光镜单偏光镜单偏光镜 偏光显微镜中有两个偏光镜。

将上偏光镜拉出而保留下偏光显微镜中有两个偏光镜将上偏光镜拉出而保留下偏光镜，就构成单偏光系统偏光镜，就构成单偏光系统 用以获得平面偏光的装置有两种：用以获得平面偏光的装置有两种：一种是冰洲石棱镜，另一种是人造偏振片一种是冰洲石棱镜，另一种是人造偏振片 单偏光镜下的观察：单偏光镜下的观察： 形状、大小、解理、折光率、吸收形状、大小、解理、折光率、吸收一一 晶形的观察晶形的观察 对结晶形态的观察可以为其成因提供依据可以判断它们对结晶形态的观察可以为其成因提供依据可以判断它们的形成条件，结晶的先后顺序的形成条件，结晶的先后顺序 单晶物质在切片中的形状，常常因为切片方位不同而出现单晶物质在切片中的形状，常常因为切片方位不同而出现各种形状（综合）对于多晶物质或多相系统的集合体，根据它各种形状（综合）对于多晶物质或多相系统的集合体，根据它们之间的相互关系，们之间的相互关系，达到鉴别认识的目的达到鉴别认识的目的二二 解理的观察及解理的测定解理的观察及解理的测定 解理在镜下见到的是一些解理在镜下见到的是一些平行的细缝平行的细缝。

一般可以分成一般可以分成四级四级：：①① 极完全解理：极完全解理：解理缝呈细而连续的直线，解理缝之间宽度均匀解理缝呈细而连续的直线，解理缝之间宽度均匀②② 完全解理：完全解理： 解理缝虽清楚，但解理缝较粗，一条解理往往不解理缝虽清楚，但解理缝较粗，一条解理往往不 能贯穿到底而有中断现象能贯穿到底而有中断现象③③ 不完全解理：不完全解理：解理断断续续，仅能免强看出一个大致方向解理断断续续，仅能免强看出一个大致方向④④ 极不完全解理：极不完全解理：无解理 解理缝密度除与解理性质有关外，还与切片方向有密切关系解理缝密度除与解理性质有关外，还与切片方向有密切关系 当切片平面与解理面垂直时当切片平面与解理面垂直时，解理缝细而清楚，此时为解理，解理缝细而清楚，此时为解理缝的真实宽度缝的真实宽度当解理面与切片斜交，当解理面与切片斜交，解理缝看起来比较粗，且左解理缝看起来比较粗，且左右移动，可判断解理面与切面是否垂直右移动，可判断解理面与切面是否垂直 可见临界角，可见临界角，大小与大小与晶体和树胶折射率晶体和树胶折射率差值有关。

差值有关 两组解理之间的夹角称为两组解理之间的夹角称为解理角解理角只有垂直两组解理面只有垂直两组解理面的解理角才是真正的解理角具鉴定价值的解理角才是真正的解理角具鉴定价值在镜下的表现是在镜下的表现是：：两组解理缝细而清楚，升降镜筒时，解理不向左右移动两组解理缝细而清楚，升降镜筒时，解理不向左右移动 测定解理角：测定解理角： （（A-B））三三 颗粒大小的测定颗粒大小的测定 测定薄片中颗粒大小，用带有刻度的目镜来进行测定薄片中颗粒大小，用带有刻度的目镜来进行 A＝＝n·l四四 颜色、吸收性和多色性颜色、吸收性和多色性 光通过切片时，要被吸收掉一部分，晶体对白光中各色光通过切片时，要被吸收掉一部分，晶体对白光中各色光的吸收能力不同，光透过晶体后除去吸收掉的色光，其余光的吸收能力不同，光透过晶体后除去吸收掉的色光，其余色光互相混合，晶体就呈现颜色色光互相混合，晶体就呈现颜色颜色的浓度颜色的浓度：与晶体的吸收能力、薄片的厚度有关。

与晶体的吸收能力、薄片的厚度有关光性均质体：光性均质体：等厚切片中，颜色和浓度只有一种等厚切片中，颜色和浓度只有一种非均质体非均质体：： 对光的选择性吸收，随方向而异对光的选择性吸收，随方向而异 单偏光下转动物台时，许多晶体的单偏光下转动物台时，许多晶体的颜色及浓度颜色及浓度要要发生变化发生变化 通过晶体的光波振动方向不同，使晶体颜色发生通过晶体的光波振动方向不同，使晶体颜色发生改变的现象称为改变的现象称为多色性多色性，颜色浓度的改变现称为，颜色浓度的改变现称为吸收性吸收性 非均质体的多色性和吸收性与光率体有密切联系非均质体的多色性和吸收性与光率体有密切联系 一轴晶一轴晶有两个主折射率有两个主折射率Ne及及No，，当入射光的振当入射光的振动方向与这两个折射率主轴平行时，显示一轴晶动方向与这两个折射率主轴平行时，显示一轴晶两个主要的颜色两个主要的颜色 电气石电气石多色性公式多色性公式为：为：No＝＝兰紫色兰紫色 Ne＝＝浅紫色浅紫色 吸收性公式吸收性公式为：为： No＞＞Ne二轴晶二轴晶二轴晶二轴晶有三个主折射率有三个主折射率Np、、Nm、、Ng，，多色性及吸收性与这三多色性及吸收性与这三个主折射率轴所确定的振动方向有关。

