《结晶学及矿物学》教学大纲.doc

结晶学及矿物学教学大纲 课程代码0713031 课程名称结晶学及矿物学 课程英文名称Crystallgraphy and Mineralogy 学时80理论40,实验40 学分4.5 一、 课程目的与要求 本课程目的是系统学习几何结晶学与矿物学的基本理论、基本知识和基本技能，了解晶体的基本性质、矿物成分、形态及各大类、类矿物的一般通性。掌握晶体对称、常见单形、聚形分析方法、结晶符号、晶体化学的基本原理及矿物物理性质。学习87余种（掌握48种）矿物。 二、课程简介 本课程分为结晶学基础、矿物学通论和矿物学各论。结晶学基础主要讲授晶体与非晶体的概念及其基本性质，空间格子和格子要素以及几何结晶学中的对称要素、对称要素组合规律、认识47种几何单形、聚形分析的方法及原则、晶体定向及确定晶面符号和单形符号，晶体化学主要讲授化学键及结构构型的主要特征、类质同象、同质多象和多型等的基本规律及影响因素。矿物学通论主要讲授矿物的化学成分、形态、物理性质及其变化的内在联系。矿物学各论以晶体化学分类为依据，主要讲授自然元素矿物、硫化物及类似化物矿物、氧化物和氢氧化物矿物、卤化物矿物、硅酸盐矿物及其它含氧盐矿物的化学成分、晶体结构、形态、物理性质、分类、成因及主要用途. 二、 课程内容及学时分配 一 课程按排 第一章 绪论 2学时 第一节 矿物及矿物学概述 矿物和矿物学的基本概念、结晶学及矿物学的研究内容和相互关系、矿物学的研究现状。 第二节 晶体、非晶体及准晶体 晶体、非晶体及准晶体概念及区别、空间格子概念、空间格子要素、格子类型。 第三节 晶体的基本性质 晶体的自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能和稳定性，布拉维法则和面角恒等定律。 第二章 晶体的测量及投影 2学时 第一节 面角守恒定律 第二节 晶体测量 第三节 晶体的投影 第三章 晶体的对称 2学时 第四节 对称的概念和晶体对称特点 第五节 对称操作和对称要素 对称操作和对称要素概念，对称面、对称轴、对称中心和旋转反伸轴的概念及操作方法，理解晶体的对称定律。 第六节 对称要素组合定律 面式、轴式、中心式及旋转反伸轴的对称要素组合定理。 第七节 对称型和晶体的对称分类 对称型的概念和32种对称型、对称型符号、晶族和晶系的划分。 第四章 晶体定向及结晶符号 2学时 第一节 晶体定向及整数定律 晶体定向的概念、晶体常数及晶体定向原则、各晶系晶体的定向方法和晶体常数特点、整数定律及意义。 第二节 晶面符号 晶面符号（米氏符号）的概念及构成。 第三节 单形符号 单形的概念、单形符号的选择原则。 第四节 晶棱符号（晶带符号） 晶带及晶棱符号的构成。 第五章 单形和聚形 2学时 第一节 单形 单形的概念、47种几何单形和146种结晶单形、47种几何单形的命名及特征。 第二节 聚形 聚形的概念、聚形分析的方法和步骤。 第六章 群论基础及其在晶体对称理论中的应用 2学时 第一节 群论基础 第二节 群论在晶体对称理论中的应用 第三节 对称型（点群）中有关群论的一些总结 第七章 晶体内部结构的微观对称 2学时 第一节 14种空间格子 第二节 晶体内部结构的对称要素 第三节 空间群 第四节 等效点系 第八章 晶体生长简介 2学时 第一节 成核 第二节 晶体生长模型 第三节 晶体生长实验方法 第四节 晶面的发育 第五节 影响晶体生长形态的外因 第六节 晶体的溶解和再生长 第九章 晶体的规则连生 2学时 第一节 平行连生 第二节 双晶 第三节 浮生与交生 第十章 晶体化学 2学时 第三节 键和晶格类型 离子键离子晶格、共价键共价键、金属键金属晶格、分子键分子晶格及单键型、多键型晶格的特点。 