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晶体在结构上有哪些缺陷简答

时间:2023-01-23 励志故事 版权反馈
【摘要】:晶体的稳定性可从晶体与气体、液体中质点的运动状态和对物体体积的影响来分析比较。晶体的对称性不仅表现在形态上,如晶面、晶棱和角顶呈现重复有规律分布,而且在各项物理性质和化学性质也呈现重复有规律出现。从上一节空间格子构造规律中可知,面网最终生长成晶面,晶面与晶面的交线则构成晶棱,是由面网交合的行列而构成。晶体的这六个基本性质是晶体固有的特性,在晶体、矿物的鉴定、研究、应用中具有重要的作用和意义。
晶体的基本性质_结晶矿物学

三、晶体的基本性质

由于晶体都具有空间格子构造,因此晶体具有由空间格子规律所决定的基本性质。其内容如下:

(一)内能最小性

在相同的热力学条件下,晶体与同种物质的气体、液体和非晶体相比较,其内能最小。所谓内能,主要指晶体内部质点的动能(质点在平衡位置上做无规则运动所需能量)和势能(质点间距离和排列方式所需能量)之总和。

晶体的动能主要与外界的热力学条件有关,温度越高,质点的热运动越剧烈,其动能则越大。无法直接比较物体间的动能。而势能则是组成晶体的质点作规律的格子状排列,它们相互间的引力与斥力完全达到了平衡状态的位置能。与其他物质质点排列相比较,其能量最低,即势能最小。因而导致晶体在同等热力学条件下内能最小。

(二)稳定性

晶体由于具有最小内能性,因而处于最稳定的状态。晶体的稳定性可从晶体与气体、液体中质点的运动状态和对物体体积的影响来分析比较。

在气体中,质点作直线状前进运动,质点间很少碰撞,质点尽可能占最大体积。在液体中,质点运动与质点位移同时进行,液体可以流动,其形态随容器形状而改变。在晶体中,质点仅在作平衡位置上的振动,质点被相互间的引力与斥力所固定,其体积固定无法移动,因而最稳定。

(三)均一性

在晶体中,由于质点作具有三维空间周期性排列的规律,因此晶体任何部分的质点分布是相同的,所以由结构决定的晶体的所有物理性质和化学性质都是相同的,这被称为晶体的结晶均一性。

但非晶体也具有均一性,如玻璃不同部分的导热性、热膨胀性和折光率等也是相同的。这是由于组成玻璃的质点在空间呈无序分布,导致其出现宏观统计的、平均近似的均一性,被称为统计均一性。这二者之间有着本质的区别。

(四)异向性

从上一节空间格子构造规律中可知,在晶体格子构造中,在不同方向上质点的种类和排列方式一般是不相同的,从而导致晶体的性质随方向不同而出现明显差异,这被称为晶体的异向性。

如图1-10所示,矿物蓝晶石,又被称为二硬石。随晶体生长方向不同,其硬度出现明显差别,平行晶体延伸方向的摩氏硬度为4.5~5;垂直晶体延伸方向的摩氏硬度为5.5~6.5。

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图1-10 蓝晶石硬度随结晶方向而变化示意图
(引潘兆橹,1993)

非晶体一般具有等向性,其性质不随方向而变化。

(五)对称性

从上一节空间格子构造规律中可知,在晶体格子构造中,在某些方向上,质点的种类和排列方式是相同的,这导致晶体的性质在这些方向出现相同性,这被称为晶体的对称性。晶体的对称性不仅表现在形态上,如晶面、晶棱和角顶呈现重复有规律分布,而且在各项物理性质和化学性质也呈现重复有规律出现。

晶体的对称性是晶体最重要的一个性质,它是晶体研究和分类的基础。

(六)自限性

晶体的自限性,又称为晶体的自范性。指晶体在生长过程中,只要环境条件适宜,可自发地生长成规则几何多面体图形。晶体是几何图形,是由几何要素面、棱和角顶有机组合而成。

从上一节空间格子构造规律中可知,面网最终生长成晶面,晶面与晶面的交线则构成晶棱,是由面网交合的行列而构成。而角顶则是结点在晶体外形上的反映。

由于晶体在生长中服从其结晶生长规律,使一些面网、行列、结点保留下来相互间形成规则组合关系,另一些面网、行列、结点消失,从而使晶体几何形态规则。

晶体的这六个基本性质是晶体固有的特性,在晶体、矿物的鉴定、研究、应用中具有重要的作用和意义。

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