晶体的一般特征

一、晶体与非晶体

晶体是什么呢?晶体经常自发的形成各种美丽的规则几何多面体，自古以来引起人们极大的兴趣，但晶体的本质是什么?

1.什么是晶体

晶体是指组成它的原子在三度空间上作周期性的规律排列，形成具有空间格子结构的固体。其规律表现在原子沿直线方向等间距地排列成行列，行列又平行等间距地排列成面网；面网再平行等间距地叠置形成空间格子(图1-1-1)。空间格子的最小单位称为单位格子或称晶胞，它的形状为一平行六面体。

图1-1-2为石盐的晶体结构图形，其中1/8的小方块范围是其晶体结构的最小单位—晶胞。整个晶体结构可以看作是由无数晶胞平行无间隙地堆砌而成，如同用砖砌墙一样。

2.什么是非晶质和隐晶质体

内部的原子没有上述周期性的规律排列(即无格子构造)的物质称为非晶质体或玻璃体。如欧泊和火山玻璃等。

当某些矿物集合体或岩石是由很多细小的晶体组成，总体为块状，肉眼或用10倍放大镜也难分辨出其轮廓时，则称隐晶质体。如玻璃地翡翠、绿松石等。

非晶质体中的原子排列是杂乱无序的，因此比晶体有较高的内能。它不如晶体稳定，非晶体有自发向晶体转化的趋势，但这往往需要很长时间。此种由非晶质转化成晶体的现象称为脱玻化，如火山玻璃会转变成沸石或石英等晶质矿物。

二、晶体的一般特性

绝大多数的宝玉石矿物都是晶体，因此晶体的性质就直接决定了宝石矿物的性质。晶体的主要性质如下：

1.自发形成规则几何多面体

晶体是从小到大逐渐生长形成的。晶体在生长过程中，若不受空间条件的限制，则可以形成一定大小面平、棱直、顶尖的规则几何多面体，酷似经人工精心琢磨的艺术品，因此人们称晶体为大自然雕琢师的杰作。

图1-1-1 空间格子及单位格子

图1-1-2 石盐(NaCl)的晶体结构

由于晶体具有格子构造，内部原子规律的排列必然反映到外部形态上。晶体外表的平滑面称为晶面，它实际就是格子构造的最外层面网。晶体上的棱称为晶棱，它实际就是结构最外面的行列。因此晶体所具有的面平棱直的规则几何外形是必然的。

2.异向性

同一个晶体的不同方向上常常表现出不同的性质，如硬度、颜色、光泽及一些特殊现象等。这也是由于晶体格子构造决定的。从上述晶体的概念可知，不同方向原子排列的规律往往是不一样的，如原子间距、结合力强弱等皆有差异，自然就会表现出不同的性质。如平行c轴观察红宝石显浅紫红色，而垂直c轴看则呈橙红色。异向性知识对宝石的加工、鉴定十分有用。

3.均一性

是指同一晶体的不同部分具有相同的性质。因为晶体的格子构造决定了同一晶体不同部分的原子排列、原子密度、结合能力等相同，自然其性质也必然相同，如密度等性质；但具有方向性特征的性质，如硬度、颜色等必须在相同的方向测试或观察才是相同的。

4.对称性

对称性是一种美的体现。所谓对称就是图形或物体存在规律重复的特性。这种特性广泛存在于自然界，如植物、动物，也存在于人造之物，如绘画、雕塑和建筑等。但晶体的对称性有特殊意义，它是由内部结构的对称性反映到外部形态的对称性。下一节将专门介绍这一内容。

5.稳定性

指在相同条件下，晶体与成分相同的气体、液体及非晶质固体相比最稳定，不易发生变化。上面已再三谈到晶体中原子有规律的排列，这种排列最为紧密，因此内能最小。物质都趋向于使自身具有最低能量，即最稳定状态，这就是晶体的稳定性。