结晶学

结晶学试题答案

一、选择题

1. 结晶学是研究（）的科学。

A. 晶体的形态与结构

B. 晶体的生长机制

C. 晶体的物理性质

D. 所有上述内容

答案：D

2. 晶体的三个基本特征是（）。

A. 规则的几何形态

B. 固定的熔点

C. 各向异性

D. 所有上述内容

答案：D

3. 以下哪种晶体属于压电晶体？（）。

A. 石英晶体

B. 食盐晶体

C. 冰晶体

D. 金属晶体

答案：A

4. 晶体的对称性是由（）决定的。

A. 原子的排列方式

B. 晶体的生长速度

C. 外部环境条件

D. 晶体内部结构

答案：D

5. 在结晶学中，（）是指晶体内部原子或分子按照一定的规律排列形成的三维网络。

A. 晶格

B. 晶面

C. 晶胞

D. 晶界

答案：A

二、填空题

1. 晶体的生长速度受到多种因素的影响，其中（）和（）是两个主要的影响因素。

答案：温度、溶液饱和度

2. 在结晶学中，（）是指晶体内部原子或分子的排列方式，它决定了晶体的对称性和形态。

答案：晶格

3. 晶体的熔点是指晶体从固态转变为液态时所需的（）。

答案：温度

4. 晶体的各向异性表现在（）和（）等方面。

答案：物理性质、化学性质

5. 晶体的形态通常受到（）的影响，这种影响可以通过宏观的晶体形态来推断晶体内部的微观结构。

答案：外部环境条件

三、简答题

1. 请简述晶体与非晶体的区别。

答案：晶体和非晶体的主要区别在于它们的内部结构。晶体具有规则的几何形态和固定的熔点，其内部原子或分子按照一定的规律排列，形成晶格结构。而非晶体则没有固定的几何形态和熔点，其内部原子或分子排列无规律，不形成晶格结构。

