結晶學及礦物學復習題資料

一、填空題（每空0.5分，共10分）1.晶體的對稱不僅體目前上，同步也體目前上。2.中級晶族中，L2與高次軸的關系為。3.下面的對稱型國際符號對應晶系分別為：23為晶系，32為晶系，mm2為晶系，6mm為晶系。4.金剛石晶體的空間群國際符號為Fd3m，其中F表達，d表達，根據(jù)其空間群符號可知金剛石屬于晶系，其宏觀對稱型的全面符號為。5.正長石一般發(fā)育雙晶，斜長石發(fā)育雙晶。6.晶體中的化學鍵可以分為、、、和等五種。7.最緊密堆積原理合用于晶格和晶格的晶體。二、選擇題（每題1分，共10分，前4題為單項選擇）1.對于同一種晶體而言，一般說來大晶體的晶面數(shù)與小晶體的晶面數(shù)，哪個更多？（）A、大晶體的B、小晶體的C、同樣多D、以上均錯誤2.類質同象中，決定對角線法則的最重要原因是：（）A、離子類型和鍵型B、原子或離子半徑C、溫度D、壓力3.具有Li4和Li6的晶體的共同點是：（）A、有L2B、無PC、無CD、有垂直的P4.有關布拉維法則說法不對的的是：（）A、實際晶體的晶面往往平行于面網(wǎng)密度大的面網(wǎng)B、面網(wǎng)密度越大，與之平行的晶面越重要C、面網(wǎng)密度越大，與之平行的晶面生長越快D、面網(wǎng)密度越大，與之平行的晶面生長越慢5.可以與四面體相聚的單形有（）A、四面體B、立方體C、八面體D、四方柱E、斜方雙錐6.黃鐵礦晶體一般自發(fā)地生長成為立方體外形，這種現(xiàn)象闡明晶體具有（）性質：A、自限性B、均一性C、異向性D、對稱性7.下面說法中對的的有：（）A、準晶體具有近程規(guī)律B、非晶體具有遠程規(guī)律C、準晶體具有遠程規(guī)律D、非晶體具有近程規(guī)律8.某晶面在X、Y、Z軸上截距相等，該晶面也許的晶面符號有（）A、（hhl）B、（hkl）C、（101）D、（hhl）9.同一晶帶的晶面的極射赤平投影點也許出現(xiàn)的位置有（）A、基圓上B、直徑上C、大圓弧上D、小圓弧上10.有關有序-無序現(xiàn)象說法對的的有（）A、有序-無序是一種特殊的類質同象B、形成的溫度越高晶體越有序C、形成的溫度越高晶體越無序D、有序-無序是一種特殊的同質多象三、名詞解釋（5個，每個2分，共10分）1.平行六面體2.晶體對稱定律3.空間群4.雙晶律5.多型四、問答題（29分）1.石鹽（NaCl）晶體的空間群為Fm3m，請在石鹽晶體構造平面示意圖（下圖a，b）中分別以氯離子和鈉離子為研究對象，畫出各自的平面格子的最小反復單元。它們的形態(tài)相似嗎？為何？（6分）2.簡述同質多象的概念、同質多象轉變的類型，并舉例闡明。（8分）3.判斷下列晶面與晶面，晶面與晶棱，晶棱與晶棱之間的空間關系（平行、垂直或斜交）：（8分）1）等軸晶系和斜方晶系晶體：（001）與[001]，（010）與[010]，（111）與[111]，（110）與（010）。2）三、六方晶系晶體：（100）與（0001），（100）與（110），（100）與（101），（0001）與（110）。4.在極射赤平投影圖（下圖）中，有9個晶面（1，2，3，4，5，6，7，8和9）的投影點（其中5為●，6為○，8為●，9為○），請找出分別滿足下列關系的晶面各有哪些：（7分）1）直立的晶面；2）水平的晶面；3）傾斜的晶面；4）與晶面2的方位角相似的晶面；5）與晶面2的極距角相似的晶面；6）與晶面6的極距角互補的晶面；7）與晶面2平行的晶面。五、聚形分析（5個模型，每個7分，任選3個作極射赤平投影圖，每個圖2分，共41分）模型號對稱型晶系選軸原則晶體常數(shù)特點對稱型的國際符號單形名稱及形號模型號投影圖注：1.投影內(nèi)容：對稱要素、單形只投一種晶面（代表晶面）并注上單形形號2．“?”和“Ο”各對應上、下半球晶面投影的圖例。3．“單形名稱與形號”這一欄中的單形形號必須與投影圖中的單形形號一致?！督Y晶學》（40課時）試題參照答案一、填空題1.幾何外形、物理性質2.垂直3.等軸、三方、斜方、六方4.面心格子、金剛石滑移面、等軸、3L44L36L29PC5.卡斯巴、鈉長石律聚片6.離子鍵、共價鍵、金屬鍵、分子鍵、氫鍵7.金屬、離子二、選擇題1.B2.B3.C4.C5.AB6.ACD7.ACD8.ABD9.ABC10.CD三、名詞解釋1.平行六面體：空間格子中最小的反復單位，由兩兩互相平行的六個面圍限起來的。2.晶體對稱定律：晶體中只存在1次、2次、3次、4次和6次對稱軸，不會出現(xiàn)5次以及6次以上的對稱軸。3.空間群：晶體內(nèi)部構造中，對稱要素的組合。由于它們不交于一點，且可以用數(shù)學的群來表達，顧稱為空間群。4.雙晶律：雙晶結合的規(guī)律，一般用雙晶要素和雙晶結合面來表達。5.多型：一種元素或化合物以兩種或兩種以上的層狀構造存在的現(xiàn)象，不一樣層狀構造之間單元層是相似的，僅僅是層的堆垛方式不一樣四、問答題1.答：（平面格子見下圖）相似。由于空間格子是反應晶體的格子構造規(guī)律性的幾何圖形。同一種晶體它的規(guī)律性是相似的，與選用的對象無關。因此，按照不一樣研究對象所畫的平面格子相似。2.答：同質多像是指化學成分相似的物質，在不一樣的物理化學條件下，形成構造不一樣的若干種晶體的現(xiàn)象。其轉變類型根據(jù)變體間互相轉換關系可以分為：1）雙變性轉變，即兩變體之間的轉變是雙向的，其轉變過程迅速且是可逆的。如：a-石英←→b-石英2）單變性轉變，兩變體之間的轉變是單向的，其轉變過程緩慢，且只在升溫過程中發(fā)生。如：b-石英→b2-鱗石英→b-方石英其轉變類型根據(jù)不一樣變體間的構造關系來看，可以分為：1）重建式轉變，轉變時晶體構造發(fā)生了徹底改組，包括鍵性、配位態(tài)及堆積方式等的變化，再重新建立起新變體的構造。如：金剛石和石墨間的轉變2）移位式轉變，不波及鍵的破壞和重建，只是構造中原子或離子稍作位移，鍵角有所變化，相稱于整個構造發(fā)生了一定的變形。如：a-石英和b-石英之間的轉變3）有序-無序轉變，同種物質晶體構造的無序態(tài)與有序態(tài)之間的轉變。如：黃銅礦（CuFeS2）晶體中Fe2+和Cu2+之間的有序態(tài)和無序態(tài)的轉變3.答：等軸晶系：垂直、垂直、垂直、斜交斜方晶系：垂直、垂直、斜交、斜交三、六方晶系：垂直、斜交、斜交、垂直4.答：1）4，72）13）2，3，5，6，8，94）3，45）5，86）2，5，87）9五、聚形分析闡明：該題選用五個不一樣晶系晶體模型，考核學生對聚型分析掌握的純熟程度。首先分析出晶體的對稱型（1分），確定其所屬晶系（0.5分）。接著給晶體定向（0.5分），并寫出其晶體常數(shù)（0.5分）。之后寫出對稱型的國際符號（1分）。最終確定構成該晶體的單形名稱和單形符號（3.5分）。此外，同學們自己從5個模型中任選3個，對這3個晶體的對稱型以及各個單形的代表面進行極射赤平投影（每個模型2分，其中對稱型投影1分，代表性晶面投影1分）。此題一般需要用時40-60分鐘。考試課程名稱：礦物學課時：40學時考試方式：開卷、閉卷、筆試、口試、其他考試內(nèi)容：一、名詞解釋（每個2分，共10分，答案寫在答題紙上）1.晶體習性2.克拉克值3.假像4.條痕5.鋁硅酸鹽二、填空題（每空0.5分，共12分）1、地殼中化學元素分布最多的8種元素為，因此，地殼中和大類礦物分布最廣。2.白云石CaMg[CO3]2和鎂方解石（Ca,Mg）[CO3]中的Ca2+和Mg2+間的關系分別為和。3.礦物中的水分為、和等三種基本類型，蛋白石（SiO2?nH2O）中的水為水，水鎂石（Mg(OH)2）中的水為水。4.構成軟玉的重要礦物為和。5.具有正尖晶石型構造的礦物有，具有反尖晶石型構造的礦物有。6.正長石常見雙晶，斜長石常見雙晶。7.Al2SiO5有、和等三種同質多相變體，其中為鋁的鋁硅酸鹽。8.具有TOT型構造單元層的礦物有和，具有TO型構造單元層的礦物有和。三、選擇題（每個1分，共14分。前7個為單項選擇）1、常與硫元素相結合形成硫化物的離子為：（）A、惰性氣體型B、銅型C、過渡型D、以上均可2、珍珠光澤常常出目前下面那些部位：（）A、解理面上B、斷口上C、裂開面上D、晶面上3、綠柱石展現(xiàn)綠色是由于：（）A、具有色素離子B、色心C、具有雜質包裹體D、干涉效應4、方鉛礦常常與閃鋅礦、黃鐵礦在一起出現(xiàn)，它們間的關系為：（）A、共生B、伴生C、世代D、假像5、在K[AlSi3O8]的三種有序-無序變體中，透長石對應：（）A、完全無序態(tài)B、完全有序態(tài)C、部分有序態(tài)D、均有也許6、聚片雙晶紋出目前：（）A、晶面上B、解理面上C、斷口上D、以上均可7、高溫石英轉變成低溫石英后仍保留其本來的六方雙錐的外形，此種現(xiàn)象稱為：（）A、蝕像B、假像C、副像D、類質同像8、二向延長性晶體的形態(tài)可以描述為：（）A、柱狀B、板狀C、鱗片狀D、纖維狀9、有關褐鐵礦描述對的的有：（）A、是一種礦物B、是混合物C、可用于煉鐵D、是鐵礦石的風化產(chǎn)物10、具有金剛光澤的礦物，它的透明度可以是：（）A、透明B、不透明C、半透明D、以上均可11、下面礦物中，石英的異種有：（）A、水晶B、瑪瑙C、燧石D、芙蓉石12、硬度中等的礦物有：（）A、石膏B、正長石C、磷灰石D、方解石13、具有NaCl型衍生構造的礦物有：（）A、黃鐵礦B、橄欖石C、方解石D、重晶石14、如下礦物中，屬于化學計量礦物的有：（）A、鐵閃鋅礦B、磁黃鐵礦C、黃鐵礦D、黃銅礦四、問答題（共24分）1.從晶體化學的角度闡明金剛石和石墨的性質差異。（7分）2.下圖是云母型晶體的構造示意圖，請在圖中標出下列構造單元：a.四面體片b.八面體片c.構造單元層d.層間域并請指出云母型晶體的構造單元層類型。（5分）3.閃鋅礦有深色和淺色之分，同步其他光學性質對應地也各有所不一樣，請解釋其原因所在。（6分）4.斜方輝石與單斜輝石礦物的解理面符號不一樣，解理夾角與否同樣？為何？請簡樸圖示闡明。（6分）五、礦物的肉眼鑒定（鑒定5種礦物，共40分）標本號礦物鑒定特性礦物名稱及化學式形態(tài)光學性質力學性質其他性質注：硅酸鹽類礦物的晶體化學式寫出硅氧骨干即可《礦物學》（40課時）參照答案名詞解釋1.