七大晶系的对称性说课材料.ppt

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1、七大七大(qd)晶系的晶系的对称性对称性2009级高新材料(cilio)基地一班彭伟09560210第一页，共28页。概概论论n n已知晶体形态超过四万种，它们都是按七种结晶模式发育生长，即七大晶系。晶体是以三维方向发育的几何体，为了表示三维空间，分别(fnbi)用三、四根假想的轴通过晶体的长、宽、高中心，这几根轴的交角、长短不同而构成七种不同对称、不同外观的晶系模式：等轴晶系，四方晶系，三方晶系，六方晶系，斜方晶系，单斜晶系，三斜晶系。请看图；第二页，共28页。下图是七大晶系的理论模型，在同一水平面上，请大家仔细分辨它们下图是七大晶系的理论模型，在同一水平面上，请大家仔细分辨它们(tmen)

2、的区别。的区别。面向观众的轴称面向观众的轴称x轴，与画面平行的横轴称轴，与画面平行的横轴称y轴，竖直的轴称轴，竖直的轴称z轴，也可叫轴，也可叫“主轴主轴”。第三页，共28页。一、等等 轴轴 晶晶 系系 简简 介介n n等轴晶系的三个轴长度一样，且相互垂直，对称等轴晶系的三个轴长度一样，且相互垂直，对称性最强。这个晶系的晶体通俗地说就是方块状、几何球性最强。这个晶系的晶体通俗地说就是方块状、几何球状，从不同的角度看高低宽窄差不多。如正方体、八面状，从不同的角度看高低宽窄差不多。如正方体、八面体、四面体、菱形十二面体等，它们体、四面体、菱形十二面体等，它们(tmen)(tmen)的相对晶的相对晶面

3、和相邻晶面都相似，这种晶体的横截面和竖截面一样。面和相邻晶面都相似，这种晶体的横截面和竖截面一样。此晶系的矿物有黄铁矿、萤石、闪锌矿、石榴石，方铅此晶系的矿物有黄铁矿、萤石、闪锌矿、石榴石，方铅矿等。请看这种晶系的几种常见晶体的理论形态：矿等。请看这种晶系的几种常见晶体的理论形态：此主题相关图片如下：此主题相关图片如下：等轴晶系的三个晶轴等轴晶系的三个晶轴(x(x轴轴y y轴轴z z轴轴)一样长一样长,互相垂直。互相垂直。第四页，共28页。常见(chnjin)的等轴晶系的晶体模型图第五页，共28页。第六页，共28页。二、四 方 晶 系 简 介四方晶系的三个晶轴相互垂直，其中两个水平轴（四方晶系

4、的三个晶轴相互垂直，其中两个水平轴（四方晶系的三个晶轴相互垂直，其中两个水平轴（四方晶系的三个晶轴相互垂直，其中两个水平轴（x x轴、轴、轴、轴、y y轴）长度一样，但轴）长度一样，但轴）长度一样，但轴）长度一样，但z z轴的长度可长可短。轴的长度可长可短。轴的长度可长可短。轴的长度可长可短。通俗通俗通俗通俗(tns)(tns)地说，四方晶系的晶体大都是四棱的柱状体，地说，四方晶系的晶体大都是四棱的柱状体，地说，四方晶系的晶体大都是四棱的柱状体，地说，四方晶系的晶体大都是四棱的柱状体，（晶体横截面为正方形，但有时四个角会发育成小柱面，称（晶体横截面为正方形，但有时四个角会发育成小柱面，称（晶体

5、横截面为正方形，但有时四个角会发育成小柱面，称（晶体横截面为正方形，但有时四个角会发育成小柱面，称“复四方复四方复四方复四方”），有的是长柱体，有的是短柱体。再，四方晶系四），有的是长柱体，有的是短柱体。再，四方晶系四），有的是长柱体，有的是短柱体。再，四方晶系四），有的是长柱体，有的是短柱体。再，四方晶系四个柱面是对称的，即相邻和相对的柱面都一样，但和顶端不对个柱面是对称的，即相邻和相对的柱面都一样，但和顶端不对个柱面是对称的，即相邻和相对的柱面都一样，但和顶端不对个柱面是对称的，即相邻和相对的柱面都一样，但和顶端不对称（不同形）；所有主晶面交角都是九十度角。称（不同形）；所有主晶面交角都是

6、九十度角。称（不同形）；所有主晶面交角都是九十度角。称（不同形）；所有主晶面交角都是九十度角。第七页，共28页。请看模型请看模型(mxng)图：图：四方晶系的晶体如果z轴发育，它就是长柱状甚至针状；如果两个横轴（x、y）发育大于竖轴z轴，那么该晶体就是四方板状，最有代表性的就是钼铅矿。请看常见(chnjin)的一些四方晶系的晶体模型：第八页，共28页。第九页，共28页。三、斜三、斜 方方 晶晶 系系 的的 简简 介介斜方晶系的晶体中三个轴的长短斜方晶系的晶体中三个轴的长短(chngdun)(chngdun)完完全不相等，它们的交角仍然是互为全不相等，它们的交角仍然是互为9090度垂直。与正方度

