水晶的成分是什么

水晶是一种无色透明的大型石英结晶体矿物。它的主要化学成份是二氧化硅，跟普通砂子是“同出娘胎”的一种物质。当二氧化硅结晶完美时就是水晶；二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙；二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石；二氧化硅晶粒小于几微米时，就组成玉髓、燧石、次生石英岩。

化学式为SiO2。纯净的无色透明的水晶是石英的变种。化学成分中含Si—467％，O—533％。由于含有不同的混入物或机械混入的而呈多种颜色。紫色和绿色是由铁(Fe2+)离子致色，紫色也可由钛(Ti4+)所致，其他颜色由色心所致色。在水晶中含有砂状、碎片状针铁矿、赤铁矿、金红石、磁铁矿、石榴石、绿泥石等包裹体；发晶中则含有肉眼可见的似头发状的针状矿物的包裹体形成。含锰和铁者称紫水晶；含铁者(

呈金**或柠檬色

)称黄水晶；含锰和钛呈玫瑰色者称蔷薇石英；烟色者称烟水晶；褐色者称茶晶；黑色透明者称为墨晶；呈浅绿色者称为石髓。

水晶另一脾性就是怕碱不怕酸（氢氟酸除外），这是由于氧化硅特性所决定的。

像玛瑙一类宝石，当受热、摩擦、吹气或受打击时，往往散发一种特殊气味，使人联想到大蒜、马肉、萝卜、松香味儿，然而，水晶在上述情况下，绝无异味。

晶体有三个特征：(1)晶体有一定的几何外形；(2)晶体有固定的熔点；(3)晶体有各向异性的特点。

固态物质有晶体与非晶态物质(无定形固体)之分，而无定形固体不具有上述特点。

组成晶体的结构粒子(分子、原子、离子)在空间有规则地排列在一定的点上，这些点群有一定的几何形状，叫做晶格。排有结构粒子的那些点叫做晶格的结点。金刚石、石墨、食盐的晶体模型，实际上是它们的晶格模型。

晶体按其结构粒子和作用力的不同可分为四类：离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。

具有整齐规则的几何外形、固定熔点和各向异性的固态物质，是物质存在的一种基本形式。固态物质是否为晶体，一般可由X射线衍射法予以鉴定。

晶体内部结构中的质点(原子、离子、分子)有规则地在三维空间呈周期性重复排列，组成一定形式的晶格，外形上表现为一定形状的几何多面体。组成某种几何多面体的平面称为晶面，由于生长的条件不同，晶体在外形上可能有些歪斜，但同种晶体晶面间夹角(晶面角)是一定的，称为晶面角不变原理。

晶体按其内部结构可分为七大晶系和14种晶格类型。晶体都有一定的对称性，有32种对称元素系，对应的对称动作群称做晶体系点群。按照内部质点间作用力性质不同，晶体可分为离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体等四大典型晶体，如食盐、金刚石、干冰和各种金属等。同一晶体也有单晶和多晶(或粉晶)的区别。在实际中还存在混合型晶体

梦幻般的晶体世界（1）（2003年4月28日）

　　第一集：什么是晶体

　　什么是晶体？晶体就是晶莹闪亮的物体吗？如果说下列物质中，只有一种是晶体，那么在“玻璃、珍珠和冰雪”中，你选择哪一个？如果答案是“冰雪”，你会奇怪吗？

　　说到晶体，还得从结晶谈起。大家知道，所有物质都是由原子或分子构成的。众所周知，物质有三种聚集形态：气体、液体和固体。但是，你知道根据其内部构造特点，固体又可分为几类吗？研究表明，固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类。

　　晶体通常呈现规则的几何形状，就像有人特意加工出来的一样。其内部原子的排列十分规整严格，比士兵的方阵还要整齐得多。如果把晶体中任意一个原子沿某一方向平移一定距离，必能找到一个同样的原子。而玻璃、珍珠、沥青、塑料等非晶体，内部原子的排列则是杂乱无章的。准晶体是最近发现的一类新物质，其内部排列既不同于晶体，也不同于非晶体。