晶體習性：在一定的外界條件下，礦物晶體常常生長出的習見形態(tài)，稱為晶體習性。2.克拉克值：元素在地殼中平均的百分含量，一般有質量克拉克值和原子克拉克值兩種表達措施。3.假像：礦物成分交代強烈時，一種礦物將另一種礦物完全交代，同步保留了前一種礦物的外形的現(xiàn)象稱為假象。4.條痕：礦物粉末的顏色。是鑒定礦物的重要根據(jù)之一。5.鋁硅酸鹽：在硅酸鹽類中，Al3+以四次配位的形式，進入到[SiO4]四面體中，替代一部分Si4+,這種硅酸鹽稱為鋁硅酸鹽。二、填空題1.O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg氧化物和氫氧化物含氧鹽2.復鹽中兩種固定占位的陽離子類質同象3.吸附水結晶水構造（化合）水吸附構造（化合）4.透閃石陽起石5.尖晶石（鉻鐵礦）磁鐵礦6.卡斯巴鈉長石律聚片7.紅柱石藍晶石矽線石矽線石8.滑石（云母）葉臘石（綠泥石）高嶺石蛇紋石三、選擇題1-5BAAAA6-10DCBCBCDAC11-14ABCDCDACACD四、問答題1.答：金剛石和石墨的化學成分相似，但它們的晶體構造和晶格類型有較大差異，從而導致了它們宏觀形態(tài)和物理性質上存在很大的差異。金剛石的空間格子為立方面心格子，晶格中質點以共價鍵聯(lián)結，是經(jīng)典的原子晶格晶體。其物理性質顯示原子晶格的特點：硬度高，光澤強，具脆性，不導電。石墨的空間格子為三方或六方格子，層狀構造，層內(nèi)具共價鍵—金屬鍵，層間為分子鍵。表目前物理性質上為晶體具明顯的異向性，具{0001}極完全解理（層狀構造導致），硬度低（分子鍵引起），金屬光澤，電的良導體（金屬鍵存在）。2.答：構造單元層是指層狀礦物的晶體構造中最小的反復單元。云母構造單元層的類型是TOT型。層狀硅酸鹽的四個基本構造見下圖所示。3.答：這是由于閃鋅礦化學成分不一樣而導致的差異。在自然界中，閃鋅礦（ZnS）中的Zn2+比較輕易被Fe2+替代，形成類質同像混晶。當替代程度較少時，Zn2+與S2-以共價鍵連接。礦物顯示出原子晶格晶體的光學性質，例如：較淺的顏色，同步條痕也很淺，礦物透明，并且是金剛光澤。當替代程度較大時，F(xiàn)e2+與S2-之間的化學鍵作用顯現(xiàn)，這兩種元素間的化學鍵向金屬鍵過渡，從而導致礦物顯示出一定金屬晶格晶體的光學性質，例如：顏色變深，條痕變深，半透明甚至不透明，半金屬光澤等。4.答：斜方輝石的解理面符號為{210}，單斜輝石的解理面符號為{110}。但它們的夾角相似。這是由于兩個輝石亞族的礦物的構造形式同樣，產(chǎn)生解理的原因相似，因此產(chǎn)生的解理形態(tài)、夾角和等級均應相似。它們的解理面符號不一樣的原因是斜方輝石的a0（1.822-1.824nm）剛好是單斜輝石a0（0.970-0.982nm）的兩倍，而b0和c0值均非常相似，從而導致解理符號分別為{210}和{110}（見下圖示）。五、肉眼鑒定礦物闡明：該題選擇五種不一樣類型的礦物，考核學生對常見礦物肉眼鑒定的純熟程度。首先描述礦物的形態(tài)（1分），礦物的光學性質（2分），接著描述礦物的力學性質（2分），然后描述礦物的其他性質（1分），最終根據(jù)前面觀測描述的內(nèi)容，確定礦物的名稱和化學式（2分）。估計同學們需要30~40分鐘時間完畢?？荚囌n程名稱：結晶學及礦物學課時：60課時考試方式：開卷、閉卷、筆試、口試、其他考試內(nèi)容：一、填空題（每空0.5分，共17分）1．晶體的基本性質有、、、、和。2．結晶學中，{hkl}是符號，（hkl）是符號，[hkl]是符號。3．空間群國際符號P42/mnm中，P表達、42表達、n表達、m表達、屬于晶系。4．礦物中的水，據(jù)其存在形式及在構造中的作用分為、、、和。5．等大球最緊密堆積有和兩種基本形式，球體之間存在和兩種空隙類型。6．按最外層電子構型。一般將陽離子劃分為、和等三種離子類型。7．礦物的顏色，據(jù)其產(chǎn)生的原因一般可分為、和三種。8．根據(jù)晶體在三維空間的發(fā)育程度，晶體習性大體分為三種基本類型：、、。9．正長石常見的雙晶是，斜長石的雙晶是。二、名詞解釋：（每個2分，共10分）1．TOT型構造2．對稱型3．尖晶石型構造4．礦物的硬度5．類質同像三、將下列單形符號所示的幾何單形名稱填入表中（各寫出一種，共6分）。符號晶系{100}{110}{111}四方晶系等軸晶系四、問答題（25分）1、舉例闡明礦物解理產(chǎn)生的原因。（6分）2、以Si為原始幾何點，找出它的相稱點，畫出空間格子的平面格子（A圖）；以O為原始幾何點，找出它的相稱點，畫出對應的空間格子的平面格子（B圖）。這兩種狀況下畫出的平面格子相似嗎？為何？（6分）A圖A圖B圖3、試從晶體化學的角度解釋Al2SiO5的同質多象現(xiàn)象，并分析它們所代表的溫度壓力條件？（7分）4、層間域是什么？層間域中的內(nèi)容會影響礦物的哪些特性？（6分）五、聚形分析（3個模型，每個7分，共21分）模型號對稱型晶系選軸原則晶體常數(shù)特點對稱型的國際符號單形名稱及形號六、礦物的肉眼鑒定（鑒定3種礦物，每種21分，共21分）標本號礦物鑒定特性礦物名稱及化學式形態(tài)光學性質力學性質其他性質注：硅酸鹽類礦物的晶體化學式寫出硅氧骨干即可結晶學及礦物學》（60課時）試題參照答案一、填空題1.自限性、均勻性、對稱性、各向異性、最小內(nèi)能性、穩(wěn)定性2.單形、晶面、晶棱/晶帶3.原始格子、四次中性螺旋軸、對角線滑移面、對稱面、四方4.吸附水、結晶水、構造水、層間水、沸石水5.立方最緊密堆積、六方最緊密堆積、四面體、八面體6.惰性氣體型、銅型、過渡型7.自色、他色、假色8.歷來延長型、二向延長型、三向延長型9.卡斯巴雙晶、聚片雙晶二、名詞解釋TOT型構造：層狀硅酸鹽的一種基本構造單元層，它是由兩層四面體層和一層八面體層構成。其中T代表四面體層，O代表八面體層。對稱型：宏觀晶體中，所有對稱要素的組合。例如：立方體的對稱型為m3m。尖晶石型構造：是A2+B3+2O4型氧化物的一種構造。O2-作立方最緊密堆積，A2+充填1/8的四面體空隙，B3+充填1/2的八面體空隙的構造。尖晶石就具有這種構造。礦物的硬度：是指礦物抵御外界刻劃、擠壓等作用的能力。摩氏硬度是一種常用的礦物的硬度描述措施。類質同像：是指晶體構造中，某種質點被相似的質點所替代，鍵型和晶格類型不變，只是在晶胞參數(shù)略有變化，宏觀性質有所變化的現(xiàn)象。三、將下列單形符號所示的幾何單形名稱填入表中符號晶系{100}{110}{111}四方晶系四方柱四方柱四方雙錐/單錐等軸晶系立方體菱形十二面體八面體/四面體四、問答題1.答：解理的產(chǎn)生嚴格受其晶體內(nèi)部構造原因（晶格、化學鍵類型及其強度和分布）的控制，常沿面網(wǎng)間化學鍵力最弱的面網(wǎng)產(chǎn)生。下面按照晶格類型，將解理產(chǎn)生的原因分別描述如下：1）在原子晶格中，各方向的化學鍵力均等，解理面∥面網(wǎng)密度最大的面網(wǎng)。例如：金剛石晶體的解理沿{111}產(chǎn)生。2）離子晶格，因靜電作用，解理沿由異號離子構成的、且面網(wǎng)間距大的電性中和面網(wǎng)產(chǎn)生，例如：石鹽的解理沿{100}產(chǎn)生；或者，解理面∥兩層同號離子層相鄰的面網(wǎng)，例如：螢石的解理沿{111}產(chǎn)生。3）多鍵型的分子晶格，解理面∥由分子鍵聯(lián)結的面網(wǎng)，例如：石墨的解理沿{0001}產(chǎn)生。4）金屬晶格，由于失去了價電子的金屬陽離子為彌漫于整個晶格內(nèi)的自由電子所聯(lián)絡，晶體受力時很輕易發(fā)生晶格滑移而不致引起鍵的斷裂。故金屬晶格具強延展性而無解理。2.答：圖A中藍色的圖形為Si為研究對象所畫的平面格子，圖B中藍色的圖形為O為研究對象所畫的平面格子。圖形相似。由于空間格子是反應晶體的格子構造規(guī)律性的幾何圖形。同一種晶體它的規(guī)律性是相似的，與選用的對象無關。因此，按照不一樣研究對象所畫的平面格子相似。AA圖B圖3.答：Al2SiO5的同質三像變體晶體構造中，Si4+所有為四次配位，并呈孤立的[SiO4]四面體。兩個Al3+中的一種均與氧呈六次配位，并以共棱的方式聯(lián)結成平行于c軸方向延伸的[AlO6]八面體鏈，剩余的另一種Al3+在三種礦物中的配位數(shù)各不相似。在紅柱石中為五次配位，在藍晶石中為六次配位，在夕線石中為四次配位。這三種礦物中1/2的Al3+在配位數(shù)上的變化，反應其形成的溫壓條件。一般狀況下，藍晶石產(chǎn)于高壓變質帶或中壓變質帶的較低溫部分，因高壓低溫易形成六次配位形式的Al。紅柱石產(chǎn)于低壓變質帶的較低溫部分，因低溫低壓易形成罕見的五次配位形式的Al。夕線石產(chǎn)于中壓或低壓變質帶的較高溫部分，因低壓高溫易形成四次配位形式的Al.。4.答：層間域是指層狀硅酸鹽構造中，構造單元層之間的區(qū)域。假如構造單元層內(nèi)部電荷已達平衡，則層間域中不必其他陽離子存在；假如構造單元層內(nèi)部電荷未到達平衡，則層間域中有一定量的陽離子（如K+、Na+、Ca2+等），還可以吸附一定量的水分子或有機分子。層間域中有無離子，不一樣離子的存在或分子的吸附，將大大影響礦物的物理性質，例如：吸附性、離子互換性、彈性、撓性等。五、聚形分析闡明：該題選用三個不一樣晶系晶體模型，考核學生對聚型分析掌握的純熟程度。首先分析出晶體的對稱型（1分），確定其所屬晶系（0.5分）。接著給晶體定向（0.5分），并寫出其晶體常數(shù)（0.5分）。之后寫出對稱型的國際符號（1分）。最終確定構成該晶體的單形名稱和單形符號（3.5分）。估計同學們需要20分鐘時間完畢。六、礦物的肉眼鑒定闡明：該題選擇三種不一樣類型的礦物，考核學生對常見礦物肉眼鑒定的純熟程度。首先描述礦物的形態(tài)（1分），礦物的光學性質（1.5分），接著描述礦物的力學性質（1.5分），然后描述礦物的其他性質（1分），最終根據(jù)前面觀測描述的內(nèi)容，確定礦物的名稱和化學式（2分）。估計同學們需要20分鐘時間完畢習題集第一章習題1.晶體與非晶體最本質的區(qū)別是什么?準晶體是一種什么物態(tài)?

