2014-02-17
517
Понятие о кристаллической решетке
Понятие о кристаллической решетке.
Кристаллы состоят из частиц, расположенных в строго определенном порядке. Этот порядок удобно описывать с помощью точек в пространстве (без учета размеров атомов и ионов). Так появилось представление о кристаллической решетке, как о бесконечном трехмерном периодическом образовании, состоящем из множества закономерно чередующихся точек. Отдельные точки стали рассматриваться как узлы кристаллической решетки. Плоскость, проходящая через любые 3 точки - сетка; параллелепипеды, вершинами которых являются узлы, называются ячейками решетки. Совокупность узлов, лежащих на одной прямой - ряд. Каждой реальной грани кристалла отвечает определенная сетка кристаллической решетки, каждому ребру кристалла - ряд кристаллической решетки, каждой вершине кристалла - определенный узел кристаллической решетки. Кристалл ограничен в пространстве, пространственная решетка - бесконечная во всех измерениях. Всю решетку можно представить как повторяющуюся систему простых ячеек (рис. 1)
Рис.1 Кристаллическая ячейка галита (NaCl)
Выбирают элементарную ячейку, с помощью которой может быть построена (путем повторений, поворотов и др. так называемых трансляций) вся кристаллическая решетка. Параметры ее - А0, B0, C0 - отрезки, отложенные по координатным осям и углы между ребрами альфа, бетта, гамма. Элементарные ячейки по своим видам объединяются в сингонии (Таблица 1).
Таблица 1.
Кристаллографические сингонии и категории
| Категория | Сингония |
| Низшая | Триклинная |
| Моноклинная | |
| Ромбическая | |
| Средняя | Тригональная |
| Тетрагональная | |
| Гексагональная | |
| Высшая | Кубическая |
Существует только 14 простых пространственных решеток, комбинацией которых можно выразить любую структуру. Это 14 решеток Бравэ.
Симметрия кристаллов.
Кристаллические минералы могут быть анизотропными, т.е. иметь одинаковые физические свойства в параллельных направлениях и неодинаковые в направлениях непараллельных или изотропными со свойствами, одинаковыми во всех направлениях. У аморфных минералов (как и вообще в аморфных веществах) их атомы и ионы расположены беспорядочно, не образуя кристаллических решеток. Физические свойства в них во всех направлениях одинаковы, т.е. аморфные минералы изотропны. Одной из основных характеристик кристаллических минералов является их симметрия. Это закономерная повторяемость в пространстве одинаковых граней, ребер, углов фигуры, которая может совмещаться сама с собой в результате одного или нескольких отражений. Для описания симметрии выделяют элементы симметрии: плоскости, оси и центр симметрии (рис. 2, 3).
Рис. 2. Оси симметрии в кубе (квадратами показаны оси симметрии 4-го порядка, треугольниками – третьего, утолщенными овалами – 2-го порядка; точка пересечения осей – центр симметрии)
Плоскость симметрии (Р) – воображаемая плоскость, которая делит фигуру на две симметрично равные части (рис. 3).
Рис. 3. Плоскости симметрии в кубе
Ось симметрии (L) – прямая линия, при вращении вокруг которой происходит совмещение частей фигуры. Число совмещений при повороте на 360о определяет порядок оси симметрии (n). Известны оси 2,3,4 и 6 порядков.
Центр симметрии (С) – точка внутри кристалла, в которой пересекаются и делятся пополам все линии, соединяющие соответствующие точки на его поверхности. В кристаллах низких симметрий центр симметрии отсутствует.
Всего существует 32 вида симметрии, каждый из которых характеризуется своим набором элементов симметрии.
