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1 . 지질학 분야의 일반적인 특성
광물학, 결정학 및 암석학의 과학은 역사적으로 지구 개발의 물질 구성, 구조 및 역사 과학과 분리되어 있습니다. 지질학.
결정학다양한 미네랄을 구성하는 결정의 형성, 모양 및 물리 화학적 특성을 연구합니다.
금속 학-금속의 구조와 특성을 연구하고 그 구성, 구조 및 특성 간의 연결을 설정하는 과학.
광물학미네랄이라고 불리는 천연 화합물의 과학으로 두드러졌습니다. 광물학은 광물의 구성과 구조, 형성 조건 및 변화를 연구합니다.
페트로 그래피-암석, 구성, 구조, 분류, 침구 조건에 대한 과학.
이러한 과학은 야금 및 기타 산업의 실제 요구와 불가분의 관계가 있습니다. 천연 형태의 광물을 사용하지 않거나 광물에서 추출한 성분을 사용하지 않는 산업은 없습니다. 다양한 산업 분야에서 일하는 전문가에게는 미네랄, 그 구성, 다양한 특성 및 실제 적용 분야에 대한 지식이 필요합니다.
미디엄inrals다양한 물리 화학적 과정 (간섭없이)의 결과로 지각, 수각 또는 대기에서 형성된 화학 원소 또는 화합물이라고합니다.
미네랄은 하나의 화학 원소로 구성 될 수 있습니다 : 다이아몬드 (C); 흑연 (C); 황 (S); 금 (Au) 또는 일정하거나 가변적 인 구성의 화합물 일 수 있습니다.
일정한 조성의 화합물 (눈사태 스파, 석영, 칼슘)
다양한 조성의 화합물 : Mg 2 (SiO 4) 포르 스테 라이트에서 Fe 2 (SiO 4) 파얄 라이트까지 조성을 갖는 감람석.
대부분의 미네랄은 고체 결정질 물질입니다. 일부 광물은 암호화 결정 형태 (보통 콜로이드 분산) 상태로 발견됩니다.
자연적으로 미네랄은 작은 입자로 분산되거나 큰 클러스터를 형성 할 수 있습니다. 이 경우 동일한 물질의 미네랄은 다른 형태로 발견 될 수 있습니다. 이것은 암석에 포함 된 광물의 외부 결정에 어려움을 야기합니다.
현재 약 3,800 개의 다른 광물이 알려져 있으며, 그중 250-300 개만이 널리 퍼져 있으며 실질적으로 중요합니다. 이들은 철, 비철 금속 및 희소 금속의 광석, 건축 자재 생산 용 원료, 화학 산업 원료, 보석 및 기타 석재입니다.
광물은 결정 구조로 인해 원자가 규칙적으로 배열되어 있기 때문에 광물에는 액체, 가스, 인공 고체 및 자연 대기 물질이 포함되지 않습니다.
미네랄은 화학 성분과 결정 구조가 서로 다릅니다.
결정 구조는 동일하지만 화학적 조성이 다른 광물을 동형.
화학적 조성은 같지만 결정 구조가 다른 광물을 다형성(다형성 광물의 예 : 다이아몬드 및 흑연).
1.1 미네랄의 형태 (자연에서 미네랄 발생 형태)
자연적으로 미네랄은 다음과 같은 형태로 발견됩니다.
단결정;
더블스;
집계.
더블이것은 두 개의 결정이 자연적으로 부착되는 것으로, 특정 평면 (쌍둥이)에서 반사되거나 특정 축을 중심으로 한 회전 (쌍둥이)에 의해 한 개체가 다른 개체로부터 얻어 질 수 있습니다.
대부분의 경우 미네랄은 불규칙한 불규칙한 성장의 형태로 발견됩니다. 집계.응집체는 하나의 광물 결정 (단일 응집체) 또는 여러 응집체 (폴리 광물 응집체)로 구성 될 수 있습니다.
크기 측면에서 집계는 다음과 같이 나뉩니다.
거친 입자 (5mm 이상);
중간 그레인 (1-5mm);
세분화 (1mm 미만).
응집체를 구성하는 곡물의 형태는 비늘 모양, 섬유질, 흙빛입니다. 다음과 같은 형태 학적 유형의 응집체가 구별됩니다.
Druses는 높이가 다르고 방향이 다른 잘 형성된 결정의 집합체이지만 한쪽 끝이 평평하거나 오목한 바닥에 부착되어 있습니다.
분비물은 암석의 공극을 채우는 미네랄 형성 물입니다. 공극의 충진은 주변에서 중앙으로 벽에 물질이 점진적으로 침착되어 발생합니다.
결석은 둥근 형태로, 일반적으로 방사형 방사형 또는 껍질 모양의 구조를 가지고 있습니다. 분비물과 달리 물질의 침착은 중심에서 주변으로 발생합니다.
Oolite는 동심원 쉘 구조를 가진 작은 구형 구조물입니다.
Pseudoolite는 oolite와 모양이 비슷하지만 동심원 쉘 구조를 가지고 있지는 않습니다.
수상 돌기는 고사리 잎, 나뭇 가지를 닮은 나무 모양의 집합체입니다.
1.2 미네랄의 물리적 특성
미네랄의 주요 물리적 특성은 외부 특성에 따라 결정될 수 있으며 색상, 특성 색상, 변색, 광택, 투명도, 경도, 분열, 파괴, 비중, 자기, 취약성, 가단성, 유연성 등이 있습니다.
색깔미네랄의 특징적인 물리적 특성 중 하나입니다. 화학 성분, 구조, 기계적 및 화학적 불순물에 따라 동일한 광물의 색상이 달라질 수 있습니다. 색상별로 광물의 형성 조건과 광물이 하나 또는 다른 광상에 속하는지를 판단 할 수 있습니다.
Academician A.E. Fersman은 특색, 동색 및 유사 색의 세 가지 유형의 미네랄 색상을 구분합니다.
Idiochromatic-미네랄의 자체 색상.
Allochromatic-광물에 외부 기계적 불순물이 포함되어 있기 때문에 발생합니다.
유사 색채-내부 균열에서 광선의 회절 현상.
선 색상-초벌구이 도자기 접시에 미네랄이 남긴 흔적. 분쇄 된 미네랄 파우더의 색입니다.
흐림-얇은 표층의 주색 외에 광물에 추가 색이 생기는 현상.
분열-매끄럽고 균일하며 반짝이는 표면을 형성하여 특정 평면을 따라 분할하거나 분할하는 일부 미네랄의 능력.
1.3 미네랄의 발생 (o자연의 미네랄 형성)
광물 형성 과정은 다음과 같이 나눌 수 있습니다.
1) 내인성 (지구 내부에서 발생하고 마그마 활동과 관련됨)
2) 외인성 (지구 표면에서 발생, 대기 물질의 작용과 수용액 표면뿐만 아니라 유기체의 생화학 적 활동 (산화, 분해)에서도 나타납니다)
3) 변성 (물리적 및 화학적 조건의 변화로 이전에 형성된 암석의 변형 결과로 발생합니다.