个主折射率轴所确定的振动方向有关 普通角闪石普通角闪石：多色性公式：：多色性公式： Ng ＝＝深棕色深棕色 Nm＝＝黄棕色黄棕色 Np＝＝浅黄绿色浅黄绿色 吸收性公式：吸收性公式： Ng ＞＞ Nm ＞＞ Np确定晶体的多色性公式和吸收性公式，须在定向切片中进行确定晶体的多色性公式和吸收性公式，须在定向切片中进行五、轮廓、糙面、突起和贝克线的观察五、轮廓、糙面、突起和贝克线的观察 薄片中，晶体折射率的相对高低，可以通过晶体轮廓、薄片中，晶体折射率的相对高低，可以通过晶体轮廓、突起、糙面及贝克线等现象的观察加以判定突起、糙面及贝克线等现象的观察加以判定轮廓：轮廓：在单偏光镜下，有的矿物的边缘在单偏光镜下，有的矿物的边缘轮廓轮廓粗黑清楚，而有粗黑清楚，而有的边缘很细亮，不易辨别，这种现象称为轮廓清楚或的边缘很细亮，不易辨别，这种现象称为轮廓清楚或不清楚。

不清楚 薄片中晶体边缘的明暗粗细，决定于矿物的折射率与薄片中晶体边缘的明暗粗细，决定于矿物的折射率与树胶树胶N差值的大小（加拿大树胶折射率为差值的大小（加拿大树胶折射率为1.54）1））N＞＞1.74的晶体，边缘轮廓粗而黑暗，显得很清楚；的晶体，边缘轮廓粗而黑暗，显得很清楚；（（2））N=1.74~1.60的晶体边缘较细较清楚；的晶体边缘较细较清楚；（（3））N=1.60~1.50的晶体边缘很不明显；的晶体边缘很不明显；（（4））N＜＜1.50的晶体轮廓也较清楚的晶体轮廓也较清楚糙面：糙面：单偏光镜下，有些矿物表面似乎比较光滑，有的则较单偏光镜下，有些矿物表面似乎比较光滑，有的则较为粗糙，这种现象称为为粗糙，这种现象称为糙面糙面矿物与树胶折射率相差矿物与树胶折射率相差愈大，粗糙感就愈显著，反之，粗糙感就不明显愈大，粗糙感就愈显著，反之，粗糙感就不明显糙面与轮廓的关系糙面与轮廓的关系 糙面显著的矿物，轮廓也清楚糙面显著的矿物，轮廓也清楚突起：突起： 单偏光镜下，有的矿物比周围的矿物要高些，有的单偏光镜下，有的矿物比周围的矿物要高些，有的 又好象是低些，这种矿物高低的感觉称为突起。

又好象是低些，这种矿物高低的感觉称为突起 （（1））凡折射率比树胶大的晶体，属于正突起；凡折射率比树胶大的晶体，属于正突起； （（2））凡折射率比树胶小的晶体，属于负突起凡折射率比树胶小的晶体，属于负突起贝克线：贝克线：在折射率不等的两个介质交界处，在减弱入射光量的在折射率不等的两个介质交界处，在减弱入射光量的条件下，有一条细的明亮光带，稍微升降镜筒时，这条件下，有一条细的明亮光带，稍微升降镜筒时，这条亮带作明显的移动，这条亮带称为贝克线条亮带作明显的移动，这条亮带称为贝克线灵敏度灵敏度：介质折射率差值＜：介质折射率差值＜0.001时，贝克线仍清楚若采用时，贝克线仍清楚若采用单色光来观察，灵敏度可达单色光来观察，灵敏度可达0.0005移动规律移动规律：提升镜筒时，贝克线向折射率高的方向移动，下降：提升镜筒时，贝克线向折射率高的方向移动，下降镜筒时，贝克线向折射率小的方向移动镜筒时，贝克线向折射率小的方向移动 第十三章第十三章 习习 题题1 在面心立方和体心立方中，最密排的平面的符合是什么在面心立方和体心立方中，最密排的平面的符合是什么？？2 为何等轴晶系有原始、面心、体心格子，而没有单面心为何等轴晶系有原始、面心、体心格子，而没有单面心 格子？格子？3 图示为面心正交格子去掉单面心后的结点排列情况，图图示为面心正交格子去掉单面心后的结点排列情况，图在三维空间无限重复，能否形成一空间点阵？在三维空间无限重复，能否形成一空间点阵？4 以以NaCl晶体为例，说明面心立方紧密堆积中的八面体和四晶体为例，说明面心立方紧密堆积中的八面体和四 面体空隙的位面体空隙的位 置和数量。