第四节 球体紧密堆积原理 等大球体紧密堆积、不等大球体紧密堆积的原理和堆积方式。 第五节 配位数和配位多面体 配位数和配位多面体的概念及类型。 第六节 类质同象 类质同象的概念、类质同象与固溶体的关系、类质同象的类型和影响因素。 第七节 同质多象 同质多象的概念、同质多象转变及类型（移位型转变、重建型转变、有序无序转变）。 第八节 多型 多型的概念、多型符号的构成及含义。 第十一章 矿物及矿物学 1学时 第一节 矿物和矿物学的概念 第二节 矿物学的发展 第三节 矿物学与其他学科的关系 第十二章 矿物的化学成分 3学时 第一节 地壳中化学元素的丰度 第二节 元素的离子类型 第三节 矿物的化学计量性与非化学计量性 第四节 胶体矿物的化学成分特点 第五节 矿物中的水 第六节 矿物的化学式及其计算 第十三章 矿物的形态 1学时 第一节 矿物的单体形态 晶体习性及类型、晶面条纹及蚀象。 第二节 矿物的集合体形态 显晶质集合体形态 、隐晶及胶态集合体形态。 第十四章 矿物的物理性质 3学时 第一节 矿物的光学性质 矿物的颜色、条痕、光泽和透明度等光学性质，诸光学性质之间的关系。 第二节 矿物的解理、断口和裂开 解理、断口和裂开的概念、分级和产生原因。 第三节 矿物的硬度和韧度 硬度、延展性、弹性、挠性和脆性的概念及影响因素。 第四节 矿物的发光性和磁性 发光性概念及类型、磁性的概念和类型。 第十七章 矿物的分类和命名 1学时 第一节 矿物的分类 第二节 矿物的命名 第十八章 自然元素矿物 1学时 第一节 概述 自然元素矿物的概念、分布、化学成分、晶体化学特征、形态及物理性质、成因、用途及分类。 第二节 分述（见实验9） 第十九章 硫化物及其类似化合物矿物 1学时 第一节 概述 硫化物及其类似化合物矿物矿物的概念、分布、化学成分、晶体化学特征、形态及物理性质、成因、用途及分类。 第二节 分述（见实验9） 第二十章 氧化物和氢氧化物矿物 1.5学时 第一节 概述 氧化物和氢氧化合物矿物矿物的概念、分布、化学成分、晶体化学特征、形态及物理性质、成因、用途及分类。 第三节 分述（见实验10） 第二十一章 卤化物矿物 0.5学时 第一节 概述 卤化物矿物的概念、分布、化学成分、晶体化学特征、形态及物理性质、成因、用途及分类。 第二节 分述（见实验10） 第二十二章 硅酸盐矿物 6学时 第一节 概述 （1.5学时） 硅酸盐矿物的概念、分布、化学成分、晶体化学特征（硅氧骨干类型、铝的作用、Si-0键性质、离子堆积、类质同象）、形态及物理性质、成因及分类。 第二节 岛状及环状结构硅酸盐矿物 （0.5学时） 岛状及环状结构硅酸盐矿物的化学成分、晶体结构、形态及物理性质及主要矿物族。（分述见实验11）。 第三节 链状结构硅酸盐矿物 （2学时） 链状结构硅酸盐矿物的化学成分及分类，按单链和双链硅酸盐矿物叙述。（分述见实验12）。 单链结构硅酸盐矿物辉石族矿物的化学成分及分类、晶体结构特征及阳离子占位、形态及物理性质、成因和用途。 双链结构硅酸盐矿物角闪石族矿物的化学成分及分类、晶体结构特征及阳离子占位、形态及物理性质、成因和用途。 第四节 层状结构硅酸盐矿物 （1学时） 层状结构硅酸盐矿物的化学成分、晶体结构特征（四面体片及八面体片、结构层及类型、三八面体层及二八面体层）、形态及物理性质、成因、用途及分类。