BRAVE LATTICE

Scheme ng konstruksiyon

BRAVE LATTICES, 14 na three-dimensional na geometric na lattices na nagpapakilala sa lahat ng posibleng uri ng translational symmetry ng mga kristal. Ang mga matapang na sala-sala ay nabuo sa pamamagitan ng pagkilos ng paglipat (pagsasalin) na operasyon sa anumang punto ng kristal.

Ipinakita ng O. Brave noong 1848 na ang buong iba't ibang mga istrukturang kristal ay maaaring ilarawan gamit ang 14 na uri ng mga sala-sala, na naiiba sa hugis ng mga selula ng yunit at simetrya, at nahahati sa 7 crystallographic syngonies. Ang mga grating na ito ay tinatawag na Bravais gratings.

Ang mga bravais lattices ay naiiba sa simetrya ng elementarya na cell, ibig sabihin, sa ratio sa pagitan ng mga gilid at sulok nito, pati na rin sa kanilang pagsentro.

Tatlong kundisyon ang ginagamit para pumili ng Bravais cell:

Ang simetrya ng unit cell ay dapat na tumutugma sa simetrya ng kristal, mas tiyak, ang pinakamataas na simetrya ng syngony kung saan kabilang ang kristal. Ang mga gilid ng unit cell ay dapat na mga pagsasalin ng sala-sala;

Ang elementarya na cell ay dapat maglaman ng pinakamataas na posibleng bilang ng mga tamang anggulo o pantay na mga anggulo at pantay na mga gilid;

Ang elementary cell ay dapat may pinakamababang volume.

Ayon sa likas na katangian ng magkaparehong pag-aayos ng mga pangunahing pagsasalin o pag-aayos ng mga node, ang lahat ng mga kristal na sala-sala ay nahahati sa apat na uri: primitive ( R), base-centered ( MULA SA), nakasentro sa katawan ( ako), nakasentro sa mukha ( F).

Sa primitive R-cell lattice node ay matatagpuan lamang sa mga vertices ng cell, sa isang body-centered ako-cell - isang node sa gitna ng cell, nakasentro sa mukha F-cell - isang node sa gitna ng bawat mukha, sa base-centered MULA SA-cell - isang node sa mga gitna ng isang pares ng magkatulad na mukha.

Ang hanay ng mga coordinate ng mga node na kasama sa elementarya na cell ay tinatawag na batayan ng cell. Ang buong istraktura ng kristal ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pag-uulit ng mga base node sa pamamagitan ng isang hanay ng mga pagsasalin ng Bravais cell.

Para sa ilang syngonies, ang elementary cell ay maaaring maglaman ng mga node hindi lamang sa mga sulok, kundi pati na rin sa gitna ng cell, lahat o ilan sa mga mukha. Sa kasong ito, ang paglipat ng pagsasalin ay posible hindi lamang sa mga panahon ng elementarya na cell, kundi pati na rin sa kalahati ng mga diagonal ng mga mukha ng cell o mga diagonal ng espasyo. Bilang karagdagan sa ipinag-uutos na pagsasalin ng invariance, ang sala-sala ay maaaring mag-transform sa sarili nito sa ilalim ng iba pang mga pagbabago, na kinabibilangan ng mga pag-ikot, pagmuni-muni, at pagbabaligtad. Ito ang mga karagdagang symmetries na tumutukoy sa uri ng Bravais lattice at nakikilala ito mula sa iba.

Mga uri ng matapang na rehas na bakal:

Kubiko: primitive, body-centered at face-centered;

Hexagonal, trigonal;

Tetragonal: primitive at volume-centralized;

Rhombic: primitive, base-, volume- at face-centered;

Monoclinic: primitive at base-centered;

Triclinic.

Syngony(mula sa Griyegong σύν, "ayon sa, magkasama, magkatabi", at γωνία, "anggulo" - literal na "katulad na anggulo") - isang pag-uuri ng mga pangkat ng crystallographic symmetry, kristal at kristal na sala-sala depende sa sistema ng coordinate (coordinate reference ). Ang mga pangkat ng simetrya na may iisang coordinate system ay pinagsama sa isang syngony.

