Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow Кристаллография и минералогия. Основные понятия

Геометрическая кристаллография

До открытия дифракции рентгеновских лучей основным методом описания и идентификации кристаллов был метод, основанный на гониометрии. Гониометрия (греч. gonia - угол и metreo - измеряю) - раздел тригонометрии, изучающий свойства тригонометрических функций и зависимости между ними, в том числе и способы измерения углов. Гониометр - прибор для измерения углов между плоскими гранями твердых тел. Предметом геометрической кристаллографии является измерение огранения кристаллов и установление законов огранения. Следует отметить, что геометрическая кристаллография абстрагируется от дефектов, которые всегда присущи реальным кристаллам. Другими словами - геометрическая кристаллография изучает идеальный кристалл. Именно на основе геометрической кристаллографии возникла гипотеза об упорядоченном, трехмернопериодическом расположении в кристалле составляющих его частиц. В современном понимании это атомы и молекулы, которые образуют кристаллическую решетку. Кроме термина «кристаллическая решетка», основополагающими понятиями геометрической кристаллографии являются термины «пространственная решетка», «плоская сетка», «элементарная ячейка», «кристаллическая структура».

Пространственная решетка - это трехмерная система эквивалентных узлов, преобразующихся друг в друга с помощью операций симметрии. Пространственная решетка (рис. 1.2, б) представляет собой систему параллельных элементарных ячеек, которые касаются друг друга целыми гранями и заполняют пространство без промежутков - плотноупакованная структура (рис. 1.2, а). Элементарная ячейка (рис. 1.2, г) - часть пространственной решетки, параллельные переносы которой в трех измерениях позволяют построить решетку в целом. Плоская сетка - совокупность эквивалентных узлов, расположенных в одной плоскости (рис. 1.2, в). Совокупности параллельных плоских сеток образуют грани кристаллов.

Строение кристаллического вещества [26]

Рис. 1.2. Строение кристаллического вещества [26]: а - пример плотноупако- ванной структуры, построенной из атомов двух сортов; б - пространственная решетка; в - одна из плоских сеток; г - элементарная ячейка

Идеальная пространственная решетка как математическое понятие - это бесконечное множество узлов, переходящее в себя при определенной группе преобразований симметрии. Обязательным свойством всех решеток является их трансляционная инвариантность, т. е. решетка должна переходить в себя при сдвиге в трех независимых направлениях.

Кристаллическая решетка - присущая веществу, находящемуся в кристаллическом состоянии, периодическая повторяемость материальных частиц (а не эквивалентных узлов - в отличие от пространственной решетки) - атомов ионов или молекул в трех измерениях. Плоские грани кристалла, образовавшегося в равновесных условиях, соответствуют атомным плоскостям, ребра - рядам атомов, вершины - местам пересечения ребер. Существование кристаллической решетки объясняется тем, что минимум потенциальной энергии кристалла как системы достигается при условии трехмерной периодичности. Этот минимум соответствует равновесию сил притяжения и отталкивания между атомами (ионами, молекулами). В элементарной ячейке кристаллической решетки может размещаться от одного (для химических элементов) до десятков и сотен (для химических соединений) или тысяч и даже миллионов (белки, вирусы) атомов. При этом любому атому в данной ячейке соответствует равный ему атом в любой ячейке кристалла.

Термин «кристаллическая решетка», как и термин «пространственная решетка», означает трехмерную периодичность, присущую атомному строению кристалла. По сути пространственная решетка является идеализированной геометрической схемой кристаллической решетки. В пространственной решетке остаются лишь геометрические параметры переносов, но не указывается конкретное размещение атомов в данной структуре. Кристаллическая решетка описывает идеальный кристалл. Реально, помимо всегда имеющих место тепловых колебаний атомов в узлах, в кристаллической решетке имеются структурные дефекты.

В широком смысле термин «кристаллическая решетка» употребляется для описания структуры кристаллов вообще. Термин кристаллическая структура используется вместо термина «кристаллическая решетка», когда речь идет о конкретной структуре того или иного химического соединения, об описании атомного строения конкретных соединений и их модификаций.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы