CRISTALE ȘI CRISTALOGRAFIE: MORFOLOGIA CRISTALELOR
La articolul CRISTALE ȘI CRISTALOGRAFIE
Cristalele au o anumită simetrie internă, care nu se găsește într-o granulă fără formă. Simetria cristalelor devine o expresie exterioară numai atunci când acestea sunt capabile să crească liber fără interferențe. Dar chiar și cristalele bine organizate rareori au o formă perfectă și nu există două cristale care sunt exact la fel.
Forma cristalului depinde de mai mulți factori, dintre care una este forma celulei unice. Dacă o astfel de "cărămidă" este repetată de același număr de ori paralel cu fiecare parte a acesteia, atunci se obține un cristal, forma și dimensiunile relative ale acesteia fiind exact aceleași ca și celula unității. O apropiere de această imagine este tipică pentru multe substanțe cristaline. Dar forma este influențată de factori cum ar fi temperatura, presiunea, puritatea, concentrația și direcția soluției. Prin urmare, cristalele aceleiași substanțe pot detecta o mare varietate de forme. Diferența dintre forme se datorează faptului că se potrivesc exact aceleași "cărămizi".
Analogia dintre celulele elementare și cărămizi este foarte utilă (Figura 3). De stabilire cărămizi, astfel încât laturile lor să fie paralele, este posibil să se construiască un perete (fig. 3a), lungimea, înălțimea și grosimea care va depinde numai de numărul de cărămizi stivuite într-o anumită direcție. Dacă într-o anumită ordine a elimina cărămizi, puteți obține minuscule scări (Fig. 3b, c) cu panta în funcție de raportul dintre numărul de cărămizi în zona ascendentă și suprafața de rulare a scărilor. Dacă o astfel de scară impune linie, formează un unghi determinat de dimensiunile și modul de stabilire a cărămizilor. Unghiurile de înclinare x și y sunt simetrice indiferent de lungimile relative ale s și f (fig.3, d).
În mod similar, un cristal poate lua o formă sau o altă formă dacă anumite serii sau grupuri de celule elementare sunt sărite în ordine strict definită (figura 4). Fața oblică a cristalului cum ar fi scări, construite din cărămizi, dar „blocurile“ sunt atât de mici încât fața de cristal arata ca o suprafață netedă. Unghiurile dintre fețele corespunzătoare ale cristalelor sunt constante, indiferent de mărimea lor. Aceasta a fost înființată în 1669 de Dane N. Steno utilizând exemplul cristalelor de cuarț. Astfel, el a arătat că forma este o caracteristică a unei substanțe cristaline. Acum este cunoscut faptul că forma de cristal depinde de mărimea și forma celulei unitate și poziția pereților adoptate formă generalizată a legii, potrivit căreia unghiurile dintre fețele respective ale cristalelor de aceeași constantă substanță.
Dimensiunile și forma fețelor variază de la cristal la cristal. Cu toate acestea, există o anumită simetrie externă inerentă tuturor cristalelor bine tăiate. Se găsește în repetarea colțurilor și similitudinea fețelor, care sunt identice în ceea ce privește aspectul, defectele de etch și caracteristicile de creștere. Dacă cristalul are o formă aproape perfectă, atunci fețele sale simetrice sunt de asemenea similare în mărime și formă.
Înainte de apariția cristalografiei cu raze X, cel mai important lucru în studiul cristalografiei a fost măsurarea unghiurilor dintre fețele cristalelor. Pe baza unor astfel de măsurători unghiulare ale feței cristaline în proiecția stereografică sau gnomonică, este posibil să se evidențieze aranjarea simetrică a fețelor, indiferent de dimensiune și formă. Cu această proiecție, puteți calcula relația axelor și apoi executați desenul cristalului.
Elemente de simetrie. Cu mult înainte ca 32 de tipuri de aranjamente simetrice ale grupurilor de puncte să fie determinate prin metode de raze X, ele au fost identificate prin studierea morfologiei, adică forma și structura cristalelor. Pe baza tipului și a locației fețelor, precum și a unghiurilor dintre ele, cristalele au fost atribuite uneia dintre cele 32 de clase cristalografice. Prin urmare, grupurile spațiale și clasele cristalografice sunt asemănătoare sinonimelor și există trei elemente de bază ale simetriei: planul, axa și centrul (Figura 5).