Ang mga kristal na kabilang sa parehong syngoniya ay may magkatulad na sulok at gilid ng mga elementary cell.

Triclinic: (\displaystyle a\neq b\neq c), (\displaystyle \alpha \neq \beta \neq \gamma \neq 90^(\circ ))

Monoclinic: (\displaystyle a\neq b\neq c), (\displaystyle \alpha =\gamma =90^(\circ ),\beta \neq 90^(\circ ))

Rhombic: (\displaystyle a\neq b\neq c), (\displaystyle \alpha =\beta =\gamma =90^(\circ ))

Tetragonal: (\displaystyle a=b\neq c), (\displaystyle \alpha =\beta =\gamma =90^(\circ ))

Hexagonal: (\displaystyle a=b\neq c), (\displaystyle \alpha =\beta =90^(\circ ),\gamma =120^(\circ ))

Kubiko: (\displaystyle a=b=c), (\displaystyle \alpha =\beta =\gamma =90^(\circ ))

Pangunahing katangian ng mga istrukturang kristal

Ang mga kristal na materyales ay nailalarawan sa pagkakaroon ng isang mahabang hanay na pagkakasunud-sunod, na katangian. sa pamamagitan ng katotohanan na ang isang tiyak na dami ay maaaring makilala sa loob nito, ang pag-aayos ng atom na kung saan ay paulit-ulit sa buong volume.

Sa mga amorphous na banig, mayroong isang short-range order, pusa. karakter. mga paksa. na walang pag-uulit ng mga volume.

Kristo. ang istraktura ay maaaring maginhawang inilarawan sa tulong ng Z X isang dimensional na grid ng mga tuwid na dayap, na naghahati sa espasyo sa mga parallelepipid ng pantay na laki. Ang mga crossing lines ay isang larawan ng mga 3 dimensional na espasyo. sala-sala. Ang mga lattice node, bilang panuntunan, ay tumutugma sa pag-aayos ng mga atomo sa isang kristal. Nag-o-oscillate ang atom

sa paligid ng mga posisyong ito. Kung sa gayong spatial na sala-sala posible na iisa ang isang tiyak na dami, sa pamamagitan ng paglipat nito sa 3 direksyon. nagpapahintulot sa iyo na ihanay ang buong kristal, pagkatapos ay gov. Na natagpuan ang isang elemento, isang cell.

Ang elemento ng cell ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng 6 na mga parameter: a, b, c - ang haba ng mga gilid ng parallelepiped, α, β, γ.

Tinutukoy ng hugis ng elemento ng cell ang crystallographic coordinate system - syngony. Bilang mga palakol, ang mga direksyon ng mga gilid -elem, mga cell ay pinili, at ang mga gilid mismo ay ang mga yunit ng pagsukat. Ang bilang ng mga tamang anggulo at pantay na panig ay dapat na max, at ang dami ng mga elemento ng cell ay dapat na min.

kanin. 17. Mga Snowflake - Mga Skeletal Ice Crystal

Mula sa karanasan, nalalaman na sa isang mala-kristal na sangkap ang mga pisikal na katangian ay pareho sa magkatulad na direksyon, at ang ideya ng istraktura ng mga sangkap ay nangangailangan na ang mga particle (mga molekula, atomo o ion) na bumubuo sa kristal ay matatagpuan mula sa isa. isa pa sa ilang tiyak na distansya. Batay sa mga pagpapalagay na ito, posible na bumuo ng isang geometric na diagram ng kristal na istraktura. Upang gawin ito, ang posisyon ng bawat constituent particle ay maaaring markahan ng isang tuldok. Lahat ng mala-kristalang gusali ay ipapakita bilang isang sistema ng mga puntos na regular na matatagpuan sa kalawakan, at para sa anumang parallelang mga direksyon ng distansya sa pagitan ng mga punto ay magiging pareho. Ang ganitong tamang pag-aayos ng mga punto sa espasyo ay tinatawag

spatial na sala-sala, at kung ang bawat punto ay kumakatawan sa posisyon ng isang atom, ion o molekula sa isang kristal - isang kristal na sala-sala.