　　究竟什么样的物质才能算作晶体呢？首先，除液晶外，晶体一般是固体形态 。其次，组成物质的原子、分子或离子具有规律、周期性的排列，这样的物质就是晶体。

　　但仅从外观上，用肉眼很难区分晶体、非晶体与准晶体。那么，如何才能快速鉴定出它们呢？一种最常用的技术是X光技术。用X光对固体进行结构分析，你很快就会发现，晶体和非晶体、准晶体是截然不同的三类固体。

　　为了描述晶体的结构，我们把构成晶体的原子当成一个点，再用假想的线段将这些代表原子的各点连接起来，就绘成了像图中所表示的格架式空间结构。这种用来描述原子在晶体中排列的几何空间格架，称为晶格。由于晶体中原子的排列是有规律的，可以从晶格中拿出一个完全能够表达晶格结构的最小单元，这个最小单元就叫作晶胞。许多取向相同的晶胞组成晶粒，由取向不同的晶粒组成的物体，叫做多晶体，而单晶体内所有的晶胞取向完全一致，常见的单晶如单晶硅、单晶石英。大家最常见到的一般是多晶体。

　　由于物质内部原子排列的明显差异，导致了晶体与非晶体物理化学性质的巨大差异。例如，晶体有固定的熔点，当温度高到某一温度便立即熔化；而玻璃及其它非晶体则没有固定的熔点，从软化到熔化是一个较大的温度范围。

　　我们吃的盐是氯化钠的结晶，味精是谷氨酸钠的结晶，冬天窗户玻璃上的冰花和天上飘下的雪花，是水的结晶。我们可以这样说：“熠熠闪光的不一定是晶体，朴实无华、不能闪光的未必就不是晶体”。不是吗？每家厨房中常见的砂糖、碱是晶体，每个人身上的牙齿、骨骼是晶体，工业中的矿物岩石是晶体，日常见到的各种金属及合金制品也属晶体，就连地上的泥土砂石都是晶体。我们身边的固体物质中，除了常被我们误以为是晶体的玻璃、松香、琥珀、珍珠等之外，几乎都是晶体。晶体离我们并不遥远，它就在我们的日常生活中。

组成晶体的结构粒子（分子、原子、离子）在三维空间有规则地排列在一定的点上，这些点周期性地构成有一定几何形状的无限格子，叫做晶格。按照晶体的现代点阵理论，构成晶体结构的原子、分子或离子都能抽象为几何学上的点。这些没有大小、没有质量、不可分辨的点在空间排布形成的图形叫做点阵，以此表示晶体中结构粒子的排布规律。构成点阵的点叫做阵点，阵点代表的化学内容叫做结构基元。因此，晶格也可以看成点阵上的点所构成的点群集合。对于一个确定的空间点阵，可以按选择的向量将它划分成很多平行六面体，每个平行六面体叫一个单位，并以对称性高、体积小、含点阵点少的单位为其正当格子。晶格就是由这些格子周期性地无限延伸而成的。空间正当格子只有7种形状（对应于7个晶系），14种型式。它们是简单立方、体心立方、面心立方；简单三方；简单六方；简单四方、体心四方；简单正交、底心正交、体心正交、面心正交；简单单斜、底心单斜；简单三斜格子等。晶格的强度由晶格能（或称点

晶体对称性

在晶体的外形以及其他宏观表现中还反映了晶体结构的对称性。晶体的理想外形或其结构都是对称图象。这类图象都能经过不改变其中任何两点间距离的操作後复原。这样的操作称为对称操作,平移、旋转、反映和倒反都是对称操作。能使一个图象复原的全部不等同操作，形成一个对称操作群。

