宝知识128：珠宝考研考证篇（四）晶体的概念

一、宝石的定义：泛指一切经过琢磨、雕刻后可以成为首饰或工艺品的材料，是对天然珠宝玉石和人工宝石的统称，简称宝石。天然珠宝玉石包括天然宝石、天然玉石和天然有机宝石，人工宝石包括合成宝石、人造宝石、拼合宝石和再造宝石。

二、天然宝石的特征：瑰丽、耐久、稀少和无害。

以上就是第一章的重点内容，其他内容只做了解即可。

下面进入第二章的内容《宝石的结晶学特征》

既然讲到了《结晶学》，自然就要知道什么是晶体，因为晶体是《结晶学》研究的主要内容，而且绝大多数的珠宝玉石都属于晶体，所以在研究宝石之前，我们还是需要先了解一下宝石的最基本的特征，那就是结晶学特征，首先要知道什么是晶体。

那什么是晶体呢？人们也是在漫长的探索中，逐步的对晶体有了非常全面的认识，最初，人们在认识上还要一定局限性，但是发现水晶能够原石的形状非常的规则，因此将形状规则的水晶称为晶体。

但是，事实并不是如此，人们陆陆续续的发现，能够形成规则的几何多面体的不仅仅是水晶，很多矿物都具有这样的性质，比如说钻石、海蓝宝石、尖晶石等等。此时，人们将晶体的概念进一步的扩大，认为那些能够自发的形成几何多面体的形态的矿物就是晶体。

但是呢，事实上好像也并非如此，上述的概念也先让不够严谨，很多矿物虽然能够在一定条件下自发的形成几何多面体的形态，但并不总是如此，比如说石英岩，它是由非常细小的石英组成的，水晶也是石英，它是晶体，为什么组成石英岩的石英颗粒却不是晶体呢？再比如自然金，其形态是不规则的，我们见到的翡翠，其形态也是不规则的，所以那到底什么是晶体呢？

上图为石英岩

上图为自然金

上图为翡翠原石

后来，随着科学技术的发展，X射线引入到了矿物的研究中，1912年德国物理学家劳埃第一次用X射线研究了晶体的本质，研究过程发现，矿物都有一个非常重要的共性，那就是内部的质点排列是非常规则的，在三维空间内是周期重复排列的，如果将这些质点按照一定的规律挑选出来，可以形成一个又一个的小格子，我们称这种规则的排列为格子构造，所以，晶体的正确定义是：内部质点在三维空间内周期性重复排列构成的固体物质；或者说晶体是具有格子构造的固体。同样可以理解为，晶体是由这些格子构造在三维空间内无缝隙的堆积起来的。

上图为晶体的格子构造示意图

好了，晶体的定义已经很清楚了，在这里要强调一点：

根据定义，晶体一定是固体，《结晶学》研究的主要内容也是固体，所以液体、气体都不在《结晶学》研究的范围内。

既然晶体是具有格子构造的固体，那没有格子构造的固体又叫做什么呢？

看下图，左图为晶体的结构示意图，右图为玻璃的结构示意图，我们会发现，晶体内部的质点排列是非常有规则，而且根据这种规则，是可以提炼出格子构造的，符合晶体的定义，但是右图中的玻璃，内部质点的排列是杂乱无章的，无法提炼出格子构造，针对这样的固体，我们将其称之为非晶体。

晶体与非晶体之间是能够互相转化的，在下一节课中，我们会学到晶体有一个非常重要的概念，那就是最小内能性和稳定性，也就说是晶体相对于同成分的气体、液体和非晶体，其内能是最小的，性质是最稳定的，所以气体、液体和非晶体会自发的向晶体转化，如果时间足够长，会转化成为晶体。我们将该过程称之为“晶化”或者叫做“脱玻化”。

日常生活中最简单的例子，就是新买的玻璃会非常的明亮，但是时间久了之后就会发现玻璃没有原来那么透亮了，除了磨损之外，一个重要的原因就是玻璃会发生晶化作用。自然界中最常见的例子就是岩浆喷发之后形成的岩浆岩，在漫长的地质年代过程中，逐渐的脱玻化。

岩浆岩中的雏晶结构和球粒结构，就是脱玻化作用形成的。

非晶体会自发的向晶体转化，但是，晶体向非晶体转化的时候，是需要外界能量的，该过程被称为“非晶化”，宝石中最常见的例子就是锆石。锆石中含有放射性元素U，U在逐渐衰变的过程中，锆石由晶体逐渐转变为非晶体，该过程为锆石的变生作用，根据非晶化作用的强弱，将锆石分为高型锆石、中型锆石和低型锆石。

本节重点：晶体和非晶体的定义

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