7、垂直。与正方晶系直观相比，区别就是：晶系直观相比，区别就是：x x轴、轴、y y轴长短轴长短(chngdun)(chngdun)不一样。如果围绕不一样。如果围绕z z轴旋转，四方晶系旋轴旋转，四方晶系旋转九十度即可使转九十度即可使x x轴轴y y轴重合，旋转一周使轴重合，旋转一周使x x轴轴y y轴重合轴重合四次（使另两轴重合的次数多于两次，该轴称四次（使另两轴重合的次数多于两次，该轴称“高次高次轴轴”），四方晶系有一个高次轴，也叫），四方晶系有一个高次轴，也叫“主轴主轴”。斜。斜方晶系围绕方晶系围绕z z轴旋转，需轴旋转，需180180度才可使度才可使x x轴轴y y轴重合，旋轴重合，旋转一

8、周只重合两次，属低次轴。也就是说，斜方晶系转一周只重合两次，属低次轴。也就是说，斜方晶系的对称性比四方晶系要低。的对称性比四方晶系要低。其实，斜方晶系的晶体如果围绕其实，斜方晶系的晶体如果围绕x x轴或轴或y y轴旋转，轴旋转，情况与围绕情况与围绕z z轴旋转相同。换句话说，斜方晶系没有轴旋转相同。换句话说，斜方晶系没有高次轴，或曰没有理论上的主轴。高次轴，或曰没有理论上的主轴。第十页，共28页。从模型上看，四方晶系的从模型上看，四方晶系的x轴和轴和y轴所指向的晶面完全都是对称相同轴所指向的晶面完全都是对称相同(xintn)的，斜方晶系的的，斜方晶系的x轴和轴和y轴所指向的晶面却是各自对称相等

9、的。轴所指向的晶面却是各自对称相等的。请看右边基本模型图：请看右边基本模型图：斜方晶系晶体两个斜方晶系晶体两个(lin)轴（如轴（如x轴、轴、y轴）构成的平面，轴）构成的平面，即晶体横截面是长方形，也可以是菱形，或者两者的复合形，即晶体横截面是长方形，也可以是菱形，或者两者的复合形，请看下图：请看下图：第十一页，共28页。第十二页，共28页。四、单四、单 斜斜 晶晶 系系 简简 介介n n单斜晶系晶体的的三个晶轴长短皆不一样，单斜晶系晶体的的三个晶轴长短皆不一样，z z轴和轴和y y轴相互垂直轴相互垂直9090度，度，x x轴与轴与y y轴垂直，但与轴垂直，但与z z轴不垂直（轴不垂直（x x

10、轴与轴与z z轴的夹角是轴的夹角是，9090度）。作一个形象的比喻：把斜方晶系模型顺着度）。作一个形象的比喻：把斜方晶系模型顺着z z轴方向推压一下，轴方向推压一下，使前后的晶面上、下错位，这就是使前后的晶面上、下错位，这就是(jish)(jish)单斜晶系的模型。单斜晶系的模型。如果围绕如果围绕z z轴旋转轴旋转180180度，可以使度，可以使y y轴指向的晶面对称；而围轴指向的晶面对称；而围绕绕x x轴旋转。则不能产生任何晶面的重合对称（除非旋转一周，但轴旋转。则不能产生任何晶面的重合对称（除非旋转一周，但无意义）。通俗地说：斜方晶系晶体（模型）的两个晶面可以通无意义）。通俗地说：斜方晶系

11、晶体（模型）的两个晶面可以通过过y y轴旋转轴旋转180180度达到重合，而左右晶面和前后晶面却不能通过旋度达到重合，而左右晶面和前后晶面却不能通过旋转达到重合，它们只能顺转达到重合，它们只能顺y y轴和轴和x x轴平移才能达到重合。所谓轴平移才能达到重合。所谓“单单斜斜”，可以联想为：晶体有一个轴所顶的面是斜的。，可以联想为：晶体有一个轴所顶的面是斜的。第十三页，共28页。单斜晶系只有一个单斜晶系只有一个(y)对对称轴和对称面，和斜方晶系称轴和对称面，和斜方晶系相比，它的对称程度又低了相比，它的对称程度又低了一级。请看模型图：一级。请看模型图：单斜晶系的晶体横截面与斜方晶系相似。但晶体顶端(