Ang pagtatayo ng isang spatial na sala-sala ay maaaring isipin bilang mga sumusunod.

A 0(Larawan 18) ay tumutukoy sa sentro ng isang atom o ion. Hayaang ang parehong sentro na pinakamalapit dito ay ipahiwatig ng punto A, pagkatapos, sa batayan ng homogeneity ng mala-kristal, sa layo A 1 A 2 \u003d A 0 A 1 dapat ang sentro A 2 ; Sa pagpapatuloy ng argumentong ito, makakakuha tayo ng serye ng mga puntos: A 0, A 1, A 2, A 3 ...

Ipagpalagay natin na ang pinakamalapit na punto sa A 0 sa kabilang direksyon ay R0, tapos dapat may tinga S0 sa distansya R 0 S 0= L 0 R 0, atbp., ibig sabihin, isa pang hilera ng magkaparehong puntos ang makukuha A 0 , R 0 , S 0… Kung pumasa R 0 , S 0 atbp. gumuhit ng mga linya parallel sa A 0, A 1, A 2, makakakuha ka ng parehong mga hilera R 0 , R 1 , R 2 , S 0 , S 1 , S 2 ... atbp

kanin. 18. Spatial na sala-sala

Bilang resulta ng pagtatayo, nakuha ang isang grid, ang mga node na tumutugma sa mga sentro ng mga particle na bumubuo sa kristal.

Kung akala natin iyan sa bawat punto Sa 0 Co, atbp., ang parehong grid ay naibalik tulad ng sa A 0 , bilang isang resulta ng konstruksiyon na ito, isang spatial na sala-sala ang makukuha, na sa isang tiyak na kahulugan ay magpapahayag ng geometric na istraktura ng kristal.

Ano ang mga kristal

Ang teorya ng spatial lattices, na nilikha ng mahusay na Russian crystallographer na si E. S. Fedorov, ay nakatanggap ng napakatalino na kumpirmasyon sa pag-aaral ng istraktura ng mga kristal gamit ang x-ray. Ang mga pag-aaral na ito ay nagbibigay hindi lamang ng mga larawan ng spatial lattice, kundi pati na rin ang eksaktong haba ng mga gaps sa pagitan ng mga particle na matatagpuan sa kanilang mga node.

kanin. 19. Istraktura ng brilyante

Ito ay lumabas na mayroong ilang mga uri ng spatial lattices na naiiba sa likas na katangian ng pag-aayos ng mga particle at sa kanilang kemikal na kalikasan.

Pansinin namin ang mga sumusunod na uri ng spatial lattice:

Atomic structural lattices. Sa mga node ng mga sala-sala na ito, ang mga atomo ng anumang sangkap o elemento ay matatagpuan, direktang kumokonekta sa isa't isa sa isang kristal na sala-sala. Ang ganitong uri ng sala-sala ay tipikal para sa brilyante, zinc blende at ilang iba pang mineral (tingnan ang Fig. 19 at 20).

Ionic structural lattices. Sa mga node ng mga sala-sala na ito ay mga ion, ibig sabihin, mga atomo na may positibo o negatibong singil.

Ang mga ionic lattice ay karaniwan para sa mga inorganic na compound, tulad ng alkali metal halogens, silicates, atbp.

