Основы кристаллографии и минералогии 2013

 Факультет "Техники и технологии"
Кафедра "Промышленное и гражданское строительство" Дисциплина ЕН.Р.01."Основы кристаллографии и минералогии"
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Для студентов заочной формы обучения, обучающихся по специальности
"Металлургия чёрных металлов"
Златоуст 2013
ЗАДАНИЕ № Ι
1. Пользуясь рисунками 1 и 2, определить ретикулярную плотность:
Рис.Ι.1. К определению ретикулярных плотностей в кристаллической структуре
α-Fe: а) вертикальная координатная атомная плоскость; б) вертикальная
диагональная атомная плоскость; в) наклонная атомная плоскость.
Рис.Ι..2. К определению ретикулярных плотностей в кристаллической
структуре Cu: а) вертикальная координатная атомная плоскость; б)
вертикальная диагональная атомная плоскость; в) наклонная атомная
плоскость.
2.Определить символы направлений( рисунки 3 и 4)
Рис.Ι. 3.К определению
символов направлений
Рис.Ι 4. К определению
символов направлений
3.Определить символы плоскостей – рисунокΙ.5
Рис.Ι. 5. К определению символов плоскостей
4.Определить символы плоскостей и нормалей в кубе – рисунокΙ. 6
Рис.Ι. 6. К определению символов плоскостей и нормалей в кубе.
5.Объяснить значение терминов
"анизотропия", "однородность",
"симметрия" кристаллов
6.Объяснить
суть метода определения кристаллической структуры с
помощью РТСА(рентгеноструктурного анализа).
7. Сформулируйте закон Стенона и его значение.
8. Сформулируйте закон Гаюи и его значение.
9. Признаки, по которым объединяются кристаллы в категории и сингонии.
10.Принципы записи формул кристаллов. Объясните на примере: 3L4
4L36L29PC.
11.Формы кристаллов: а) высшей категории; б) средней категории; в)
низшей категории.
12. Что означает понятие "физически различные формы кристаллов"?
Преподаватель
Заведующий кафедрой
Т.В.Калдышкина
О.В.Калинин
ЗАДАНИЕ ΙΙ.
1. Какие типы решёток Бравэ характерны для кристаллов высшей , средней
и низшей категорий?
2. Элементы симметрии кристаллических структур – определения. Показать
на примере гексаэдра; изобразить стереографические проекции.
3. Какие экспериментальные
структуры кристаллов?
методы
существуют
для
определения
4. Сравните атомные и ионные радиусы; радиусы катиона и аниона
определённого элемента.
5. Какие координационные многогранники Вы знаете? На рис ΙΙ.1. укажите
координационные
многогранники
и
соответствующие
им
координационные числа.
Рис.ΙΙ..1. Важнейшие типы координационных многогранников в
кристаллических структурах: а) б) в) г) д) е)
6. В чём состоят особенности металлической, ионной, ковалентной и Вандер-Ваальсовой связей?
7. Какой тип структуры имеют: а) медь; б) магний; в) вольфрам?
8. Почему сходные соединения (например, NaCl и CsCl) образуют
разнотипные структуры?
Преподаватель
Заведующий кафедрой
Т.В.Калдышкина
О.В.Калинин
ЗАДАНИЕ ΙΙΙ.
1. Механические свойства, представленные на кривой растяжения кристалла
(рис 1.1). . Расшифруйте: σу, : σт, : σп.
Рис.ΙΙΙ..1. Зависимость между напряжением σ и деформацией ε
2. Какое влияние кристаллическая структура оказывает на на спайность?
3. Назовите минералы шкалы Мооса и соответствующие им значения
твёрдости в порядке возрастания последней. Чем объясняется различие
твёрдости у одинаковых по химическому составу алмаза и графита?
4. Как классифицируют дефекты кристаллической структуры?
5. Перечислите
структуры.
и
изобразите
точечные
дефекты
кристаллической
6. Назовите линейные дефекты кристаллической структуры.
7. В каких единицах измеряют точечные и объёмные
кристаллической структуры, какими методами они изучаются?
дефекты
8. Как возникает наклёп и каким способом можно восстановить
возникающую при этом дефектную кристаллическую структуру?
9. Что означает "механическое двойникование", "скольжение"?
10. Как возникают дефекты кристаллической структуры?
11. Назовите методы выращивания кристаллов и представьте ответ в виде
таблицы (табл. 11Ι.1).
Таблица ΙΙΙ.1
№
п/
п
Наименование
методов и их
разновидностей
1
Выращивание из
паров
2
Выращивание из
растворов
3
Выращивание из
расплавов
4
Выращивание
профилированны
х кристаллов
Наименовани
е полученных
веществ
Преподаватель
Заведующий кафедрой
Скорость,
масса
Преимущест
ва
Недоста
тки
Схема
выращивани
я
кристаллов
Т.В.Калдышкина
О.В.Калинин
ЗАДАНИЕ ΙV.
