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第一篇　晶体化学基础1

1　晶体化学基本概念1

1.1　晶体化学基本任务1

1.2　晶体化学基本概念2

1.2.1 晶体的概念2

1.2.2 非晶3

1.2.3 单晶和多晶3

1.2.4 晶格和晶胞的概念4

1.2.5 晶体的基本特征5

1.3　晶格类型与化学键7

1.3.1 离子晶格8

1.3.2 原子晶格10

1.3.3 金属晶格11

1.3.4　分子晶格13

2　影响晶体构造的基本因素14

2.1　结点上粒子种类14

2.1.1 元素原子的价电子构型14

2.1.2　金属阳离子分类15

2.2　粒子半径16

2.2.1 原子半径16

2.2.2 离子半径20

2.3　元素的电负性23

2.4　粒子的极化25

2.4.1 极化的定义25

2.4.2 离子极化25

2.4.3 分子极化32

2.5　粒子之间的配位数35

2.6　成分复杂程度与晶体结构对称性的关系41

2.6.1 晶体结构对称性的概念41

2.6.2 晶体和晶体结构对称性的有关定理41

2.6.3 格罗思（Groth）定律44

3　晶体化学基本原理45

3.1 晶体化学第一定律——戈尔德施密特（Goldschmidt）原理45

3.2　晶格能计算公式——波恩公式45

3.3　测定晶格能实验值的方法——哈伯-波恩循环51

3.4　晶体化学第二定律——卡普斯钦斯基原理53

3.5　费尔斯曼改进公式54

3.6　球体最紧密堆积原理55

3.6.1 等径球体的最紧密堆积56

3.6.2 等径球体最紧密堆积的空隙60

3.6.3 不等径球体的紧密堆积63

3.7　鲍林的离子晶体法则65

3.7.1 第一法则——配位多面体65

3.7.2 第二法则——静电价法则65

3.7.3 第三法则——多面体共用顶点、边和面的法则68

3.7.4 第四法则——不同多面体的空间分布问题69

3.7.5 第五法则——配位多面体种类最少的原则70

4　晶体场理论在矿物晶体化学中的应用71

4.1 晶体场理论的基本概念71

4.2　d轨道的晶体场分裂74

4.2.1 正八面体配位中的晶体场分裂74

4.2.2 四面体配位中的晶体场分裂75

4.2.3 立方Cube配体中的晶体场分裂76

4.3　晶体场稳定能77

4.4　八面体位置优先能81

4.5　亚恩-特勒效应——畸变效应81

4.6　尖晶石的晶体化学85

4.7　硅酸盐结构中阳离子占位与有序化86

第二篇　矿物材料的晶体化学特征86

5　简单矿物的晶体化学特征89

5.1 AB型化合物的晶体化学特征89

5.1.1 AB型离子化合物晶体89

5.1.2　极化对AB型化合物的影响94

5.1.3　AB型化合物的型变95

5.2　AB2型和A2B型化合物96

5.2.1　AB2型化合物96

5.2.2　A2B型化合物99

5.3　AmBn型化合物99

5.3.1 ABn型化合物100

5.3.2 A2B3型化合物100

5.3.3 非金属与半金属的A2B3型化合物102

6　复杂矿物的晶体化学特征104

6.1　复杂矿物——配合物的晶体化学结构特征104

6.1.1 常见配阴离子104

6.1.2 配阴离子内部的结合力105

6.1.3 多齿配阴离子105

6.1.4 配阳离子106

6.1.5　配合基旋转107

6.1.6 复杂化合物的几何结构107

6.2　ABO3型化合物109

6.2.1 方解石型的ABO3化合物109

6.2.2 BATiO3型的ABO3化合物110

6.2.3 钙钛矿型的化合物112

6.2.4 YAlO3化合物113

6.3 ABO4型化合物114

6.3.1 锆英石晶体114

6.3.2　钨酸钙晶体115

6.4 A2BO4型化合物116

6.5 A3B5O12型化合物117

6.5.1 Y3Al5O12的晶体组成117

6.5.2 YAG的晶体结构117

6.5.3　掺杂质离子在晶体结构中的位置119

6.5.4 YAG晶体的性质121

7　硅酸盐矿物的晶体化学特征122

7.1　概述122

7.1.1　硅酸盐组成122

7.1.2 硅酸盐结构的特点123

7.2　岛状硅酸盐的晶体结构特征128

7.2.1 含有孤岛硅氧四面体［SiO4］4-的硅酸盐晶体结构特征128

7.2.2　含有双岛四面体的硅酸盐129

