绪论晶体及其基本性质(“晶体”文档)共69张

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,课程说明,课程名称:,矿物岩石学,Mineralogy and Petrology,授课教师,: 陆银平,学 分,总学时数,: 44（32/12）,周学时数,: 6,1,教材及参考书,教材,唐洪明，矿物岩石学，石油工业出版社，2007,参考书,卓越，矿物岩石学，煤炭工业出版社，1994,周乐光，矿石学基础，冶金工业出版社，1990,张志雄，矿石学，冶金工业出版社，1981,潘兆橹，结晶学及矿物学，地质出版社，,2002,马光，实用矿物学，沈阳出版社，2007,2,时间安排,周一、周三、周五,共8周,：9月20日 11月8 日,实习安排：（资环楼三楼）,3,考试方式,平时成绩占,30%,(包括出勤、上课情况和实验报告),期末考试成绩占,70%,考查方式：,闭卷考试,4,联系方式,Tel：,E-mail：,5,第一章 绪论,为什么要学习矿物岩石学,课程内容,与其它学科的关系,在学科体系中的位置,矿物加工的范畴,主要任务,6,为什么要学习矿物岩石学,专业基础课,矿物加工工程专业,选矿,矿石,晶体,矿物,岩石,岩石学,结晶学,矿物学,矿物岩石学,7,课程内容,矿物学,岩石学,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。,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、用途等。,以,岩石,为研究对象，研究岩石的分类，常见岩石形成的地质作用、生成环境及成因等。,空间性,抽象性,逻辑性,共性,经验性、感性、,具体性、个性,归纳分类性、,8,课程内容,绪论,1学时,结晶学基础,5学时,矿物通论,8学时（实习1）,矿物各论,10学时（实习2-实习5）,岩浆岩总论,2学时,变质岩总论,2学时,沉积岩总论,2学时（实习6）,复习,2学时,9,与其它学科的关系,10,在学科体系中的位置,选矿学,矿产资源,综合利用,非金属矿,加工,矿物岩石学,/,为后续的专业教学及学生毕业后的工作，提供加工原料方面的总体说明和知识准备。,11,矿物加工的范畴,AApplied Mineralogy,工艺矿物学应用,BComminution and Classification,碎磨与分级,CPhysical Separation,物理分选,DFloatation Chemistry,浮选表面化学,ESulphide Flotation,硫化矿浮选,FNon-Sulphide Flotation,非硫化矿浮选,GReagent in Mineral Industry,矿用药剂,12,矿物加工的范畴,HProcessing of Complex Ores,复杂矿石的处理,IProcessing of Industrial Minerals and Coal,工业矿物和煤的处理,JSolid-Liquid Separation,固液分离技术,KDispersion and Aggregation,分散与团矿,LProcess Simulation, Expert System and Control of Mineral Processing,矿物加工中的过程模拟、专家系统与控制,13,矿物加工的范畴,MBio hydrometallurgy,生物冶金,NMineral Chemical Processing,矿物化学加工,OPowder Technology,粉体技术,PMineral Materials,矿物材料,QTreatment and Recycling for Solid Waste,固体废弃物的处理与循环利用,RWaste water treatment,废水处理,14,矿物加工的范畴,SSecondary Resource Recovery,二次资源回收,TSoil Remediation,土壤改良,UConcentrator Engineering and Process Design,选矿厂工艺设计,VApplication of Mineral Processing in Related Industry,矿物加工在其它行业的应用,15,主要任务,能正确地读懂和运用文献中与“,矿石,”有关的文字说明与论述。