Типы кристаллических решёток

Структуру кристалла можно полностью определить с помощью элементарной ячейки. Как уже отмечалось, она является наименьшим элементом кристалла, многократным повторением которого в трех различных направлениях можно получить весь кристалл.

Элементарная ячейка всегда представляет собой параллелепипед, построенный на трёх векторах (рис. 8.5.1).

Модули этих векторов совпадают с периодом повторяемости (идентичности). Направления рёбер ячейки характеризуются углами , которые образуются между ребрами Значения однозначно определяют элементарную ячейку кристалла, поэтому называются ее параметрами.

Для характеристики и классификации кристаллов пользуются понятием решётки Браве. В общем случае решётка Браве объединяет в кристалл не все частицы данного сорта, а только те из них, которые одинаково расположены. Следовательно, реальная кристаллическая решетка может состоять из нескольких вдвинутых одна в другую решеток Браве Например, кристалл NaCl состоит из двух решеток Браве, одна из которых объединяет узлы ионов Na⁺, а другая - ионов Cl^-.

Если кристаллическую решетку конкретного кристалла образует только одна решетка Браве, то каждая элементарная ячейка кристалла содержит по одной частице. В общем случае элементарная ячейка содержит столько частиц, сколько решеток Браве в кристалле.

Все решетки Браве обладают трансляционной симметрией и при этом могут иметь различные оси и плоскости симметрии. Всего существует 14 разных типов решеток Браве, которые образуют 7 систем симметрии, называемых кристаллографическими системами или сингониями. Выдающийся русский кристаллограф Е С Федоров в 1890 г доказал, что в природе могут наблюдаться 230 различных по геометрии кристаллических решеток (пространственных групп), которые объединяют по признакам симметрии в 32 класса Структура любого кристалла в первом приближении может быть одной из решёток Браве

Перечислим основные характеристики 7 сингоний:

- триклинная (, одна решетка Браве),

- моноклинная (, две решетки Браве),

- ромбическая (, четыре решетки Браве),

- ромбоэдрическая (, одна решетка Браве),

- гексагональная (, одна решетка Браве),

- тетрагональная (, две решетки Браве),

- кубическая (, три решетки Браве).

Одно и то же вещество способно иметь несколько типов кристаллических решёток. Примером могут служить кристаллы алмаза и графита, исходным веществом которых является углерод. Решетка алмаза принадлежит к кубической кристаллографической системе (тетраэдр), а у графита - к гексагональной (шестиугольной) системе.

Различные кристаллические структуры одного и того же вещества называются его полиморфными формами (модификациями), а фазовый переход вещества из одной модификации в другую - полиморфным превращением. Такого рода превращения удовлетворяют всем признакам фазовых переходов первого рода.