파라 겐이자형에스이다탄산수.
Paragenesis는 형성 과정의 일반성으로 인해 자연에서 미네랄의 공동 발견이라고합니다. 이 경우 미네랄은 순차적으로 또는 동시에 형성 될 수 있습니다.
1.4 피에트로 그래피나는
페트로 그래피-암석, 광물 및 화학적 구성, 구조, 분포 및 형성 조건을 연구하는 과학.
바위지각의 상당 부분을 차지하는 다소 일정한 화학 및 광물 구성의 광물 집합체라고합니다. 암석은 하나의 광물로 구성된 단일 광물과 여러 광물을 포함하는 다중 광물 일 수 있습니다.
모노 미네랄암석-석회암 및 대리석 (광물 방해석으로 구성), 규암 (석영으로 구성).
폴리 미네랄암석-화강암 (주석 암석 형성 광물은 장석 (미세 암, 오르토 클라 제, 사장석), 석영 및 운모 (흑운모, 백운모)입니다.
약 천 가지 유형의 암석이 알려져 있으며 형성 조건 (생성)에 따라 세 가지 등급으로 나뉩니다.
1. Magmatic(또는 화성). 그들은 지구 내부 또는 표면의 얼어 붙은 마그마로 형성되며 전형적인 고온 형성입니다.
2. 퇴적.그들은 이전에 형성된 암석, 유기체의 잔재 및 생명 활동의 산물을 파괴하여 채워지고 변형 된 산물입니다. 퇴적암의 형성은 주로 수생 환경에서 상온 및 상압에서 지구 표면에서 발생합니다.
3. 변성.다양한 내인성 과정 (고온 및 압력, 마그마에서 방출되는 가스 물질 등)의 영향으로 퇴적암 및 화성암의 변화로 인해 심해에서 형성됩니다.
2 . 결정학의 기초
결정학은 기하학적 결정학, 결정 화학 및 물리적 결정학으로 세분됩니다.
기하학적 결정학결정을 형성하는 결정질 물질의 구조에 대한 일반 법칙과 결정의 대칭 및 체계를 고려합니다.
크리스탈 화학결정질 물질의 구조와 화학적 특성 사이의 관계와 결정 구조에 대한 설명을 연구합니다.
물리적 결정학결정의 물리적 특성 (기계적, 광학적, 열적, 전기적 및 자기 적)을 설명합니다.
2 .1 기본기하학적 결정학
결정 상태의 특징... "크리스탈"이라는 단어는 항상 한 형태 또는 다른 형태의 다면체의 아이디어와 관련이 있습니다. 그러나 결정질 물질은 특정 형태의 형성을 제공하는 능력뿐만 아니라 특징입니다. 결정체의 주요 특징은 이방성-결정의 방향에 대한 여러 특성 (인장 강도, 열전도도, 압축성 등)의 의존성.
크리강철-기하학적으로 규칙적인 다면체 형태로 형성된 강체.
a) 암염; b) 석영; c) 자철광
그림 1. 크리스탈
결정의 제한 요소는 다음과 같습니다. 평면- 패싯;교차 선- 갈비 살; 가장자리의 교차점- 상의.
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그림 2. 결정 제한 요소
결정의 기본 입자 (원자, 이온 또는 분자)는 공간 격자 형태로 배열됩니다.
공간 격자는 공간을 채우는 간격없이 서로 평행하고 전체면을 따라 인접한 동일한 평행 육면체의 꼭지점에 위치한 점의 시스템입니다.
그림 3. 공간 결정 격자
미네랄 크리스탈 플라스틱 금속
결정의 공간 격자를 구성하는 기본 평행 육면체를 초등 세포.
이러한 셀의 매개 변수는 다음과 같습니다. 주축으로 취한 세 각도와이 축을 따라 노드 사이의 거리에 대한 세 세그먼트 (A, B, C).
그림 4. 단위 셀 매개 변수
공간 격자 형태의 결정에서 입자의 특정 배열은 균일 성, 이방성, 자기 패싯 능력, 즉 결정 물질의 여러 특수 특성을 결정합니다. 규칙적인 다면체의 형태로 자랍니다).
일률결정의 속성이 모든 지점에서 동일하다는 것을 의미합니다.
이방성결정은 대부분의 물리적 특성 (기계적, 광학적 및 기타)의 다양한 방향에서 불평등에 있습니다.
자가 절단 능력유리한 성장 조건 하에서 그들은면이 공간 격자의 평평한 메쉬 인 규칙적인 다면체를 형성한다는 사실에 있습니다.
불규칙한 모양의 결정 조각, 적절한 조건의 용액을 놓으면 잠시 후 얼굴이 과도하게 자라서 주어진 물질의 결정의 규칙적인 다면체 특성의 형태를 취합니다.
포화 용액의 입방정 암염 결정에서 잘라낸 공이 입방 결정으로 다시 변형됩니다.
그림 5. 변환 계획
드물게 동일한 광물 결정의 외부 형태가 형성 조건에 따라 다를 수 있지만 미네랄 결정은 특정 유형의 표면이 존재하는 것이 가장 자주 특징입니다.
기하학적 결정학의 법칙은 결정 연구에 매우 중요합니다.
첫 번째 법칙 :면각의 불변성 법칙-벽 법: 동일한 물질의 다른 결정에서 크기와 모양에 관계없이 주어진 조건에서 각면 사이가 일정합니다.
그림 6. 다양한 수정
두 번째 법칙-매개 변수 관계의 합리성의 법칙. Ayuya의 법칙.
하나의 크리스탈에는 그러한 수치 만있을 수 있으며, 그 얼굴의 매개 변수는 유리수로 주된 것으로 간주되는 단순한 형태의 얼굴 매개 변수와 관련이 있습니다.
크리스탈 대칭
크리스탈 대칭이 결정의 동일한면, 모서리, 각도의 규칙적인 반복성에 있습니다.
대칭이 관찰되는 조건부 이미지를 대칭 요소라고합니다. 여기에는 대칭 평면, 대칭 축, 중심 및 꼭지점이 포함됩니다.
대칭 평면결정 다면체를 두 개의 동일한 부분으로 나누는 가상의 평면입니다. 그 중 하나는 다른 하나의 거울 이미지입니다.
결정의 대칭면의 수는 문자 P로 대칭면의 기존 기호 앞의 숫자로 표시됩니다.
크리스탈은 9 개 이상의 대칭면을 가질 수 없습니다.
대칭 축-수정을 통과하는 가상의 직선이며, 360 ° 회전하면 도형이 일정 횟수 (n 번)와 정렬됩니다. 축의 이름 또는 순서는 크리스탈 축 (360도)을 중심으로 한 전체 회전 중 정렬 수에 의해 결정됩니다.