Ang isang mahusay na halimbawa ay ang sala-sala ng rock salt (NaCl) (Fig. 21). Sa loob nito, ang mga sodium ions (Na) sa tatlong magkaparehong patayo na direksyon ay kahalili ng mga chloride ions (Cl) sa pagitan na katumbas ng 0.28 millimicrons.

kanin. 20. Istraktura ng zinc blende

Sa mga kristal na sangkap na may katulad na istraktura, ang mga puwang sa pagitan ng mga atomo sa isang molekula ay katumbas ng mga puwang sa pagitan ng mga molekula, at ang mismong konsepto ng isang molekula ay nawawala ang kahulugan nito para sa mga naturang kristal. Sa fig. 20 bawat sodium ion ay mayroon

mula sa itaas, sa ibaba, sa kanan, sa kaliwa, sa harap at sa likod sa pantay na distansya mula dito, isang chlorine ion bawat isa, na kabilang sa "molekula" na ito at sa kalapit na "mga molekula", at imposibleng sabihin na may kung aling partikular na chlorine ion sa anim na ito ang bumubuo ng isang molekula o bubuo nito sa paglipat sa isang gas na estado.

Bilang karagdagan sa mga uri na inilarawan sa itaas, may mga molecular structural lattice, sa mga node kung saan walang mga atom o ions, ngunit hiwalay, electrically neutral na mga molekula. Ang mga molecular lattice ay partikular na tipikal para sa iba't ibang mga organic compound o, halimbawa, para sa "dry ice" - crystalline CO 2.

kanin. 21. Crystal lattice ng rock salt

Ang mahina ("nalalabi") na mga bono sa pagitan ng mga yunit ng istruktura ng naturang mga sala-sala ay tumutukoy sa mababang lakas ng makina ng naturang mga sala-sala, ang kanilang mababang mga punto ng pagkatunaw at pagkulo. Mayroon ding mga kristal na pinagsasama ang iba't ibang uri ng mga sala-sala. Sa ilang direksyon, ang mga bono ng mga particle ay ionic (valence), at sa iba, molekular (nalalabi). Ang istraktura na ito ay humahantong sa iba't ibang mekanikal na lakas sa iba't ibang direksyon, na nagiging sanhi ng isang matalim na anisotropy ng mga mekanikal na katangian. Kaya, ang mga kristal ng molybdenite (MoS 2) ay madaling nahati sa direksyon ng pinacoid (0001) at binibigyan ang mga kristal ng mineral na ito ng scaly na hitsura, katulad ng mga graphite na kristal, kung saan matatagpuan ang isang katulad na istraktura. Ang dahilan para sa mababang lakas ng makina sa direksyon na patayo sa (0001) ay ang kawalan ng mga ionic bond sa direksyon na ito. Ang integridad ng sala-sala dito ay pinananatili lamang ng mga bono ng isang molekular (natirang) kalikasan.

Isinasaalang-alang ang lahat ng nasa itaas, madali itong gawin isang parallel sa pagitan ng panloob na istraktura ng isang amorphous substance, sa isang banda, at isang mala-kristal, sa kabilang banda:

1. Sa isang amorphous substance, ang mga particle ay nakaayos sa kaguluhan, na parang inaayos ang bahagyang magulong estado ng likido; samakatuwid, tinatawag ng ilang mananaliksik ang , halimbawa, mga supercooled na likido.

2. Sa isang mala-kristal na sangkap, ang mga particle ay nakaayos sa isang maayos na paraan at sumasakop sa isang tiyak na posisyon sa mga node ng spatial na sala-sala.

Ang pagkakaiba sa pagitan ng mala-kristal at malasalamin (amorphous) na bagay ay maihahambing sa pagkakaiba sa pagitan ng isang disiplinadong yunit ng militar at isang nakakalat na karamihan. Naturally, ang mala-kristal na estado ay mas matatag kaysa sa amorphous na estado, at ang isang amorphous na sangkap ay mas madaling matunaw, mag-react sa kemikal, o matunaw. Ang mga natural ay palaging may posibilidad na makakuha ng isang mala-kristal na istraktura, "mag-crystallize", halimbawa (amorphous silica) kalaunan ay nagiging chalcedony - crystalline silica.