,对矿石组成的基本单元-,矿物,，具有理性和感性方面的坚实基础。（,岩盐,）,掌握,矿物肉眼鉴定,方法，对工业生产中经济价值较高的常见矿物,（近,60,种 ），,具有较强的识别能力。-,基本技能,16,石盐 /岩盐Halite,晶体形态：,六八面体晶类,，常见的晶形为,立方体a100,，其次有八面体与立方体的,聚形,晶体结构,晶系和空间群： -,等轴晶系,；,晶胞参数,：-a=5.64;z=4;,粉晶数据：-2.821(1) 1.994(0.55) 1.628(0.15),18,石盐 /岩盐Halite,光学性质,颜色,：-纯净者无色透明，含有,条痕,：-白色,透明度,：-透明,光泽,：-玻璃光泽,力学性质,硬度,： -2,比重,：,解理,：-解理100极完全,断口,：-断口呈贝壳状,其它性质,：,脆性；单向延续加压引起柔性变形,19,第二章 结晶学基础,P6,20,主要内容,晶体及其基本性质,晶体的对称及晶体的分类,晶体的理想形态,晶体定向和晶面符号,晶体的规则连生,21,第一节 晶体及其基本性质,晶体的概念,晶体的空间格子,晶体的形成方式（自学）,晶体生长的一般规律 （自学）,影响晶体生长的主要外部因素（自学）,晶体的基本性质,22,一、晶体的概念,举例：石盐、冰糖、石膏、雪花,颜色,：五颜六色,大小,：相差悬殊,形状：形状各异,颜色、大小、形态不同的同种矿物的晶体，其化学性质及物理性质都是相同的，因而其,本质也是相同,的。,23,无色透明且具有多面体外形的,水晶,crystal,具有,规则多面体外形,的天然矿物（方铅矿、黄铁矿-立方体；磁铁矿-八面体；石榴石-菱形十二面体）,晶体是具有,格子构造,的固体（,内部质点在三维空间作周期性的重复排列的,固体）（举例：,石盐,）,晶体的本质？,24,1,2,3,非晶体,准,晶体,晶体,具有,格子,构造,的,固体,。,不,具有,格子,构造,的,固,态,物质,。,如玻璃、松香、琥珀、蛋白石,既不象非晶质完全无序分布；,又不象晶体成三维周期平移有序分布。,晶体的概念,25,二、晶体的空间格子,空,间,格子,晶,体,格,子,构造,相,当,点,空,间点,阵,26,空间格子的组成要素,氯化铯 的晶体结构（左）与空间格子（右）,27,二、晶体的空间格子,空间格子(,space lattice),：,表示晶体内部质点重复规律的几何图形。,相当点：,在晶体结构中，,性质、环境和方位相同的点。,28,二、晶体的空间格子,29,二、晶体的空间格子,相当点是纯粹的,几何点,，没有任何物理上和化学上的意义，不表示具体质点的种类、大小及相互关系。,空间格子的形态特征与相当点的选择无关，仅取决于,晶体的内部结构,。,同一晶体中，相当点有多种选取方式，但其空间格子均是相同的。,不同种类的晶体，其空间格子通常是各不相同的。,30,空间格子的组成要素,结点,行列,面网,平行六面体,31,空间格子的组成要素,结点（node)：,组成空间格子的点，代表晶体结构中的相当点。,行列(row)：,质点在一条直线上的排列。,空间格子,空间格子的行列,32,空间格子的组成要素,结点间距row spacing,：同一行列中相邻两质点间的距离。,行列是无限多的。,在相互平行的行列中，结点间距相等；不平行的行列中结点间距一般不相等。,33,空间格子要素,面网(net)：,结点在一个平面上的排列。