2. 描述晶体的X射线衍射实验原理。

结晶学试题及答案

一、选择题（每题2分，共20分）

1. 下列哪种物质属于晶体？

A. 玻璃

B. 珍珠

C. 橡胶

D. 食盐

答案：D

2. 结晶学中，晶体的对称性由什么决定？

A. 原子大小

B. 原子间距离

C. 晶体的晶格结构

D. 晶体的颜色

答案：C

3. 下列哪项不是晶体的基本性质？

A. 各向异性

B. 自范性

C. 均匀性

D. 可塑性

答案：D

4. 晶体生长的驱动力是什么？

A. 温度升高

B. 压力增大

C. 化学势梯度

D. 重力作用

答案：C

5. 晶体的晶面间距与晶面指数之间的关系是什么？

A. 正比关系

B. 反比关系

C. 没有关系

D. 指数关系

答案：B

6. 下列哪种晶体结构不属于七大晶系？

A. 立方晶系

B. 四方晶系

C. 三方晶系

D. 十二面体晶系

答案：D

7. 布拉格定律适用于哪种类型的晶体？

A. 单晶

B. 多晶

C. 非晶

D. 纳米晶

答案：A

8. X射线衍射分析中，布拉格定律的公式是什么？

A. nλ = 2d sinθ

B. nλ = d sinθ

C. nλ = d cosθ

D. nλ = 2d cosθ

答案：A

9. 下列哪种物质不具有晶体结构？

A. 金刚石

B. 石墨

C. 沥青

D. 石英

答案：C

10. 晶体的熔点与其对称性有什么关系？

A. 熔点随对称性增加而升高

B. 熔点随对称性增加而降低

C. 没有关系

D. 熔点与对称性成指数关系

答案：B

二、填空题（每题2分，共20分）

11. 结晶学中的“晶格”指的是_____________________。

答案：晶体内部的三维结构排列

12. 晶体的三个基本特征包括____________、____________和____________。

1、黄铁矿(pyrite) FeS2点群m3

晶形：常见立方体、五角十二面体及其聚形。晶面上常见平行{100}和{210}的聚形纹。

浅铜黄色，条痕绿黑色，金属光泽，无解理，硬度较大：6-6.5

它是制造硫酸和硫磺的主要原料。

是NaCl型结构的衍生结构

总之：

黄铁矿：

结构（了解，并解释硬度和解理）

雄黄（realgar) As4S4

形态：柱状、短柱状或针状，柱面有纵纹。常以粒状、土状产出。环状分子型结构：2/m

橘红色，金刚光泽，透明-半透明。平行{010}完全解理。硬度1.5-2。

总之：

雄黄：

结构（了解，并解释物性）

化学式：As4S4

颜色

雌黄（Orpiment) As2S3

柠檬黄色，油脂-金刚光泽，解理面珍珠光泽，平行{010}极完全解理，硬度1.5-2。

形态：板状、短柱状，晶面常弯曲，柱面有纵纹。集合体呈片状、梳状、放射状和土状等。

层状结构：2/m

雌黄：

结构（了解，并解释物性）

化学式：As2S3

颜色

、方铅矿（Galena) PbS

NaCl型结构，典型的立方面心格子，化学键为离子键-金属键过渡型。

形态：高温呈立方体，低温呈八面体，集合体呈粒状。

结构：m3m

铅灰色，条痕黑色，金属光泽。{100}三组完全解理。硬度2－3。相对密度7.4-7.6。

总之：

方铅矿：

结构（掌握，并解释物性）

化学式：PbS

解理（组数、方向、产生原因）

5、闪锌矿（sphalerite) ZnS

结构：4 3m

ZnS型结构

多为粒状集合体。单晶体高温为四面体，中低温为菱形十二面体。四面体晶面上常见三角形蚀象，常呈正、负四面体的聚形及聚形纹。

结晶学研究及应用

随着科学技术的不断进步，深入研究物质结晶的过程和规律，对于解决许多实

际问题有着重要的意义。结晶学作为一门交叉学科，涉及领域广泛，应用十分广泛，下面我们就来深入了解一下结晶学研究及应用的相关内容。

一、结晶学研究的意义

结晶学是一门研究晶体形成和发展方面的学科，其研究的主要内容是晶体的物

理化学、结晶动力学、晶体发育生长等。结晶过程中的微观现象、晶体的形态、缺陷和晶界等内容都在结晶学范畴之内。而结晶学的研究不仅仅是单纯的学科研究，它的意义也更为深远。

首先，结晶学研究对于解决资源能源问题有着重要的意义。例如，结晶学研究

可以为提高能源利用率、降低能源消耗提供支持和保障，进一步提高能源利用效率，从而实现可持续发展。

其次，结晶学的研究可以促进新材料的开发和制备。实现微量分析等技术，为

制备气体材料、深亚稳态材料等开辟了新的道路。并且，近年来，结晶体的新型结构和性能等方面的研究已经成为材料学的前沿领域之一。随着纳米晶体、超晶格等材料的出现，结晶工程从传统材料的精细化控制向新型材料的自组装加工方向发展。因此，结晶学的研究对于新材料的开发有着不可或缺的作用。

最后，结晶学的研究对于解决冶金加工等实际问题也有重要的作用。在冶金过

程中，结晶学研究可以控制金属的组织结构和各种缺陷的数量和类型，从而较好地解决金属材料中的问题并提高材料的品质。

二、结晶学应用的主要领域

1. 化学工程领域

化学工业中的结晶过程已经成为一个几乎无处不在的阶段，广泛应用于如制药和化学加工等领域。例如，制药业中需要高纯度的药品，而结晶技术可以较好地去除杂质和提高纯度。此外，结晶技术还可以优化化学反应条件并控制产品的颗粒尺寸和形状，从而提高产品的质量。

结晶学研究内容：是研究结晶体的自然科学，具体地说是研究晶体的发生、成长、外部形态、内部构造、物理性质、化学性质、晶体的破坏、人工制备以及他们相互之间关系的科学。

点阵：整个晶体就被抽象成了一组点, 称为点阵。空间中形成的无限阵列。

空间格子：把晶体结构中阵点的中心用直线联起来构成的空间格架即晶体格子，简称晶格

行列（直线点阵，一维点阵）：由于阵点在行列上周期性重复出现，因此同一行列上阵点间距是相等的。在互相平行的行列上阵点间距也是相等的。在互不平行的行列上，一般不等。

面网（平面点阵，二维点阵）：空间格子中阵点在同一平面上排列，称为空间格子的面网，又称为平面点阵。

面网密度:同一层面网的单位面积内拥有的阵点的数目,称为面网密度.

面网间距:两层互相平行的相邻两层面网之间的垂直距离,称为面网间距.