　　在晶体结构中空间点阵所代表的是与平移有关的对称性，此外，还可以含有与旋转、反映和倒反有关并能在宏观上反映出来的对称性，称为宏观对称性，它在晶体结构中必须与空间点阵共存，并互相制约。制约的结果有二:①晶体结构中只能存在1、2、3、4和6次对称轴，②空间点阵只能有 14种形式。n次对称轴的基本旋转操作为旋转360°/n，因此，晶体能在外形和宏观中反映出来的轴对称性也只限于这些轴次。

　　 由于原子并不处于静止状态，存在着外来原子引起的点阵畸变以及一定的缺陷，基本结构虽然仍符合上述规则性，但绝不是如设想的那样完整无缺，存在数目不同的各种形式的晶体缺陷。另外还必须指出，绝大多数工业用的金属材料不是只由一个巨大的单晶所构成,而是由大量小块晶体组成,即多晶体。在整块材料内部，每个小晶体（或称晶粒）整个由三维空间界面与它的近邻隔开。这种界面称晶粒间界，简称晶界。晶界厚度约为两三个原子。

晶体缺陷

在二十世纪初叶，人们为了探讨物质的变化和性质产生的原因，纷纷从微观角度来研究晶体内部结构，特别是X射线衍射的出现，揭示出晶体内部质点排列的规律性，认为内部质点在三维空间呈有序的无限周期重复性排列，即所谓空间点阵结构学说。

前面讲到的都是理想的晶体结构，实际上这种理想的晶体结构在真实的晶体中是不存在的，事实上，无论是自然界中存在的天然晶体，还是在实验室（或工厂中）培养的人工晶体或是陶瓷和其它硅酸盐制品中的晶相，都总是或多或少存在某些缺陷，因为：首先晶体在生长过程中，总是不可避免地受到外界环境中各种复杂因素不同程度影响，不可能按理想发育，即质点排列不严格服从空间格子规律，可能存在空位、间隙离子、位错、镶嵌结构等缺陷，外形可能不规则。另外，晶体形成后，还会受到外界各种因素作用如温度、溶解、挤压、扭曲等等。

晶体缺陷：各种偏离晶体结构中质点周期重复排列的因素，严格说，造成晶体点阵结构周期势场畸变的一切因素。

如晶体中进入了一些杂质。这些杂质也会占据一定的位置，这样破坏了原质点排列的周期性，在二十世纪中期，发现晶体中缺陷的存在，它严重影响晶体性质，有些是决定性的，如半导体导电性质，几乎完全是由外来杂质原子和缺陷存在决定的，许多离子晶体的颜色、发光等。另外，固体的强度，陶瓷、耐火材料的烧结和固相反应等等均与缺陷有关，晶体缺陷是近三、四年国内外科学研究十分注意的一个内容。

根据缺陷的作用范围把真实晶体缺陷分四类：

点缺陷：在三维尺寸均很小，只在某些位置发生，只影响邻近几个原子。

线缺陷：在二维尺寸小，在另一维尺寸大，可被电镜观察到。

面缺陷：在一维尺寸小，在另二维尺寸大，可被光学显微镜观察到。

体缺陷：在三维尺寸较大，如镶嵌块，沉淀相，空洞，气泡等。

天然水晶(rock crystal）是一种石英结晶体矿物，它的主要化学成份是二氧化硅，化学式为SiO2，别名水精、水碧、水玉。发育良好的单晶为六方锥体，所以通常为块状或粒状集合体。一般为无色、灰色、乳白色，含其他矿物元素时呈紫、红、烟（茶）、黄、绿等。

天然水晶的生长环境，多是深藏于地底下、岩洞中，需要有丰富的地下水来源，地下水又多含有饱和的二氧化硅，同时此中的压力约需在大气压力下的二倍至三倍左右，温度则需在550-600℃间，它们在地下经历八千万年以上生长时间，水晶就会依着“六方晶系”的自然法则，而结晶成六方柱状的水晶了。水晶晶粒多而不乱，所有晶尖都指向洞体中心，有规律地生长。

