Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Симметрия кристалов

м  формам  относятся
куб, октаэдр, тетраэдр и др.
       Им всем присуща общая черта: они примерно одинаковы во все стороны.
       У кристаллов средней категории могут быть оси 3, 4 и 6  порядков,  но
только по одной. Осей 2 порядка может  быть  несколько,  возможны  плоскости
симметрии и центры симметрии. Формы этих кристаллов: призмы, пирамиды и  др.
Общая черта: резкое различие вдоль и поперек главной оси симметрии.
        У кристаллов низшей категории не может быть ни одной оси симметрии 3
4 и 6 порядков, могут  быть  только  оси  2  порядка,  плоскости  или  центр
симметрии. Структура данных кристаллов самая сложная.
        Из кристаллов к высшей категории относятся:  алмаз, квасцы,  гранаты
германий, кремний, медь, алюминий, золото, серебро,  серое  олово  вольфрам,
железо; к средней категории – графит,  рубин,  кварц,  цинк,  магний,  белое
олово, турмалин, берилл; к низшей – гипс, слюда, медный купорос,  сегнетовая
соль и др. Конечно в  этом  списке  не  были  перечислены  все  существующие
кристаллы,  а  только  наиболее  известные  из  них.  Категория,  к  которой
принадлежит кристалл, характеризует его физический свойства.
       Категории в свою очередь разделяются на семь сингоний. В  переводе  с
греческого «сингония» означает «сходноугольство».  В  сингонию  объединяются
кристаллы с одинаковыми  осями  симметрии,  а  значит,  со  сходными  углами
поворотов в структуре. Классификация кристаллов по  категориям  и  сингониям
приведена в таблице 1.
       Плоскости и центр  симметрии  могут  быть  в  любой  сингонии.  Всего
сингоний семь.
       Каждый кристаллический  многогранник  обладает  определенным  набором
элементов  симметрии.   Полный  набор  всех  элементов  симметрии,  присущих
данному кристаллу называется  классом  симметрии.  Сколько  же  всего  таких
наборов? Их количество ограничено. Математическим путем было  доказано,  что
в кристаллах  существует 32 вида симметрии.


                            Таб.1

|Категория |Сингония      |Характерная симметрия кристаллов  |
|          |              |Несколько осей симметрии порядка  |
|Высшая    |Кубическая    |выше, чем 2; обязательно четыре   |
|          |              |оси симметрии 3-ого порядка       |
|Средняя   |              |Одна ось симметрии порядка выше,  |
|          |              |чем 2, а именно:                  |
|          |Тригональная  |Одна ось 3-ого порядка            |
|          |Тетрагональная|Одна ось 4-ого порядка            |
|          |              |                                  |
|          |Гексагональн  |Одна ось 6-ого порядка            |
|          |ая.           |                                  |
|Низшая    |Ромбическая   |Нет осей симметрии порядка выше,  |
|          |Моноклинная   |чем 2.(Эти сингонии различаются по|
|          |Триклинная    |углам между кристаллографическими |
|          |              |осями координат)                  |



           Форма кристаллов.