面网特点：1.任意不在同一条直线上排列的三个阵点就构成一层面网.2.任意一个空间格子内都有无数多个互不平行的面网存在.3.同层面网的不同部位的面网密度是相等的,且互相平行面网的面密度一般相等,互不平行的面网密度一般不等.4.面网密度越大,两个互相平行的面网间距也就愈大.反之,亦然单位平行六面体：晶体的空间格子内，只有一种能反映晶体构造规律和基本性质的平行六面体。

晶胞(unit cell)：实际晶体结构中所划分出的单位平行六面体的相应的单位。具有实际意义的有限实体

选择平行六面体的原则：

①所选平行六面体的对称性应符合整个空间点阵的对称性。

②选择棱与棱之间直角关系为最多的平行六面体

③所选平行六面体之体积应最小。

结晶学

结晶学是研究晶体的发生成长、外部形貌、化学成分、晶体结构、物理性质

以及它们的相互关系的学科。晶体广泛存在，从自然界的冰雪和矿物，到日常生

活中的食盐和食糖，陶瓷和钢材，多种固态药品及试剂等，都是晶体。结晶学的

知识被广泛用于地质、冶金、化工、材料科学、工农业生产和尖端科学技术中。

一、结晶学主要研究内容

结晶学包括如下分支：

①晶体生长学。研究晶体发生、成长的机理和晶体的人工合成，用以追溯自

然界晶体形成的环境和指导晶体的人工制备。

②几何结晶学。研究晶体外形的几何规律，是结晶学的经典内容和基础。

③晶体结构学。研究晶体中质点排布的规律及其测定。晶体结构资料为阐释

晶体的一系列现象和性质提供依据。

④晶体化学。研究晶体化学成分与结构的关系，成分、结构与晶体性能、形

成条件的关系,其理论用于解释晶体的一系列现象和性质,指导发现或制备具有

预期特性的晶体。

⑤晶体物理学。研究晶体的物理性能及其产生机理，对于晶体的利用有重要

指导意义。

晶体是具有格子构造的固体，也就是说，格子构造是一5于晶体格于构造所

决定的，并为所有一切晶体所共有的性质，晶体的基本性质是晶体的共性，是指

晶体所共有的性质，性、均一性、异向性、对称性和稳定性。

二、晶体的特征

陨体所必备的条件。凡是由称之为晶体的基本性质。归纳起来共有五种：

即L1限是指所有的晶体均具有自发地形成封闭的几何多面体外形能力的性

质。晶面就是晶体格子构造中最外层的而网所在，晶棱是最外层面网相交的公共

行列，而角顶则是结点的所在。由于一切晶体都具有格子构造，所以，必然能自

发地形成几何多面体的外形，把它们自身封闭起来。晶面，晶棱和角顶与格子构

结晶学的基本原理及其应用结晶学是研究晶体结构、晶体生长和其它晶体学基础理论的学科。它在现代矿物学、材料学、化学、物理学、生物学和工程学等领域中起着重要的作用。

1. 结晶的定义

结晶是指一个化合物或元素的原子、离子或分子从溶液中结合到一起形成有规则的几何形状的过程。当原子、离子或分子开始结合时，它们会以一种有序的方式排列在一起，形成一个晶格。晶格会按照一定数量、类型和顺序组成一个晶体。晶体是一种具有高度有序性的物质，其性质通常比非晶体更加稳定和可预测。

2. 认识晶格

晶格是一种有序的空间结构，具有高度的对称性。因此，为了研究晶体的结构，必须对晶格有深入的了解。晶格可以用一系列空间对称元素描述，包括基本元胞、晶格点群、空间群等。

基本元胞是晶体结构的基本单元。它是最小的、能够重复铺满整个晶体的几何形状。晶格点群是晶体中的三个元素：点、操作和点群。在点群中，点是指晶格中的一群点，操作是指将点移动或旋转的操作，点群是指一个定向的操作的集合。晶体的对称性可以用一组点群的符号来描述。空间群是晶体晶体学中最基本的概念之一，用于描述晶体的对称性。它是一组带有晶体对称性的平移操作，能够使一个任意点的位置在晶体中逐渐重复。

3. 结晶生长

结晶生长是指晶体从无序的结晶核到有序的晶体的过程。当一个溶液中的饱和度达到足够高时，就会形成少量的结晶核，这些结晶核会慢慢增长成具有一定形状和大小的晶体。结晶生长过程受到很多因素的影响，如溶液中溶质的浓度、溶液中的温度、晶体表面的形态和特性等等。

一般来说，当溶液中的浓度不太高时，晶体生长速度较缓慢，但晶体的成分和形态较为单一。当浓度较高时，晶体生长速度变快，但晶体形态和成分较为复杂。此外，晶体的生长速度还受到温度的影响：当温度升高时，晶体的生长速度会加快。