7.3　环状硅酸盐的晶体结构特征130

7.3.1 三环骨架硅酸盐的晶体结构特征130

7.3.2 四环骨架硅酸盐的晶体结构特征131

7.3.3 六环骨架硅酸盐的晶体结构特征132

7.4　链状硅酸盐的晶体结构特征132

7.4.1 辉石族矿物的晶体化学特征132

7.4.2 角闪石族矿物的晶体化学特征140

7.5　层状硅酸盐的晶体化学特征142

7.5.1 云母族硅酸盐矿物的晶体化学特征143

7.5.2 黏土类层状硅酸盐145

7.6　硅石的各种变体145

7.6.1 SiO2的多晶转化145

7.6.2　SiO2各变体的结构和特性147

7.6.3 石英晶体的应用148

7.7　骨架型硅酸盐的晶体化学特征148

7.7.1 长石类硅酸盐的晶体化学特征149

7.7.2 沸石类硅酸盐的晶体化学特征149

第三篇　超细矿物粉体材料的制备与应用149

8　纳米碳酸钙粉体材料的制备与应用151

8.1　纳米碳酸钙粉体材料151

8.1.1 定义151

8.1.2　纳米碳酸钙粉体的形状152

8.2　纳米碳酸钙的晶体化学特征152

8.2.1 晶体化学特征152

8.2.2 纳米碳酸钙的结晶过程155

8.3　纳米碳酸钙的制备177

8.3.1 纳米碳酸钙反应系统178

8.3.2　碳化法制备纳米碳酸钙181

8.4　纳米碳酸钙的应用183

8.4.1 在橡胶工业中的应用183

8.4.2 在塑料工业中的应用184

8.4.3 在造纸工业中的应用185

8.4.4 在油墨工业中的应用185

8.4.5 在涂料工业中的应用186

8.4.6 在保健食品与饲料工业中的应用186

8.4.7 在日化与医药工业中的应用187

9　纳米氧化锌粉体的制备与应用188

9.1　纳米氧化锌188

9.2　纳米氧化锌的晶体化学特征189

9.3　纳米氧化锌粉体的制备方法191

9.3.1 一步法制备纳米氧化锌194

9.3.2 两步法制备纳米氧化锌200

9.4　纳米氧化锌的应用213

9.4.1 制备抗菌除臭、消毒、抗紫外线产品213

9.4.2 用于催化剂和光催化剂214

9.4.3 制备气体传感器及压电材料214

9.4.4　制备图像记录材料215

9.4.5 用于荧光体和电容器215

9.4.6 用于隐身技术——雷达波吸收材料215

9.4.7 用于橡胶工业和涂料工业215

10　纳米银粉的制备与应用216

10.1　银及纳米银粉216

10.2　银的晶体化学特征216

10.3　纳米银粉制备方法218

10.3.1 物理方法218

10.3.2 化学方法219

10.4　银及纳米银的应用225

10.4.1 银的应用225

10.4.2　纳米银粉的应用226

11　硫酸钙晶须材料的制备与应用229

11.1　硫酸钙晶须229

11.1.1 硫酸钙晶体的化学特征230

11.1.2 硫酸钙晶须的化学特征230

11.2　硫酸钙晶须的制备231

11.2.1 水热法制备硫酸钙晶须231

11.2.2 水热法制备硫酸钙晶须的影响因素233

11.3　硫酸钙晶须的应用244

11.3.1 用作增强组元244

11.3.2　用于环境材料245

11.3.3 用于摩擦材料245

11.3.4　提高沥青的软化温度246

11.3.5 其他方面的应用246

12　氢氧化镁晶须材料的制备与应用247

12.1　氢氧化镁晶须247

12.1.1 氢氧化镁晶须的晶体化学特征248

12.1.2 氢氧化镁晶须的结晶过程248

12.2　氢氧化镁晶须制备254

12.2.1 水热合成法制备氢氧化镁晶须254

12.2.2 影响超细氢氧化镁晶须制备的因素255

12.3　氢氧化镁晶须的应用267

12.3.1 用作增强材料267

12.3.2　用作阻燃性材料269

12.3.3　用作环保材料270

13　其他超细纳米矿物材料的制备与应用271

13.1　纳米硫酸钡粉体材料的制备与应用271

13.1.1 纳米硫酸钡粉体271

13.1.2　硫酸钡的晶体化学特征272

13.1.3 纳米硫酸钡粉体材料的制备273

13.1.4　纳米硫酸钡的应用277

13.2　纳米碳化硅粉体的制备与应用278

13.2.1　纳米碳化硅粉278

13.2.2 纳米碳化硅粉的晶体化学特征278

13.2.3 纳米碳化硅粉体的制备方法281

13.2.4　纳米碳化硅粉体的应用291

参考文献293

术语索引301