크리스탈은 2 차, 3 차, 4 차 및 6 차 축을 가지고 있습니다.
대칭 축은 문자 L과 대칭 축의 순서를 나타내는 기호 (L 1, L 2, L 3, L 4, L 6)로 표시됩니다.
일반적인 대칭 축 외에도 반전 및 미러 회전 축이 있습니다. 사용 가능한 경우 그림을 자체와 정렬하려면 축을 중심으로 회전 할 때 주어진 축에 수직 인 축을 중심으로 180 ° 회전 (반전)하거나 평면에서 반사되는 거울이 있어야합니다.
대칭 중심 C그것을 통과하는 직선을 반으로 나누는 점이라고하며 그림의 가장자리와 교차하는 지점까지 그려집니다.
1867 년 A.V. Gadolin은 수학적으로 32 가지 유형의 결정형 대칭의 존재가 가능하며, 각각은 대칭 요소의 특정 조합을 특징으로합니다.
모든 유형의 크리스탈 대칭은 낮음, 중간 및 높음의 세 가지 범주로 세분됩니다. 하위 범주의 결정에는 두 번째보다 높은 순서의 축이 없습니다. 중간 범주는 가장 높은 순서의 하나의 축, 즉 가장 높은 축의 경우 여러 축이 특징입니다. 카테고리는 크리스탈 시스템 또는 동의어로 구분됩니다.
Syngonia동일한 순서의 동일한 수의 축을 가진 대칭 요소 집합이라고합니다. 총 7 개의 동의어가 있습니다 : 삼 사정, 단 사정, 마름모, 삼각, 육각, 입방, 정방.
가장 낮은 범주에는 삼 사정, 단 사정 및 마름모의 세 가지 시스템이 포함됩니다. triclinic 시스템의 결정에는 대칭 축이나 평면이 없습니다. 대칭 중심도 없을 수 있습니다. 단 사정 결정은 축과 대칭 평면을 모두 가질 수 있지만 여러 축이나 대칭 평면을 가질 수는 없습니다. 마름모꼴 시스템은 여러 축 또는 평면과 같은 여러 대칭 요소가 있다는 특징이 있습니다.
대칭성이 높은 결정을 형성하는 데 필요한 조건은 구성 입자의 대칭입니다. 대부분의 분자가 비대칭이기 때문에 대칭성이 높은 결정은 알려진 전체의 작은 부분만을 구성합니다.
동일한 물질이 다른 결정 형태로 존재하는 경우가 많이 있습니다. 내부 구조가 다르므로 물리적 및 화학적 특성이 다릅니다. 이 현상을 다형성.
결정체 중 현상이 종종 관찰됩니다 동형-결정 격자에서 서로를 대체하여 혼합 결정을 형성하는 원자, 이온 또는 분자의 특성. 혼합 결정은 고체의 완전히 균질 한 혼합물이며 대체 고체 용액입니다. 따라서 동형은 대체 고용체를 형성하는 능력이라고 말할 수 있습니다.
크리스탈 모양
대칭 요소 외에도 결정은 외부 모양이 특징입니다. 그래서 정육면체와 팔면체는 대칭 요소가 같지만 외형과면의 수가 다릅니다.
크리스탈 모양모든 얼굴의 총체라고 부릅니다. 단순한 형태와 복잡한 형태를 구별합니다.
간단한 양식이러한 형태는 모든면이 대칭 요소로 서로 연결되어 있습니다. 즉, 대칭 배열 (입방체, 팔면체, 사면체)을 가진 동일한면으로 구성된 결정체입니다.
단순 양식은 공간의 닫는 루프 (닫힌 양식) 일 수도 있고 모든 측면에서 공간을 닫지 않는 열린 양식 일 수도 있습니다.
개방형 단순 양식은 다음과 같습니다.
Monohedron, dihedron, pinanoid, 피라미드, 프리즘
닫힌 단순 양식은 다음과 같습니다.
이뿔, 능 면체, 사면체, 입방체, 팔면체 등
그림 7. 간단한 크리스탈 모양
복잡한 모양 또는 조합두 개 이상의 간단한 형식으로 구성된 이러한 형식이 호출됩니다. 크리스탈면은 여러 유형이 있으며 대칭 요소로 연결되어 있지 않습니다.
단순하고 복잡한 형태의 결정체는 본질적으로 극히 드뭅니다. 설명 된 간단한 형태에서 실제 결정의 편차는 그것이 형성되는 환경 조건의 결정 형성에 대한 영향으로 인해 얼굴의 불균등 한 발달로 인해 발생합니다.
때로는 개별 단결정의 형성과 함께 다양한 내부 성장이 발생합니다. 이러한 경우 중 하나는 잘못된 위치에서 서로 함께 자란 두 개 이상의 결정이 쌍을 이루는 형성입니다. 이 과정을 자매 결연... 이러한 내부 성장의 형성은 일반적으로 결정화 과정의 다양한 합병증 (온도 변화, 용액 농도 등)으로 인해 발생합니다.
영향의 결과로 발생하는 일차 (결정화 중 출현) 쌍둥이와 이차 쌍둥이가 있습니다.
한 물질의 결정의 부착 외에도 다양한 물질의 결정의 규칙적인 부착 또는 하나의 물질의 다형 적 변형이 서로 다른 동의어로 결정화 될 수 있습니다. 이 과정을- 에피 택시.
3 . 결정 화학의 기초
결정의 내부 구조는 궁극적으로 결정 모양, 물리적 및 화학적 특성과 같은 모든 기능을 결정합니다.
공간 격자평행 방향이고 전체면을 따라 인접한 동일한 평행 육면체의 꼭지점에 위치한 점 시스템으로 간격없이 공간을 채 웁니다.
공간 격자는 크기와 모양이 동일한 무한한 평행 육면체 (단위 셀) 세트로 구성됩니다. 1855 년 프랑스 과학자 O. Brave는 공간 격자 유형이 14 개뿐이라는 사실을 확인했습니다 (그림 8). 이 셀은 두 그룹으로 나뉩니다.
1) 기본, 모든 노드는 기본 셀의 꼭지점에만 위치합니다.
2) 기본 셀의 꼭지점뿐만 아니라면, 가장자리 및 체적에도 위치한 복잡한 노드.
1-삼중 병원;
2 및 3-단 사정;
4,5,6 및 7-마름모꼴;
8-육각형;
9-능 면체;
10과 11-정사각형;
12,13 및 14는 입방체입니다.
그림 8. O. Brave의 14 개의 공간 그리드
위의 공간 격자 유형에 따른 결정 구조의 분류 외에도 결정 구조의 원자 간 화학 결합 유형에 따라 결정 구조가 구분됩니다.
다음과 같은 유형의 화학 결합이 있습니다.