结晶学及矿物学

结晶学和矿物学是自然科学中重要的分支，在地质学、化学、物

理学、工程学等方面都有重要的应用。那么，什么是结晶学和矿物学呢？

一、结晶学

结晶学研究晶体的结构、形态、成因、晶界、磁性等方面的问题。晶体是同种物质经过化学反应和物理变化而形成的，其结构及特性受

到成矿条件等因素影响。晶体的成长受到温度、压力、溶液中物质的

浓度、饱和度、溶解度等因素的影响，并且晶体的成长过程还受到表

面张力、形态学因素、化学反应、电场和磁场等多种因素的影响。

结晶学早期主要是制定种类多样、特性复杂的晶体系统、晶体学

理论和晶体学工艺学规律，并探讨晶体与物质世界中其他现象（如光、电、磁、力等）之间的关系，以及它的应用领域包括传感器、半导体、生物等。

二、矿物学

矿物学是研究矿物的性质、成因、结构、分类、分布、利用等问

题的学科。矿物是自然界中的无机化合物和元素的矿物或矿物凝聚体。

矿物的成因与地质学密切相关，同时与生物和化学等多方面有关。在矿物学中，研究的主要问题有矿物的物理、化学和结构特性，以及

矿物的成因、分类、分布、利用等。

矿物学的研究对象除了矿物本身，还包括自然界中的各种矿物形

态和组成等问题，被广泛应用于矿产资源勘查、地质勘探、环境保护

等领域。此外，矿物学还被应用于冶金、建筑材料等领域，对经济以

及社会发展至关重要。

结晶学和矿物学的研究领域虽然有所不同，但两者常常交叉应用。例如，在研究晶体成长时，研究人员可以使用矿物学中的分析方法来

分析晶体中所含有的矿物成分，同时对同一种矿物的晶体形态进行研

究也可以使用结晶学的研究方法。

结晶学名词解释

1、矿物：地质作用中形成的单质或化合物，具有相对固定的化学成分，

晶质矿物还具有确定的内部结构，稳定与一定的物理化学条件，是

组成岩石和矿石的基本单元。

2、晶体：竟有格子构造的固体。

3、相当点：在晶体构造中选出任一几何点，然后在构造中找出与此构造

相当的几何点，这样的一系列点称为相当点。

4、空间格子：由于相当点在三度空间作规则的格子状排列，所以由相当

点排列而成的几何图形叫做空间格子。空间格子的要素：结点、行

列、面网、平行六面体。

5、科赛尔原理：晶面生长的过程应该是先长完一条行列，然后再长相邻

的行列，长满一层面网，然后开始长第二层面网。晶面是平行的向

外推移的。

6、布拉维法则：晶体为面网密度大的晶面所包围。

7、面角恒等定律：成分和构造相同的所有晶体，其对应晶面间的夹角恒

等。

8、晶体的基本性质（看懂）：自限性，均一性和异向性，最小内能与

稳定性。

9、对称要素：对称面（P）,对称轴（L n）,对称中心（C）,旋转反伸轴

（Li n）。Li6=L3PC

10、对称操作：使物体或图形的形同部分重复出现的操作。

11、晶体对称定律：在晶体中不可能存在五次及高于六次的对

称轴

12、对称型：一个结晶多面体中全部的对称要素的总合。（共

32种）

13、晶族晶系的划分依据（见下表）

14、单形：由对称要素联系起来的一组晶面的总合。单形的所

有晶面是彼此相等的，具有相同的面网结构。

15、各晶系主要单形（见课本33~35表7）

16、各晶系选择晶轴的原则（见下表）

17、晶面符号采用米氏符号

18、米氏符号中，括号内的指数就是晶面指数。

1、结晶学：以晶体为研究对象，以晶体的对称规律为主要研究内容的一门基础基础性的自然科学。

2、矿物学：以矿物晶体为研究对象，主要研究各具体矿物晶体的成分、物理性质、成因特点等。

3、晶体：内部结构具有周期重复性，即具有格子构造的固体。

晶体结构=点阵（或空间格子）+结构基元

4、格子构造：晶体结构的周期重复规律，这种规律是可以用格子状的图形－空间格子表示的。

5、空间格子：表示晶体结构周期重复规律的简单几何图形。

6、相当点：满足以下两个条件的点：性质相同，周围环境相同。

7、空间格子的四要素

①结点: 空间格子中的点,代表具体晶体结构中的相当点。

结点间距：同一行列中相邻结点间的距离。

②行列: 结点在直线上的排列。

③面网: 结点在平面上的分布。

面网密度：面网上单位面积内结点的密度。