在人为控制的理想环境当中，即是物理、化学条件都符合上述条件的状况下，水晶的生长速度大约每天08毫米（mm），这个速度也是许多人造水晶的实验室、工厂的标准生产速度。由此所培养出来的水晶，就是所谓的“人造水晶”（Synthetic Quartz），也有人称为“养晶”（Cultivated Quartz,Cultured Quartz）。人造水晶通常多切割为芯片供电子、计算机、通讯工业用。一般工业用途的人造水晶，其厚度约需3厘米左右，需要约40 天左右的时间来成长；若要供作珠宝业来磨成10厘米（100mm）以上的水晶球，在最理想的环境下，通常约需120～180天。在自然界中，情形就没有这么乐观，原料、水质、温度、压力等等的条件一直变化，很难达到理想状况，通常需要数万倍、或是数百万倍的时间，才能达到相同的成长。这也是为什么“地质年龄”动辄以“百万年”为计算基数，也是“天然水晶”之所以珍贵之处。

水晶的最主要元素是二氧化硅，即石英石。我们常把透明的石英石称之为水晶，其实它们石相同元素的。石英石的化学成分就是二氧化硅，属六方晶系，硬度为7，比重为266。折光为145左右，双折射光具有玻璃光泽。多为块状体。各种水晶含有不同的微量金属，使各种水晶拥有其独特的颜色，紫水晶含少量的金沙石，粉水晶含少量钛。水晶一般分高温石英及低温石英。他们的温度在550-600之间。而573以上的被称之为高温的了，我们常见的水晶就是属于低温形的。水晶的主要成分就是二氧化硅，而硅也是占地球地壳组成成份约65%以上的最主要矿物；水晶的硬度介于玻璃和钻石之间。还含有各种微量的金属。所以会造就各种不同颜色的水晶；而水晶也会广泛的和自然界中的各种矿物共生在一起。如云母、长石、方解石、金红石、花岗岩等等。

天然水晶有“狭义水晶”及“广义水晶”之分。“狭义水晶”指主要成份为二氧化硅，分子结构为晶状结构的晶矿，主要品种有白水晶、黄水晶、粉水晶、紫水晶、茶水晶等；“广义水晶”指所有半宝石，连玛瑙、碧玺等亦包括在广义水晶之列。

晶体主要是由结晶作用形成的。而结晶作用(crystallization)实质上就是使原子从无序分布转变为呈三维周期性平移重复的规则排列，从而形成格子构造的作用，换言之，也就是使物质从其他相态转变为结晶相的作用。结晶作用的方式总的可以概括为:气—固结晶、液—固结晶以及固—固结晶三类。它们的具体方式有以下几种:

(1)气体凝华结晶:由气态物质直接转变为固态晶体的作用。例如火山喷气中硫的蒸气在火山口附近冷却时，凝华而形成自然硫晶体。

(2)熔融体过冷却结晶:例如水在低于冰点时结晶成冰;铁水冷凝成铁的晶体等。由此种作用结晶出来的晶体，其化学成分应与熔融体本身的成分一致。岩浆中矿物的结晶作用早先都认为是熔融体结晶，但现在认为:岩浆虽是一种熔融体，但其成分极为复杂，从中结晶出来的矿物之化学成分与熔融体本身的成分并不一致;而且是在不同的阶段结晶出不同的矿物，有一定的晶出顺序。这些特点不同于从熔融体中的结晶，而是相同于从溶液中结晶的特征。因而认为由熔融体结晶的过程在岩浆作用中实际上并不存在。

(3)溶液过饱和结晶:例如内陆盐湖中石盐等盐类矿物的结晶;热液中矿物的结晶等。对于岩浆的结晶，现在被当作高温溶液的过饱和结晶作用来处理。

(4)非晶质的晶化:晶化(crystallizing)亦称脱玻化(devitrification)，是指非晶质内部的原子由无序态转变为三维平移有序分布的作用。例如火山玻璃在漫长的地质年代中，经历了长期的晶化作用而转变为石英、长石的微晶。