,面网密度(reticular density),：面网中单位面积内的结点数目。,面网间距(interplanar spacing),：两个相邻面网间的垂直距离。,空间格子的面网,34,空间格子要素,面网是,无限多,的。,相互平行,的面网，其面网密度和面网间距,相等,。,相互不平行,的面网，其面网密度和面网间距一般,不相等,。,35,单位空间格子及晶胞,平行六面体：,连接空间格子,不在同一平面,上的四个相邻的结点，可以构成三个不共面的行列，与这三条行列相应的,三组平行行列,便将整个空间格子划分成一系列平行叠置的平行六面体。,36,单位空间格子及晶胞,空间格子,平行六面体,37,单位空间格子及晶胞,平行六面体是空间格子的,基本单位,。,空间格子可能看成是无数,平行六面体在三维空间相互平行、无间隙的叠置,而成。,平行六面体的8个角顶均被结点占据，其面心或体心也可能有结点分布。,38,单位空间格子及晶胞,单位空间格子,：能反映空间格子,对称特性,的、行列间,相互正交,或,近于正交,的且,体积最小,的（,唯一,的）平行六面体。,单位空间格子参数,：表征单位空间格子形状及大小的,3个棱长,（即3个方向上的结点间距） a,0,、b,0,、c,0,和三者间的,交角,、，简称,格子参数,。,39,单位空间格子及晶胞,晶胞,：,实际晶体,中，由具体质点所构成的，,形状和大小与单位空间格子一致,的最小晶体。,晶体是由晶胞在三维空间无间断的平移叠置而成。,单位空间格子参数-,晶胞参数,40,单位空间格子及晶胞,空间格子,结点,行列,面网,单位空间格子,几何意义,微观,无限,实际晶体,质点,晶棱,晶面,晶胞,实体,宏观,有限,41,分类依据：平行六面体的形状和大小,a,立方格子,ab c， 90,b,四方格子,a bc， 90,c,六方格子,a b c， 90, 120 ,空间格子的分类,42,d,三方格子,a b c， 90,e,斜方格子,a b c， 90,f,单斜格子,a b c， 90， 90 ,g,三斜格子,a b c， 90,空间格子的分类,43,空间格子的分类,方铅矿：,等轴晶系,a,0,锡石：四方晶系,a,0,=0.4737nm，c,0,=0.3185nm,高岭石：,三斜晶系,a,0,0.514nm，b,0,=0.893nm，c,0,=0.737nm，=91.8，=104.7，=90,44,空间格子的分类,分类依据：结点的分布情况,原始格子（P）-,结点分布于平行六面体的,角顶,上。,底心格子（C） -,结点分布于平行六面体的,角顶,及一,对面的中心。,体心格子（I） -,结点分布于平行六面体的,角顶,及,体的中心。,面心格子（F） -,结点分布于平行六面体的,角顶,及每个,面的中心。,45,空间格子的分类,46,空间格子的分类,七种平行六面体形状-七套晶体常数七个晶系,每种形状有四种类型，那么就有74=,28,种空间格子？,但在这28种中，某些类型的格子彼此重复并可转换，还有一些不符合某晶系的对称特点而不能在该晶系中存在，因此,只有,14,种空间格子，也叫,14种布拉维格子,。（A.Bravais于1848年最先推导出来的）,47,十四种布拉维格子,P10,48,六、 晶体的基本性质,自限性,均一性和异向性,对称性,固定的熔点,最小内能和稳定性,49,晶体的基本性质,自限性：,晶体在生长过程中，如果环境适宜且有足够的自由空间，能自发地形成规则的几何多面体形态。,冰洲石的菱面体晶体,绿柱石的柱状晶体,50,方解石晶体（40*30*26）,面网间距(interplanar spacing)：两个相邻面网间的垂直距离。,晶体中质点在三维空间作规则排列后，相互间引力和斥力达到平衡。,周乐光，矿石学基础，冶金工业出版社，1990,卓越，矿物岩石学，煤炭工业出版社，1994,非晶体中各部分质点排列疏密不一，熔化各部分所需温度不同，所以熔点不固定。