面网间距：任意两相邻面网间的垂直距离。

（面网密度与面网间距成正比）

④平行六面体: 结点在三维空间形成的最小重复单位。

平行六面体对应的实际晶体中相应的范围叫晶胞。

8、晶体的基本性质

①自限性: 晶体能够自发地生长成规则的几何多面体形态。

②均一性:同一晶体的不同部分物理化学性质完全相同。晶体是绝对均一性，非晶体是统计的、平均近似均一性。

③异向性：同一晶体不同方向具有不同的物理性质。例如：蓝晶石的不同方向上硬度不同。

④对称性：同一晶体中，晶体形态相同的几个部分（或物理性质相同的几个部分）有规律地重复出现。

⑤最小内能性：晶体与同种物质的非晶体相比，内能最小。晶体具有固定的熔点。

⑥稳定性：晶体比具有相同化学成分的非晶体稳定。

1、实际晶体形态（歪晶）：偏离理想的晶体形态。

结矿名词解释

1、晶体：具有格子状构造的固体

2、矿物：指地质作用中形成的天然单质和化合物，具有相对固定的化学成分和内部结构，稳定于一定的物理化学条件，是构成岩石和矿石的基本单元

3、矿物学：是研究矿物的化学成分、内部结构、外表形态、物理性质及其相互关系，并阐明地壳中矿物的形成和变化历史，探讨其时间和空间分布规律及其实际用途的科学

4、相当点（晶体结构中的相当点）：晶体结构中性质相同、环境相同的几何点。

5、空间格子：由相当点构成的几何图形。

6、网面密度：面网上单位面积的结点数目。

7、网面间距：互相平行的相邻两网面之间的垂直距离。

8、晶格的均一性和异向性：同一晶体的各个部分质点的分布相同，故性质相同是晶体的均一性；同一晶体的不同方向上质点的排列一般不同，故晶体的性质也随方向的不同而有所差异就是晶格的异向性。

9、科塞尔原理：晶体生长过程中，晶面（晶体的最外层面网）是平行向外推移生长的。

10、布拉维法则：实际晶体的晶面是那些网面密度大的晶面。

11、面角恒等定律：成分和结构相同的晶体，其对应晶面间夹角恒等。

12、歪晶：晶体生长时，受外界条件影响而不能按其格子状构造生长，从而形成的偏离理想形态的晶形。

13、晶体的带状构造：晶体的断面上有时可见到的因成分和物理性质差异而表现出来的互相平行的条带，它是晶体生长的科塞尔原理的证据。

14、生长锥：晶体由小长大，许多晶面向外平行推移的轨迹所形成的以晶体中心为顶点的锥状体。

15、非晶质体：内部质点不作格子状排列的物质。

16、晶胞与平行六面体：由三对平行而且相等的面构成的多面体称为平行六面体，它是空间格子的最小单位。而在实际晶体结构中这样划分出来的最小单位就是晶胞。

矿物是指地质作用中形成的单质或化合物，具有相对固定的化学成分，晶质矿物还具有确定的内部结构，稳定于一定的物理化学条件，是组成岩石和矿石的基本单元。

晶体晶体是具格子构造的固体。

非晶体内部质点不做格子状规则排列的物质叫作非晶质。

空间格子的概念用以表示晶体内部质点排列的规律性。是从实际晶体构造中抽象出来的一种由相当点排列而成的几何图形。

相当点为晶体构造中的一系列几何点，这些点周围的环境是完全相同的，即各相当点在相同的方向上隔相同的距离，有相同的质点分布。空间格子的要素

⑴结点是空间格子中的点，代表晶体构造中的相当点，在实际晶体构造中，结点可以为相同的离子、原子或分子占据。但结点本身不代表任何质点,是只具有几何意义的几何点。

⑵行列由结点在直线上排列而成。空间格子中任意二结点联结起来的直线就是一条行列。行列中相邻结点之间的距离称为该行列的结点间距，同一行列中结点间距相等，彼此平行的行列结点间距也是相等的，不平行的行列，结点间距一般不等

⑶面网由结点在平面上排列而成。空间格子中任意三个不在同一行列上的结点就可联结成一个面网。面网上单位面积内的结点数目称为面网密度。互相平行的面网，面网密度相等，不平行的面网，面网密度一般不等。互相平行的相邻两面网之间的垂直距离称为面网间距。

⑷平行六面体是空间格子的最小单位，由三对平行而且相等的面构成。在实际晶体中，这样划分出来的最小单位称为晶胞。空间格子可以看成是平行六面体在三度空间平行、无间隙地重复堆砌而成的。而整个晶体结构可以视为晶胞在三度空间平行、无间隙的重复堆砌。