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晶體的形成方式
作者:jzkegd  來源:本站  發表時間:2017/8/31 9:15:00  點擊:692
 

晶體是具有格子構造的固體。它的發生和成長,實質上是在一定的條件下組成物質的質點按照格子構造規律排列的過程。晶體是在物相(氣相、液相、固相)轉變的情況下形成的。 
        
一、由液相轉變為固相
        1.
從熔體中結晶
        
當溫度低于熔點時,晶體開始析出,也就是說,只有當熔體過冷卻時晶體才能發生。如水在溫度低于零攝氏度時結晶成冰;金屬熔體冷卻到熔點以下結晶成金屬晶體。
        2.
從溶液中結晶
       
當溶液達到過飽和時,才能析出晶體。其方式有:
       
1)溫度降低,如巖漿期后的熱液越遠離巖漿源則溫度將漸次降低,各種礦物晶體陸續析出;
      
2)水分蒸發,如天然鹽湖鹵水蒸發,鹽類礦物結晶出來;
      
3)通過化學反應,生成難溶物質。
        
外來物質的加入可以促使過飽和溶液結晶,如過飽和的二氧化硅溶液流到有石英顆粒的圍巖(如花崗巖)中時,使圍巖中的石英顆粒長大,形成水晶。
       
在自然界巖漿期后產生含有各種金屬物質的熱水溶液。從這種熱液中沉淀出各種金屬礦物和非金屬礦物,如方鉛礦、閃鋅礦、螢石、方解石等,就是從溶液中生成晶體的例子。
       
二、由氣相轉變為固相
       
從氣相直接轉變為固相的條件是要有足夠低的蒸汽壓。在火山口附近常由火山噴氣直接生成硫、碘、或氯化鈉的晶體。這樣的作用在地下深處亦有發生,如有些礦物就可以在巖漿作用期后由氣體中直接生成(螢石、綠柱石、電氣石等)。
       
三、由固相再結晶為固相
       
再結晶作用可以有以下幾種情況:
        1.
同質多象轉變
       
所謂同質多象轉變是指某種晶體,在熱力學條件改變時轉變為另一種在新條件下穩定的晶體。它們在轉變前后的成分相同,但晶體結構不同。如在573度以上二氧化硅可以形成高溫石英,而當溫度降低到573度以下時則轉變為晶體結構不同的低溫石英(水晶)。
        2.
原礦物晶粒逐漸變大
        
如由細粒方解石組成的石灰巖與巖漿巖接觸時,結晶成為由粗粒方解石晶體組成的大理巖。
        3.
固溶體分解
       
在一定溫度下固溶體可以分離成為幾種獨立礦物。例如由一定比例的閃鋅礦和黃銅礦在高溫時組成為均一相的固溶體,而在低溫時就分離成為兩種獨立礦物。
        4.
變晶

        礦物在定向的壓力方向上溶解,而在垂直于壓力方向上再結晶,因而形成一向延長或二向延展的變質礦物,如角閃石、云母晶體等。這樣的變質礦物稱為變晶。有時在變質巖中發育成斑狀晶體稱為變斑晶。
         5.
由固態非晶質結晶
        
火山噴發出的熔巖流迅速冷卻,固結為非晶質的火山玻璃(黑耀石)。這種火山玻璃經過千百年以上的長時間以后,可逐漸變為結晶質。
       
焦作科爾光電為您介紹上述各種形成晶體的結晶過程,最初都需要先形成微小的晶核,然后再發育長大成為一定大小的晶體。一般認為晶體從液相或氣相中的生長有三個階段:介質達到過飽和、過冷卻階段;成核階段;生長階段。

在某種介質體系中,過飽和、過冷卻狀態的出現,并不意味著整個體系的同時結晶。體系內各處首先出現瞬時的微細結晶粒子。這時由于溫度或濃度的局部變化,外部撞擊,或一些雜質粒子的影響,都會導致體系中出現局部過飽和度、過冷卻度較高的區域,使結晶粒子的大小達到臨界值以上。這種形成結晶微粒子的作用稱之為成核作用。

介質體系內的質點同時進入不穩定狀態形成新相,稱為均勻成核作用。

在體系內的某些局部小區首先形成新相的核,稱為不均勻成核作用。

均勻成核是指在一個體系內,各處的成核幾率相等,這要克服相當大的表面能位壘,即需要相當大的過冷卻度才能成核。

非均勻成核過程是由于體系中已經存在某種不均勻性,例如懸浮的雜質微粒,容器壁上凹凸不平等,它們都有效地降低了表面能成核時的位壘,優先在這些具有不均勻性的地點形成晶核。因之在過冷卻度很小時亦能局部地成核。

在單位時間內,單位體積中所形成的核的數目稱成核速度。它決定于物質的過飽和度或過冷卻度。過飽和度和過冷卻度越高,成核速度越大。成核速度還與介質的粘度有關,粘度大會阻礙物質的擴散,降低成核速度.

晶核的形成又分自發晶核和外來晶核。溶液過飽和和熔體過冷卻會自發形成成晶核;外來晶核,非自成的,如人工合成晶體時所用的籽晶(晶種)就是作為晶核。

晶核形成以后,質點按照格子構造規律在晶核上不斷地堆積過程,即晶體生長的過程。