2015-06-24
5131
Элементарные ячейки являются кирпичиками кристалла. Существует всего семь типов элементарных ячеек: кубическая, тетрагональная, гексагональная, тригональная, ромбическая, моноклинная и триклинная. Эти элементарные ячейки иногда называют примитивными, или сингониями. Каждая из сингоний представлена примитивной кристаллической ячейкой. Кроме того, существуют еще семь типов центрированных ячеек, которые содержат частицы на гранях и внутри ячейки. Всего существует 14 типов элементарных ячеек, которые называются решетками Браве, по имени французского ученого, который показал, что любую ячейку можно преобразовать в одну из 14. Чтобы выбрать ячейку, наиболее полно отражающую все особенности данной решетки, нужно придерживаться следующих правил:
симметрия ячейки должна соответствовать симметрии решетки в целом;
число прямых углов в ячейке должно быть максимальным;
объем ячейки должен быть минимальным.
Все 14 решеток приведены в таблице:
| Сингония | Параметры элементарной ячейки | Тип элементарной ячейки | Изображение |
| Кубическая | a = b = c α = β = γ = 90° | Примитивная | 
|
| Объемоцентрированная | 
| ||
| Гранецентрированная | 
| ||
| Тетрагональная | a = b  c α = β = γ = 90°
| Примитивная | 
|
| Объемоцентрированная | 
| ||
| Гексагональная | a = b c α = β = 90° γ = 120°
| Примитивная | 
|
| Тригональная (ромбоэдрическая) | a = b = c α = β = γ 90°
| Примитивная | 
|
| Ромбическая | a b c α = β = γ = 90°
| Примитивная | 
|
| Объемоцентрированная | 
| ||
| Базоцентрированная | 
| ||
| Гранецентрированная | 
| ||
| Моноклинная | a b c α = β = 90° γ 90°
| Примитивная | 
|
| Базоцентрированная | 
| ||
| Триклинная | a b c a b γ 90°
| Примитивная | 
|
Бравэ были сформулированы 3 правила выбора элементарных ячеек:
|
|
|
* Симметрия элементарной ячейки должна соответствовать симметрии кристалла.
* Элементарная ячейка должна иметь максимальное число равных ребер и равных углов.
* При условии выполнения двух первых правил элементарная ячейка должна иметь минимальный объем.
Содержимое элементарной ячейки позволяет охарактеризовать всю структуру минерала. Часть структуры, охватываемая элементарной ячейкой, состоит из атомов, удерживаемых вместе благодаря электронным связям. Такие мельчайшие ячейки, бесконечно повторяющиеся в трехмерном пространстве, образуют кристалл. Элементарная ячейка не является физическим телом, её можно передвигать по структуре параллельно самой себе, независимо от выбора начала координат ячейка будет содержать те же атомы в прежних количествах, так как структура периодична. Элементарная ячейка и представляет собой такой минимальный период в трёх измерениях.
|
|
|
Применяемые в кристаллографии элементарные ячейки имеют вид параллелепипедов, их форма и размер определяются заданием трёх некомпланарных трансляций (векторов) решётки, то есть трёх не лежащих в одной плоскости ребер ячейки. Ячейка полностью определяет решётку. Обратное неверно: в одной и той же решётке выбор ячейки может совершаться по-разному.
Ячейка, построенная на трёх кратчайших некомпланарных трансляциях решётки, называется основной ячейкой. Объём такой ячейки минимален, она содержит всего один узел кристаллической решётки, и относится поэтому к примитивным ячейкам. Нередко такая ячейка оказывается низкосимметричной, при том, что симметрия самой структуры выше. В таком случае выбирают другую, высокосимметричную ячейку большего объёма, с дополнительными узлами решётки (непримитивная, или центрированная ячейка).
