- •Кристаллография и минералогия
- •Для студентов высших учебных заведений
- •Предисловие
- •Содержание
- •Введение
- •Основы кристаллографии
- •Глава 1. Аморфные и кристаллические вещества
- •Историческая справка о развитии геолого-минералогических наук. Закон Стенона
- •1.3 Аморфные и кристаллические вещества
- •1.4 Основные свойства кристаллов
- •Глава 2. Зарождение и рост кристаллов
- •2.1 Пути образования кристаллов
- •2.2 Выращивание кристаллов из растворов
- •Факторы, влияющие на облик кристаллов
- •Практическое значение кристаллизации растворов в технологии силикатов
- •2.5 Кристаллизация из расплавов и стекол
- •2.6. Промышленные методы выращивания кристаллов
- •Глава 3. Симметрия кристаллов и их классификация
- •3.1 Элементы симметрии
- •Р исунок 3.1 - Центр симметрии
- •3.2 Взаимодействие между элементами симметрии в кристалле
- •3.3 Классификация кристаллов
- •Глава 4. Простые формы и их комбинации в кристаллах различных сингоний
- •4.1 Распределение простых форм по сингониям и категориям
- •Расшифровка комбинированных форм
- •Глава 5. Установка кристаллов. Определение индексов граней
- •5.1 Понятие о кристаллографических символах
- •Установка кристаллов
- •5.3 Закон Гаюи
- •5.4 Практические рекомендации по определению кристаллографических символов
- •Глава 6. Стереографические проекции кристаллов
- •6.1 Принципы стереографического проектирования
- •6.2 Проектирование элементов симметрии кристаллов
- •Глава 7. Изучение пространственной решетки
- •7.1 Решетки Браве
- •7.2 Определение формульной единицы
- •7.3 Координационные числа и координационные многогранники
- •Глава 8. Плотнейшие упаковки
- •8.1 Понятие о кристаллохимическом радиусе
- •8.2 Виды плотнейших упаковок в структурах
- •8.3 Доля заполненных пустот
- •Глава 9. Типы физико-химических связей в кристаллах
- •9.1 Типы кристаллических структур
- •9.2 Металлический тип связи
- •9.3 Ионная или гетерополярная связь
- •9.4 Ковалентная (гомеополярная) или атомная связь
- •9.6 Водородная связь
- •9.7 Явление поляризации в кристаллических телах
- •Глава 10. Полиморфизм, изоморфизм
- •10.1 Определение полиморфизма, его типы
- •10.2 Примеры полиморфных переходов
- •10.3. Полиморфные превращения в системе SiO2
- •10.4 Понятие об изоморфизме
- •10.5 Виды изоморфизма
- •Глава 11. Главнейшие типы кристаллических структур
- •11.1 Способы моделирования кристаллов. Метод координационных полиэдров
- •11.2 Понятие о структурном типе
- •11.3 Примеры основных структурных типов
- •Тема 12. Кремнекислородные структуры
- •12.1 Особенности строения силикатов
- •12.2 Состав силикатов в виде структурных формул
- •12.3 Классификация силикатов по типу кремнекислородных группировок (радикалов, мотивов)
- •12.4 Особенности структур кварца, тридимита, кристобалита
- •Глава 13. Дефекты кристаллической решетки
- •13.1 Классификация дефектов кристаллической решетки
- •13.2 Нульмерные (точечные) дефекты
- •13.3 Линейные дефекты
- •13.4 Свойства дислокации
- •13.5 Влияние дислокации на скорость роста кристаллов
- •Минералогия
- •Глава 14. Минералогия. Свойства минералов
- •14.1 Наука «минералогия» и объекты ее исследования. Написание формул минералов
- •14.2 Морфология минералов
- •14.3 Явление двойникования и эпитаксии в реальных кристаллах
- •14.4 Физико-химические свойства минералов
- •Тема 15. Геологические процессы образования минералов
- •15.1. Классификация минералов и горных пород по генезису
- •15.2.Эндогенные процессы образования минералов и пород
- •15.3 Экзогенные процессы минералообразования
- •15.4 Метаморфические процессы минералообразования
- •Глава 16. Классификация минералов. Особенности различных классов минералов
- •16.1 Классификация минералов по с.Д. Четверикову
- •16.2 Класс самородных элементов
- •16.3 Сульфиды. Сульфаты
- •16.4 Галоидные соединения. Бораты. Фосфаты
- •16.5 Карбонаты. Нитраты
- •16.6 Оксиды и гидроксиды
- •Глава 17. Силикаты
- •Основные сведения о силикатах
- •17.2 Островные силикаты
- •17.3 Цепочечные и ленточные силикаты
- •17.4 Слоистые силикаты
- •17.5 Каркасные силикаты
- •Литература
Министерство образования и науки Украины
Государственное высшее учебное заведение
«Украинский государственный химико-технологический университет»
О.П. Рыжова, Е.С. Михайлюта
Кристаллография и минералогия
Учебное пособие
Для студентов высших учебных заведений
Днепропетровск, ГВУЗ УГХТУ
2011
ББК
Р
УДК
Рецензенты:
Учебное пособие содержит информацию об основах кристаллографии и минералогии, включая представления об аморфных и кристаллических веществах, особенностях зарождения и роста кристаллов, понятия об элементах симметрии кристаллов, классификации и простых формах, позволяет сформировать навыки установки кристаллов и определения индексов граней. В пособие также включены основы кристаллохимии, позволяющие освоить классификацию кристаллов по типу их кристаллических решеток, а также приведены основные характеристики главнейших типов кристаллических структур. В разделе минералогии обобщены сведения о формировании минералов и представлены основные свойства минералов известных классов.