除了以上各种方式的结晶作用而外，还可以通过既成晶体在固态下的结晶相转变或化学反应而形成新的其他晶体。例如:在高压和适当的温度条件下，石墨可以转变为金刚石;构成条纹长石的钾长石和钠长石两种晶体，则是由高温下形成的类质同像混晶在低温下发生分解而形成的;黑云母可与气热溶液反应而蚀变为绿泥石;等等。这些作用虽然都只涉及结晶相之间的变化，并不属于典型的结晶作用，但它们作用的结果都形成了新的结晶相，因而也可认为属于广义结晶作用的范畴。

结晶作用的全过程一般包括两个阶段:首先是发生阶段，即形成作为结晶中心的所谓晶核;然后是成长阶段，即在晶核的基础上成长而成为晶体。

石英是硅的氧化物之一，其化学组成为SiO2，三方晶系。半透明或不透明的晶体，如含有其他矿物的杂质则会显现他色

发育良好的石英单晶为六方锥体，所以通常为块状或粒状集合体，纯净透明的石英晶称水晶，一般为白，灰白，乳白色，含杂质时呈现紫、红、烟、茶等色，晶面玻璃光泽，断口或集合体，油脂光泽，无劈开断口，贝壳状，硬度7，比重265。

　晶体的分布非常广泛，自然界的固体物质中，绝大多数是晶体。气体、液体和非晶物质在一定的合适条件下也可以转变成晶体。那么晶体怎么形成的呢

　晶体的种类：

　晶体的一些性质取决于将分子联结成固体的结合力。这些力通常涉及原子或分子的最外层的电子(或称价电子)的相互作用。如果结合力强，晶体有较高的熔点。如果它们稍弱一些，晶体将有较低的熔点，也可能较易弯曲和变形。如果它们很弱，晶体只能在很低温度下形成，此时分子可利用的能量不多。

　有四种主要的晶体键。离子晶体由正离子和负离子构成，靠不同电荷之间的引力(离子键)结合在一起。氯化钠是离子晶体的一例。原子晶体(共价晶体)的原子或分子共享它们的价电子(共价键)。钻石、锗和硅是重要的共价晶体。金属晶体是金属的原子变为离子，被自由的价电子所包围，它们能够容易地从一个原子运动到另一个原子，可形象的描述为沉浸在自由电子的海洋里(金属键)。当这些电子全在同一方向运动时，它们的运动称为电流。分子晶体的分子完全不分享它们的电子。它们的结合是由于从分子的一端到另一端电场有微小的变动。因为这个结合力很弱(范德华力和氢键)，这些晶体在很低的温度下就熔化，且硬度极低。典型的分子结晶如固态氧和冰。

　在离子晶体中，电子从一个原子转移到另一个原子。共价晶体的原子分享它们的价电子。金属原子的一端有少量的负电荷，另一端有少量的正电荷。一个弱的电引力使分子就位。

　用来制作工业用的晶体的技术之一，是从熔液中生长。籽晶可用来促进单晶体的形成。在这个工序里，籽晶降落到装有熔融物质的容器中。籽晶周围的熔液冷却，它的分子就依附在籽晶上。这些新的晶体分子承接籽晶的取向，形成了一个大的单晶体。蓝宝石和红宝石的基本成分是氧化铝，它的熔点高，制成一个盛装它的熔液的容器是困难的。人工合成蓝宝石和红宝石是用维尔纳叶法(焰熔法)制成，即将氧化铝粉和少量上色用的钛、铁或铬粉，通过火焰下滴到籽晶上。火焰将粉熔解，然后在籽晶上重新结晶。