A) 이온
B) 금속
C) 공유 또는 분자
D) Van der Waals 또는 잔차
D) 수소
Ionic ( heteropolar) 결합은 이온 결정 구조에서 관찰되며 균일하게 하전 된 두 이온 사이에서 발생합니다. 이온 결합을 가진 화합물은 수용액에서 쉽게 용해됩니다. 이러한 연결은 전기를 잘 전도하지 않습니다.
공유(호 메오 폴라) 결합은 인접한 원자에서 공통 전자가 나타나기 때문에 원자 및 부분 이온 결정 구조에서 수행됩니다. 이 결합은 매우 강하기 때문에 공유 결합을 통해 미네랄의 경도가 증가하는 것을 설명합니다. 이러한 결합을 가진 미네랄은 물에 녹지 않는 좋은 절연체입니다.
금속연결은 원자 구조에서만 나타납니다. 결정 격자의 노드에는 마치 가스 입자처럼 움직이는 자유 전자로 구성된 가스에 잠긴 것처럼 원자핵이 있다는 사실이 특징입니다. 원자는 전자를 제공하고 양전하를 띤 이온이됩니다. 주어진 전자는 어떤 원자에도 할당되지 않지만, 그랬듯이 일반적으로 사용됩니다.
이 결합은 구조의 강도를 결정합니다. 전자의 자유 이동은 다음과 같은 특성을 결정합니다 : 우수한 전기 및 열 전도성, 금속 광택, 가단성 (예 : 천연 금속)
왕 - 데르-Waals (잔류)결합은 두 분자 사이에 있습니다. 각 분자는 정전 기적으로 중성이고 모든 전하가 균형을 이루고 있지만 많은 분자는 쌍극자입니다. 분자 내 모든 양으로 하전 된 입자의 무게 중심은 모든 음으로 하전 된 입자의 무게 중심과 일치하지 않습니다. 결과적으로 동일한 분자의 다른 부분이 특정 전하를 얻습니다. 이로 인해 두 분자 사이에 잔류 결합이 발생합니다. 반 데르 발스 군대는 매우 작습니다. 이 결합을 가진 결정 구조는 우수한 유전체이며 낮은 경도와 취성이 특징입니다. 이러한 유형의 결합은 유기 화합물에 일반적입니다. 따라서 결합의 특성이 결정질 물질의 모든 기본 특성을 결정한다고 말할 수 있습니다.
결정은 한 가지 유형의 결합을 가질 수 있으며 이러한 결정은 동종의및 혼합 유형의 결합, 그러한 결정은 이종.
많은 미네랄 (얼음 결정)에서 수소 결합이 중요한 역할을합니다. 그들은 한 분자의 수소 원자와 인접한 분자의 질소, 산소, 염소 원자의 상호 작용의 결과로 발생합니다. 수소 결합은 반 데르 발스 결합보다 강하지 만 다른 모든 유형의 결합보다 훨씬 약합니다.
3 .1 원자 및 이온 반경. 동등 어구국가 번호. 구조의 동기
다양한 미네랄의 결정 구조를 구성하는 원자와 이온은 서로 다른 거리에 있습니다. 이러한 양은 이온 전하, 열역학적 조건 등에 따라 달라집니다.
이 값을 원자 (이온 반경)라고합니다. 원자 (과onny) 반경주어진 원자의 구 중심이 인접한 원자의 표면에 접근 할 수있는 최소 거리입니다.
주어진 원자 (이온)를 둘러싼 가장 가까운 원자 (이온)의 수를 조정 번호.
결정 구조를 표시하는 세 가지 방법이 있습니다.
1 볼로 구조를 묘사하는 방법.
2 볼의 무게 중심을 그려 구조를 묘사하는 방법.
3 조정 다면체를 사용하여 구조를 이미징하는 방법-이 방법은 복잡한 구조를 이미징하는 데 편리합니다. 다른 미네랄은 다른 모양 (팔면체, 입방체 등)의 결정 구조로 구성되어 있기 때문입니다.
결정질 물질의 구조는 배위 다면체 자체의 모양과 조합 상호 작용의 특성에 의해 결정됩니다. 동기 구조.
다음과 같은 구조 동기가 있습니다.
1 구조의 조정 동기.이 경우 모든 조정 다면체는 공통면과 모서리로 서로 연결됩니다.
2 Ostrovn오 구조의 동기.개별 배위 다면체는 서로 접촉하지 않으며 공통 양이온과 음이온을 통해 연결됩니다.
3 체인 및 리본 모티프구조. 이 경우 배위 다면체는 한 방향으로 길쭉한 끝없는 사슬로 서로 연결됩니다.
4 계층화 된 동기구조. 좌표 다면체는 2 차원에서 무한한 층으로 서로 연결됩니다. 레이어 내에서 개별 다면체는 서로 가깝습니다. 별도의 레이어는 서로 상당한 거리에 있습니다.
5 프레임 동기구조. 이 경우 모든 좌표 그림은 3 차원 와이어 프레임에서 무한한 하나의 정점으로 만 서로 연결됩니다.
크리스탈 조율 구조의 모티브는 많은 물리적 특성을 결정합니다.
따라서 결정질 물질의 물리적 특성은 주로 결정 구조 (비중, 색상), 연결 유형 (전기 전도도, 열전도도, 경도, 가단성, 용해도)에 포함 된 원자 및 이온 자체의 구성에 의해 결정됩니다. 그리고 구조의 동기 (경도).
4 . 결정의 결함
금속 결정은 일반적으로 작습니다. 따라서 금속 제품은 매우 많은 수의 결정으로 구성됩니다.
이 구조를 다결정이라고합니다. 다결정 응집체에서 개별 결정은 올바른 모양을 취할 수 없습니다. 다결정 응집체에서 불규칙한 모양의 결정을 작살, 또는 결정자. 그러나이 조건 만이 유일한 것은 아닙니다. 차가운 소성 변형 (롤링, 드로잉 등)은 우선 결정립 방향을 유도합니다. (조직). 우선적 배향의 정도는 다를 수 있으며 무작위 분포에서 모든 결정이 같은 방식으로 배향되는 상태까지 다양합니다.
결정화 중에 열을 매우 느리게 제거하고 다른 특수 방법을 사용하면 소위 단결정 인 금속 조각을 얻을 수 있습니다. 단결정. 큰 단결정 (무게 수백 그램)은 과학 연구와 일부 특수 기술 분야 (반도체)를 위해 만들어집니다.
연구에 따르면 입자의 내부 결정 구조가 올바르지 않습니다.
결정에서 원자의 이상적인 배열에서 벗어난 편차를 결함.그들은 결정질 물질의 특성에 크고 때로는 결정적인 영향을 미칩니다.
결정 격자에서 개별 원자의 잘못된 배열은 포인트 결함.동일한 원자로 구성된 결정, 예를 들어 금속 결정에서 원자 중 하나가 격자의 일부에서 누락 될 수 있습니다. 그 자리에는 그 주위에 왜곡 된 구조가 있습니다. 이러한 결함을 빈방 있음.주어진 물질의 원자 또는 불순물 원자가 격자 사이트의 원자 사이에 있으면 구현 결함(그림 9).
