应该认为大多宝石矿物是自然界形成的,它们具有一定的内部结构。它们原子相互间按一定的格式有规律地排列,并在外部可表现出典型的几何处形,人们称之为晶体。而一些宝石矿物不具有这种内部有序的结构,因而也不具有规则的几何处形称之为非晶体,如蛋白石(欧泊)。
一:晶体的基本特征
什么是晶体?晶体——是内部质点(原子,离子)作规律排列,而这种排列可在三维空间作周期性重复的具有格子构造的固体。
①晶体具有格子构造,它们在三维空间作格子状的规则排列。
对某种晶体而言,格子构造是不变的,不同类型的晶体。格子构造是不同的,同类原子排列的形式不同,也可导致产生完全不同的物质。典型的例子是金刚石和石墨。化学成分都是C,但它们的原子排列形式不同、因而它们是两个物理性质完全不同的物质。
②晶体在自由生长形态下能自发地形成多面体形态。
许多宝石矿物是规则和对称的晶体,具有天然的完整晶面。在理论上,所有晶体都可望有这种对称性。但实际上,由于晶体生长,形成时的环境限制(条件、温度、压力等等)导致晶体难以如理论上所形成的那么完美,所以常形成歪晶、或不规则状等等。
③晶体的性质具有随方向而变化的异向性。晶体的性质、解理、颜色和光学性质。甚至硬度等都有不同程度地随方位的变化特点。如金刚石在平等八面晶面方向的破裂。
④晶体具有外形和性质的对称性。
在晶体上常可见到外形上相同晶面的重复出现,另外在某些方向上具有相同的物理性质等等。这是由于晶体内部质排列有序造成的。
⑤晶体具有最小的内能和稳定性。
晶体质点规律排列,使其相互间引力和斥力达到平衡,故晶体的内能最小,所处的状态最为稳定。
二:晶体的对称
对称是物体上相同部分有规律的重复。发育良好的晶体在晶面的形态、大小和位置等方面都具有对称性。晶体的对称性。晶体的对称是由其内部格子构造决定的,而晶体的格子构造本身就是一种对称。人们在研究晶体时,要研究其对称特点,而把使物体作有规律重复操作中凭借的一些几何要素称之为对称要素。主要有:
①对称轴——通过晶体中心的一根假想直线,晶体沿该直线旋转一定角度可使晶体相同部分重复。旋转一周,晶体中相同部分重复的次数称为轴次,用∠表示,有∠2.∠3.∠4 和∠6,后三个轴次称高次轴。
②对称面——是一个通过晶体中心的假想平面,它将晶体平分为互为镜像的两个相等部分用P表示。
③对称中心——是一个假想的位于晶体中心的点,通过该点的反向操作可使晶体相同部分重复,用C表示。
三:晶体的分类
晶体的分类是以晶体的对称特点即晶体的对称性为基础的。而晶体的对称特点取决于它内在的格子构造。只有符合格子构造规律的对称才能在晶体上体现出来。从此角度讲,晶体的对称是有限的也是有条件的(所以不可能出现∠5和〉∠6)而晶体的对称不但包含着几何意义,也包含着物理意义——体现于晶体的物性,如光学、热学、电学性质。
一、根据晶体的对称性,将晶体划分为七大晶系(三大晶族)。
A. 高级晶族——仅有一个等轴晶系。
B. 中级晶族——有四方晶系,三方和六方晶系共三个。
C. 低级晶族——有斜方晶系,单斜,三斜晶系共三个。
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