Ang isang sangkap sa isang mala-kristal na estado ay karaniwang sumasakop sa isang medyo mas maliit na dami kaysa sa isang amorphous na anyo, at may mas malaking tiyak na gravity; halimbawa, albite - feldspar komposisyon NaAlSi 3 O 8 sa isang amorphous estado ay tumatagal ng 10 metro kubiko. mga yunit, at sa kristal - 9 lamang; isa cm 3 ang mala-kristal na silica (kuwarts) ay tumitimbang ng 2.54 G, at ang parehong dami ng vitreous silica (fused quartz) ay 2.22 lamang G. Ang isang espesyal na kaso ay yelo, na may mas mababang tiyak na gravity kaysa sa kinuha sa parehong halaga.

PAG-AARAL NG MGA KRISTAL NA MAY X-RAY Sinag

Ang tanong ng mga sanhi ng regularidad sa pamamahagi ng mga pisikal na katangian sa isang mala-kristal na sangkap, ang tanong ng panloob na istraktura ng mga kristal ay unang sinubukan ng M.V. noong 1749 gamit ang saltpeter bilang isang halimbawa. Ang tanong na ito ay mas malawak na binuo sa pagtatapos ng ika-18 siglo. French crystallographer na si Ayui. Iminungkahi ni Ayui na ang bawat sangkap ay may partikular na mala-kristal na anyo. Ang posisyon na ito ay pinabulaanan nang maglaon sa pamamagitan ng pagtuklas ng mga phenomena ng isomorphism at polymorphism. Ang mga phenomena na ito, na may mahalagang papel sa mineralogy, ay isasaalang-alang natin sa ibang pagkakataon.

Salamat sa gawain ng Russian crystallographer na si E. S. Fedorov at ilang iba pang mga crystallographer, ang teorya ng spatial lattices, na maikling binalangkas sa nakaraang kabanata, ay binuo sa matematika, at batay sa pag-aaral ng hugis ng mga kristal, ang mga posibleng uri ng spatial lattice ay nakuha. ; ngunit noong ika-20 siglo lamang, salamat sa pag-aaral ng mga kristal sa pamamagitan ng x-ray, ang teoryang ito ay nasubok sa eksperimento at napakatalino na nakumpirma. Ang isang bilang ng mga physicist: Laue, Braggum, G. V. Wulff, at iba pa, ay nagtagumpay, gamit ang teorya ng spatial lattice, upang patunayan nang may ganap na katiyakan na sa ilang mga kaso ay may mga atomo sa mga node ng mga kristal na sala-sala, at sa iba pa, mga molekula o ion. .

Ang mga sinag, na natuklasan ni Roentgen noong 1895, na nagtataglay ng kanyang pangalan, ay kumakatawan sa isa sa mga uri ng nagliliwanag na enerhiya at, sa maraming aspeto,Ang mga ito ay kahawig ng mga sinag ng liwanag, na naiiba lamang sa kanila sa kanilang wavelength, na ilang libong beses na mas maliit kaysa sa wavelength ng liwanag.

kanin. 22. Scheme para sa pagkuha ng X-ray diffraction pattern ng isang kristal gamit ang Laue method:
A - x-ray tube; B - dayapragm; C - kristal; D - photographic plate

Noong 1912, gumamit si Laue ng isang kristal, kung saan ang mga atomo ay nakaayos sa isang spatial na sala-sala, bilang isang diffraction grating upang makakuha ng X-ray interference. Sa kanyang pananaliksik, isang makitid na sinag ng parallel X-ray (Larawan 22) ang dumaan sa isang manipis na kristal ng zinc blende C. Sa ilang distansya mula sa kristal at Ang isang photographic plate D ay inilagay patayo sa sinag ng mga sinag, na protektado mula sa direktang pagkilos ng mga lateral X-ray at mula sa liwanag ng araw ng mga lead screen.

Sa matagal na pagkakalantad sa loob ng maraming oras, nakuha ng mga eksperimento ang isang larawan na katulad ng Fig. 23.

