水晶是晶体结构吗?

目录 矿物水晶 水晶的物理性质 水晶晶体结构及形态 水晶的产生 水晶的品种和分类 矿物水晶编辑本段 水晶的英文名称为Rockcrystal，别名晶石、水晶石。1676年英国人GeorgeRavenscroft发现水晶。 水晶的化学成分及性质： 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—46.7％，O—53.3％。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(呈金黄色或柠檬色)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。 水晶的物理性质编辑本段 1824年，一位叫弗里希.摩斯的奥地利矿物学家，从许多矿物中抽出10个品种，经过科学实验测出它们的相对硬度，由此得出水晶硬度为摩氏7。尽管后来美国国家标准局使用、推广更科学的诺普硬度测试器，但世界上许多国家的珠宝商，仍习惯于摩氏硬度表。 结晶完美的水晶晶体属六方晶系，常呈六棱柱状，柱体为一头尖或两头尖，多条长柱体连结在一块，通称晶族，美丽而壮观。二氧化硅结晶不完整，形状可谓是千姿百态。当你到海南水晶陈列馆去瞧一瞧，可以大开眼界：除了常见的长柱状外，还有似宝剑形，有的若板状，有的如短柱形，有的像双锥。有的小如手指，有的大如巨石；有的不足半两，有的重达300多公斤。 水晶呈无色、紫色、黄色、绿色及烟色等。玻璃光泽。透明至半透明。硬度7。性脆。比重2.65。无解理。贝壳状断口，也有好的平等脊的人字形断口。紫水晶具有清楚的二色性，黄水晶和茶水晶具有弱的二色性。发光水晶具有强烈的磷光性。带绿色的砂金水晶在长、短波紫外线照射下发灰绿色荧光。具有猫眼、虹彩和砂金效应。水晶具压电性. 水晶晶体结构及形态编辑本段 属三方晶系。晶体呈棱柱状并带六边形锥，柱面有横纹，紫水晶中常有角状色带。在自然界中，水晶常呈晶簇产出，造型美观。。 结晶完好的水晶，常有好的平行脊的人字形断口；在紫晶和热处理的黄晶中，多呈不平坦到薄片状破口。 水晶比重：2.56－2.66克/立方厘米。 这意味着一定体积水晶的重量，是相同体积水的重量的2.56－2.66倍。块状变种水晶密度可能稍高些。 水晶条痕：无色。 条痕，通常说的颜色，是人眼对一定波长的光线感觉的结果。 水晶透明度与透过它的光的质与量有关。透明标准为：光线透明过厚度为1厘米以上的水晶碎片或薄片时，可以清晰地看到映出的图像。如是底像不够清楚，仅见轮廓，那便中半透明。 水晶光泽：玻璃光泽。无论在抛光面上还是在破口都是如此。 光泽，指宝石表面对光线反射的一种光学性质。水晶既不像星光蓝宝石和星光宝石那样反射出绮丽的星光形条纹，又不像月光石那样发出淡蓝色波形光彩，更不像乘欧泊石那样闪烁着五颜六色。 观察水晶的光泽，可用手握着它，以灯光或窗户投进来的光线看表面反射，透明水晶亮度与光泽强弱有关。 水晶折射率：1.544－1.553，几乎不超出此范围。 折射率，是当光由空气中透入宝石晶体，并产生折射现象，其入射角正弦与折射角正弦之比值。 水晶重折射率：0.009（最大），此值非常稳定。 水晶光性特征：一轴晶正光性。 水晶色散：0.013。 色散是说宝石的折射率随照明光的不同而有一定的变化。例如钻石对红光折射为2.405；对绿光为2.427；紫光为2.449。 水晶熔点为1713摄氏度。其受热易碎的特性，是在实验时发现的。将水晶放在喷焰器的烈焰燃烤，除非有很好的保护，且慢慢冷却，否则晶体容易碎裂。这一脾性，古人已摸透。博物要览＞提醒道：“凡用水晶器物，不可用热汤滚水注之，即粉裂如击破者。” 