1. Приведите определения:
"месторождение".
"минерал",
"горная
порода",
"руда",
2. Какие физические свойства минералов Вам известны?
3. Особенности трёх генетических групп горных пород.
4. Какие факторы определяют генезис магматических, осадочных и
метаморфических горных пород?
5. Каковы особенности классификации минералов?
6. Объясните понятие "однородность" применительно к минералам.
7. Как влияет присутствие радиоактивных элементов на кристаллическую
структуру минералов?
8. Какими особенностями определяется цвет минералов?
9. Какие руды железа по химическому составу Вам известны?
10. По каким свойствам определяют минералы и горные породы?
11. Выполнить задание :
Изучить свойства главнейших породообразующих минералов и горных пород
и научиться распознавать их по внешнему виду.
А) Что такое минерал?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
Б) Шкала твёрдости минералов
Таблица.ΙV.1
№
Минерал
№
1
6
2
7
3
8
4
9
5
10
Минерал
В).Что такое спайность минералов?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________
Г).Что такое горная порода?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
Д) Характеристика минералов
9
В каких
горных
породах встречаются
8
Характерные
особенности
7
выветривания
6
Стойкость против
Твёрдость
5
Плотность, г/см3 4
(строение)
3
Структура
Блеск
2
Цвет
1
(группа)
Класс, подкласс
Наименован
ие
С
Химический состав
Таблица.ΙV.2
10
11
Окончание таблицы ΙV.2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Железо Fe
Магнетит,
магнитный
железняк
Гематит
Гётит
Лимонит
Сидерит
Шамозит
Хромит
Пиролюзит
Вольфрамит
Преподаватель
Заведующий кафедрой
Т.В.Калдышкина
О.В.Калинин
11
ВОПРОСЫ К ЗАЧЁТУ
1. Основные понятия кристаллографии. Симметрия внешней формы ,
категории, сингонии. Кристаллы, их анизотропия и симметрия. Структура
кристаллов и пространственная решётка. Элементы симметрии
кристаллических
многогранников.
Классы
симметрии,
общие
определения системы обозначений.
2. Формы кристаллов, решётки Бравэ. Атомные и ионные радиусы. Виды
химической связи. Определение символов граней и рёбер. Закон зон.
Физически различные формы кристаллов. Основные сведения об
экспериментальном определении структуры кристаллов. Типы связей в
структурах. Пределы устойчивости структур. Плотнейшие упаковки
частиц в структурах.
3. Строение металлических кристаллов. Кристаллические модификации
железа. Металлическая связь. Коэффициент компактности. Кубическая
объёмно-центрированная решётка. Кубическая гранецентрированная
решётка. Гексагональная плотноупакованная решётка.
4. Физика реальных кристаллов. Дефекты структуры. Механические
свойства. Пластическая деформация. Спайность и твёрдость. Атомные
нарушения структуры кристаллов. Классификация дефектов структуры.
Методы изучения дефектов структуры кристаллов. Вакансии, включения,
дислокации. Объёмные дефекты.
5. Методы выращивания кристаллов. Выращивание профилированных
кристаллов. Выращивание из паров. Выращивание из растворов.
Гидротермальный синтез. Выращивание из расплавов. Метод зонной
кристаллизации. Метод А.В.Степанова.
6. Основные понятия минералогии. Физические свойства минералов и их
диагностика. Минералы и их происхождение. Химическая классификация
минералов. Распространённость в природе различных классов минералов.
Изоморфизм минералов. Полиморфизм. Псевдоморфозы. Твёрдость и
плотность минералов. Шкала Мооса. Цветовые характеристики
минералов. Спайность и отдельность. Радиоактивные минералы.
7. Руды и рудные минералы. Основы петрографии. Горные породы. Руды
железа и другие минералы, применяющиеся в металлургии. Основные
физические и минералогические характеристики. Типы месторождений.
Виды горных пород. Магматические горные породы: кислые, средние и
основные.
Преподаватель
Заведующий кафедрой
Т.В.Калдышкина
О.В.Калинин
Библиографический список
1. Леонович Е.И. Учебное пособие по курсу Кристаллография
кристаллохимия.. Челябинск, Изд-во ЮУрГУ, 1980,- 53с.
и
2. Трофимов Е.А., Пятыгин Д.А. Минералогия: Учебное пособие. –
Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2001. – 30с
3. Шаскольская М.П. Кристаллография: Учеб. пособие для втузов. – 2-е
изд. Перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1984. – 376с., ил.