答：晶體和非晶體均為固體，但它們之間有著本質的區(qū)別。晶體是具有格子構造的固體，即晶體的內(nèi)部質點在三維空間做周期性反復排列。而非晶體不具有格子構造。晶體具有遠程規(guī)律和近程規(guī)律，非晶體只有近程規(guī)律。準晶態(tài)也不具有格子構造，即內(nèi)部質點也沒有平移周期，但其內(nèi)部質點排列具有遠程規(guī)律。因此，這種物態(tài)介于晶體和非晶體之間。2.在某一晶體構造中，同種質點都是相稱點嗎?為何?答：晶體構造中的同種質點并不一定都是相稱點。由于相稱點是滿足如下兩個條件的點：a.點的內(nèi)容相似；b.點的周圍環(huán)境相似。同種質點只滿足了第一種條件，并不一定可以滿足第二個條件。因此，晶體構造中的同種質點并不一定都是相稱點。3.從格子構造觀點出發(fā)，闡明晶體的基本性質。答：晶體具有六個宏觀的基本性質，這些性質是受其微觀世界特點，即格子構造所決定的?，F(xiàn)分別論述：a.自限性晶體的多面體外形是其格子構造在外形上的直接反應。晶面、晶棱與角頂分別與格子構造中的面網(wǎng)、行列和結點相對應。從而導致了晶體在合適的條件下往往自發(fā)地形成幾何多面體外形的性質。b.均一性由于晶體是具有格子構造的固體，在同一晶體的各個不一樣部分，化學成分與晶體構造都是相似的，因此晶體的各個部分的物理性質與化學性質也是相似的。c.異向性同一晶體中，由于內(nèi)部質點在不一樣方向上的排布一般是不一樣的。因此，晶體的性質也隨方向的不一樣有所差異。d.對稱性晶體的格子構造自身就是質點周期性反復排列，這自身就是一種對稱性；體目前宏觀上就是晶體相似的外形和物理性質在不一樣的方向上可以有規(guī)律地反復出現(xiàn)。e.最小內(nèi)能性晶體的格子構造使得其內(nèi)部質點的排布是質點間引力和斥力到達平衡的成果。無論質點間的距離增大或縮小，都將導致質點的相對勢能增長。因此，在相似的溫度條件下，晶體比非晶體的內(nèi)能要?。幌鄬τ跉怏w和液體來說，晶體的內(nèi)能更小。f.穩(wěn)定性內(nèi)能越小越穩(wěn)定，晶體的穩(wěn)定性是最小內(nèi)能性的必然成果。4.找出圖1-2a中晶體平面構造中的相稱點并畫出平面空間格子（即面網(wǎng)）。答：取其中一種Si原子為研究對象，找出其相稱點并畫出其空間格子（見下圖）第二章1.討論一種晶面在與赤道平面平行、斜交或垂直時，投影點與投影基圓之間的距離關系。答：根據(jù)晶面極射赤平投影的環(huán)節(jié)和措施可知：與赤道平面平行的晶面投影點位于基圓的圓心，斜交的晶面投影點位于基圓的內(nèi)部，直立的晶面投影點位于基圓上。根據(jù)這一規(guī)律可知，投影點與基圓的距離由遠及近次序分別為與赤道平面平行的晶面、斜交的晶面和垂直的晶面。2.作立方體、四方柱的各晶面投影，討論它們的關系。答：立方體有六個晶面，其極射赤平投影點有六個投影點。四方柱由四個晶面構成，其投影點只有四個。四方柱的四個投影點的分布與立方體直立的四個晶面的投影點位置相似。假如將四方柱頂?shù)酌嬉餐队?，則立方體與四方柱投影成果同樣，由此闡明，投影圖不能放映晶體的詳細形狀，只能反應各晶面的夾角狀況。3.已知磷灰石晶體上（見附圖），m∧m=60°，m∧r=40°，作其所有晶面的投影，并在投影圖中求r∧r=?答：晶面的極射赤平投影點見右圖。在吳氏網(wǎng)中，將兩個相鄰的r晶面投影點旋轉到過同一條大圓弧，在這條大圓弧上讀取兩點之間的刻度即為r∧r=42o。4.作立方體上所有對稱面的極射赤平投影。第三章習題1.總結對稱軸、對稱面在晶體上也許出現(xiàn)的位置。答：在晶體中對稱軸一般出目前三個位置：a.角頂；b.晶棱的中點；c.晶面的中心。而對稱面一般出目前兩個位置：a.垂直平分晶棱或晶面；b.包括晶棱。2.旋轉反伸操作是由兩個操作復合而成的，這兩個操作可以都是對稱操作，也可以都是非對稱操作，請舉例闡明之。答：旋轉反伸軸Li3是由L3及C的操作復合而成，在有Li3的地方是有L3和C存在的，這兩個操作自身就是對稱操作；旋轉反伸軸Li6是有L6和C的操作復合而成，在有Li6的地方并沒有L6和C存在的，即這兩個操作自身是非對稱操作，但兩個非對稱操作復合可以形成一種對稱操作。