,空间格子(space lattice)：表示晶体内部质点重复规律的几何图形。,具有规则多面体外形的天然矿物（方铅矿、黄铁矿-立方体；,沉积岩总论 2学时（实习6）,为后续的专业教学及学生毕业后的工作，提供加工原料方面的总体说明和知识准备。,具有规则多面体外形的天然矿物（方铅矿、黄铁矿-立方体；,结点（node)：组成空间格子的点，代表晶体结构中的相当点。,角顶,：,晶棱汇聚的点，相当于格子构造中的结点。,晶棱,：,两晶面相交直线，相当于最外面网相交的行列。,晶面,：,晶体的外表平面，相当于最外的一层面网。,金刚石,锆石,晶体的基本性质,51,晶体的基本性质,均一性：,同一晶体的各个部分物理性质和化学性质完全相同。,由于晶体是具有格子构造的固体，在晶体各个不同部位，质点的分布特征是相同的。,金刚石各部分都有,相同的硬度,52,晶体的基本性质,异向性：,晶体的性质随方向不同有所差异。,在同一格子构造中，不同方向上质点的排列是不同的。,（例如：云母、方解石的解理；蓝晶石的硬度-二硬石）,蓝晶石的二硬性,AA方向硬度为4.5，,53,晶体的基本性质,对称性：,格子构造中结点的周期性重复排列，导致晶体中相同的晶面、晶棱和角顶重复出现。,晶体的对称性不仅表现在晶体的内部结构和形貌上，也表现在晶体的,物理性质,上。,金刚石的,八面体对称结构,54,晶体的基本性质,固定的熔点,冰的加热曲线 玻璃的加热曲线,55,晶体的基本性质,固定的熔点,同一个晶体的各个部分质点排列相同，破坏其不同部分所需温度是一样的，所以有固定的熔点。,非晶体中各部分质点排列疏密不一，熔化各部分所需温度不同，所以熔点不固定。,56,变质岩总论 2学时,课程名称: 矿物岩石学,平行六面体：连接空间格子不在同一平面上的四个相邻的结点，可以构成三个不共面的行列，与这三条行列相应的三组平行行列便将整个空间格子划分成一系列平行叠置的平行六面体。,潘兆橹，结晶学及矿物学，地质出版社，2002,矿物通论 8学时（实习1）,QTreatment and Recycling for Solid Waste,Bravais于1848年最先推导出来的）,矿物加工中的过程模拟、专家系统与控制,CPhysical Separation 物理分选,行列(row)：质点在一条直线上的排列。,ESulphide Flotation 硫化矿浮选,ESulphide Flotation 硫化矿浮选,周乐光，矿石学基础，冶金工业出版社，1990,GReagent in Mineral Industry 矿用药剂,氯化铯 的晶体结构（左）与空间格子（右）,在相互平行的行列中，结点间距相等；,晶体的基本性质,最小内能和稳定性：,在相同的热力学条件下，晶体与同种物质的气体、液体和非晶质相比，其内能最小，晶体也处于,最稳定,状态。,晶体中质点在三维空间作规则排列后，相互间,引力和斥力达到平衡,。,57,晶体的基本性质,非晶体往往具有,自发,转变为晶体的趋势。,锆石 非晶质锆石,蛋白石 石英,自发地,外界能量,晶体,非晶体,58,思考题,晶体和非晶体的根本区别是什么？各列举出若干生活中常见的晶体和非晶体。,什么是空间格子，包括哪些要素？,空间格子的分类方法。,晶体的基本性质有哪些？请详细解释之。,非晶体为什么能够自发地转变为晶体？,59,石英,铬铅矿,黑云母,60,电气石,石膏,钼铅矿,61,祖母绿,钻石,常林钻石,62,紫锂辉石,软玉,石榴子石,63,白水晶,紫晶,烟晶/茶晶,蔷薇水晶/芙蓉石,黄晶,发晶,64,方解石晶体（40*30*26）,电气石晶体,（3*1.1*1.1，8g，1000元）,65,高岭土,66,石盐的晶体结构,67,水晶 玻璃,构成晶体的原子在整个空间的排列是有规则的、周期性的。,在非晶体中，原子在空间排列是不规则的。,68,非晶质,松香,蛋,白,石,琥,珀,69,