ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некоторые сведения о строении вещества Строение кристаллов из "Основные понятия структурного анализа" Большинству твердых тел свойственно кристаллическое строение, т. е. высокая степень упорядоченности в расположении атомов. Часто кристаллы имеют чрезвычайно малые размеры, обладают совершенно неправильной внешней формой, но их внутреннее строение и свойства остаются такими же, как и у крупных кристаллов. Поэтому изучение строения кристаллов следует начинать с рассмотрения внешней формы кристаллического индивидуума, которую он принимает при благоприятных условиях роста. [c.9] Основными свойствами кристалла являются следующие 1) однородность, т. е. одинаковый состав в различных участках кристалла 2) анизотропия, т. е. зависимость свойств от направления 3) правильная внешняя форма, являющаяся следствием правильности внутреннего строения. [c.9] При неблагоприятных условиях роста, например при влиянии стенок сосуда или соседних кристаллов, данный кристалл может получиться и неправильной формы — кристаллы одного и того же вещества могут оказаться по внешнему виду чрезвычайно несходными. Однако правильность формы все же сохранится, хотя и в несколько неявном виде. [c.9] Правильность формы заключается в постоянстве углов между соответственными гранями. При росте кристалла грани перемещаются параллельно самим себе, независимо от скоростей роста, которые могут быть различными. Иллюстрацией закона постоянства углов может служить рис. 1, где приведены некоторые встречающиеся в природе формы кри -Сталлов кварца. [c.9] Из этого закона следует, что для кристалла является характерным не относительный размер и не очертание граней. [c.9] В кристалле, откуда проведены нормали. Точки выхода нормалей на сфере называются полюсами граней. Для изображения положения граней на чертежах сферическую проекцию проектируют на плоскость и получают стереографическую проекцию . И в том, и в другом случае для обозначения грани достаточно указать ее широту и долготу. [c.10] Правильность внешней формы кристаллов нашла свое выражение и в формулировке другого закона, согласно которому положение любой грани кристалла может быть определено тремя малыми целыми числами. [c.10] Эти числа могут быть положительными, отрицательными или в случае параллельности грани АВС одной или двум осям бесконечностями. [c.11] На основании этих двух законов возможно создать представление о внутреннем строении кристаллов и объяснить их свойства. [c.11] Первые успехи в этом направлении относятся к концу ХУИ века. Тогда считали, что кристаллы состоят из молекул, имеющих форму кирпичиков, плотно сложенных друг с другом. [c.12] Такой способ описания внутреннего строения кристаллов сохранил свое значение и для нашего времени. Как показывает рентгеновский анализ, вещество распределено в кристалле периодически в трех измерениях. Поэтому, если взять простейшую решетку, состоящую из атомов одного сорта, и сами атомы рассматривать как точки, то после проведения через атомные ряды прямых линий мы и получим систему правильно сложенных параллелепипедов, как на рис. 3. [c.12] Такая система точек называется пространственной решеткой, а слагающий ее параллелепипед повторяемости называется элементарной ячейкой решетки. Очевидно, что если распределение вещества в ячейке известно, то путем параллельных переносов на величины основных векторов а, Ь, с можно изобразить всю структуру. [c.12] Пример трех1мерной пространственной решетки представлен на рис. 4, где векторы , Ь, с являются основными векторами или основными трансляциями. Их длины а, Ъ, с называются основными периодами повторяемости или идентичности. Для описаний решетки принимается система координат, оси которой совпадают с направлением основных векторов. [c.13] Изображение сетчатых плоскостей решетки и нахождение их индексов делается в ячейке также легко, как и в решетке. Примером может служить рис. 5, из которого, в частности, видно, что для изображения плоскостей с отрицательными индексами следует выбирать за начало координат не левую, нижнюю и переднюю вершину ячейки, а соответственно другую вершину. [c.13] Для классификации решеток недостаточно пользоваться только их формой. Надо принимать во внимание также и их симметрию. [c.13] В кристаллах и решетках встречаются простые оси симметрии 1, 2, 3, 4 и 6-го порядков и -никогда не встречается ось. 5-го порядка и оси порядков выше шестого. [c.14] Простые оси обозначаются цифрами 1, 2, 3, 4, б, причем цифра 1 применяется для обозначения отсутствия всякой симметрии. [c.14] Действие трех плоскостей симметрии, пересекающихся в одной точке под прямыми углами, эквивалентно действию-центра симметрии (центра инверсии), т. е. такой точки, которая делит пополам расстояния между сходными точками отдельных частей фигуры. Примером плоской фигуры с центром инверсии является параллелограмм, а пространственной— куб. Наличие такой симметрии обозначается буквой С. [c.14] Как во внешней форме кристаллов, так и в пространственных решетках встречается еще инверсионная ось симметрии,, приводящая фигуру к самосовпадению путем поворота с последующей инверсией. Для инверсионных осей приняты обозначения 1, 2, 3, 4, 6. Примером фигуры с инверсионной осью 4 является правильный тетраэдр. [c.14] Только эти четыре элемента симметрии — плоскость симметрии, простая ось симметрии, центр инверсии и инверсионная ось—встречаются в кристаллах как в отдельности, так и в виде их комбинаций друг с другом. Комбинаций этих элементов симметрии может в кристалле существовать только 32. Называются они точечными группами симметрии, так как при выводе их все элементы предполагаются проходящими через одну точку внутри кристалла. В соответствии с возможными группами симметрии все кристаллы также делятся на 32 класса. Для обозначения отдельных классов применяются чаще всего следующие символы. Цифрами 1, 2, 3, 4, 6 обозначают пять классов только с одной простой осью симметрии, причем класс 1 означает отсутствие элементов симметрии. Символы 22,32,42,62 означают четыре класса, где-к осям 2, 3, 4 и 6 порядков добавлена перпендикулярная ось второго порядка. В классах т, 2/т, 3/т, 4/т и б/т к осям 1, 2, 3, 4 и 6-го порядков добавлена горизонтальная (перпендикулярная) плоскость симметрии, а в классах тт, 2 т, Ат и 6т к указанным осям добавлена вертикальная (т. е. проходящая через ось) плоскость симметрии. Остальные 14 классов выводятся через добавление двух плоскостей симметрии и инверсионной оси. [c.15] Вернуться к основной статье