3.用萬能公式證明：Li2=P⊥，Li6=L3+P⊥（提醒：Lin=Ln×C；L3+L2∥=L6）

證明：∵Li2=L2×C，而萬能公式中L2×C=P⊥∴Li2=P⊥∵Li6=L6×C，將L3+L2∥=L6代入可得：Li6=（L3+L2∥）×C=L3+（L2×C）=L3+P

4.L33L24P屬于什么晶系?為何?

答：它屬于六方晶系。由于L33L24P也可以寫成Li63L23P，而Li6為六次軸，級別比L3的軸次要高，因此在晶體分類中我們一般將Li63L23P歸屬六方晶系。

5.找出晶體模型上的對稱要素，分析晶體上這些對稱要素共存符合于哪一條組合定理?寫出晶體的對稱型、晶系。答：這一題需要模型配合動手操作才可以完畢。因此簡樸簡介一下環(huán)節(jié)：1）根據(jù)多種對稱要素在晶體中也許出現(xiàn)的位置，找出晶體中所有的對稱要素；2）結合對稱型的推導（書本P32，表3-2）來分析這些對稱要素共存所符合的組合定律；3）根據(jù)找出的對稱要素，按照一定的書寫原則寫出對稱型；4）根據(jù)晶體對稱分類中晶系的劃分原則，確定其所屬的晶系。第四章習題1.總結下列對稱型中，各對稱要素在空間的分布特點，它們與三個晶軸的關系：m3m，m3，3m。答：在m3m對稱型中，其所有對稱要素為3L44L36L29PC。其中對稱中心C在原點；3個P分別垂直于其中一種結晶軸，此外6個P分別處在兩個結晶軸夾角平分線處；6個L2分別是任意兩個結晶軸的對角線；4和L3分別位于三個結晶軸的體對角線處，3個L4互相垂直且分別與一種結晶軸重疊。在m3對稱型中，其所有對稱要素為3L24L33PC。其中對稱中心C在原點；3個P互相垂直且分別垂直于其中一種結晶軸；4和L3分別位于三個結晶軸的體對角線處，3個L2互相垂直且分別與一種結晶軸重疊。在3m對稱型中，其所有對稱要素為L33P。L3與Z軸重疊，3個P分別垂直于X、Y、U軸。2.區(qū)別下列對稱型的國際符號：23與323m與m36/mmm與6mm3m與mm4/mmm與mmmm3m與mmm

答：首先我們可以通過這些對稱型的國際符號展示的對稱要素，確定它們所屬的晶系。然后將對稱要素按照國際符號書寫的方位分別置于其所在的位置。最終根據(jù)對稱要素組合定律將完整的對稱型推導出來。23與32：23為等軸晶系，對稱型全面符號為3L24L3；32為三方晶系，對稱型全面符號為L33L2。3m與m3：3m為三方晶系，對稱型全面符號為L33P；m3為等軸晶系，對稱型全面符號為3L24L33PC。6/mmm與6mm：6/mmm為六方晶系，對稱型全面符號為L66L27PC；6mm為六方晶系，對稱型全面符號為L66P。3m與mm：3m為三方晶系，對稱型全面符號為L33P；mm為斜方晶系，對稱型全面符號為L22P4/mmm與mmm：4/mmm為四方晶系，對稱型全面符號為L44L25PC；mmm為斜方晶系，對稱型全面符號為3L23PC。m3m與mmm：m3m為等軸晶系，對稱型全面符號為3L44L36L29PC；mmm為斜方晶系，對稱型全面符號為3L23PC。3.觀測晶體模型，找出各模型上的對稱要素，確定對稱型及國際符號，并畫出對稱要素的赤平投影。答：這一題需要模型配合動手操作才可以完畢。因此簡樸簡介一下環(huán)節(jié)：1）根據(jù)多種對稱要素在晶體中也許出現(xiàn)的位置，找出晶體中所有的對稱要素；2）寫出其對稱型后，根據(jù)晶體對稱分類中晶系的劃分原則，確定其所屬的晶系；3）按照晶體的定向原則（書本P42-43，表4-1）給晶體定向；4）按照對稱型國際符號的書寫原則（書本P56，表4-3）寫出對稱型的國際符號；5）將對稱要素分別用極射赤平投影的措施投影到平面上。投影的次序一般為先投影對稱面，接著投影對稱軸最終投影對稱中心。

4.同一晶帶的晶面，在極射赤平投影圖中怎樣分布?答：同一晶帶的晶面的投影先投到投影球上，它們分布在同一種大圓上。用極射赤平投影的措施投影到水平面上可以出現(xiàn)三種狀況：分布在基圓上（水平的大圓）；分布在一條直徑上（直立的大圓）；分布在一條大圓弧上（傾斜的大圓）。同一晶帶的晶面投影在同一大圓上，由于同一晶帶的晶面其法線處在同一圓切面上。5.下列晶面哪些屬于［001］晶帶?哪些屬于［010］晶帶?哪些晶面為［001］與［010］二晶帶所共有?（100），（010），（001），（00），（00），（00），（0），（110），（011），（0），（101），（01），（10），（10），（10），（0），（01），（01）。

答：屬于[001]的晶面有：（100），（010），（00），（00），（0），（110），（10），（10）。屬于[010]的晶面有：（100），（001），（00），（00），（101），（01），（10），（0）。為［001］與［010］二晶帶所共有：（100），（00）。

6鑒定晶面與晶面，晶面與晶棱，晶棱與晶棱之間的空間關系（平行，垂直或斜交）：(1)等軸晶系、四方晶系及斜方晶系晶體：（001）與［001］；（010）與［010］；［110］與［001］；（110）與（010）。(2)單斜晶系晶體：（001）與［001］；［100］與［001］；（001）與（100）；（100）與（010）。(3)三、六方晶系晶體：（100）與（0001）；（100）與（110）；（100）與（101）；（0001）與（110）。

答：（1）等軸晶系中（001）與［001］垂直；（010）與［010］垂直；［110］與［001］垂直；（110）與（010）斜交。四方晶系中（001）與［001］垂直；（010）與［010］垂直；［110］與［001］垂直；（110）與（010）斜交。斜方晶系中（001）與［001］垂直；（010）與［010］垂直；［110］與［001］垂直；（110）與（010）斜交。（2）單斜晶系中（001）與［001］斜交；［100］與［001］斜交；（001）與（100）斜交；（100）與（010）垂直。（3）三、六方晶系中（100）與（0001）垂直；（100）與（110）斜交；（100）與（101）斜交；（0001）與（110）垂直。第五章習題1.可不可以說立方體單形也可以提成三對平行雙面，為何?答：不可以。由于根據(jù)單形的定義“單形是一組由對稱要素聯(lián)絡起來的晶面”。立方體的六個晶面所有都可以由其對稱型m3m聯(lián)絡起來的，因此他們不能分開為三對平行雙面，假如將立方體的晶面分解成為3對平行雙面，則三對平行雙面間不可以通過對稱要素聯(lián)絡起來。因此不可以分開。2.晶面與任何一種對稱型的位置關系最多只能有7種，因此一種晶體上最多只能有7個單形相聚構成聚形，此話對的與否?答：這句話不對的。雖然一種對稱型最多只能有7種單形，但多種同一種單形可以在同一晶體上相聚（如：多種具有L4PC對稱型的四方雙錐可以相聚在一起），因此一種晶體中單形的數(shù)目可以超過7個。這句話改為“一種晶體上最多只能有7種單形相聚構成聚形”即可。3.根據(jù)單形的幾何形態(tài)得出：立方體的對稱型為m3m，五角十二面體的對稱型為m3，它們的對稱型不一樣，因此不能相聚，對嗎?為何?答：這一結論不對。由于“立方體的對稱型為m3m，五角十二面體的對稱型為m3”是從幾何單形的角度得出的成果。而單形相聚原則中所說的單形是結晶單形。因此該結論有偷梁換柱之嫌。實際上立方體的結晶單形有5種對稱型，其中就有一種為m3，具有這種對稱型的立方體就可以與五角十二面體相聚。4.為何在三方晶系（除3外）和六方晶系（除外），其他對稱型均有六方柱這一單形?這些六方柱對稱同樣嗎?為何?答：這些六方柱都是結晶單形（書本P70，表5-5）,它們的對稱型可以屬于三方、六方晶系的，它們的外形相似但對稱不一樣。由于結晶單形不僅考慮幾何外形還要考慮對稱程度。5.在同一晶體中能否出現(xiàn)兩個相似形號的單形?答：不能。假如出現(xiàn)相似形號的單形，它們對應的晶面的空間方位相似，它們的晶面將重疊或平行在一起。6.菱面體與六方柱能否相聚?相聚之后其對稱型屬于3，m還是6/mmm?為何?答：菱面體和六方柱可以相聚。相聚后對稱型為m。由于根據(jù)書本P70，表5-5-5和P71，5-6，對稱型3中沒有菱面體和六方柱，6/mmm中也沒有菱面體這一單形。在m中既有菱面體又有六方柱。因此相聚后對稱型可認為m。7.在聚形中怎樣辨別下列單形：斜方柱與四方柱；斜方雙錐、四方雙錐與八面體；三方單錐與四面體；三方雙錐與菱面體；菱形十二面體與五角十二面體。答：斜方柱的橫截面為菱形，四方柱的橫截面為正方形。斜方雙錐的三個切面均為菱形，四方雙錐的橫切面為正方形，兩個縱切面為菱形，八面體的三個切面均為正方形。三方單錐只有3個晶面，四面體有4個晶面。三方雙錐晶面不能兩兩互相平行，而菱面體的晶面則可以。菱形十二面體的單形符號為{110}而五角十二面體的單形符號為{hk0}。8.在等軸晶系中下列單形符號代表哪些常見單形：｛100｝，｛110｝，｛111｝。答：{100}立方體，{110}菱形十二面體，{111}八面體和四面體。

9.等軸晶系、四方晶系和低級晶族中的（111）都與三個晶軸正端等交嗎?｛111｝各代表什么單形?答：不是，只有等軸晶系的（111）與三個晶軸正端等交。等軸晶系中{111}代表八面體或四面體。四方晶系中{111}可代表四方雙錐、四方四面體等。斜方晶系中{111}代表斜方雙錐。由于只有等軸晶系的三個晶軸上的軸單位相等，四方晶系、低級晶族的三個晶軸上的軸單位不一樣，因此雖然是晶面（111）也不代表與三軸等交。

10.寫出各晶系常見單形及單形符號，并總結歸納如下單形形號在各晶系中各代表什么單形?｛100｝，｛110｝，｛111｝，｛101｝，｛100｝，｛110｝，｛111｝。答：

等軸晶系四方晶系斜方晶系單斜晶系三斜晶系{100}立方體四方柱平行雙面平行雙面、單面單面、平行雙面{110}菱形十二面體四方柱斜方柱斜方柱、反應雙面、軸雙面單面、平行雙面{111}八面體、四面體四方雙錐、四方單錐、四方四面體斜方雙錐、斜方單錐、斜方四面體斜方柱、反應雙面、軸雙面單面、平行雙面

｛101｝｛100｝｛110｝｛111｝三方晶系菱面體、三方單錐三方柱、六方柱三方柱、六方柱菱面體、三方單錐、三方雙錐、六方單錐、六方雙錐六方晶系六方雙錐、六方單錐、三方雙錐三方柱、六方柱三方柱、六方柱六方雙錐、六方單錐、三方雙錐12.柱類單形與否都與Z軸平行?答：不是。斜方柱就可以不平行于Z軸，如斜方柱{011}、{111}等。13.分析晶體模型，找出它們的對稱型、國際符號、晶系、定向原則、單形名稱和單形符號，并作各模型上對稱要素及單形代表晶面的赤平投影。答：環(huán)節(jié)為：1）根據(jù)對稱要素也許出現(xiàn)的位置，運用對稱要素組合定律，找出所有對稱要素，確定對稱型。2）根據(jù)晶體對稱分類中晶系的劃分原則，確定其所屬的晶系。3）按照晶體的定向原則（書本P42-43，表4-1）給晶體定向。4）按照對稱型國際符號的書寫原則（書本P56，表4-3）寫出對稱型的國際符號。5）判斷構成聚形的單形的個數(shù)6）確定單形的名稱和單形符號。判斷單形名稱可以根據(jù)的內(nèi)容：（1）單形晶面的個數(shù)；（2）單形晶面間的關系；（3）單性與結晶軸的關系；（4）單形符號；7）繪制晶體對稱型和代表性晶面的極射赤平投影圖。14.已知一種菱面體為32對稱型，這個菱面體與否有左右形之分?答：這個菱面體有左右形之分。由于32對稱型的對稱性有左-右形之分，這是結晶單形意義上的左-右形。第六章習題4.某一點（x，y，z）在通過點群2/m的所有對稱要素操作后會，最終產(chǎn)生什么成果?這一成果闡明了群的什么性質?答：某一點（x，y，z）通過對稱面m的操作產(chǎn)生點（x，-y，z），再通過對稱軸2的操作產(chǎn)生點（-x，-y，-z），再通過對稱中心的操作產(chǎn)生點（x，y，z），即回到了本來的出發(fā)點。這一成果闡明了群的封閉性。第七章習題

1.有一種mm2對稱平面圖形，請你劃出其最小反復單位的平行四邊形。答：平行四邊形見右圖2.闡明為何只有14種空間格子?答：空間格子根據(jù)外形可以分為7種，根據(jù)結點分布可以分為4種。布拉維格子同步考慮外形和結點分布兩個方面，按道理應當有28種。但28種中有些格子不能滿足晶體的對稱，如：立方底心格子，不能滿足等軸晶系的對稱，此外某些格子可以轉換成更簡樸的格子，如：四方底心格子可以轉換成為體積更小的四方原始格子。排除以上兩種狀況的格子，因此布拉維格子只有14種。

3.分析金紅石晶體構造模型，找出圖7-16中空間群各內(nèi)部對稱要素。答：金紅石晶體構造中的內(nèi)部對稱要素有：42，2，m，n，。圖中的空間群內(nèi)部對稱要素分別標注在下圖中:

4.Fd3m是晶體的什么符號?從該符號中可以看出該晶體是屬于什么晶系?具什么格子類型?有些什么對稱要素?答：Fd3m是空間群的國際符號。該符號第二部分可以看出該晶體屬于等軸晶系。具有立方面心格子。從符號上看，微觀對稱有金剛石型滑移面d，對稱軸3，對稱面m。該晶體對應的點群的國際符號為m3m，該點群具有的宏觀對稱要素為3L44L36L29PC。

5.在一種實際晶體構造中，同種原子(或離子)一定是等效點嗎?一定是相稱點嗎?假如從實際晶體構造中畫出了空間格子，空間格子上的所有點都是相稱點嗎?都是等效點嗎?答：實際晶體構造中，同種質點不一定是等效點，一定要是通過對稱操作能重疊的點才是等效點。例如：由于同種質點在晶體中可以占據(jù)不一樣的配位位置，對稱性就不一樣樣，如：鋁的鋁硅酸鹽，這些鋁離子不能通過內(nèi)部對稱要素聯(lián)絡在一起。同種質點也不一定是相稱點。由于相稱點必須滿足兩個條件：質點相似，環(huán)境相似。同種質點的環(huán)境不一定相似，如：金紅石晶胞中，角頂上的Ti4+與中心的Ti4+的環(huán)境不一樣，故它們不是相稱點。空間格子中的點是相稱點。由于從畫空間格子的環(huán)節(jié)來看，第一步就是找相稱點，然后將相稱點按照一定的原則連接成為空間格子。因此空間格子中的點是相稱點?？臻g格子中的點也是等效點?？臻g格子中的點是相稱點，那么這些點自身是相似的質點，并且周圍的環(huán)境同樣，是可以通過平移操作重疊在一起的。因此，它們符合等效點的定義，故空間格子中的點也是等效點。第八章習題1.以式(8-2)求出成核的臨界半徑rc。答：式（8-2）ΔG=πr3ΔGv0+4πr2ΔGs0中，ΔGv0和ΔGs0為可以看作是常數(shù)，該式可以當作是ΔG和r間的函數(shù)。當r=rc時，ΔG到達最大值。此時，d(ΔG)/d(r)=0。按照這一關系，對式（8-2）取導數(shù)，可變?yōu)椋篸(ΔG)/d(r)=4πr2ΔGv0+8πrΔGs0=0上式的計算成果為：r=0或r=-2ΔGs0/ΔGv0由于rc≠0，因此rc=-2ΔGs0/ΔGv02.在平常生活中我們常?？吹竭@樣一種現(xiàn)象：一塊鏡面，假如表面有塵埃，往上呵氣時會形成霧狀水覆蓋在上面，但假如將鏡面擦潔凈再呵氣，不會形成一層霧狀水。請用成核理論解釋之。答：當鏡面表面有塵埃的時候，塵埃可以作為“晶核”，呵氣時，水蒸汽可以以塵埃為中心進行凝結。故可以在鏡面上產(chǎn)生霧狀水。將鏡面刮潔凈后，塵埃消失。再往上鏡面上呵氣，原先的“晶核”已經(jīng)消失，水蒸氣首先要形成結晶核，然后才能深入結晶。因此不易形成霧狀水。3.闡明層生長模型與螺旋生長模型有什么聯(lián)絡和區(qū)別。答：層生長理論和螺旋生長理論模型都是將生長質點假設為球形或立方體，生長界面也是簡樸的立方格子構造；它們的基本生長原理是一致的：新來質點占據(jù)三面凹角處的幾率最大，二面凹角處次之。不過，它們的初始生長狀態(tài)不一樣，層生長理論初始狀態(tài)是一種完整的沒有瑕疵的晶體構造，而螺旋生長理論初始狀態(tài)是有缺陷的構造，如：位錯等；層生長需要形成二維核，螺旋生長則借助于螺旋位錯提供的凹角不停生長，不需要二維核。4.論述晶面的生長速度與其面網(wǎng)密度之間的關系。答：根據(jù)布拉維法則圖示可知，垂直于面網(wǎng)密度小的方向是晶體生長速度快的方向，垂直于面網(wǎng)密度大的方向是晶體生長速度慢的方向。這樣生長速度快的方向的晶面尖滅，生長速度慢的晶面保留，從而導致了實際晶面往往與面網(wǎng)密度大的面網(wǎng)平行的現(xiàn)象。