水晶的产生编辑本段 基本上，水晶最主要的成份就是「二氧化硅」（sio2），而「硅」（silica）也是占地球地壳组成成份约65%以上的最主要矿物；其中，还含有各种微量的金属，所以会造成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、电气石、金红石、花岗岩等等。 水晶的生长环境，多是在地底下、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矽，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，再给予适当时间，水晶就会依着「六方晶系」（hexagonalsystem）的自然法则，而结晶成六方柱状的水晶了。 通常，在人为控制的理想环境中，即是物理、化学条件都符合上述条件的状况下，水晶的生长速度约为每天0.8毫米（mm）。这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」（syntheticquartz），通常多切割为晶片（chips）供作电子、电脑、通讯工业用途；也有人称为「养晶」（cultivatedquartz,culturedquatrtz），虽是使用不同的名词，其实讲的是相同的东西。一般，工业用途的人造水晶，其厚度约需三厘米左右，即30mm，需要约40天左右的时间来成长；若要供作珠宝业来磨成十厘米（100mm）以上的水晶球，通常约需120～180天也就够了。但是，这都是在人为控制下最理想的环境中，才有可能有这种速度，在自然界中，情形就没有这么乐观，因为原料、水质、温度、压力等等的条件一直在变化当中，很难得达到理想状况，通常都需要数万倍、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」动则以「百万年」为计算基数，也是「天然水晶」（naturalcrystal）之所以珍贵之处。 正常的水晶在生长时，多可以发现和柱形尖端輘线平行的生长纹（growthlines）。由于在地底、岩洞中的生长空间多狭窄，尤其在遇到地震时，或地壳变动时，甚至容易遭到其他矿石的挤压，常常会压迫产生不同的「晶面」。还有，当水晶还是在液态状的时候，常常也会包覆着其他的矿石、泥灰一起结晶成长，如金红石（稍后变成发晶）、火山泥灰（稍后变成幻影水晶）等等。所有的这些，都是「自然的一部份」，请不要视为「瑕疵」。 水晶的品种和分类编辑本段 一.石英(monocrystallinequartz) 白水晶（WhiteCrystal） 紫水晶（Amethyst） 黄水晶（Citrine） 茶晶（SmokyQuartz） 粉晶（芙蓉晶RoseQuartz） 乳白水晶（MilkyQuartz） 发晶（RutilatedQuartz） 石英猫眼（CatsEyes）等. 二．隐晶石英（Cryptocrystallinequartz） 结晶的形状非常细小，需要用显微镜才能看得清楚，外观上看起来是平滑、块状。常见最多的是各式玛瑙 如条纹玛瑙（StrippedAgate） 苔癣玛瑙（MossAgate） 蓝纹玛瑙（BlueLaceAgate） 水玛瑙（AgatewithWater） 红玛瑙（Carnelian）等. 习惯上我们叫水晶是指石英家族的水晶,或所有天然宝石. 水晶的不同用途 ①聚焦折射Focus 古时人类已发现水晶的聚焦功能，也可把光线折射，通过水晶这特点可造出凸透镜、凹透镜等。于强大、高度平行，精密者可运用于眼科手术，巨大者可运用在如[星战计划]中摧毁来袭的飞弹等等。 ②储存资料Storage 当有讯息通过水晶，这信息会被水晶记录下来，计算机记忆体里的芯片正是有此功能。到了近代所制造出的光谱仪的镜片、棱镜等。压电上的水晶会带正、负不同的电荷，这也是计算机二进制中的0与1一，没错，这就是计算机的基础。