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2018年1月17日 星期三

丁酉(鸡)年十二月初一

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  狭义的指存在于某些晶体内部的两种结构状态。在某一临界温度以上,晶体结构中的两种或多种不同质点(原子离子以至空位)都随机地分布于某一种(或几种)结构位置上,相互间排布没有一定规律性,这种结构状态称为无序态;在此临界温度以下,这些不同的质点可以各自有选择地分占这些结构位置中的不同位置,相互间作有规则的排列,这样的结构状态称为有序态,相应的晶体结构称为超结构或超点阵。例如 AuCu3晶体结构,当常压下在395℃以上呈无序态时,表现为立方面心晶格,Au、Cu两种原子都随机地分布在立方面心格子的各个结点位置上,Au原子在统计上占据任一位置的几率(称为占位率)均为1/4, Cu原子则为 3/4(下图)。但当呈有序态时,Au原子只占据立方格子角顶上的特定位置,在此种位置上Au原子的占位率为1而Cu原子为0;立方格子的面心位置则只为Cu原子所占有,Cu的占位率为1而Au为0;晶格相应地转变为立方原始格子,原来只是一组的等效位置分裂成了互不等同的两组等效位置,Au、Cu两种原子分别各占一组(下图)。

有序-无序

  一种物质的有序变体和无序变体是一种特殊类型的同质多象,亦即两个变体间不仅化学成分相同,而且结构的基本格架也一样,仅其中的两种或两种以上不同质点的相对排布方式不同。一般说来,一种物质的有序变体的对称性总是低于无序变体;相应地后者中的同一组等效位置,在有序变体中则分裂成互不等同的几组等效位置,而有序变体结构的单位晶胞则往往数倍于无序变体。
  在广义上,有序-无序也用来指物体内部结构中质点在空间的分布是否具有周期重复的规律性。就此意义而言,晶体结构都是三维有序的,它在三维空间的任意方向上都可通过某个确定周期的平移而重复,而非晶质体都是三维无序的。但非晶质体中可存在某种短程有序,即围绕一个质点,其周围质点的排布是有规律的,但此种规律性只局限于一个质点的最近邻范围。在总体上,非晶质体总是三维完全无序的。多型性中的无序多型则是一维无序的代表,在其结构组元层内的二维方向上质点呈有序排布,然而结构组元层间的堆垛不具周期性重复的规律,呈无序状态。
  此外,还有一种取向有序。在准晶体的结构中,所有配位多面体在三维空间的取向都是一致的,即呈取向有序;但其质点的排布却不具有平移重复的规律性,因而并不呈平移有序。
  有序-无序转变是有序变体和无序变体之间在一定的温度、压力条件下发生的同质多象转变。其中从无序态向有序态方向的转变作用特别称为有序化(或称成序)。与一般的同质多象转变不同的是,整个有序化过程是一个逐步递变的过程,从完全无序到完全有序,其间或长或短总是经过一个所谓部分有序的过渡状态。部分有序是指:对于能够占据晶体结构中某一种(或几种)结构位置的不同质点而言,每一种质点都只有一部分是有选择地占据各自的特定位置,而其余部分都随机地占据剩余的位置,占位率介于完全无序和完全有序的极限值之间。
  有序态可进一步分为两种情况:一种是结构中有关原子之间的有序排布在整个晶粒范围内均无例外地周期性重复出现,称为长程有序;另一种是有序排布只局限于晶粒内的某个局部范围,称为短程有序或局域有序。
  有序-无序现象在某些矿物中存在。某些矿物,如长石的Si/Al有序度明显地受环境温度的影响,形成不同的结构态和具有不同的有序度。这些现象被广泛用于作为追溯矿物演变史以及有关岩体热历史的依据。
  参考书目
 罗谷风编:《结晶学导论》,地质出版社,北京,1985。

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更新时间 : 2009-03-17

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