（分述见实验13） 第五节 架状结构硅酸盐矿物 （1学时） 架状结构硅酸盐矿物的化学成分、晶体结构特征、形态及物理性质、成因、用途及分类。（分述见实验13） 第二十三章 碳酸盐、硫酸盐及其它含氧盐矿物 2学时 第一节 碳酸盐矿物 碳酸盐矿物的化学成分、晶体化学特征、形态及物理性质、成因、用途及分类。（分述 见实验14 第二节 硫酸盐矿物 硫酸盐矿物的化学成分、晶体化学特征、形态及物理性质、成因、用途及分类。（分述见实验14） 第三节 其它含氧盐矿物 磷酸盐、硼酸盐及钨酸盐矿物的化学成分特点、形态及物理性质、成因、用途及分类。（分述见实验14） （二） 实验课按排 总学时/实验学时 80/40 序号 实 验 项 目 内 容 提 要 学 时 适用专业 实验要求 实验类型 实验组数 每组人数 说 明 1 晶体的目估投影 掌握极射赤平投影原理，对晶体进行目估晶面投影。 2 1 2 必修 验证 1 53 2 晶体的对称 学会从晶体模型上找对称要素，确定对称型，划分晶族、晶系，掌握11.种常见对称型。 4 1 2 必修 验证 1 53 3 认识单形 认识47种几何单形，掌握17种常见单形。 4 1 2 必修 验证 1 53 4 聚形分析 掌握聚形分析的方法，确定单形数目和单形名称。 4 1 2 必修 验证 1 53 5 三轴定向及结晶符号 掌握等轴晶系、四方晶系和低级晶族晶体的定向原则，确定晶面符号、单形符号。 4 1 2 必修 验证 1 53 6 四轴定向及结晶符号 掌握三方晶系、六方晶系晶体的定向原则，确定晶面符号、单形符号。 4 1 2 必修 验证 1 53 7 矿物形态和光学性质的认识 认识典型的晶体习性和集合体形态特征，观察和描述颜色、条痕、光泽和透明度。 2 1 2 必修 验证 1 53 8 矿物力学性质和其它物理性质的认识 观察和描述解理、断口、裂开、硬度、比重和磁性。 4 1 2 必修 验证 1 53 9 自然元素矿物和硫化物矿物的认识 认识自然金*、自然硫、金刚石*、石墨*、方铅矿*、闪锌矿*、辰砂、黄铜矿*、斑铜矿、辉锑矿、雄黄、雌黄、辉钼矿、黄铁矿*和毒砂*。 2 1 2 必修 验证 1 53 10 氧化物及氢氧化物矿物和卤化物矿物的认识 认识刚玉*、赤铁矿*、金红石*、锡 石*、软锰矿、钛铁矿、磁铁矿*、铬铁矿*、黑钨矿*、石英*（含异种）、蛋白石、水镁石、铝土矿（三水铝石、硬水铝石）、褐铁矿（针铁矿、纤铁矿）、硬锰矿。萤石*、石盐（假象）。 2 1 2 必修 验证 1 53 11 岛状及环状硅酸盐矿物的认识 认识锆石*、橄榄石*、石榴石*、蓝晶石*、红柱石*、夕线石、黄玉*、十字石、绿帘石*、符山石、绿柱石*、堇青石、电气石*。 2 1 2 必修 验证 1 53 12 链状硅酸盐矿物的认识 认识透辉石*、钙铁辉石、普通辉石*、霓石、硅灰石*、蔷薇辉石*、透闪石*、阳起石*、普通角闪石*、蓝闪石。 2 1 2 必修 验证 1 53 13 层状、架状硅酸盐矿物的认识 认识蛇纹石*、高岭石*、滑石*、叶蜡石、蒙脱石、蛭石、黑云母*、白云母*、金云母、绿泥石*。透长石、正长石*、微斜长石*、斜长石*、沸石、霞石、白榴石。 2 1 2 必修 验证 1 53 14 碳酸盐、硫酸盐及其它含氧盐矿物的认识 认识方解石*、菱镁矿*、菱铁矿、菱锰矿、菱锌矿、文石、白云石*、孔雀石*、蓝铜矿、重晶石*、石膏*、磷灰石*、硼镁石。 2 1 2 必修 验证 1 53 “*”者为掌握矿物, 其它为了解矿物 6