Crystal Chemistry and Refractivity pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Dover Pubns

作者:Jaffe, Howard W.

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:1996-6

价格:$ 15.76

装帧:Pap

isbn号码:9780486691732

丛书系列:

图书标签:

• 晶体化学
• 折射率
• 光学性质
• 材料科学
• 物理化学
• 矿物学
• 固体物理
• 结构化学
• 光谱学
• 光学材料

矿物学与岩石学前沿：晶体结构、地球深部过程与材料科学的交汇 本书聚焦于矿物学的核心领域，深入探讨了地球固体物质的结构、形成机制及其在地球科学和材料科学中的广泛应用。 本书旨在为地质学、地球物理学、材料科学以及化学领域的研究人员和高年级学生提供一个全面且前沿的视角，理解晶体结构如何决定物质的宏观性质，以及这些性质如何驱动地球的深部演化和现代高科技应用。 第一部分：晶体结构与对称性的精细解析 本部分奠定了理解所有矿物和固体材料的基础——原子排列的几何学。我们从晶体学的基本原理出发，详细阐述了布拉维点阵、晶体学空间群的数学描述及其在三维空间中的唯一性。 1.1 晶体化学基础与化学键： 重点分析了离子键、共价键、金属键和范德华力在构成不同晶体结构中的作用。通过深入研究键长、键角、电荷分配对晶格稳定性的影响，解释了为何某些化学组分倾向于形成特定的结构类型（如硅酸盐骨架、氧化物隧道结构）。我们引入了Pauling电性强度规则和结构规整性参数（如容积因子和配位多面体倾斜度），用以量化和预测复杂晶体的稳定性。 1.2 晶体缺陷与非化学计量学： 真实的晶体并非完美无瑕。本章详尽讨论了点缺陷（空位、间隙原子、取代缺陷）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）。通过对缺陷热力学的分析，我们阐述了这些缺陷如何影响矿物的扩散速率、电子传导性以及机械强度。特别关注了非化学计量氧化物和硫化物中，由于氧化还原环境变化导致的成分偏差（如FeO中的阳离子反位缺陷），这些缺陷是理解地幔和地核物质反应性的关键。 1.3 对称性、张量分析与物理性质的各向异性： 晶体的对称性决定了其宏观物理性质的数学描述。本章运用群论和张量分析，系统地推导了弹性、热学、电学和光学性质的各向异性。通过建立应力-应变关系（弹性张量）和介电常数张量，解释了双折射、压电效应和热膨胀的晶体学起源。这些分析对于精确模拟地球内部压力下的矿物响应至关重要。 第二部分：矿物相图、地球深部环境与相变动力学 本部分将晶体化学原理应用于地球科学的核心问题：矿物的稳定域、相变过程以及地球内部的物质循环。 2.1 稳定相图的构建与解释： 我们详细探讨了单组分和多组分系统的相图热力学基础，包括吉布斯相律、化学势的计算以及亚稳态的识别。重点分析了含水和含碳系统的相平衡，例如水在俯冲带中的溶解度、流体-矿物反应的相图轨迹，以及碳酸盐的分解行为。通过计算高压下矿物的生成焓和体积，预测了地幔过渡带（410 km和660 km间断面）的相变压力和温度。 2.2 高压物理：地球深部矿物学： 随着深度的增加，压力成为控制矿物结构的主要因素。本章集中讨论了在实验地球科学中获得的数据，包括：硅酸盐向高密度结构（如尖晶石结构、后尖晶石结构和”过往尖晶石“结构）的相变，以及对地幔岩石圈和地核成分的约束。我们结合了同步辐射X射线衍射和高压拉曼光谱技术，追踪了橄榄石在高压下的结构演化。 2.3 相变动力学与变形机制： 物质从一种晶体结构转变为另一种结构并非瞬时完成，动力学控制着地球内部的许多过程。本章分析了扩散控制的相变（例如共格重构）和无扩散相变（孪晶、剪切带形成）。此外，我们深入探讨了矿物在高压高温下的机械响应，包括位错的滑移、攀移机制，以及对地壳和地幔流变学的影响。解释了晶体粘滞度如何由缺陷浓度和扩散路径决定。 第三部分：晶体化学在现代材料科学中的应用 本部分将理论和实验地球物理学的知识桥接到人造材料的工程应用，展示晶体结构控制性质的普适性。 3.1 固态离子导体与电池材料： 晶体缺陷与导电性密切相关。我们分析了离子型晶体（如氧化物和氟化物）中晶格离子的跳跃机制和扩散路径，特别关注了锂离子电池电解质材料（如石榴石型和NASICON结构）的设计原理。通过调控晶界结构和缺陷化学，实现高导电率和稳定性的优化。 3.2 光学与电子功能材料的晶格工程： 探讨了稀土离子或过渡金属离子掺杂对晶体基质发光、磁性和催化性能的影响。例如，在尖晶石或钙钛矿结构中，通过精确控制配位环境，调节能带结构，设计出高效的固态激光介质或光催化剂。重点讨论了晶格畸变（Strain）对电子轨道重叠的影响，以及如何通过“结构工程”实现对带隙的精细调控。 3.3 晶体生长与形貌控制： 理解晶体生长过程，特别是从溶液或熔体中成核与长大，是制备高质量单晶或纳米材料的基础。本章回顾了表面能理论、螺旋生长机制以及非平衡生长模式。我们讨论了通过添加界面活性剂（杂质原子）来改变晶体生长取向和最终形貌（如球形、棒状或片状）的策略，这对粉末冶金和薄膜沉积技术具有直接指导意义。 结论： 本书强调了晶体化学作为连接微观原子尺度与宏观地球过程和材料性能的桥梁作用。通过整合热力学、动力学和对称性原理，读者将能掌握预测和设计新型功能材料以及理解地球深部物质行为所需的严谨工具和深入洞察力。

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