Предназначено для студентов специальности 091606 «Химическая технология неметаллических тугоплавких и силикатных материалов»
Рыжова, О.П. Кристаллография и минералогия: учебное пособие / О.П. Рыжова, Е.С. Михайлюта. – Днепропетровск: ГВУЗ УГХТУ, 2011. - 168с. – На русск. яз.
ISBN
Ил. 59 Табл. 9
Предисловие
Кристаллография и минералогия являются очень емкими науками, неразрывно связанными с любым технологическим процессом, основанном на использовании природного сырья. При этом с каждым годом возрастают требования к качеству различных изготавливаемых изделий, что требует правильного ведения технологического процесса их производства, который, в свою очередь, зависит от понимания свойств и особенностей минералов, позволяющих рационально подбирать условия их переработки.
Кроме того, в связи с ростом темпов развития различных производств, исчерпываются известные разрабатываемые месторождения минералов, являющихся сырьевой базой для множества предприятий, поэтому необходим поиск новых природных ресурсов, который невозможен без понимания основ зарождения минералов, геологических особенностей их преобразования, классификации, свойств, зависящих от структуры их кристаллической решетки, и т.д.
В соответствии с учебной программой курса «Кристаллография и минералогия» по специальности 091606 «Химическая технология неметаллических тугоплавких и силикатных материалов» в учебное пособие включены разделы по кристаллографии, кристаллохимии и минералогии, основанные на систематизации современных представлений о данных науках.
Цель учебного пособия – помочь студентам очной и заочной форм обучения в процессе самостоятельной подготовки по учебной программе овладеть основными понятиями в кристаллографии, кристаллохимии и минералогии, а также научиться их применять при планировании технологических процессов производства различных материалов.
Авторы с благодарностью примут критические замечания и рекомендации, направленные на улучение учебного пособия.
Содержание
|
Введение |
8 |
|
ОСНОВЫ КРИСТАЛЛОГРАФИИ |
|
|
Глава 1. Аморфные и кристаллические вещества |
9 |
1.1 |
Основные разделы курса «Кристаллография и минералогия» и его значение в системе подготовки бакалавров, специалистов и магистров по специальности: Технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов» |
9 |
1.2 |
Историческая справка о развитии геолого-минералогических наук. Закон Стенона |
11 |
1.3 |
Аморфные и кристаллические вещества |
14 |
1.4 |
Основные свойства кристаллов |
16 |
|
ГЛАВА 2. Зарождение и рост кристаллов |
19 |
2.1 |
Пути образования кристаллов |
19 |
2.2 |
Выращивание кристаллов из растворов |
20 |
2.3 |
Факторы, влияющие на облик кристаллов |
22 |
2.4 |
Практическое значение кристаллизации растворов в технологии силикатов |
23 |
2.5 |
Кристаллизация из расплавов и стекол |
23 |
2.6 |
Промышленные методы выращивания кристаллов |
25 |
|
ГЛАВА 3. Симметрия кристаллов и их классификация |
27 |
3.1 |
Элементы симметрии |
27 |
3.2 |
Взаимодействие между элементами симметрии в кристалле |
32 |
3.3 |
Классификация кристаллов |
34 |
|
Глава 4. Простые формы и их комбинации в кристаллах различных сингоний |
35 |
4.1 |
Распределение простых форм по сингониям и категориям |
35 |
4.2 |
Расшифровка комбинированных форм |
39 |
|
Глава 5. Установка кристаллов. Определение индексов граней |
41 |
5.1 |
Понятие о кристаллографических символах |
41 |
5.2 |
Установка кристаллов |
42 |
5.3 |
Закон Гаюи |
44 |
5.4 |
Практические рекомендации по определению кристаллографических символов |
