八年级同学知道，自然界物体有三种状态：固态、液态和气态。这三张状态变化中，分子的种类和分子个数往往不改变，但是分子之间的距离发生了改变，这样分子之间作用力就会发生改学，因此物体宏观特点也改变了，甚至物体物理性质也改变。譬如
氧气是无色的，但是液态氧却是淡蓝紫色。
         在固体中，有两种。一种是晶体，有固定的熔点，另一种非晶体，没有固定的熔点。所谓的晶体（crystal）是由大量微观物质单位（原子、离子、分子等）按一定规则有序排列的结构，因此可以从结构单位的大小来研究判断排列规则和晶体形态。晶体按其结构粒子和作用力的不同可分为四类：离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。
        晶体通常呈现规则的几何形状，就像有人特意加工出来的一样。其内部原子的排列十分规整严格，比士兵的方阵还要整齐得多。如果把晶体中任意一个原子沿某一方向平移一定距离，必能找到一个同样的原子。而玻璃、珍珠、沥青、塑料等非晶体，内部原子的排列则是杂乱无章的。准晶体是发现的一类新物质，其内部排列既不同于晶体，也不同于非晶体。
       究竟什么样的物质才能算作晶体呢?首先，除液晶外，晶体一般是固体形态。其次，组成物质的原子、分子或离子具有规律、周期性的排列，这样的物质就是晶体。
        为什么晶体都有固定形状，又有一定的熔点呢?
         为了形象描述晶体的结构，我们把构成晶体的原子当成一个点，再用假想的线段将这些代表原子的各点连接起来，就绘成了像图中所表示的格架式空间结构。这种用来描述原子在晶体中排列的几何空间格架，称为晶格。由于晶体中原子的排列是有规律的，可以从晶格中拿出一个完全能够表达晶格结构的最小单元，这个最小单元就叫作晶胞。许多取向相同的晶胞组成晶粒，由取向不同的晶粒组成的物体，叫做多晶体，而单晶体内所有的晶胞取向完全一致，常见的单晶如单晶硅、单晶石英。大家最常见到的一般是多晶体。
由于物质内部原子排列的明显差异，导致了晶体与非晶体物理化学性质的巨大差异。例如，晶体有固定的熔点，当温度高到某一温度便立即熔化；而玻璃及其它非晶体则没有固定的熔点，从软化到熔化是一个较大的温度范围。
        作为晶体，它们有一些共同的特点：
        1、自然凝结的、不受外界干扰而形成的晶体拥有整齐规则的几何外形，即晶体的自范性。
        2、晶体拥有固定的熔点，在熔化过程中，温度始终保持不变。
        3、单晶体有各向异性的特点。
        4、晶体可以使X光发生有规律的衍射。宏观上能否产生X光衍射现象，是实验上判定某物质是不是晶体的主要方法。
         5、晶体相对应的晶面角相等，称为晶面角守恒。
         晶体是在物相转变的情况下形成的.物相有三种,即气相、液相和固相.只有晶体才是真正的固体.由气相、液相转变成固相时形成晶体,固相之间也可以直接产生转变。晶体生成的一般过程是先生成晶核,而后再逐渐长大。一般认为晶体从液相或气相中的生长有三个阶段：介质达到过饱和、过冷却阶段；成核阶段；生长阶段.