Para sa mga light ray na may malaking wavelength kumpara sa laki ng mga atom, ang mga atomic grid ng spatial na sala-sala ay gumaganap ng papel na halos tuluy-tuloy na mga eroplano, at ang mga light ray ay ganap na nakikita mula sa kristal na ibabaw. Ang mas maiikling X-ray na makikita mula sa maraming atomic grids na matatagpuan sa ilang mga distansya mula sa isa't isa, papunta sa parehong direksyon, ay makagambala, humina, pagkatapos ay magpapalakas sa isa't isa. Sa isang photographic plate na inilagay sa kanilang landas, ang mga amplified ray ay magbibigay ng mga itim na spot sa panahon ng mahabang pagkakalantad, na regular na nakaayos, na may malapit na koneksyon sa panloob na istraktura ng kristal, ibig sabihin, kasama ang atomic network nito at may mga tampok ng indibidwal na mga atomo na matatagpuan. sa loob.

Kung kukuha tayo ng isang plato na pinutol mula sa isang kristal sa isang tiyak na direksyon ng crystallographic at magsagawa ng parehong eksperimento dito, kung gayon ang isang pattern na naaayon sa simetrya ng istraktura ng kristal ay makikita sa pattern ng X-ray.

Ang mas siksik na mga network ng atom ay tumutugma sa mga pinakamadilim na lugar. Ang mga mukha na kakaunti ang nakaupo na may mga atom ay nagbibigay ng mga mahinang punto o halos wala. Ang gitnang lugar sa naturang x-ray ay nakuha mula sa mga x-ray na dumaan sa plato

kanin. 23. X-ray diffraction ng isang rock salt crystal kasama ang 4th order axis

sa isang tuwid na landas; ang natitirang mga spot ay bumubuo ng mga sinag na sinasalamin mula sa atomic grids.

Sa fig. Ang 23 ay nagpapakita ng isang X-ray na larawan ng isang rock salt crystal kung saan ang isang plato ay pinutol nang humigit-kumulang 3 mm kapal parallel sa mukha ng kubo. Ang isang malaking lugar ay makikita sa gitna - isang bakas ng gitnang sinag ng mga sinag.

Ang pagkakaayos ng maliliit na batik ay simetriko at nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng 4th-order symmetry axis at apat na simetrya na eroplano.

Ang ikalawang ilustrasyon (Larawan 24) ay naglalarawan ng X-ray diffraction pattern ng isang calcite crystal. Ang larawan ay kinuha sa direksyon ng 3rd order symmetry axis. sa mga titik O ang mga dulo ng axes ng simetrya ng 2nd order ay ipinahiwatig.

Sa kasalukuyan, iba't ibang mga pamamaraan ang ginagamit upang pag-aralan ang istraktura ng mga mala-kristal na katawan. Ang isang mahalagang katangian ng pamamaraang Laue, na maikling inilarawan sa itaas, ay ang paggamit lamang ng malalaking kristal na tiyak na nakatuon sa paggalang sa dumadaan na X-ray beam.

Kung imposibleng gumamit ng malalaking kristal, kadalasang ginagamit ang "paraan ng pulbos" (paraan ng Debye-Scherer). Ang malaking bentahe ng pamamaraang ito ay hindi ito nangangailangan ng malalaking kristal. Bago ang pagsubok, ang sangkap ng pagsubok sa isang pinong hinati na estado ay karaniwang pinindot sa isang maliit na haligi. Ang pamamaraang ito ay maaaring gamitin upang pag-aralan hindi lamang ang mga naka-compress na pulbos, kundi pati na rin upang magtrabaho sa mga natapos na sample ng metal sa anyo ng isang wire, kung ang kanilang mga kristal ay sapat na maliit.

Sa pagkakaroon ng isang malaking bilang ng mga kristal, ang pagmuni-muni ay maaaring mangyari mula sa anumang mukha ng bawat kristal. Samakatuwid, sa pattern ng X-ray na nakuha ng "paraan ng pulbos", isang serye ng mga linya ang karaniwang nakuha, na nagbibigay ng isang katangian ng sangkap na pinag-aaralan.