46 |
|
Глава 6. Стереографические проекции кристаллов |
50 |
6.1 |
Принципы стереографического проектирования |
50 |
6.2 |
Проектирование элементов симметрии кристаллов |
51 |
|
Вопросы и задачи к разделу КРИСТАЛЛОГРАФИЯ |
53 |
|
|
|
|
ОСНОВЫ КРИСТАЛЛОХИМИИ |
|
|
ГЛАВА 7. Изучение пространственной решетки |
56 |
7.1 |
Решетки Браве |
56 |
7.2 |
Определение формульной единицы |
59 |
7.3 |
Координационные числа и координационные многогранники |
60 |
|
ГЛАВА 8. Плотнейшие упаковки |
62 |
8.1 |
Понятие о кристаллохимическом радиусе |
62 |
8.2 |
Виды плотнейших упаковок в структурах |
63 |
8.3 |
Доля заполненных пустот |
65 |
|
ГЛАВА 9. Типы физико-химических связей в кристаллах |
66 |
9.1 |
Типы кристаллических структур |
66 |
9.2 |
Металлический тип связи |
66 |
9.3 |
Ионная или гетерополярная связь |
67 |
9.4 |
Ковалентная (гомеополярная) или атомная связь |
67 |
9.5 |
Ван-дер-ваальсовские (молекулярные) связи |
69 |
9.6 |
Водородная связь |
69 |
9.7 |
Явление поляризации в кристаллических телах |
70 |
|
ГЛАВА 10. Полиморфизм, изоморфизм |
72 |
10.1 |
Определение полиморфизма, его типы |
72 |
10.2 |
Примеры полиморфных переходов |
73 |
10.3 |
Полиморфные превращения в системе SiO2 |
75 |
10.4 |
Понятие об изоморфизме |
77 |
10.5 |
Виды изоморфизма |
77 |
|
Глава 11. Главнейшие типы кристаллических структур |
80 |
11.1 |
Способы моделирования кристаллов. Метод координационных полиэдров |
80 |
11.2 |
Понятие о структурном типе |
81 |
11.3 |
Примеры основных структурных типов |
82 |
|
Тема 12. Кремнекислородные структуры |
91 |
12.1 |
Особенности строения силикатов |
91 |
12.2 |
Состав силикатов в виде структурных формул |
93 |
12.3 |
Классификация силикатов по типу кремнекислородных группировок (радикалов, мотивов) |
94 |
12.4 |
Особенности структур кварца, тридимита, кристобалита |
99 |
|
ГЛАВА 13. Дефекты кристаллической решетки |
102 |
13.1 |
Классификация дефектов кристаллической решетки |
102 |
13.2 |
Нульмерные (точечные) дефекты |
102 |
13.3 |
Линейные дефекты |
104 |
13.4 |
Свойства дислокации |
105 |
13.5 |
Влияние дислокации на скорость роста кристаллов |
106 |
|
Вопросы и задачи к разделу КРИСТАЛЛОХИМИЯ |
107 |
|
|
|
|
МИНЕРАЛОГИЯ |
|
|
глава 14. Минералогия. Свойства минералов |
111 |
14.1 |
Наука «минералогия» и объекты ее исследования. Написание формул минералов |
111 |
14.2 |
Морфология минералов |
113 |
14.3 |
Явление двойникования и эпитаксии в реальных кристаллах |
115 |
14.4 |
Физико-химические свойства минералов |
118 |
|
Тема 15. Геологические процессы образования минералов |
126 |
15.1 |
Классификация минералов и горных пород по генезису |
126 |
15.2 |
Эндогенные процессы образования минералов и пород |
126 |
15.3 |
Экзогенные процессы минералообразования |
129 |
15.4 |
Метаморфические процессы минералообразования |
132 |
|
ГЛАВА 16. Классификация минералов. Особенности различных классов минералов |
134 |
16.1 |
Классификация минералов по С.Д. Четверикову |
134 |
16.2 |
Класс самородных элементов |
134 |
16.3 |
Сульфиды. Сульфаты |
138 |
16.4 |
Галоидные соединения. Бораты. Фосфаты |
142 |
16.5 |
Карбонаты. Нитраты |
144 |
16.6 |
Оксиды и гидроксиды |
149 |
|
ГЛАВА 17. Силикаты |
154 |
17.1 |
Основные сведения о силикатах |
154 |
17.2 |
Островные силикаты |
155 |
17.3 |
Цепочечные и ленточные силикаты |
157 |
17.4 |
Слоистые силикаты |
158 |
17.5 |
Каркасные силикаты |
161 |
|
Вопросы и задачи к разделу МИНЕРАЛОГИЯ |
163 |
|
Литература |
166 |
|
|
|