        用来制作工业用的晶体的技术之一，是从熔液中生长。籽晶可用来促进单晶体的形成。在这个工序里，籽晶降落到装有熔融物质的容器中。籽晶周围的熔液冷却，它的分子就依附在籽晶上。这些新的晶体分子承接籽晶的取向，形成了一个大的单晶体。蓝宝石和红宝石的基本成分是氧化铝，它的熔点高，制成一个盛装它的熔液的容器是困难的。人工合成蓝宝石和红宝石是用维尔纳叶法（焰熔法）制成，即将氧化铝粉和少量上色用的钛、铁或铬粉，通过火焰下滴到籽晶上。火焰将粉熔解，然后在籽晶上重新结晶。
         生长人造钻石需要高于1600的温度和60000倍大气压。人造钻石砂粒小且黑，它们适宜工业应用。区域熔化过程用来纯化半导体工业中的硅晶体。一个单晶体垂直悬挂在硅棒的顶端上。在两者接触处加热，棒的顶端熔化，并在单晶体上重结晶，然后将加热处慢慢地沿棒下移。
         不过，同学知道还有一种东西，它叫水晶。水晶（rock crystal）是稀有矿物，宝石的一种，石英结晶体，在矿物学上属于石英族。主要化学成份是二氧化硅，化学式为SiO2。古称“水玉”、“水精”。在《资治通鉴·后晋高祖天福二年》：“闽主作紫微宫，饰以水晶。”《古今小说·李公子救蛇获称心》：“器皿皆是玻璃、水晶、琥珀、玛瑙为之，曲尽巧妙，非人间所有。”
        水晶是二氧化硅与水分子结合形成一种特殊晶体。二氧化硅，化学式为SiO2。当它纯净时形成无色透明的晶体。当含微量元素Al、Fe等时呈粉色、紫色、黄色，茶色等。经辐照微量元素形成不同类型的色心，产生不同的颜色，如紫色、黄色、茶色，粉色等。含伴生包裹体矿物的被称之为包裹体水晶，如发晶、绿幽灵、红兔毛等，内包物为金红石、电气石、阳起石、云母，绿泥石等。
        笔者是一个矿晶爱好者，当二氧化硅结晶完美时就是水晶；结晶不完美的就是石英：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。化学成分：二氧化硅，化学成分中含Si—46.7%，O—53.3%。由于含有不同的微量元素或色心而呈现多种颜色。
         矿物成分：针铁矿、赤铁矿、金红石、磁铁矿、电气石、石榴石、云母、绿泥石等形成了包裹体水晶，如发晶、钛晶、绿幽灵等，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，即粉水晶；烟色者称烟水晶；褐色者称茶晶；黑色透明者称为墨晶。
水晶生长多是在地底下、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硅，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「三方晶系」（hexagonal system）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」（synthetic quartz），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」（cultivated quartz, cultured quatrtz），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。
        水晶的形成条件要比一般石英更加苛刻。首先需要有足够且较稳定的的生长空间;其次要有富含硅质矿物的热液，略偏碱性、盐度较低;第三需要低一高的温度(160 0C -400 0C、中一高的压力(2-3个大气压);第四需要有一定的生长时间，具备这四个条件才可生成水晶。自然界中，发育的节理裂隙及断层是水晶生长的良好空间。花岗岩发育或变质作用强烈，可提供充足的热液，这种热液本身就具备较好的温度与压力。时间因素更易获得，因此在地球上水晶的产出较为广泛。水晶常以晶簇、晶洞形式产出，其中水晶洞一般存在于由火山喷发而形成的巨厚熔岩流层的火成岩与玄武岩中。火山喷发时所含的气体或热水溶蚀等作用导致岩层中出现大量的孔隙，当富含硅质矿物的流体进入较薄的熔岩孔隙中，且温、压条件合适时将结晶沉淀出水晶等矿物。
         水晶作为特殊的晶体，水晶熔点为1713。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。
在晶体中，还有一种特殊晶体，也被玩家当做宝贝，它就是矿物晶簇，这种指由生长在岩石的裂隙或空洞中的许多矿物单晶体所组成的簇状集合体，它们一端固定于共同的基地岩石上，另一端自由发育而具有良好的晶行。晶簇可以有单一的同种矿物的晶体组成，也可以由几种不同的矿物的晶体组成。
        在自然界以完好单晶或晶簇产出的矿物比较稀少，一般都要在晶洞裂隙中才有可能找到。这是因为矿物晶体发育完整的重要条件是需要一个能自由生长的良好空间，且溶液的过饱和度比较低，使矿物结晶速度进行得比较缓慢。在一定温度压力条件下，流体和洞壁围岩不断相互作用，才能生成各种发育完好的矿物晶簇。
        矿物晶体与观赏石不同，观赏石是矿物晶体的入门级，大自然的鬼斧神工，赋予了观赏石变幻莫测的艺术效果，人们从中得到意想不尽的审美享受。矿物晶体的种类很多，有红色矛头状的辰砂、柱状晶体或者成为晶簇的雄黄、有棕黑色厚板状晶体的黑钨矿、也有以集合体出现的孔雀石、长柱状透明或半透明的水晶、块状和薄片状的自然金、螺旋状和树枝状的自然银以及不同颜色的玛瑙等等。欣赏矿物晶体，主要是看它的颜色组合、晶体的完整性和品种的名贵程度三个方面，有时一些矿物本身并不名贵，但是当它们集合在一起，成为多种颜色的晶簇时，这样的组合往往就会成为了观赏石中的精品。就会呈现出色彩绚丽、晶莹剔透的艺术美感，其效果是单一晶体所不能达到的。
        同学们，努力学习，你会发现自然界真是太神奇了。
2018年辛亥革命纪念日于宜昌市吾同斋