4.Кристаллография. 4. Кристаллография Кристаллография

Скачать 2.7 Mb. Название 4. Кристаллография Кристаллография Анкор 4.Кристаллография.doc Дата 26.05.2017 Размер 2.7 Mb. Формат файла Имя файла 4.Кристаллография.doc Тип Закон #9834

4. Кристаллография Кристаллография – наука о возникновении, строении, развитии и применении кристаллов. Она очень тесно связана с другими геологическими науками: минералогией, петрографией (учением о горных породах), учением о полезных ископаемых, а также с математикой, физикой, химией, физической химией, металловедением и так далее. Основная масса минералов имеет кристаллическое строение, обусловленное упорядоченным расположением слагающих их элементов (атомов, ионов, групп ионов и даже молекул в пространстве). Значительно реже встречаются минералы, строение которых не имеет правильного размещения частиц (аморфные). Они не образуют правильных кристаллических форм: янтарь, вулканическое стекло. 1669 год – дата рождения кристаллографии. Закон постоянства углов кристаллов – на растущие грани постепенно слой за слоем отлагается новое вещество и грани разрастаются параллельно самим себе, т.е. при росте кристалла углы между гранями не меняются. Ясно, что свойства кристалла определяются его структурой, которой, в свою очередь, управляет симметрия. Кристаллы – вещества, в которых атомы, ионы и молекулы расположены правильными, симметричными, периодически повторяющимися рядами, сетками, решетками (tпл = tкр). Аморфные тела при нагреве размягчаются постепенно до перехода в расплав. Аморфное состояние в термодинамическом отношении является метастабильным и при благоприятных условиях способно переходить в кристаллическое состояние. Метастабильность – относительно устойчивое состояние, из которого тело может перейти в более устойчивое состояние под действием внешних факторов или самопроизвольно. Кристаллы обладают общими физическими свойствами: – самоограняемость – свойство кристаллов приобретать (восстанавливать) утраченную форму кристалла. При переходе веществ из паро- или газообразного состояния в твердое зарождение кристаллов происходит с присущей данному веществу геометрической формой. Если обломок кристалла поместить в пересыщенный раствор аналогичного кристаллу состава, то происходит восстановление до целого кристалла (регенерация); –анизотропность – способность веществ количественно изменять свойства от одного направления к другому. Кристалл поваренной соли имеет форму куба. Предел прочности на разрыв в направлении, перпендикулярном граням куба, составляет 570 г/мм2, параллельно диагоналям – 1150…2150 г/мм2; – однородность. Вырезанные из разных точек кристаллического тела участки абсолютно одинаковы по своим основным физическим свойствам (цвет, твердость, тепловые и электрические параметры и др.); – симметрия – правильная повторяемость элементов симметрии (одинаковые грани, ребра и вершины). Все эти закономерности обусловлены: а) плоскость симметрии (P) – плоскость, по обе стороны которой зеркально отражаются одинаковые элементы ограничения и проявляются одинаковые свойства кристаллов; б) осью симметрии кристалла – воображаемая линия, проходящая через кристалл, при вращении вокруг которой повторяются одинаковые эле­менты ограничения и проявляются одинаковые свойства кристалла. Если при повороте кристалла на 360 о одинаковые эле­менты ограничения повторяются дважды, имеют дело с осью симметрии 2-го порядка, если трижды – с осью симметрии 3-го порядка. В кристаллах могут быть только оси второго (L2), третьего (L3), четвертого (L4) и шестого (L6) порядков; в) центр симметрии (С) – точка, расположенная внутри кристалла, в диамет­рально противоположных направлениях и на равных расстояниях от кото­рой, располагаются одинаковые элементы ограничения и проявляются одинаковые свойства кристалла. Центр может быть только один. Любая линия, проходящая через центр симметрии, делится попо­лам. Кристаллы разных размеров и форм, имеющие одинаковые совокупности элементов симметрии, относятся к одному классу симметрии. Все многообразие кристаллов в природе укладывается в 32 класса симметрии. В зависимости от симметрии элементарных ячеек кристаллических решеток все классы кристаллов подразделяются на системы (сингонии), у которых имеются соответствующие параметры элементарных ячеек: α, β, γ – углы кристаллов, а, b, с – осевые единицы кристаллов. 32 класса симметрии (по номенклатуре Федоровского института) Класс симметрии Сингония Категория Примитивный Центральный Планарный Аксиальный Планаксиальный Инверсионно-примитивный Инверсионно-планаврный – C Триклинная Низшая P L2 L2PC Моноклинная L22P 3L2 3L23PC Ромбическая L3 L3C L33P L33L2 L33L23PC Тригональная Средняя L4 L4PC L44P L44L2 L44L25PC L4i L4i2L22P Тетрагональная L6 L6PC L66P L66L2 L66L27PC L6i L6i3L23P Гексагональная 4L33L4 4L33L23PC 4L33L26P 3L44L36L2 3L44L36L29PC Кубическая Выс-шая Внешняя форма (морфология) кристаллов определяется типом пространственной решетки. В 1848 г. французский кристаллограф О. Бравэ установил 14 типов решеток и 7 систем: кубическая, гексагональная, тетрагональная (квадратная), тригональная, ромбическая, моноклинная и триклинная. Кроме того, они подразделяются еще и на 3 категории по наличию осей симметрии высшего (3, 4 и 6-го) порядка. 14 кристаллических решеток О. Бравэ Сингония Примитивная Базоцентрированная Объемно-центрированная Гранецентрированная Формы элементарной ячейки Триклинная Параллелепипед Моноклинная Призма с параллелограммом в основании Ромбическая Призма с прямоугольником в основании Тригональная Ромбоэдр Тетрагональная Призма с квадратом в основании Гексагональная Призма с ромбом (шестиугольником) в основании Кубическая Гексаэдр Характеристика кристаллографических сингоний и категорий Категория Сингония Форма кристаллов Минералы Низшая Единичных на­правлений – 3 и более. Нет осей симметрии по­рядка выше вто­рого Триклинная α ≠ β ≠ γ ≠ 90 о а≠ b≠ с Пары граней (пина­коиды), моноэдры Альбит, анортит, микро­клин, дистен (кианит) Моноклинная α = γ = 90 о β ≠90 о а≠ b≠ с Призмы и простые наклон­ные концевые грани (пинакоиды или мо­ноэдры) Ортоклаз, тальк, эпидот, роговая обманка, гипс, арсенопирит, мусковит, авгит Ромбическая α = β = γ = 90 о а≠ b≠ с Ромбические призмы и пирамиды, пинакоиды, мо­ноэдры Оливин, топаз, барит, антимонит, марказит, сера, топаз Средняя Единичное на­правление одно, совпадает с един­ственной осью по­рядка выше вто­рого. а= b≠ с α = β = 90 о,γ = 120 о Ромбоэдр, тригональная Трехгранные призмы и пирамиды Кальцит, доломит, маг­незит, гематит, кварц Тетрагональ­ная Квадратные призмы и пирамиды Халькопирит, кассите­рит, рутил, циркон Гексагональ­ная (триго­нальная) Шестигранные (гек­сагональные) призмы и пирамиды Нефелин, берилл, апа­тит, графит Высшая Единичных на­правлений нет. Присутствует не­сколько осей сим­метрии порядка выше второго Кубическая α = β = γ = 90 о а = b = с Куб, октаэдр, тетраэдр, ромбододекоэдр и др. Гранаты, галит, сильвин, флюорит, алмаз, хромит, пирит, галенит