Salamat sa paggamit ng X-ray upang pag-aralan ang mga kristal, sa wakas ay posible na tumagos sa rehiyon ng aktwal na lokasyon ng mga molekula, ion at atomo sa loob ng mga kristal at matukoy hindi lamang ang hugis ng atomic na sala-sala, kundi pati na rin ang mga distansya sa pagitan ng mga particle na bumubuo nito.

Ang pag-aaral ng istraktura ng mga kristal gamit ang X-ray ay naging posible upang matukoy ang maliwanag na laki ng mga ion na bumubuo sa kristal na ito. Ang paraan para sa pagtukoy ng halaga ng radius ng isang ion, o, gaya ng karaniwang sinasabi nila, ang ionic radius, ay magiging malinaw mula sa sumusunod na halimbawa. Ang pag-aaral ng mga kristal gaya ng MgO, MgS at MgSe, sa isang banda, at MnO, MnS at MnSe, sa kabilang banda, ay nagbigay ng mga sumusunod na interionic na distansya:

Para sa

MgO -2.10 Å MnO - 2.24 Å

MgS - 2.60 Å at MnS - 2.59 Å

MgSe - 2.73 Å MnSa - 2.73 Å,

kung saan ang Å-ay tumutukoy sa halaga ng "angstrom", katumbas ng isang sampung-milyong bahagi ng isang milimetro.

Ang paghahambing ng mga ibinigay na halaga ay nagpapakita na para sa interionic na distansya sa MgO at MnO compound, ang mga sukat ng Mg at Mn ions ay gumaganap ng isang tiyak na papel. Sa iba pang mga compound, nakikita na ang distansya sa pagitan ng S at Se ions ay hindi nakasalalay sa inputisa pang ion, na nagdurugtong sa mga compound, at ang mga S at Se ion ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa, na lumilikha ng pinakamakapal na packing ng mga ion.

kanin. 24. X-ray pattern ng isang calcite crystal sa 3rd order axis

Ang pagkalkula ay nagbibigay para sa S -2 ng isang ionic radius na 1.84 Å,

a para sa Se -2 - 1.93 Å. Ang pag-alam sa ionic radii S -2 at Se -2 , maaari ding kalkulahin ng isa ang ionic radii ng iba pang mga ion. Kaya ang O 2 ay may isang ionic

radius na katumbas ng 1.32Å. F -1 - 1.33Å, Na + l -0.98Å, Ca + 2 - 1.06,

K +1 - 1.33, Mg +2 -0.78Å, Al +3 -0.57Å, Si +4 - 0.39Å, atbp. Malaki ang papel ng halaga ng ionic radius sa isomorphism at polymorphism, na tatalakayin sa mga kaugnay na seksyon.

Ang X-ray structural study ng mga mineral ay lubos na sumulong sa modernong mineralogy, kapwa sa mga tuntunin ng pag-unawa sa istruktura ng mga mineral, at ang kaugnayan ng kanilang istraktura at komposisyon sa iba pang mahahalagang katangian, tulad ng cleavage, refractive index, atbp. Ang kahalagahan ng Ang pag-aaral ng mga mineral sa pamamagitan ng X-ray ay magandang ipinahayag ng sumusunod na parirala: mineral hangga't ang isang tao ay maaaring pag-aralan ang isang gusali sa pamamagitan ng pagtingin dito mula sa labas, at sinubukan ng mga chemist na malaman ang gusaling ito sa pamamagitan ng pagsira nito at pagkatapos ay pag-aralan nang hiwalay ang mga materyales na bahagi. nito, pinayagan kami ng pagsusuri ng X-ray diffraction sa unang pagkakataon na makapasok sa gusali at obserbahan ang panloob na lokasyon at dekorasyon nito."

Artikulo sa paksa ng istraktura ng mga kristal

Ang mga solid ay nahahati sa mga amorphous na katawan at mga kristal. Ang pagkakaiba sa pagitan ng huli at ng una ay ang mga atomo ng mga kristal ay nakaayos ayon sa isang tiyak na batas, sa gayon ay bumubuo ng isang three-dimensional na periodic stacking, na tinatawag na isang crystal lattice.