Planul de simetrie. Multe obiecte bine cunoscute au simetrie în raport cu avionul. De exemplu, un scaun sau masă poate fi imaginat împărțit în două părți identice. În mod similar, planul simetriei împarte cristalul în două părți, fiecare dintre ele reprezentând o imagine oglindă a celuilalt. (Planul de simetrie este uneori numit avionul oglindă.)
Axa de simetrie. Axa de simetrie - o linie dreaptă imaginară, rândul său, în jurul căreia o parte din cifra de afaceri totală poate provoca obiectul pentru a coincide cu ea însăși. Cristalele sunt posibile numai cinci tipuri de simetrie axială de ordinul 1 (echivalent cu absența rotației), a 2-a ordinul (repetiție 180?), A 3-comandă (repetiție 120?), A 4 ordine (repetarea 90? ) și ordinea a 6-a (repetarea prin 60?).
Centrul de simetrie. Cristalul are un centru de simetrie, în cazul în care orice linie dreaptă, care trece prin el, trece prin aceleași puncte pe laturile opuse ale suprafeței cristalului. Astfel, pe părțile opuse ale cristalului sunt fețe, muchii și unghiuri identice.
Există 32 de combinații posibile de planuri, axe și centre de simetrie în cristale; Fiecare astfel de combinație determină clasa cristalografică. O clasă nu are simetrie; spune că are o axă de rotație de ordinul întâi.
Sisteme cristalografice. În Fig. 1 prezintă șapte celule de bază ale unor laturi de diferite forme. Grilele rombelare și hexagonale sunt determinate de aceleași axe. Astfel, în prezența 32 de simetrii de grupuri punctuale, există doar șase forme fundamentale de celule elementare. În conformitate cu forma principală a unității "clădire", 32 de clase cristalografice sunt împărțite în șase sisteme cristalografice. Fiecare sistem cristalografic are propriul său sistem de coordonate, care definește o celulă elementară și, în consecință, chipurile de cristal. În Fig. 1 sunt laturile a, b și c ale celulei unității. Se acceptă prin c să se desemneze partea verticală, prin b - orizontală în planul desenului și prin - o parte orizontală perpendiculară pe planul desenului. Liniile pe care se află aceste laturi servesc drept linii de referință și se numesc axele cristalografice. Unghiul dintre b și c este notat. între a și c -. și între a și b. Numele sistemelor cristalografice, lungimile relative și relațiile unghiulare între axele cristalografice corespunzătoare sunt următoarele:
Triclinic: a. b. c.
Monoclinic: a. b. c. =. = 90. 90 °.
Ortorombic: a. b. c. =. =. = 90 °.
Tetragonal: a = b. c. =. =. = 90. Deoarece a și b în acest sistem sunt egale și egale, ele sunt de obicei indicate de a1, a2. Partea c poate fi mai mare sau mai mică decât a.
Hexagonală: a = b. c. =. = 90 = 120. Unitatea Celula de cristale hexagonale, în general, considerate triple și definite prin trei axe orizontale a1, a2, a3, face un unghi de 120? unul cu altul și 90? cu axă verticală convențională c.
Cubic (izometric): a = b = c. =. =. = 90 °.
În Fig. 6 prezintă o varietate de forme care pot avea cristale care aparțin unor sisteme cristalografice diferite.
Forme de cristale. Deși la prima vedere toate fețele care determină forma cristalului pot părea a fi identice, o anchetă atentă arată diferențe mici. Acestea pot fi diferențe de luciu, creștere neregulată, defecte de etch sau bandă. Cu toate acestea, unele fețe sunt complet identice. Astfel de fețe constau din atomi identici și dispuși identic și corespund unei anumite forme de cristale. Distribuția fețelor de diferite forme dezvăluie simetria, deoarece toate fețele unei forme au aceeași relație cu elementul de simetrie. Unele cristale au fețe de o singură formă, în timp ce altele au fețe de mai multe forme. În Fig. 7, a, b, c prezintă trei forme diferite ale sistemului cubic, iar în fig. 7, d este o combinație a acestor trei forme.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: