晶体生长与理论部分 .pptVIP

* 工艺矿物学Ⅰ 第一篇 矿物通论 适用专业：矿物加工工程 * 结晶学与矿物学 第一篇 矿物通论 适用专业：矿物加工工程 二、晶体生长 晶体生长过程是物质从其它相转变为结晶相的过程，实际上是组成它的质点从不规则排列到规则排列形成格子构造的过程。 一）晶体生长理论 1、层生长理论（Kossel-Stranski模型） 由科塞尔在1927年提出，后经斯特兰斯基(Stranski)加以发展。 晶体生长时，以单个质点方式往晶芽上堆积，首先是完成一个行列, 再长相邻行列;长完一层面网再长第二层面网，即晶面是平行向外推移而生长的。 注解：关于层生长理论 溶液中质点堆积到晶芽的不同位置上时，所受引力大小不同，质点将优先堆积到引力最强的位置上，以便释放出可能多的能量，而使晶体的内能达到最小； 晶体生长过程中，在晶体上可能存在三面凹入角，两面凹入角，一般位置. 由于引力与质点数量成正比、与距离的平方成反比，质点向晶芽上堆积时，将优先落在三面凹入角，其次是两面凹入角，最后是一般位置。 理想晶体的生长过程 在晶芽的基础上，落入质点根据引力大小落在相应位置，长完一条行列再长相邻的行列，长满一层面网再长相邻的面网，整个面网成层向外平移。 当晶体停止生长时，其最外层的面网就是实际晶面。 每两个相邻面网相交的公共行列就是实际晶棱。 整个晶体被晶面包围，形成占有一定空间的封闭几何多面体形态，表现出晶体的 自限性。 层生长理论的缺陷 把晶体的生长过程简单化，所描述的晶体生长过程只有在理想情况下才能出现。 三、布拉维法则 1)布拉维法则内容 在1855年，法国结晶学家布拉维(A．Bravis)从晶体具有空间格子构造的几何概念出发，论述了实际晶面与空间格子构造中面网之间的关系（布拉维法则）： 即实际晶体的晶面常常平行面网中结点密度最大的面网。 2）关于布拉维法则的几点说明 晶体生长时，面网上的结点密度与该面网在垂直方向的生长速度成反比。 面网密度小的晶面（BC）在生长过程中生长速度快，最后被面网密度大的、生长速度慢的相邻晶面（AB\CD)所遮盖； 晶体上最终保留下来的晶面都是一些面网密度大的晶面布拉维法则的实质。 理论的不足：该法则比较粗略，忽视了晶体生长环境对晶面生长速度的影响。 四、面角守恒定律 在晶体生长过程中由于受到外部条件的影响，同种晶面发育的形状和大小不同，从而形成偏离理想晶体状态的的歪晶,因此在很长的历史年代，人们没能掌握晶体形态的规律。 在1669年，丹麦学者斯丹诺（N.Steno)在对石英和赤铁矿的研究发现（面角守恒定律）： 即同种物质的所有晶体，对应晶面间的角度守恒。 小知识： 1780年，法国学者克兰乔发明了接触测角仪。其老师法国学者罗美德利尔（Romé De L‘Isle）利用这种测角仪进行了20多年的晶体测角工作，测量了500多种矿物晶体的形状，肯定了面角守恒定律的普遍意义。 五、晶体定向和晶面符号 一）晶体定向 晶体定向在矿物鉴定、矿物形态、内部构造和物理性质的研究工作中具有重要的意义。 晶体定向：在晶体上建立一个三维空间坐标系统，在晶体上选择坐标轴和确定每个轴上的度量单位。 1、晶体定向的相关概念 1）晶轴及轴单位 晶轴 为给晶体定向，在晶体上所建立的坐标轴称为晶轴。 晶轴是设想的贯穿晶体中心的直线，利用它们可以确定晶体中各晶面、晶棱和单形的方位。 轴单位 各晶轴上的度量单位称为轴单位（常用a b c表示)。 2）晶体定向晶轴数目的确定 取决于晶系的类型（对称特点） 三方晶系及六方晶系为4个晶轴（分别用X、Y 、U、Z轴表示)，其它晶系为3个晶轴(用X、Y 、Z 轴表示)。 三轴定向时，晶轴的表示方法 前后轴为x轴，左右轴为y轴，直立轴为z轴，各轴的交点为晶体的中心。 正负规定： 各晶轴由中心向前、向右及向上的方向为正，反之为负。 在四晶轴定向中 α = β= y轴∧ z轴= z轴∧ x轴= μ轴∧ z轴=90° γ= x轴∧ y轴= y轴∧ μ轴= μ轴∧ x轴=120 ° 3）轴角 各晶轴之间有一定的夹角关系，结晶学中规定两个晶轴正端的夹角称为轴角，分别用α、β、γ表示。 在三晶轴定向中 α=y∧z轴 β= z轴∧ x轴， γ= x轴∧ y轴 2、晶轴的选择原则 晶体中晶轴选择与其内部晶胞划分一致，晶体中三根晶轴的方向应平行于晶胞三根棱的方向，轴单位等于晶胞的三根棱长，即晶体行列结点间距a0、b0、 c0。 晶轴选择时，首先选择对称轴为晶轴，当对称轴数量不足或无对称轴时，则选对称面法线方向为晶轴。 如果对称轴和对称面的