Структура кристалів

Структура кристалів

Внутрішня будова кристалів була предметом живого обговорення ужо на самому початку розвитку кристалографії. В XVIII в. Р. Ж. Гаюи на підставі того факту, що кальцит може розколюватися на як завгодно дрібні ромбоедри, висловив припущення, що кристали цього мінералу побудовані з незліченної кількості дрібних цеглинок такого виду й що всі інші грані, крім граней ромбоедра, утворюються шляхом закономірного «отступания» цих цеглинок від площини відповідної «стінки», так що нерівності виявляються настільки малі, що грані видадуться оптично гладкими. Установлення закону раціональності індексів, слушного для всіх кристалів, зробило зовсім ясним, що всі кристали побудовані цим шляхом, тобто шляхом нескінченного повторення єлементарней гнізда. Однак розширення знань про атомну структуру речовини зробило не менш ясним і те, що елементарне гніздо не можна вважати твердою цеглинкою Гаюи; скоріше її можна вподібнити елементу візерунка — об`ємному «мотиву», багаторазове повторення якого створює цілий кристал: точно так само, як двовимірний мотив повторюється у візерунку стінних шпалер. Цей об`ємний елемент візерунка й становить елементарне гніздо кристала. Атоми, що входять в елементарне гніздо, визначають сполука кристала, що виходить, і їх розташування в гнізді і їх розміри визначають виникаючу в результаті росту морфологію кристала. Легко зрозуміти тому причину відсутності в кристалах пятерной симетрії й симетрії більш високої, чому шестерна: навіть говорячи тільки про площину, легко представити, що єдиними фігурами, якими можна правильно заповнити площина, можуть бути тільки квадрати, прямокутники, паралелограми, рівносторонні трикутники й правильні шестикутники
Геометрична теорія тривимірних структур цього типу бйла повністю розроблена ще в минулому сторіччі. Однак аж до кінця першого десятиліття нашого століття кристаллографи не могли вивчати ці структури безпосередньо й добре усвідомлювали, що це відбувається через малий розмір елементарних гнізд у порівнянні з довжинами хвиль видимого світла. В 1912 р. М. фон Лаує і його помічники вперше довели, що, проходячи через кристал, пучок рентгенівських променів випробовує дифракцію. Дифрагированний пучок утворював на фотопластинці візерунок, що полягає із плям, симетрія якого була безпосередньо пов`язана із симетрією кристала, що перебував на шляху цього пучка. Спосіб Лаує як засіб вивчення кристалічних структур був відтоді вдосконалений і замінений іншими методу мі, які дозволяють фахівцям з рентгеноскопії кристалів визначати розмір і форму елементарного гнізда більшості кристалічних речовин, а також розташування вмісту цього гнізда. У методі порошкової рентгенографії пучок рентгенівських променів пропускається через невеликий зразок матеріалу, розтертого в дуже тонкий порошок. Виходить дифрактограмма (дебаеграмма), що представляє собою візерунок з ліній, розподіл і інтенсивність яких характерні для кристалічної структури; цей метод виявився дуже зручним для визначення дійсності дорогоцінних каменів (необхідна невелика кількість матеріалу можна зіскребти з паска ограненного каменю, не заподіявши йому значних ушкоджень). Однак нам не потрібно тут детально описувати всі такі методи, хоча знання деяких результатів рентгеноструктурного аналізу нолез-але для розуміння властивостей дорогоцінних матеріалів
1.