금속성 결정에서 이온 성 결정으로 갈 때 그림이 더 복잡해집니다. 여기에서 전자 중립성이 관찰되어야하므로 결함의 형성은 전하의 재분배와 관련이 있습니다. 따라서 양이온 공석의 출현은 음이온 공석의 출현을 동반합니다. 이온 결정의 이러한 유형의 결함을 결함이라고합니다. 쇼트 키... 틈새 사이트에 이온을 도입하면 이전 위치에 공석이 나타나며 반대 기호의 전하 중심으로 간주 될 수 있습니다. 여기서 결함이 있습니다. Frenkel... 이 이름은 오스트리아 과학자 쇼트 키와 소련의 물리학 자 Ya.I. Frenkel.
점 결함은 입자의 열 운동 결과를 포함하여 다양한 이유로 발생합니다. 공석은 결정 주위를 이동할 수 있습니다. 인접 원자가 공극에 들어가고 그 자리가 해제됩니다. 이것은 고온에서 눈에 띄는 고체의 확산과 소금 및 산화물 결정의 이온 전도도를 설명합니다.
고려되는 점 결함 외에도 크리스탈에는 항상 전개-원자 열의 변위와 관련된 결함. 전위는 가장자리와 나선형입니다. 전자는 원자로 채워진 평면의 파손 때문입니다. 두 번째-그것에 수직 인 축의 상호 변위에 의해. 전위는 수정 주위를 이동할 수 있습니다. 이 과정은 결정질 재료의 소성 변형 중에 발생합니다.
어떤 이유로 결정 격자에 원자의 반면이 추가로 나타났습니다. 여분의 비행기(그림 10). 이러한 평면의 가장자리 3-3은 선형 결함(불완전한) 격자의 가장자리 전위.가장자리 전위는 수천 개의 격자 매개 변수에 대해 길이가 연장 될 수 있으며 직선 일 수 있지만 한 방향 또는 다른 방향으로 구부릴 수도 있습니다. 한계에서는 나선형으로 비틀어 나사 전위를 형성 할 수 있습니다. 탄성 격자 왜곡 영역이 전위 주변에서 발생합니다. 결함의 중심에서 왜곡이없는 격자의 위치까지의 거리는 전위의 폭과 같으며, 작고 여러 원자 거리와 같습니다.
a-공석; b-치환 된 원자; 내장 원자
그림 9. 포인트 결함 다이어그램
그림 10. 결정 격자의 전위
그림 11. 전위 전위
전위 영역 (그림 11, a)의 격자 왜곡으로 인해 후자는 중립 위치에서 쉽게 변위되고 중간 위치 (그림 11, b)로 지나가는 인접 평면은 외부 평면으로 바뀝니다. (그림 11, c), 가장자리 원자를 따라 전위를 형성합니다. 따라서 전위는 외부 평면에 수직으로 위치한 특정 평면 (슬립 평면)을 따라 이동할 수 있습니다 (또는 오히려 릴레이 레이스처럼 전달 될 수 있습니다). 현대 개념에 따르면 일반 순수 금속의 전위 밀도, 즉 1cm3의 전위 수는 백만을 초과합니다. 금속의 기계적 특성은 전위 수, 특히 이동 및 증식 능력에 따라 달라집니다.
따라서 결정 구조의 정확성은 두 가지 유형의 결함-포인트 ( 공석) 및 선형 ( 탈구). 인접 원자가 "구멍"을 통과 할 때 공석은 격자에서 계속 이동하여 이전 위치를 비워 둡니다. 원자의 온도와 열 이동도의 증가는 그러한 사건의 수를 증가시키고 공석의 수를 증가시킵니다.
선형 결함은 공석처럼 자발적이고 혼란스럽게 움직이지 않습니다. 그러나 전위가 움직이기 시작하여 평면을 형성하고 절단에서 슬립 라인을 형성하려면 작은 응력으로 충분합니다. 에서(그림 12). 표시된 바와 같이, 왜곡 된 결정 격자 필드가 전위 주위에 생성됩니다. 결정 격자의 왜곡 에너지는 소위 버거 벡터에 의해.
그림 12. 전위 운동의 흔적 인 전단 평면 (C) (A-A); B- 엑스트라 플레인
전위 + (그림 13) 주위에 ABCD 윤곽선을 원하면 BC 윤곽선 섹션은 6 개의 세그먼트로 구성되고 AB 섹션은 5 개로 구성됩니다. 차이 BC-AD = b, 여기서 b는 Burgers 벡터의 크기를 의미합니다. 윤곽선이 여러 전위 (겹치거나 병합되는 결정 격자 왜곡 영역) 주위에 그려지면 해당 값은 각 전위의 버거 벡터 합계에 해당합니다. 전위를 움직이는 능력은 Burgers 벡터의 크기와 관련이 있습니다.
그림 13. 선형 전위에 대한 Burgers 벡터 결정 계획
4.1 표면 결함
표면 격자 결함에는 스태킹 결함 및 입자 경계가 포함됩니다.
포장 결함.일반적인 완전 전위가 움직일 때 원자는 한 평형 위치에서 다른 위치로 연속적으로 이동하고 부분 전위가 이동하면 원자는 주어진 결정 격자에 대해 비정형적인 새로운 위치로 이동합니다. 결과적으로 재료에 패킹 결함이 나타납니다. 스태킹 결함의 출현은 부분 전위의 움직임과 관련이 있습니다.
적층 고장 에너지가 큰 경우 전위를 부분적으로 분할하는 것은 에너지 적으로 불리하고, 적층 고장 에너지가 작은 경우에는 전위가 부분적으로 분할되어 그 사이에 적층 결함이 나타난다. 패킹 결함 에너지가 낮은 재료는 패킹 결함 에너지가 높은 재료보다 강합니다.
곡물 경계불규칙한 모양의 두 결정 사이의 좁은 전이 영역을 나타냅니다. 일반적으로 입자 경계의 너비는 1.5-2 원자 간 거리입니다. 입자 경계의 원자가 평형 위치에서 변위되기 때문에 입자 경계의 에너지가 증가합니다. 입계 에너지는 실질적으로 인접한 입자의 결정 격자의 오 배향 각도에 따라 달라집니다. 작은 방향의 각도 (최대 5도)에서 입자 경계의 에너지는 방향의 각도에 거의 비례합니다. 오 배향 각이 5도를 초과하면 입계 전위 밀도가 너무 높아 전위 코어가 합쳐집니다.
잘못된 방향 각도 (q)에 대한 입자 경계 에너지 (Err)의 의존성. qsp 1 및 qsp 2는 특수 경계의 잘못된 방향 각도입니다.
