晶体的定义及特点

如题所述

最早,人们把无色透明的冰称为晶体。后来把无色透明并具有多面体外形的水晶也称为晶体。在采矿过程中发现了很多具有规则多面体外形的天然矿物,如石盐、方解石、磁铁矿(图1-1)等。于是晶体就被推广为具有规则多面体外形的天然固体。

图1-1水晶(A)、石盐(B)、方解石(C)和磁铁矿(D)晶体(据戈定夷等,1989)

随着生产的发展和科学的进步,人们对自然事物的观察逐步深入,认识到只把具有多面体外形的固体称作晶体是不全面的。由同一种物质组成的石英既可以呈多面体形态产出,如水晶产生于晶洞中;也可以呈极不规则形态的颗粒生成于岩石之中。显然,这种形态上的差异,是由生成时的空间条件不同造成的。近代科学实验已经证明,将不具有多面体外形的纯净石英颗粒,放入含有石英成分的溶液中,在一定的温度和压力下,石英颗粒就可以生长成具有多面体外形的水晶。由此可见,自然多面体形态并非晶体最根本的特征,而是晶体的某种内在本质,在一定条件下的外在表现。晶体的本质必须从它内部去寻找。

近代应用X射线分析,揭示了大量晶体的内部结构。现已证明,一切晶体,不论其外形如何,它的内部质点(原子、离子和分子)都是作规律排列的。这种规律表现为质点在三维空间做周期性的平移重复,从而构成了所谓的格子构造(这一点将在下节详述)。因此,按照现代的概念,凡是质点作规律排列、具有格子构造的物质即称为结晶质,结晶质空间的有限部分即为晶体。

晶体的定义是:晶体是具格子构造的固体。

晶体本质的特点是晶体内部质点在三维空间作有规律的格子状排列,这种有规律的排列,表现在相同的质点在三维空间做周期性的重复出现(图1-2A为Be2O3晶体内部的质点作有规律排列的情况)。所有晶体皆是如此,没有例外。晶体的基本性质与这一特点密切有关。

图1-2Be2O3晶体(A)与非晶质体(B)的内部质点排列情况

晶体分布十分广泛,可以毫不夸张地讲:人们是生活在“晶体的世界”之中,自然界中分布着许许多多各式各样的晶体。例如,砂粒、土壤、岩石和矿石,绝大多数都是由矿物晶体所组成的。各类晶体形态复杂多样,大小悬殊。例如有的矿物晶体可重达百吨,直径数十米;有的晶体可以十分细小,需要借助显微镜,甚至电子显微镜或X射线分析方能识别。人们日常生活中所用的金属,陶瓷制品,食用的糖、盐、部分化学药品,以及人体上的眼球角膜等都是由晶体所组成的。

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