置和数量5 简述晶体的均一性、异向性、对称性及三者之间的关系简述晶体的均一性、异向性、对称性及三者之间的关系6 说明等轴晶系晶体中，（说明等轴晶系晶体中，（TTT）、（）、（TT1）、（）、（222）、）、（（111）、（）、（110））晶面之间的几何关系晶面之间的几何关系7 在立方和四方晶体结构中，给出在立方和四方晶体结构中，给出〔〔110〕〕的方向8 何谓离子的有效半径，举例说明它对晶体结构的影响何谓离子的有效半径，举例说明它对晶体结构的影响9 临界半径比的定义是：密堆的负离子恰好相互接触，并与临界半径比的定义是：密堆的负离子恰好相互接触，并与中心的正离子也恰好接触的条件下，正离子的半径与负离中心的正离子也恰好接触的条件下，正离子的半径与负离子的半径之比：即出现一种配位形式的下限计算下列各子的半径之比：即出现一种配位形式的下限计算下列各类配位时的临界半径比类配位时的临界半径比 （（1）立方体配位）立方体配位 （（2）八面体配位）八面体配位 （（3）四面体配位）四面体配位 （（4）三角形配位）三角形配位 10 根据原子半径根据原子半径r和晶胞参数，计算面心立方，六方，体心和晶胞参数，计算面心立方，六方，体心立方晶胞的空间堆积系数。

立方晶胞的空间堆积系数11 画出画出MgO的（的（110）、（）、（111）晶面上的原子排列图，示出）晶面上的原子排列图，示出其密排方向，指出四面体及八面体空隙的位置其密排方向，指出四面体及八面体空隙的位置12Pb是面心立方结构，原子半径为是面心立方结构，原子半径为0.1750nm，，求它的单位晶求它的单位晶胞体积13（（1）在氧离子立方密堆中，画出适合于阳离子位置的间）在氧离子立方密堆中，画出适合于阳离子位置的间隙类型及位置，八面体间隙位置数与氧离子数之比为若干隙类型及位置，八面体间隙位置数与氧离子数之比为若干？四面体间隙位置数与氧离子数之比又为若干？？四面体间隙位置数与氧离子数之比又为若干？14 （（2）用键强度及鲍林规则解释，对于获得稳定的结构）用键强度及鲍林规则解释，对于获得稳定的结构各需要何种价离子，其中各需要何种价离子，其中 a 所有八面体空隙位置均填满；所有八面体空隙位置均填满； b 所有四面体空隙位置均填满；所有四面体空隙位置均填满；  c 填满一半八面体空隙位置；填满一半八面体空隙位置； d 填满一半四面体空隙位置，填满一半四面体空隙位置， 并对每一种举出一个例子。

并对每一种举出一个例子14 钙钛矿是钙钛矿是ABO3型结构，根据其结构特点型结构，根据其结构特点 （（1）画出钙钛矿的理想晶胞结构，）画出钙钛矿的理想晶胞结构， （（2）结构中离子的配位数各为若干？）结构中离子的配位数各为若干？ （（3）结构满足鲍林规则？）结构满足鲍林规则？15 CsCl NaCl TiO2结构有何不同；指出它们具有哪些物理结构有何不同；指出它们具有哪些物理性质？性质？16 论述铝在硅酸盐中的作用论述铝在硅酸盐中的作用17 为什么架状结构的硅酸盐必须是铝硅酸盐，其团外阳离子为什么架状结构的硅酸盐必须是铝硅酸盐，其团外阳离子具有哪些特点？具有哪些特点？18 论述硅酸盐晶体结构的特点论述硅酸盐晶体结构的特点19 分析高岭石，滑石，白云母在结构和性质上的异同点分析高岭石，滑石，白云母在结构和性质上的异同点20 在差热分析中，如何测定样品的差热曲线？试画出高岭石及在差热分析中，如何测定样品的差热曲线？试画出高岭石及多水高岭石多水高岭石 差热曲线的大致形状并分析之。

差热曲线的大致形状并分析之21 指出二轴晶负光性的矿物，其指出二轴晶负光性的矿物，其⊥⊥Bxa切面光率体特征切面光率体特征22 利用偏光显微镜研究矿物的双折射率值时，怎样测定相邻的利用偏光显微镜研究矿物的双折射率值时，怎样测定相邻的两种矿物折射率的相对大小？准确测定应怎样进行？两种矿物折射率的相对大小？准确测定应怎样进行？23 纳米材料具有哪些特性？尺寸效应的含义？举例说明应用纳米材料具有哪些特性？尺寸效应的含义？举例说明应用前景24 如何进行原料的综合评价？如何进行原料的综合评价？25 在单偏光镜下，可观察晶体的哪些光学现象？指出单偏光镜在单偏光镜下，可观察晶体的哪些光学现象？指出单偏光镜与正交偏光镜的区别与正交偏光镜的区别26 新型的原料包括哪些类型？新型的原料包括哪些类型？。