인접한 곡물의 방향이 잘못된 특정 각도에서 입자 경계의 에너지가 급격히 감소합니다. 이러한 입자 경계를 특별하다고합니다. 따라서 경계의 에너지가 최소 인 경계의 방향 감각 상실 각도를 특수 각도라고합니다. 입자를 갈아서 금속 재료의 전기 저항이 증가하고 유전체 및 반도체의 전기 저항이 감소합니다.
5 . 원자 결정 구조
모든 물질은 고체, 액체 및 기체의 세 가지 응집 상태가 될 수 있습니다.
고체 물질은 중력의 영향을 받아 모양을 유지하고 액체 물질은 퍼져서 용기 모양을 취합니다. 그러나이 정의는 물질의 상태를 특성화하기에 충분하지 않습니다.
예를 들어, 단단한 유리는 가열되면 부드러워지고 점차 액체 상태로 변합니다. 역전이도 원활하게 발생합니다. 온도가 낮아지면 액체 유리가 두꺼워지고 마지막으로 "고체"상태로 두꺼워집니다. 유리는 액체에서 "고체"상태로의 특정 전이 온도가 없으며 속성의 급격한 변화의 온도 (점)도 없습니다. 따라서 "단단한"유리를 매우 두꺼운 액체로 간주하는 것은 당연합니다.
결과적으로 고체에서 액체로, 액체에서 고체로 (또한 기체에서 액체로) 전이는 특정 온도에서 발생하며 속성의 급격한 변화를 동반합니다.
가스에서는 입자 (원자, 분자)의 배열에 규칙 성이 없습니다. 입자는 무질서하게 움직이고 서로 밀어 내며 가스는 가능한 최대 부피를 차지하는 경향이 있습니다.
고체에서 원자의 배열 순서는 확실하고 규칙적이며 상호 인력과 반발력이 균형을 이루고 강체는 그 모양을 유지합니다.
그림 14. 온도와 압력에 따른 고체, 액체 및 기체 상태 영역
액체에서 입자 (원자, 분자)는 소위 단거리 주문, 그. 고체에서와 같이 전체 부피의 원자가 아닌 소수의 원자가 자연적으로 공간에 위치합니다. 단거리 질서는 불안정합니다. 에너지가있는 열 진동의 작용으로 나타났다가 사라집니다. 따라서 액체 상태는 고체와 기체의 중간입니다. 적절한 조건에서 중간 용융없이 고체에서 기체 상태로의 직접 전환이 가능합니다. 승화(그림 14). 공간에서 입자 (원자, 분자)의 정확하고 규칙적인 배열은 결정 상태.
결정 구조는 원자가 위치한 노드에서 공간 격자 형태로 상상할 수 있습니다 (그림 15).
금속에서는 결정 격자의 위치에서 원자가 아니라 양전하를 띤 아무것도없고 자유 전자가 그들 사이를 이동하지만 일반적으로 원자는 결정 격자의 위치에 있다고합니다.
그림 15. 기본 크리스탈 셀 (단순 입방체)
5. 2 금속 결정 격자
결정 상태는 주로 공간에서 원자의 일정한 규칙적인 배열이 특징입니다. . 이것은 결정에서 각 원자가 같은 수의 가장 가까운 원자를 가지고 있다는 사실로 이어집니다-이웃은 같은 거리에 있습니다. 금속 원자 (이온)가 서로 가깝고 밀도가 높은 경향은 결정에서 금속 원자의 상호 배열 조합 수가 적다는 사실로 이어집니다.
결정에서 원자의 상호 배열의 변형을 설명하는 많은 계획과 방법이 있습니다. 평면 중 하나에서 원자의 상호 배열은 원자 배열 다이어그램에 표시됩니다 (그림 15). 원자의 중심을 통해 그려진 상상의 선은 원자가 위치한 노드에서 격자를 형성합니다 (양전하 없음). 이것은 소위 결정학적인면. 평행 한 결정학 평면의 다중 반복 재현 공간 결정 격자, 그 노드는 원자 (이온)의 위치입니다. 인접한 원자의 중심 사이의 거리를 측정합니다. 옹스트롬(1 A 10-8cm) 또는 c 킬로이 -kX x (1 kX = 1.00202 A). 공간에서 원자의 상호 배열과 원자 거리 사이의 값은 X 선 회절 분석에 의해 결정됩니다. 결정의 원자 배열은 공간 계획의 형태로 소위 말하는 형태로 표현하는 것이 매우 편리합니다. 기본 크리스탈 셀. 기본 결정 셀은 공간에서 반복 될 때 공간 결정 격자를 재현 할 수있는 가장 작은 원자 복합체입니다. 가장 간단한 유형의 크리스탈 셀은 입방 격자. 단순한 입방 격자에서는 원자가 충분히 밀착되어 있지 않습니다. 금속 원자가 서로 가장 가까운 곳을 차지하려는 욕구는 다른 유형의 격자를 형성합니다. 입방체 중심(그림 16, 그러나), 입 방면 중심(그림 16, 비) 및육각형 밀집(그림 16 , 이자형). 따라서 금속은 비금속보다 밀도가 높습니다.
원자를 나타내는 원은 입방체의 중심과 정점 (바디 중심 입방체)을 따라, 또는면의 중심과 입방체의 정점을 따라 (면 중심 입방체), 또는 육각형은 내부에 육각형도 절반 삽입되어 있으며, 그 위에있는 3 개의 원자는 육각 프리즘 (육각 격자) 내부에 있습니다.
그림 16에 표시된 결정 격자를 이미징하는 방법은 조건부입니다 (다른 것과 마찬가지로). 아마도 접촉하는 구체의 형태로 결정 격자의 원자를 묘사하는 것이 더 정확할 것입니다 (그림 16의 왼쪽 다이어그램). 그러나 이러한 결정 격자 이미지가 허용되는 이미지보다 항상 편리한 것은 아닙니다 (그림 16의 오른쪽 다이어그램).
a-입방체 중심;
b-입 방면 중심;
c 육각형 밀집 형
그림 16. 기본 크리스탈 셀
6 . 금속의 결정화
6 .1 물질의 세 가지 상태
아시다시피 모든 물질은 세 가지에 속할 수 있습니다. 집계 상태: 기체, 액체 및 고체. 특정 온도의 순수 금속에서는 응집 상태의 변화가 발생합니다. 고체 상태는 융점에서 액체 상태로 대체되고 액체 상태는 비등점에서 기체 상태로 바뀝니다. 전이 온도는 압력에 따라 다르지만 (그림 17) 일정한 압력에서는 매우 명확합니다.
융점은 금속 특성의 특히 중요한 상수입니다. 수은의 경우 마이너스 38.9 ° C에서 매우 넓은 범위의 다양한 금속에 대해 변동합니다. 상온에서 액체 상태 인 가장 저 융점 금속은 가장 내화성 금속 인 텅스텐의 경우 최대 3410 ° C입니다.