5.闡明布拉維法則與PBC理論有什么聯(lián)絡和區(qū)別。答：布拉維法則重要是從晶體內(nèi)部構造質點排布出發(fā)，討論面網(wǎng)密度與實際晶面間的關系。而PBC理論則是從晶體構造中化學鍵分布特點來探討晶面的生長發(fā)育。這兩種理論可以互相符合：如面網(wǎng)密度大的面網(wǎng)所包括的PBC鍵鏈數(shù)目也多故生長速度慢。

第九章習題1.請闡明雙晶面決不也許平行于單晶體中的對稱面；雙晶軸決不也許平行于單晶體中的偶次對稱軸；雙晶中心則決不也許與單晶體的對稱中心并存。答：這題可以用反證法闡明。假如雙晶面與單晶體的對稱面平行，雙晶的兩個單體將成為同一種晶體，而不是雙晶。背面的兩種狀況以此類推。2.研究雙晶的意義何在？答：1）研究雙晶對認清晶體連生的對稱規(guī)律以及理解這些規(guī)律的晶體化學與晶體對稱變化機制有理論意義。2）研究雙晶具有一定的地質意義。有的雙晶是反應一定成因條件的標志。自然界礦物的機械雙晶的出現(xiàn)可作為地質構造變動的一種標志。3）研究雙晶，包括研究雙晶的形成及其人工消除，對提高某些晶體的工業(yè)運用價值以及有關礦床的評價也有重要的意義。對于某些晶體材料的運用，雙晶具有破壞性作用。3.斜長石(對稱型)也許有卡斯巴雙晶律和鈉長石雙晶律，為何正長石(2/m對稱型)只有卡斯巴雙晶律而沒有鈉長石雙晶律？答：卡斯巴雙晶的雙晶律為：tl(雙晶軸)∥Z軸，鈉長石雙晶律為：tp（雙晶面）∥（010），tl（雙晶軸）⊥（010）。斜長石的對稱型為，對于以上兩種雙晶律，它既沒有與雙晶面平行的對稱面，也沒有與雙晶軸平行的偶次軸。因此斜長石可以出現(xiàn)卡斯巴和鈉長石兩種雙晶律。而正長石的對稱型為2/m，它的L2⊥（010），P∥（010）,對于鈉長石律而言，正長石的L2∥tl，P∥tp，因此正長石不可以有鈉長石律。4.斜長石的卡-鈉復合雙晶中存在三種雙晶律：鈉長石律(雙晶軸⊥(010))，卡斯巴律(雙晶軸∥c軸)，卡-鈉復合律(雙晶軸位于(010)面內(nèi)但⊥c軸)。請問這三種雙晶律的雙晶要素共存符合于什么對稱要素組合定理?答：我們可以將雙晶軸當作L2，雙晶面當作P。這樣鈉長石律闡明Y軸方向存在1個L2，卡斯巴雙晶律闡明Z軸方向存在1個L2，卡鈉復合雙晶律闡明又一種新的L2，它與Y軸和Z軸均垂直。它們滿足下面的對稱要素組合定律：Ln×L2→LnnL2L2×L2→L22L2=3L25.不一樣晶體之間形成規(guī)則連生(浮生或交生)的內(nèi)部構造原因是什么?答：不一樣晶體之間形成規(guī)則連生，重要取決于互相連生的晶體之間具有構造和成分上相似的面網(wǎng)。

第十章習題1.等大球最緊密堆積有哪兩種基本形式?所形成的構造的對稱特點是什么?所形成的空隙類型與空隙數(shù)目怎樣?答：等大球最緊密堆積有六方最緊密堆積（ABAB……，兩層反復）和立方最緊密堆積（ABCABC……，三層反復）兩種基本形式。六方最緊密堆積的構造為六方對稱，立方最緊密堆積的構造為立方對稱。這兩種類型形成的空隙類型和數(shù)目是相似的，空隙有兩種類型——四面體空隙和八面體空隙。一種球體周圍有6個八面體空隙和8個四面體空隙。

2.什么是配位數(shù)?什么是配位多面體?晶體構造中可以當作是由配位多面體連接而成的構造體系，也可以當作是由晶胞堆垛而成的構造體系，那么，配位多面體與晶胞怎么辨別?答：我們將晶體構造中，每個原子或離子周圍最鄰近的原子或異號離子的數(shù)目稱為該原子或離子的配位數(shù)。以一種原子或離子為中心，將其周圍與之成配位關系的原子或離子的中心連接起來所獲得的多面體成為配位多面體。配位多面體與晶胞不一樣，晶胞是晶體構造中最小反復單元，晶體構造可以當作是由晶胞堆垛而形成的。配位多面體強調(diào)的是晶體構造中的構造基團，而晶胞體現(xiàn)的是晶體構造的反復周期與對稱性，晶胞是人為的根據(jù)晶體自身的對稱性劃出來的，實際晶體構造中并不存在與晶胞對應的“構造基團”。3.CsCl晶體構造中，Cs+為立方體配位，此構造中Cl-是作最緊密堆積嗎？答：此構造中Cl-離子不是最緊密堆積。由于等大球的最緊密堆積只有兩種空隙——四面體空隙和八面體空隙。晶體構造中不會出現(xiàn)立方體配位。因此，CsCl構造中的Cl-離子不是最緊密堆積。4.用NaCl的晶體構造為例闡明鮑林第二法則。答：鮑林第二法則為“一種穩(wěn)定的晶體構造中，從所有相鄰的陽離子抵達一種陰離子的靜電鍵之總強度等于陰離子的電荷”。NaCl構造中，CNCl-=6和CNNa+=6。每個Na+抵達1個Cl-的靜電強度為1/6，抵達1個Cl-的總靜電強度為1/6×6=1，與Cl-的電荷數(shù)相似。