Kapansin-pansin na ang pangalan ng mga kristal ay nagmula sa mga salitang Griyego na "tumigas" at "malamig", at sa panahon ni Homer ang salitang ito ay tinawag na rock crystal, na noon ay itinuturing na "frozen ice". Sa una, ang mga faceted transparent formations lamang ang tinawag sa terminong ito. Ngunit nang maglaon, ang mga malabo at hindi pinutol na mga katawan ng natural na pinagmulan ay tinatawag ding mga kristal.

Kristal na istraktura at sala-sala

Ang isang perpektong kristal ay ipinakita sa anyo ng pana-panahong paulit-ulit na magkaparehong mga istraktura - ang tinatawag na elementarya na mga selula ng isang kristal. Sa pangkalahatang kaso, ang hugis ng naturang cell ay isang pahilig na parallelepiped.

Ito ay kinakailangan upang makilala sa pagitan ng mga naturang konsepto bilang isang kristal na sala-sala at isang kristal na istraktura. Ang una ay isang mathematical abstraction na naglalarawan ng isang regular na pag-aayos ng ilang mga punto sa espasyo. Habang ang isang kristal na istraktura ay isang tunay na pisikal na bagay, isang kristal kung saan ang isang tiyak na grupo ng mga atomo o molekula ay nauugnay sa bawat punto ng kristal na sala-sala.

Garnet crystal structure - rhombus at dodecahedron

Ang pangunahing kadahilanan na tumutukoy sa electromagnetic at mekanikal na mga katangian ng isang kristal ay ang istraktura ng elementarya na selula at ang mga atomo (molekula) na nauugnay dito.

Anisotropy ng mga kristal

Ang pangunahing pag-aari ng mga kristal na nagpapakilala sa kanila mula sa mga amorphous na katawan ay anisotropy. Nangangahulugan ito na ang mga katangian ng kristal ay iba, depende sa direksyon. Kaya, halimbawa, ang hindi nababanat (hindi maibabalik) na pagpapapangit ay isinasagawa lamang sa ilang mga eroplano ng kristal, at sa isang tiyak na direksyon. Dahil sa anisotropy, iba ang reaksyon ng mga kristal sa pagpapapangit depende sa direksyon nito.

Gayunpaman, may mga kristal na walang anisotropy.

Mga uri ng kristal

Ang mga kristal ay nahahati sa mga solong kristal at polycrystal. Ang mga monocrystal ay tinatawag na mga sangkap, ang istraktura ng kristal na umaabot sa buong katawan. Ang ganitong mga katawan ay homogenous at may tuluy-tuloy na kristal na sala-sala. Karaniwan, ang gayong kristal ay may binibigkas na hiwa. Ang mga halimbawa ng isang natural na solong kristal ay mga solong kristal ng rock salt, brilyante at topaz, pati na rin ang kuwarts.

Maraming mga sangkap ay may isang mala-kristal na istraktura, bagaman sila ay karaniwang walang isang katangian na hugis para sa mga kristal. Ang mga naturang sangkap ay kinabibilangan, halimbawa, mga metal. Ipinakikita ng mga pag-aaral na ang mga naturang sangkap ay binubuo ng isang malaking bilang ng napakaliit na solong kristal - mga mala-kristal na butil o mga kristal. Ang isang sangkap na binubuo ng maraming tulad na naiibang oryentasyong solong kristal ay tinatawag na polycrystalline. Ang mga polycrystal ay madalas na walang faceting, at ang kanilang mga katangian ay nakasalalay sa average na laki ng mga mala-kristal na butil, ang kanilang pag-aayos sa isa't isa, at gayundin ang istraktura ng mga intergranular na hangganan. Kabilang sa mga polycrystal ang mga sangkap tulad ng mga metal at haluang metal, keramika at mineral, pati na rin ang iba.