　生长人造钻石需要高于1600℃的温度和60000倍大气压。人造钻石砂粒小且黑，它们适宜工业应用。区域熔化过程用来纯化半导体工业中的硅晶体。一个单晶体垂直悬挂在硅棒的顶端上。在两者接触处加热，棒的顶端熔化，并在单晶体上重结晶，然后将加热处慢慢地沿棒下移。

　晶体的形成：

　固态物质分为晶体和非晶体。非晶体的外形是不规则的，物理性质也表现为各向同性。非晶体是随温度的升高逐渐由硬变软，而熔化，非晶体没有固定的熔点。

　晶体和非晶体所以含有不同的物理性质，主要是由于它的微观结构不同。组成晶体的微粒──原子是对称排列的，形成很规则的几何空间点阵。空间点阵排列成不同的形状，就在宏观上呈现为晶体不同的独特几何形状。组成点阵的各个原子之间，都相互作用着，它们的作用主要是静电力。对每一个原子来说，其他原子对它作用的总效果，使它们都处在势能最低的状态，因此很稳定，宏观上就表现为形状固定，且不易改变。晶体内部原子有规则的排列，引起了晶体各向不同的物理性质。例如原子的规则排列可以使晶体内部出现若干个晶面，立方体的食盐就有三组与其边面平行的平面。如果外力沿平行晶面的方向作用，则晶体就很容易滑动(变形)，这种变形还不易恢复，称为晶体的弹性。从这里可以看出沿晶面的方向，其弹性限度小，只要稍加力，就超出了其弹性限度，使其不能复原;而沿其他方向则弹性限度很大，能承受较大的压力、拉力而仍满足胡克定律。当晶体吸收热量时，由于不同方向原子排列疏密不同，间距不同，吸收的热量多少也不同，于是表现为有不同的传热系数和膨胀系数。

　非晶体的内部组成是原子无规则的均匀排列，没有一个方向比另一个方向特殊，如同液体内的分子排列一样，形不成空间点阵，故表现为各向同性。

　当晶体从外界吸收热量时，其内部分子、原子的平均动能增大，温度也开始升高，但并不破坏其空间点阵，仍保持有规则排列。继续吸热达到一定的温度──熔点时，其分子、原子运动的剧烈程度可以破坏其有规则的排列，空间点阵也开始解体，于是晶体开始变成液体。在晶体从固体向液体的转化过程中，吸收的热量用来一部分一部分地破坏晶体的空间点阵，所以固液混合物的温度并不升高。当晶体完全熔化后，随着从外界吸收热量，温度又开始升高。而非晶体由于分子、原子的排列不规则，吸收热量后不需要破坏其空间点阵，只用来提高平均动能，所以当从外界吸收热量时，便由硬变软，最后变成液体。玻璃、松香、沥青和橡胶就是常见的非晶体。

主要物质是二氧化硅哦。

然后根据其他矿物质，水晶就会呈现不同的颜色，例如，含镁元素，就会呈现红色。

水晶跟普通砂子是“同出娘胎”的一种物质。当二氧化硅结晶完美时就是水晶；二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙；二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石；二氧化硅晶粒小于几微米时，就组成玉髓、燧石、次生石英岩。

　　纯净的无色透明的水晶是石英的变种。化学成分中含Si—467%，O—533%。由于含有不同的混入物或机械混入的而呈现多种颜色。紫色和绿色是由铁(Fe2+)离子致色，紫色也可由钛(Ti4+)所致，其他颜色由色心所致色。在水晶中含有砂状、碎片状针铁矿、赤铁矿、金红石、磁铁矿、石榴石、绿泥石等包裹体；发晶中则含有肉眼可见的似头发状的针状矿物的包裹体形成。含锰和铁者称紫水晶；含铁者(

呈金**或柠檬色

)称黄水晶；含锰和钛呈玫瑰色者称蔷薇石英，即粉水晶；烟色者称烟水晶；褐色者称茶晶；黑色透明者称为墨晶。

哈哈，还是百度的语言组织的比我的好，给你参考啊！