5.類質同像的條件是什么?研究意義是什么?答：形成類質同像替代的原因首先取決于替代質點自身的性質，如原子、離子半徑的大小、電價、離子類型、化學鍵性等；另首先也取決于外部條件，如形成時的替代溫度、壓力、介質條件等。研究類質同享的意義在于：1）理解元素的賦存狀態(tài)及礦物化學成分的變化，以對的表達礦物的化學式。2）理解礦物物理性質變化的原因，從而可通過測定礦物的性質來確定其類質同像混入物的種類和數(shù)量。3）判斷礦物晶體的形成條件。4）綜合評價礦床及綜合運用礦產(chǎn)資源。6.同質多像轉變過程中，高溫、高壓形成的變體構造有何特點?答：一般地，溫度的增高會促使同質多像向CN減小、比重減少的變體方向轉變。對同一物質而言，一般高溫變體的對稱程度較高。壓力增大一般使同質多像向CN增大、比重增大的變體方向轉變。7.試述類質同像、同質多像、型變及它們之間的有機聯(lián)絡。答：類質同像是指晶體構造中某種質點為性質相似的他種質點所替代，共同結晶成均勻的單一相的混合晶體，而能保持其鍵性和構造型式不變，僅晶格常數(shù)和性質略有變化。同質多像是指化學成分相似的物質，在不一樣的物理化學條件下，形成構造不一樣的若干種晶體的現(xiàn)象。型變是指在晶體化學式屬同一類型的化合物中，化學成分的規(guī)律變化而引起的晶體構造形式的明顯而有規(guī)律的變化的現(xiàn)象。型變現(xiàn)象可以將類質同像和同質多像有機地聯(lián)絡起來，類質同像、同質多像和型變現(xiàn)象體現(xiàn)了事物由量變到質變的規(guī)律。8.為何層狀構造的晶體非常輕易發(fā)生多型現(xiàn)象?答：由于層狀構造的礦物構造單元層之間堆垛時，一般錯開一定的角度進行，而不是正對著的。往往層與層之間的錯開一般不是遵照同一種規(guī)律。這種現(xiàn)象類似于等大球最緊密堆積中的最緊密堆積層之間的堆積方式，也有許多種變化，從而導致在一維方向上面變化，產(chǎn)生多型的現(xiàn)象。而在非層狀晶體中，構造的變化應屬于同質多像的范圍，而不易形成多型的現(xiàn)象。第十一章習題1.何謂礦物?礦物學的重要研究內(nèi)容是什么?答：礦物是由地質作用或宇宙作用所形成的、具有一定的化學成分和內(nèi)部構造、在一定的物理化學條件下相對穩(wěn)定的天然結晶態(tài)的單質或化合物，它們是巖石或礦石的基本構成單位。礦物學是一門研究地球及其他天體的物質構成及演化規(guī)律的地質基礎學科。它是研究礦物(包括準礦物)的成分、構造、形態(tài)、性質、成因、產(chǎn)狀、用途及其互相間的內(nèi)在聯(lián)絡，以及礦物的時空分布規(guī)律及其形成和變化的歷史的科學。它為地質學的其他分支學科及材料科學等應用科學在理論上和應用上提供了必要的基礎和根據(jù)。2.玻璃、石鹽、冰糖、自然金、花崗巖、合成金剛石、水晶、水、煤、銅礦石是不是礦物?為何?答：根據(jù)礦物的定義，我們可知礦物的兩個特點：天然形成和結晶質。這兩個特點可以作為我們判斷物質與否是礦物的根據(jù)。上述物質中，是礦物的有石鹽、自然金、水晶，其他的均不是礦物。原因如下：玻璃是非晶質體；冰糖為人工合成；花崗巖是巖石，它是多種礦物的集合體；合成金剛石也是人工合成；水是液態(tài)，為非晶質體；煤是混合物，它由多種礦物和非晶質體以及有機物構成；銅礦石是礦石，也是多種礦物的集合體。3.綜論礦物學與有關學科的關系。答：礦物學與一系列理論學科、技術學科和應用學科有著親密的關系。首先，礦物學以基礎理論學科為基礎，這些學科包括結晶學、數(shù)學、物理學、化學、物理化學等，尤其是固體物理學、量子化學和化學方面的理論及試驗技術和計算機科學。它們增進現(xiàn)代礦物學全面發(fā)展。同步，礦物學作為有關的地質學科（例如：巖石學、礦床學、地球化學等）和應用學科（例如：材料學、寶石學）的基礎，為它們的深入研究提供了借鑒和理論知識。第十二章習題1.試述地殼中化學元素的豐度特點及其意義。答：元素在地殼中的豐度是指多種化學元素在地殼中的平均含量。它一般有兩種表達措施：質量克拉克值和原子克拉克值?；瘜W元素在地殼中的分布極不均勻，含量最多的前八種元素（O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg）占99%以上。因此，地殼中分布最廣的礦物也以這些元素構成。例如：地殼中含氧鹽和氧化物分布最廣，尤其是硅酸鹽礦物占礦物總種數(shù)的24%，占地殼總重量的3/4。其意義為：地殼化學元素豐度直接影響地殼中礦物種類和含量。

2.礦物學上，劃分離子類型的根據(jù)是什么?不一樣類型的離子各有何特點?答：礦物學上，我們一般根據(jù)離子的外層電子構型將其分為三種類型，現(xiàn)分別描述如下：1）惰性氣體型離子具有與惰性氣體原子相似的電子構型，最外層具有8個電子（ns2np6）或2個電子（1s2）的離子。包括堿金屬、堿土金屬及某些非金屬元素的離子。此類離子在自然界極易形成含氧鹽（重要是硅酸鹽）、氧化物和鹵化物，構成地殼中大部分造巖礦物。地質上常將這些元素又稱為“親氧元素”、“親石元素”或“造巖元素”。2）銅型離子外電子層有18個電子(ns2np6nd10)或(18+2)個電子(ns2np6nd10(n+1)s2)的離子。其最外層電子構型同Cu+。重要包括周期表中IB、ⅡB副族及其右鄰的某些元素的離子。此類離子常形成以共價鍵為主的硫化物、含硫鹽或類似的化合物，構成重要的金屬硫化物礦床中的礦石礦物。這部分元素常稱為“親硫元素”、“親銅元素”或“造（成）礦元素”。3）過渡型離子最外層電子數(shù)為9～17的離子。其最外層電子構型為ns2np6nd1～9。重要包括周期表中ⅢB～ⅦB副族和Ⅷ族元素的離子。其特點是具有未滿的6d電子亞層，構造不穩(wěn)定，易于變價，其性質介于惰性氣體型離子與銅型離子之間。

3.何謂化學計量礦物和非化學計量礦物?并舉例闡明之。為何當今愈來愈重視礦物非化學計量性的研究?答：在各晶格位置上的組分之間遵守定比定律、具嚴格化合比的礦物稱為化學計量性礦物。例如：水晶SiO2中的Si:O比值為1:2，鐵閃鋅礦(Zn,Fe)S中的(Zn+Fe):S比值為1:1等。對于某些含變價離子礦物來說，當離子的價態(tài)發(fā)生變化后，為了使變價平衡，礦物晶體內(nèi)部必然存在某種晶體缺陷（如空位、填隙離子等點缺陷），致使其化學構成偏離理想化合比，不再遵照定比定律，這些礦物稱為非化學計量性礦物。例如：FeS化合物可以在高溫下通過暴露在真空中或高硫蒸氣壓下，極輕易變化其化學計量性而變?yōu)榇劈S鐵礦的成分（Fe1-xS）。磁黃鐵礦中Fe:S比值為(1-x):1（其中，x介于0-0.125之間），不遵照定比定律。自然界有些礦物的非化學計量性可以作為標型特性，例如：含金硫化物的偏離化學計量的元素比值就具有標型性。

4.何謂膠體礦物?其重要特性有哪些?答：膠體礦物是指由以水為分散媒、以固相為分散相的水膠凝體而形成的非晶質或超顯微隱晶質礦物。從嚴格意義上說，膠體礦物只是含吸附水的準礦物。由于膠體的特殊性質，決定了膠體礦物化學成分具有可變性和復雜性的特點。首先，膠體礦物分散相和分散媒的量比不固定。另一方面，膠體微粒的表面具有很強的吸附能力，并且吸附不必考慮被吸附離子的半徑大小、電價的高下等原因，被吸附離子的含量重要取決于該離子在介質中的濃度。從而導致了膠體礦物的化學成分不僅可變，并且相稱復雜，其構成中具有在種類和數(shù)量上變化范圍均較大的被吸附的雜質離子。5.舉例闡明水在礦物中的存在形式及作用。不一樣形式的水在晶體化學式中怎樣表達?答：根據(jù)礦物中水的存在形式及其在晶體構造中的作用，可將礦物中的水重要分為吸附水、結晶水和構造水3種基本類型，以及性質介于結晶水與吸附水之間的層間水和沸石水2種過渡類型?，F(xiàn)就其存在形式及其作用及晶體化學式中的體現(xiàn)列表如下：類型存在形式作用晶體化學式舉例吸附水中性水分子（H2O）、不參與晶格的形成，不屬于化學成分機械吸附。特例：蛋白石——膠體礦物，水屬于化學成分。特例：SiO2·nH2O由于水的含量不固定，因此在H2O前標上n。結晶水中性水分子（H2O）形式存在于礦物晶格的一定位置上。不變化陽離子電價的前提下，圍繞在小半徑陽離子的周圍，增大陽離子的體積。石膏，Ca[SO4]·2H2O構造水以OH-、H+、H3O+離子的形式存在于礦物晶格中的一定配位位置上。與其他離子牢固地結合水鎂石Mg(OH)2水云母(K,H3O+)Al2[AlSi3O10](OH)2層間水中性水分子（H2O）形式存在于層狀構造硅酸鹽構造層之間與層間陽離子結合形成水合離子蒙脫石(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2[(Si,Al)4O10](OH)2·nH2O中，背面的nH2O沸石水存在于沸石族礦物晶格中寬敞的空腔和通道中的中性水分子與其中的陽離子結合形成水合離子鈉沸石Na2[Al2Si3O10]·2H2O6.引起礦物化學成分變化的重要原因有哪些?答：類質同像替代和非化學計量性是引起礦物成分在一定范圍內(nèi)變化的重要原因。引起礦物成分變化的其他原因有：陽離子的可互換性、膠體的吸附作用、礦物中含水量的變化及顯微包裹體形式存在的機械混入物。7.試分析下列礦物晶體化學式的含義：①鈣鈦礦CaTiO3與鉬鈣礦Ca［MoO4］；②白云石CaMg［CO3］2與鎂方解石(Ca,Mg)［CO3］；③白云母K｛Al2［(Si3Al)O10］(OH)2｝與多硅白云母K｛(Al2-xMgx)［(Si3+xAl1-x)O10］(OH)2｝；④硬玉NaAl［Si2O6］與霞石Na［AlSiO4］；⑤藍晶石AlⅥ［SiO4］O，紅柱石AlⅥAlⅤ［SiO4］O與夕線石AlⅥ［AlⅣSiO5］(注：式中羅馬數(shù)字為晶格中Al的配位數(shù))。答：晶體化學式不僅提供了化合物元素之間比值關系，并且提供了一定晶體構造的信息，不一樣的化學式可以反應出晶體構造間的差異：①鈣鈦礦CaTiO3中，Ca2+和Ti4+均作為一般陽離子與O2-配位，是一種復化合物；鉬鈣礦Ca［MoO4］中Mo6+與O2-結合形成絡陰離子團，然后與Ca2+相結合形成絡合物；②白云石CaMg［CO3］2中的Ca2+和Mg2+是復化合物中的兩種陽離子，它們占據(jù)特定的晶體構造；鎂方解石(Ca,Mg)［CO3］中的Ca2+和Mg2+展現(xiàn)的是類質同像替代的關系；③白云母K｛Al2［(Si3Al)O10］(OH)2｝中Al3+既以一般陽離子的形式存在于硅氧骨干之外，又替代1/4的Si進入到硅氧骨干內(nèi)形成[AlO4]四面體，中括號內(nèi)代表硅氧骨干，大括號內(nèi)代表構造單元層；而與白云母相比較，多硅白云母K｛(Al2-xMgx)［(Si3+xAl1-x)O10］(OH)2｝中Al3+的作用不變，只是兩種位置的Al3+對應地發(fā)生了類質同像變化：骨干內(nèi)Al3+→Si4+少了，但骨干外產(chǎn)生了Mg2+→Al3+；④硬玉NaAl［Si2O6］與霞石Na［AlSiO4］這兩種礦物均屬于硅酸鹽類，它們中Al3+的作用不一樣，硬玉NaAl［Si2O6］中的Al3+在硅氧骨干外，起一般陽離子的作用，故硬玉是鋁的硅酸鹽；霞石Na［AlSiO4］中的Al3+替代部分Si4+進入到硅氧骨干內(nèi)，故霞石是鋁硅酸鹽。⑤藍晶石AlⅥ［SiO4］O，紅柱石AlⅥAlⅤ［SiO4］O與夕線石AlⅥ［AlⅣSiO5］這三種礦物是同質多像關系。它們均是硅酸鹽，但Al3+的配位有差異。藍晶石中Al在硅氧骨干之外，配位數(shù)為6；紅柱石中的Al也在硅氧骨干之外，但二分之一的配位數(shù)是6，另二分之一的配位數(shù)為5；夕線石中的Al有二分之一在硅氧骨干外，配位數(shù)是6，另二分之一進入硅氧骨干，配位數(shù)是4。