       Изучение  внешней  формы   кристаллов    началось   прежде   изучения
симметрии, однако только после вывода 32 видов симметрии появилась  надежная
основа для создания  геометрического  учения  о  внешней  форме  кристаллов.
Основным его понятием является понятие простой формы.
«Простой формой называется многогранник, который может быть получен из
одной грани с помощью элементов симметрии (оси, плоскости и центра
симметрии)»[4].
        Простые формы могут быть общими и частными в  зависимости  от  того,
как расположена исходная грань по отношению к элементам симметрии. Если  она
расположена косо, то простая форма полученная из нее будет  общей.  Если  же
исходная форма  расположена  параллельно  или  перпендикулярно  к  элементам
симметрии, то получается частная простая форма.
       Простые формы так же могут быть закрытыми и открытыми.
       Закрытая форма может одна образовать кристаллический многогранник,  в
то  время  как  одна  открытая  простая   форма   замкнутого   многогранника
образовать не может.
       Каждая грань  кристалла  представляет  собой  плоскость,  на  которой
располагаются  атомы.  Когда  кристалл  растет,  все   грани   передвигаются
параллельно сами себе, так как на них откладываются все новые и  новые  слои
атомов. По этой причине, параллельно  каждой  грани  в  структуре  кристалла
располагается огромное количество атомных плоскостей,   которые  когда-то  в
начальных стадиях роста  тоже  располагались   на  гранях  кристалла,  но  в
процессе роста оказались внутри него.
       Ребра  кристалла  представляют  собой  прямые,   на   которых   атомы
располагаются в ряд. Таких рядов в кристалле тоже огромное количество и  они
располагаются параллельно действительным ребрам кристалла.
       Кристаллический многогранник  обычно  представляет  собой  комбинацию
нескольких простых форм, грани (или ребра) которых являются  действительными
гранями (ребрами). Грань, которой на данном кристалле нет, но которая  может
оказаться на других  кристаллах  того  же  вещества,  называется   возможной
гранью.  Возможной  гранью  может  быть  плоскость,  проходящая  через   два
действительных или возможных  ребра кристалла. Точно так  же,  если  возьмем
две реальные грани,  которые  на  данном  кристаллическом  многограннике  не
пересекаются, то линия, параллельная линии их пересечения,  будет  возможным
ребром кристалла.
       Совокупность граней, пересекающихся в параллельных ребрах, называется
поясом или зоной. А параллельная этим ребрам линия называется осью зоны.
         Необходимо  упомянуть,  что  кристаллографами  был  создан   строго
математический вывод всех возможных на свете кристаллических форм, и  теперь
можно не только предположить, какова будет  форма  кристалла,  а  с  большой
уверенностью рассчитать будущую форму.
       В течение долгих лет геометрия  кристаллов  казалась  таинственной  и
неразрешимой загадкой. В 1619 великий немецкий математик  и  астроном  Йоган
Кеплер обратил  внимание  на  шестерную  симметрию  снежинок.  Он  попытался
объяснить ее тем, что кристаллы построены из мельчайших одинаковых  шариков,
теснейшим образом присоединенных друг к другу  (вокруг  центрального  шарика
можно  в  плотную  разложить  только  шесть  таких  же  шариков).  По  пути,
намеченному Кеплером, пошли в последствии Роберт Гук и М. В. Ломоносов.  Они
так же считали, что элементарные частицы кристаллов можно  уподобить  плотно
упакованным шарикам. В наше время принцип плотнейших шаровых упаковок  лежит
в  основе  структурной  кристаллографии,  только  сплошные  шаровые  частицы
старинных авторов заменены сейчас атомами и ионами.
       Через 50 лет после Кеплера датский  геолог,  кристаллограф  и  анатом
Николас  Стенон  впервые  сформулировал  основные  понятия  о   формировании
кристаллов: "Рост кристалла происходит не изнутри, как у растений, но  путем
наложения на  внешние  плоскости  кристалламельчайших  частиц,  приносящихся
извне некоторой  жидкостью".  Эта  идея  о  росте  кристаллов  в  результате
отложения на  гранях  все  новых  и  новых  слоев  вещества  сохранила  свое
значение и до сих пор.
       Очень часто кристаллы одного и того же  вещества  срастаются  друг  с
другом закономерным  образом,  образуя  так  называемый  двойник.  При  этом
обычно возникают дополнительные элементы симметрии,  называющиеся  в  данном
случае двойниковые  элементы  симметрии.  Если  сросток  состоит  из  многих
кристаллов,  закономерно  чередующихся  друг  с  другом,  то  он  называется
полисинтетическим   двойником.   Двойниковые   кристаллы   являются    очень
распространенным  явлением  в  природе.  Многие   вещества,   получаемые   в
лаборатории,   также   часто   имеют   двойники   как   простые,    так    и
полисинтетические.



           Закон постоянства   двухгранных углов. Отклонения от закона.

       Симметричность кристаллов всегда привлекала внимание ученых. Уже в 79
г. нашего  летоисчисления  Плиний  Старший  упоминает  о  плоскогранности  и
прямобедренности кристаллов. Этот вывод и может считается первым  обобщением
геометрической кристаллографии. С тех  пор  на  протяжении  многих  столетий
весьма медленно и постепенно  накапливался  материал,  позволивший  в  конце
XVIII в. открыть важнейший  закон  геометрической  кристаллографии  -  закон
постоянства двугранных  углов.   Этот  закон  связывается  обычно  с  именем
французского ученого Роме де Лиля, который в 1783г. опубликовал  монографию,
содержащую обильный материал по измерению углов  природных  кристаллов.  Для
каждого  вещества  (минерала),   изученного   им,   оказалось   справедливым
положение, что  углы  между  соответственными  гранями  во  всех  кристаллах
одного и того же вещества являются постоянными.
       Не следует думать, что до Роме де Лиля никто из ученых  не  занимался
данной  проблемой.  История  открытия  закона   постоянства   углов   прошла
огромный, почти двухвековой  путь,  прежде  чем  этот  закон  был  отчетливо
сформулирован и обобщен для всех кристаллических веществ. Так, например,  И.
Кеплер  уже в 1615г. указывал на сохранение углов  в  60о  между  отдельными
лучиками у снежинок. В 1669 г. Н. Стенон открыл закон  постоянства  углов  в
кристаллах кварца и гематита.  Внимательно  разглядывая  реальные  кристаллы
кварца,  Стенон  также  обратил  внимание  на  их  отклонение  от  идеальных
геометрических многогранников с плоскими гранями и прямыми ребрами. В  своем
трактате он впервые ввел в науку реальный кристалл с его несовершенствами  и
отклонениями  от  идеализированных  схем.  Однако  все  эти  отклонения   не
помешали  ученому  открыть  на  тех  же  кристаллах  кварца  основной  закон
геометрической кристаллографии. Однако написал он об  этом  очень  кратко  в
пояснениях  к  рисункам,  приложенным  к  его   сочинению,   поэтому   честь
называться автором закона досталась Лилю.
       Годом
1234
скачать работу

Симметрия кристалов

 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