저 융점 금속 (주석, 납 등)의 실온에서 낮은 강도 (경도)는 주로 이러한 금속의 실온이 내화성 금속보다 융점에서 덜 멀다는 사실에 기인합니다.
액체에서 고체 상태로 전환하는 동안 결정 격자가 형성되고 결정이 나타납니다. 이 과정을 결정화.
열 운동에 휩싸인 엄청난 수의 입자 (원자, 분자)가있는 시스템의 에너지 상태는 다음과 같은 특수 열역학 함수 F를 특징으로합니다. 자유 에너지 (자유 에너지 F = (유 - 티에스), 어디 U -시스템의 내부 에너지; 티-절대 온도; S- 엔트로피).
그림 17. 온도에 따른 액정 및 결정 상태의 자유 에너지 변화
다음과 같은 온도에서 티 에스, 액체와 고체 상태의 자유 에너지는 같고 두 상태의 금속은 평형 상태입니다. 이 온도 티 에스 그리고있다 평형 또는 이론적 결정화 온도.
그러나 티 에스 주어진 온도에서 결정화 과정 (용융)이 발생할 수 없습니다.
결정화를 시작하려면 공정이 시스템에 열역학적으로 유리하고 시스템의 자유 에너지 감소가 수반되어야합니다. 그림 17에 표시된 곡선에서 액체가 점 아래로 냉각 될 때만 가능함을 알 수 있습니다. 티 에스. 결정화가 실질적으로 시작되는 온도는 실제 결정화 온도.
평형 결정화 온도 이하로 액체를 냉각시키는 것을 저체온증. 이러한 이유는 또한 결정 상태에서 액체 상태로의 역변환이 온도 이상에서만 발생할 수 있다는 사실로 이어집니다 티 에스 이 현상을 과열.
과냉각의 양 또는 정도는 이론적 결정화 온도와 실제 결정화 온도의 차이입니다.
예를 들어, 안티몬의 이론적 결정화 온도가 631 ° C이고 결정화 공정이 시작되기 전에 액체 안티몬이 590 ° C로 과냉각 되고이 온도에서 결정화되면 과냉각도 피차이 631-590 = 41 ° C에 의해 결정됩니다. 금속이 액체에서 결정질 상태로 전이되는 과정은 시간-온도 좌표의 곡선으로 나타낼 수 있습니다 (그림 18).
액체 상태의 금속 냉각은 온도의 점진적인 감소를 동반하며 상태에 질적 변화가 없기 때문에 단순 냉각이라고 할 수 있습니다.
결정화 온도에 도달하면 열 제거가 결정화 중에 방출되는 열로 보상되기 때문에 온도-시간 곡선에 수평 영역이 나타납니다. 결정화 잠열. 결정화가 끝날 때, 즉 고체 상태로 완전히 전환 된 후 온도가 다시 감소하기 시작하고 고체 결정질 물질이 냉각됩니다. 이론적으로 결정화 과정은 곡선 1로 표시됩니다. . 곡선 2 실제 결정화 과정을 보여줍니다. 액체는 과냉각 온도 T p까지 지속적으로 냉각됩니다. , 이론적 결정화 온도 이하 티 에스. 온도 이하로 식었을 때 티 에스 결정화 과정에 필요한 에너지 조건이 생성됩니다.
그림 18. 결정화 중 냉각 곡선
6 .2 메커니즘결정화 과정
1878 년 D.K. 주강의 구조를 연구 한 Chernov는 결정화 공정이 두 가지 기본 공정으로 구성되어 있다고 지적했습니다. 첫 번째 과정은 Chernov가 "기초"라고 부르는 가장 작은 결정 입자의 핵 형성으로 구성되어 있으며 이제는 배아 또는 결정화 센터. 두 번째 과정은 이러한 중심에서 결정의 성장으로 구성됩니다.
성장할 수있는 배아의 최소 크기를 배아의 임계 크기, 그리고 그러한 배아는 지속 가능합니다.
결정체 형태
결정화에 대한 실제로 발생하는 관심은 프로세스에 매우 강하게 영향을 미치는 다양한 요인의 작용으로 인해 복잡해져 저체온증 정도의 역할이 양적으로 부차적 일 수 있습니다.
액체 상태에서 결정화하는 동안 열 제거 속도 및 방향, 용해되지 않은 입자의 존재, 액체의 대류의 존재 등과 같은 요소는 공정 속도와 모양에 가장 중요합니다. 형성된 결정의.
결정은 다른 방향보다 열 제거 방향으로 빠르게 성장합니다.
성장하는 결정의 측면에 범프가 나타나면 결정은 측면 방향으로 성장할 수있는 능력을 얻습니다. 결과적으로 나무와 같은 결정이 형성됩니다. 수상 돌기, D. K. Chernov가 처음으로 묘사 한 개략적 구조가 그림 19에 나와 있습니다.
그림 19. Dendrite 다이어그램
잉곳 구조
주조 잉곳의 구조는 세 개의 주요 영역으로 구성됩니다 (그림 20). 첫 번째 구역은 야외입니다. 세밀한 빵 껍질 1, 방향이 다른 작은 결정-수상 돌기로 구성됩니다. 얇은 인접한 액체 금속 층에서 금형 벽과 처음 접촉 할 때 급격한 온도 구배와 과냉각 현상이 발생하여 많은 결정화 센터가 형성됩니다. 결과적으로 지각은 세밀한 구조를 갖습니다.
잉곳의 두 번째 영역은 원주 결정 영역 2. 크러스트 자체가 형성된 후 열 제거 조건이 변경되고 (열 저항, 주형 벽의 온도 상승 및 기타 이유로 인해) 인접한 액체 금속층의 온도 구배가 급격히 감소하여 결과적으로 , 강철 과냉각의 정도가 감소합니다. 결과적으로 적은 수의 결정화 중심에서 일반적으로 지각 표면 (즉, 열 제거 방향)으로 향하는 원주 형 결정이 성장하기 시작합니다.
잉곳의 세 번째 영역- 등축 크리스탈 존3 . 잉곳의 중앙에는 더 이상 명확한 열 전달 방향이 없습니다. “고화되는 금속의 온도는 다양한 지점에서 거의 완전히 균등화 할 시간이 있으며, 다양한 지점에서 결정의 기초가 형성되어 액체는 마치 부드러운 상태로 변합니다. 또한, 기초는 서로 다른 방향으로 가지가 서로 만나는 축으로 성장합니다.”(Chernov DK). 이 과정의 결과로 등축 구조가 형성됩니다. 여기서 결정 핵은 일반적으로 액체 강철에 존재하거나 우연히 떨어지거나 액체 금속 (내화물)에 용해되지 않는 다양한 작은 내포물입니다.
잉곳의 벌크에서 원주 형 및 등축 결정 영역의 상대적 분포는 매우 중요합니다.