第十三章習題1.何謂晶體習性?并舉例闡明其重要影響原因。答：礦物晶體在一定的外界條件下，常常趨向于形成某種特定的習見形態(tài)，稱為該礦物的晶體習性，也稱結晶習性。晶體習性是晶體的化學成分和內(nèi)部構造以及生長環(huán)境的物理化學條件和空間條件的綜合體現(xiàn)?；瘜W成分簡樸、晶體對稱程度高的晶體，一般呈等軸狀，例如：自然金和石鹽等。實際晶體往往沿其內(nèi)部構造中化學鍵強的方向發(fā)育，例如：金紅石、輝石和角閃石等鏈狀構造的礦物展現(xiàn)柱狀、針狀晶體習性。近年來的研究成果表明，等軸晶系的礦物，例如：金剛石、螢石、黃鐵礦等，伴隨形成時溫度的升高，其晶體形態(tài)具有從{100}發(fā)育向{111}發(fā)育的變化趨勢。2.為何等軸晶系的晶體一般呈三向等長型晶習，而中級晶族晶體則往往沿c軸方向延伸或垂直于c軸延展?答：晶體習性受其構造內(nèi)部質點的排布和強鍵的分布方向影響。等軸晶系的晶體內(nèi)部強鍵的方向分布較為均勻，形成的形態(tài)一般為三向等長型。而中級晶軸的晶體內(nèi)部強鍵的方向符合晶體的對稱，不也許在各個方向上都很均勻，一般狀況下是強鍵沿c軸方向分布或垂直于c軸方向上分布。因此中級晶族晶體則往往沿c軸方向延伸或垂直于c軸延展。3.舉例闡明等軸晶系礦物晶體形態(tài)隨溫度的演化規(guī)律性。答：等軸晶系的礦物晶體，伴隨溫度的升高，其晶形具有從立方體{100}發(fā)育向八面體{111}發(fā)育的變化趨勢。例如：伴隨溫度由低變高，熱液體系的黃鐵礦晶形的演化趨勢為：{100}→{hk0}+{100}→{hk0}+{111}→{111}+{hk0}→{111}。4.同種礦物的實際晶體與理想晶體形態(tài)有何異同?答：自然界礦物晶體形成過程中，由于受復雜的外界條件及空間的影響，往往長成偏離理想形態(tài)的歪晶。并且，實際晶體的晶面上，常具某些規(guī)則的花紋，例如：晶面條紋像和生長丘等。5.常見的晶面花紋有哪些?聚形條紋與聚片雙晶紋有何區(qū)別?答：晶面花紋是在晶體生長或溶解過程中產(chǎn)生的。常見的晶面花紋有晶面條紋、生長臺階、蝕像和生長丘。聚形條紋也稱生長條紋、晶面條紋，它是多種單形的晶面交替生長而成。因此，這些條紋只出目前晶體的表面。假如晶面破碎，在晶體破裂面上我們觀測不到這些條紋。聚片雙晶紋是聚片雙晶中，由一系列互相平行的結合面在晶面或解理面上的雙晶縫合線所構成的直線條紋。因此，聚片雙晶紋不僅可以在晶體的表面上看到，在晶體新鮮的解理面上更輕易觀測。6.怎樣描述礦物集合體的形態(tài)?答：礦物集合體形態(tài)的描繪分為兩類——顯晶集合體和隱晶集合體?，F(xiàn)分別描述如下：根據(jù)單體的晶體習性及集合方式，顯晶集合體的形態(tài)一般描述為：柱狀、針狀、板狀、片狀、鱗片狀、葉片狀和粒狀等集合體形態(tài)。還常見纖維狀集合體、放射狀集合體和晶簇等特殊形態(tài)的集合體。此外，尚有束狀、毛發(fā)狀、和樹枝狀集合體。按照集合體的形成方式和外貌特性，隱晶集合體形態(tài)一般描述為：分泌體、結核、鮞狀及豆狀集合體、鐘乳狀集合體。此外尚有塊狀集合體、土狀集合體、粉末狀集合體、被膜狀集合體等。7.分泌體和結核有何不一樣?答：分泌體和結核最大的區(qū)別在于它們的形成方式不一樣：分泌體是在球狀或不規(guī)則狀的巖石空洞中，由膠體或晶質物質自洞壁逐漸向中心層層沉積充填而成。結核是由隱晶質或膠凝物質圍繞某一中心（如砂粒、生物碎片或氣泡等）自內(nèi)向外逐漸生長而成。

8.鮞狀集合體能否稱為粒狀集合體?為何?答：鮞狀集合體不能稱為粒狀集合體。由于粒狀集合體是顯晶集合體形態(tài)的一種描述措施，構成粒狀集合體的顆粒是單個礦物晶體。而鮞狀集合體是隱晶集合體形態(tài)的一種描述措施，構成鮞狀集合體的鮞粒并不是單個礦物顆粒，而是由許多膠體物質凝聚而成。因此，不能將鮞狀集合體稱為粒狀集合體。第十四章習題1.簡述礦物呈色的機理。具紅色、藍色的寶石級剛玉的呈色原因何在?答：礦物的顏色根據(jù)產(chǎn)生的原因可以分為自色、他色和假色。由于自色是礦物的晶體化學特性所決定的，是礦物的本色。此處只簡介自色的形成機理。它是由礦物自身固有的化學成分和內(nèi)部構造所決定的顏色，是由于構成礦物的原子或離子在可見光的激發(fā)下，發(fā)生電子躍遷或轉移所導致的。其成色機理重要有如下4種：1）離子內(nèi)部電子躍遷這是含過渡型離子的礦物呈色的重要方式。過渡金屬離子的d軌道發(fā)生能級分裂后，電子可在這些分裂后的軌道上發(fā)生躍遷而呈色。我們將能使礦物呈色的過渡性離子稱為色素離子。2）離子間電荷轉移在外加能量的激發(fā)下，礦物晶體構造中變價元素的相鄰離子之間可以發(fā)生電子躍遷使礦物呈色。3）能帶間電子躍遷電子在整個晶體周期構造處在不一樣的能帶中，電子可在這些能帶中發(fā)生躍遷而呈色。許多自然金屬礦物和硫化物礦物的呈色，可以用能帶理論進行解釋。4）色心它是一種能選擇性吸取可見光波的晶格缺陷。大部分堿金屬和堿土金屬化學物的呈色重要與色心有關。具有紅色、藍色的寶石級剛玉的呈色機理可以用第1種成色機理來解釋：剛玉的理想成分為Al2O3，純凈的剛玉為無色。假如Al3+與部分過渡型離子發(fā)生類質同像替代之后，剛玉顯示的是這些色素離子的顏色。含Cr呈紅色，稱為紅寶石；含Ti而展現(xiàn)藍色，稱為藍寶石。

2.閃鋅礦有深色和淺色之分，同步其他光學性質對應地也各有所不一樣，請解釋其原因所在。答：這是由于閃鋅礦化學成分不一樣而導致的差異。在自然界中，閃鋅礦（ZnS）中的Zn2+比較輕易被Fe2+替代，形成類質同像混晶。當替代程度