一直发展到今天，这种储存记忆的容量惊人，可以将大英百科全书全部资料输入在比橡皮擦更小的体积内。 ③传递讯息Transfer 很多电器中的信息传递也要靠芯片，因为水晶振荡的频率稳定，用来传递记号误差很少。由于水晶芯片的振荡极精准，且极有规律，除了可用来作电子表的时间控制外，还可以执行计算机的精密计算更可用来作计算机间钜大讯息的传输。 ④能量转换Transform 水晶可把不同的能量转换成其它能源，例如把电能转成光能、热能、声能、磁能，又可把这些能源转成电能。太阳能转成电能便需靠集热芯片。可将能源型态使之转换，比如太阳集热芯片，可将光变电、电变磁等等，声、光、电、热、磁都是能源，能源不灭，只是转换至不同的状态，而水晶则是最佳媒人。 ⑤能量扩大Amplify 能源通过水晶能够增强而频率不变，例如用扩音器时，电流通过石英转换成声能后（即能源转换），再增强声浪（能量扩大），而且不会有走音情况出现（频率不变）。可将同频率的电子讯号同频扩大，像收音面里的晶体会接收空气中的电波，并将以扩大再转换出来，就是人们耳朵听到的声波。而这之间的倍数何止千万倍。 在介绍过水晶的科学分析及验证之后，我们来看看水晶的分类，水晶的分类是五花八门，通常可以大致分为三类： ①CrystallineVarieties(显晶类) 平时我们观赏到由多条六角形水晶柱（六方晶系）生成一簇的水晶簇，便是属于CrystallineVarieties显晶类，如白水晶、紫水晶、黄水晶、粉晶、发晶、虎眼石等皆属此类。 ②CryptocrystallineVarieties(隐晶类) 隐晶类水晶外观是一块块的，不是成六角水晶簇状，但他们却也是属六方晶系的。但我们不能以肉眼观察到他们的六角形结晶，因为结晶的体积极为细小，需以显微镜协助下才能看到六角开结晶。而此在水晶非常平滑，因为结晶之间有“水化硅石”填补，玛瑙便属于此类。 ③SpecialVarieties(特别类) 这类水晶和一般水晶分别很大，难以归为显晶类或隐晶类，所以归为特别类，例如结晶古怪嶙峋的SkeetonCrystal（骨干水晶）、水晶内的山水星像图案的PhantomCrystal（幻影水晶）等皆归纳为此类。 天然水晶和人造水晶的区别----天然水晶遍布全世界，多产自巴西及乌拉圭等南美地区，亦有产自青藏高原，他们生长在地底或洞穴深处，气压需要约地面气压的2至3倍，并且要有含饱和二氧化硅的地下水源源不绝供应，温度需在500-600°C间，经过数万百年甚至过千万年的时间，二氧化硅便结成水晶，等待人们去勘探发掘，这是天然水晶昂贵的原因。但现在科技发达，而且对水晶的需求量又更加的与日俱增。所以，我们就在工厂中模仿真石英的生长环境，大量生产水晶切割成芯片，以满足工业用途，这就是人造水晶，俗称养晶。在工厂生产的水晶生长速度相当惊人，可达到每天0.8mm，一般工业用途的3cm厚石英，大约38日便可生成，所以价值远不及天然水晶。人造水晶价值偏低，生长速度快，一块要磨成水晶球的石英，不用半年便能生成，而其他水晶链子生长时间则更短，但天然水晶却要用上数千万年的时间。天然水晶在大自然中吸收了数千万年能量，这是人造水晶绝对不可比拟的，我们常常带水晶可以改变自身的能量及磁场。 天然水晶、再生水晶与工艺水晶---- 天然水晶是在自然条件下形成的。 再生水晶是一种单晶体，亦称合成水晶、压电水晶。再生水晶是采用：水热结晶法“模仿天然水晶的生长过程”，把天然硅矿石和一些化学物质放在高压釜内，经过1-3个月时间（对不同晶体而言）逐渐培养而成。它在化学成分、分子结构、光学性能、机械、电气性质方面与天然水晶完全相同，而双折射及偏振性等方面，再生水晶比天然水晶更纯净，色泽性更好。经过加工（割、磨、抛）后得到各种形状的颗粒晶莹透亮，光彩夺目，并且耐磨，耐腐蚀。 工艺水晶又叫仿水晶，是由加铅玻璃或稀土玻璃为主要材料，无杂质、透明度较好。