12、dngdun)的晶面是斜的。常见的单斜晶系矿物有石膏、蓝铜矿、雄黄雌黄、黑钨矿、锂辉石、正长石等。请观赏实际晶体:第十四页，共28页。第十五页，共28页。第十六页，共28页。五、三五、三 斜斜 晶晶 系系 简简 介介三斜晶系的“三斜”，指的是三根晶轴的交角都不是九十度直角，它们所指向的三对晶面全是钝角和锐角角构成的平行四边形（菱形(lnxn)），相互间没有垂直交角。作个形象比喻：把一个砖头形的长方块朝着一个角的方向斜推压，形成一个全是菱形(lnxn)面的立方体，这就是三斜晶系的模型。第十七页，共28页。三斜晶系的晶轴长短不一，斜角相交，没有晶轴能作重合(chngh)对称的旋转，前后、左右、上下

13、的三组晶面只能顺晶轴作平移重合(chngh)（平面对称），在七大晶系中，三斜晶系的对称性最低。三斜晶系的晶体给人的感觉多是“拧、扁、歪、斜”的，有些板状晶体被喻为“刀片状”。常见矿物(kungw)有蔷薇辉石、微斜长石、钠长石、胆矾、斧石等。请观看晶体模型：第十八页，共28页。微斜长石晶体，注意(zhy)看所有的晶面交角没有直角，全是菱形面。这是因为x、y、z三根轴都不是90度直角相交。这就是三斜晶系晶体的特征。第十九页，共28页。第二十页，共28页。第二十一页，共28页。将等轴、四方、斜方、单斜、三斜五个晶系简单介绍了，之所以先介绍这五个，是因为它们都是三个晶轴构成的三维立体，描述它们的外形渐

14、变比较方便。可以作一个这样形象比喻描述：等轴晶系的最基本形是正正方方的立方体（为方便且不用八面体等）；四方晶系的基本形是把这个立方体拉长了（偶然(urn)压扁）；斜方晶系是把拉长的立方体再拉宽，变成象砖块一样的长方体；单斜晶系则把砖块形长方体顺一个方向（长边方向）推压一下，使一对晶面平行错位，两侧晶面变成菱面形；而三斜晶系则是再朝一个角方向继续推压，使所有的晶面都平行错位，且全变成菱面形。注意注意(zhy)第二十二页，共28页。六、三三 方方/六六 方方 晶晶 系系 简简 介介 n n三方晶系和六方晶系有许多相似之处，一些矿物专著和科三方晶系和六方晶系有许多相似之处，一些矿物专著和科普书刊往往

15、将二者合并在一起，或干脆就称晶体有六大晶系。普书刊往往将二者合并在一起，或干脆就称晶体有六大晶系。与前面讲的五个晶系最大的不同是三方与前面讲的五个晶系最大的不同是三方/六方晶系的晶轴六方晶系的晶轴有四根，即一根竖直轴（有四根，即一根竖直轴（z z轴）三根水平横轴（轴）三根水平横轴（x x、y y、u u轴）。轴）。竖轴与三根横轴的交角皆为竖轴与三根横轴的交角皆为9090度垂直，三根横轴间的夹角为度垂直，三根横轴间的夹角为120120度（六方晶系为度（六方晶系为6060度，也可说成三横轴前端交角度，也可说成三横轴前端交角120120度。）。度。）。如果围绕如果围绕z z轴旋转一周，三方晶系晶体的

16、横轴可以重合三次，六轴旋转一周，三方晶系晶体的横轴可以重合三次，六方晶系晶体的横轴则重合六次，故，三方方晶系晶体的横轴则重合六次，故，三方/六方晶系晶体的对六方晶系晶体的对称度都高，称度都高，z z轴是高次轴，也就是主轴。轴是高次轴，也就是主轴。三方晶系常见三方晶系常见(chnjin)(chnjin)的晶体有三棱柱状、三角片状等，的晶体有三棱柱状、三角片状等，有时呈六棱柱、六角片状（复三方、复三角面）及它们的各种有时呈六棱柱、六角片状（复三方、复三角面）及它们的各种聚形；六方晶系晶体常见聚形；六方晶系晶体常见(chnjin)(chnjin)有六棱柱状、六方板（片）有六棱柱状、六方板（片）状以及

17、它们的各种聚形，偶然会出现十二棱柱体（复六方柱）。状以及它们的各种聚形，偶然会出现十二棱柱体（复六方柱）。有时候三方有时候三方/六方晶系会出现菱形六面体晶型，较容易同三斜六方晶系会出现菱形六面体晶型，较容易同三斜晶系的晶体混同。晶系的晶体混同。第二十三页，共28页。三方三方(snfn)晶晶系和六方晶系模型系和六方晶系模型图：图：一般说来，三方一般说来，三方/六方晶系的晶体外观比较好认。常见的矿物有水晶、方六方晶系的晶体外观比较好认。常见的矿物有水晶、方解石、电气石、绿柱石、刚玉、辰砂解石、电气石、绿柱石、刚玉、辰砂(chnsh)、赤铁矿、磷灰石等。请看晶、赤铁矿、磷灰石等。请看晶体模型：体模型：第二十四页，共28页。第二十五页，共28页。第二十六页，共28页。第二十七页，共28页。谢谢(xixie)大家！第二十八页，共28页。