주상 결정 영역에서 금속은 밀도가 높고 껍질과 기포가 적습니다. 그러나 주상 결정의 접합점은 강도가 낮습니다. 주상 결정 영역의 접합으로 이어지는 결정화를 초 결정화.
액체 금속은 결정화 된 금속보다 부피가 더 크므로 결정화 중에 금형에 부어 진 금속의 부피가 줄어들어 공극이 형성됩니다. 수축 쉘; 수축 캐비티는 한곳에 집중되거나 잉곳의 전체 부피 또는 일부에 분산 될 수 있습니다. 액체 금속에는 용해되지만 결정화 중에 방출되는 가스로 채워질 수 있습니다. 잘 탈산 소위 차분한 강철, 절연 된 익스텐션으로 몰드에 주조하면 잉곳 상부에 수축 캐비티가 형성되고 잉곳 전체의 부피에는 소량의 기포와 캐비티가 포함되어 있습니다 (그림 21, 그러나). 불충분하게 탈산 된 소위 끓는 강철, 전체 볼륨에 껍질과 거품이 포함되어 있습니다 (그림 21, 비).
그림 20. 강철 잉곳의 구조 계획
그림 21. 평온 (a) 및 비등 (b) 강철의 수축 공동 및 공극 분포
7 . 금속 변형
7.1 탄성 및 소성 변형
재료에 응력이 가해지면 변형이 발생합니다. 변형은 탄력있는, 언로드 후 사라지고 플라스틱, 부하를 제거한 후 남아 있습니다.
탄성 및 소성 변형은 물리적 차이가 큽니다.
외력의 작용으로 탄성 변형되는 동안 결정 격자에서 원자 사이의 거리가 변경됩니다. 하중을 제거하면 원 자간 거리 변화의 원인이 제거되고 원자는 원래 위치로 돌아가 변형이 사라집니다.
소성 변형은 완전히 다르고 훨씬 더 복잡한 과정입니다. 소성 변형 동안 결정의 한 부분이 다른 부분에 대해 이동 (이동)합니다. 부하가 제거되면 크리스탈의 이동 부분이 이전 위치로 돌아 가지 않습니다. 변형이 지속됩니다. 이러한 변화는 예를 들어 그림 22와 같이 미세 구조 검사로 감지됩니다.
...유사한 문서
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내부 구조에 따라 결정질 및 무정형 고체가 구별됩니다.
수정 같은이온, 원자 또는 분자와 같은 기하학적으로 올바르게 위치한 물질 입자로 형성된 고체라고합니다. 그들의 규칙적이고 규칙적인 배열은 공간에서 결정 격자를 형성합니다-끝없는 3 차원 주기적 형성. 그 안에서 노드 (개별 점, 원자와 이온의 무게 중심), 행 (하나의 직선에 놓인 노드 집합) 및 평면 그리드 (3 개의 노드를 통과하는 평면)가 구분됩니다. 기하학적으로 올바른 모양의 결정은 주로 엄격하게 규칙적인 내부 구조 때문입니다. 결정 격자의 격자는 실제 결정의면에 해당하고 격자의 교차 지점 (행)은 결정의 가장자리이며 가장자리의 교차 지점은 결정의 상단에 해당합니다. 석재 건축 자재를 포함하여 알려진 대부분의 광물 및 암석은 결정질 고체입니다.
모든 결정은 공통적으로 여러 가지 기본 특성을 공유합니다.
구조의 균일 성-결정 격자 부피의 모든 부분에서 원자 상호 배열의 동일한 패턴.
이방성-결정 격자의 평행 및 비평 행 방향에서 결정의 물리적 특성 (열전도도, 경도, 탄성 등)의 차이. 결정의 특성은 평행 방향에서 동일하지만 평행하지 않은 방향에서는 동일하지 않습니다.
자기 대면 능력그. 자유로운 결정 성장을 가진 규칙적인 다면체의 형태를 취하십시오.
대칭-공간 격자의 대칭에 해당하는 특정 대칭 변환에 의해 결정 또는 그 부품을 결합 할 수있는 가능성.
무정형또는 미네랄 로이드는 구성 입자 (원자, 이온, 분자)의 무질서하고 혼란스러운 (액체에서와 같이) 배열을 특징으로하는 고체, 예를 들어 유리, 수지, 플라스틱 등의 기하학적 모양입니다.
결정질 형태의 광물에 대한 연구는 결정의 세계가 대칭으로 구별된다는 것을 보여 주며, 이는면의 기하학적 모양에서 잘 관찰됩니다.
회전, 거울면의 반사, 대칭 중심에서의 반사와 같은 특정 변형에 의해 자체적으로 결합 될 수있는 경우 객체는 대칭으로 간주됩니다. 정렬이 이루어지는 기하학적 이미지 (보조 평면, 직선, 점)를 대칭 요소라고합니다. 여기에는 대칭 축, 대칭 평면, 대칭 중심 (또는 반전 중심)이 포함됩니다.
대칭의 중심 (C 지정)은 그림 내부의 단일 점이며,이를 통해 그릴 때 직선이 그림의 동일하고 반대 위치에있는 부분에서 동일한 거리에서 만나게됩니다. 대칭 평면 (P 지정)은 그림을 두 개의 동일한 부분으로 나누는 가상의 평면으로 한 부분이 다른 부분의 거울 이미지가됩니다. 대칭 축은 가상의 직선이며, 특정 각도로 회전하면 그림의 동일한 부분이 반복됩니다.
이러한 정렬로 이어지는 축 주위의 가장 작은 회전 각도를 대칭 축의 기본 회전 각도라고합니다. "그러나".그 값은 대칭 축의 순서를 결정합니다 "피",이것은 그림이 360 °로 완전히 회전했을 때의 자체 정렬 수와 같습니다. (피 = 360/그러나).대칭 축은 문자로 표시됩니다. 엘축의 순서를 나타내는 숫자 인덱스- L n.결정에서 두 번째 축 만 ( 엘 2), 세 번째 ( 비 b), 네 번째 (B 4) 6 차 (L 6).세 번째 L 3, 네 번째 축 패 4그리고 여섯 번째 패 6차수는 더 높은 차수의 축으로 간주됩니다.
반전 회전 (또는 반전) (지정 L)대칭의 중심에서와 같이 특정 각도로 회전하고 그림의 중심점에서 반사가 뒤 따르는 가상의 선이라고합니다. 결정의 경우 다음 순서의 반전 축만 존재하는 것으로 나타났습니다. L n, L a, L iV L i4 , 엘 i6. 결정 다면체의 전체 대칭 요소 세트를 대칭 유형이라고합니다. 대칭 클래스는 32 개뿐입니다 (표 1.1). 그들 각각은 자체 대칭 공식이 특징입니다. 이것은 대칭 축 (높은 순서에서 낮은 순서로), 대칭 평면, 대칭 중심의 순서로 연속 된 수정 대칭 요소로 구성됩니다. 예를 들어, 정육면체의 대칭 공식은 3Z 4 4L 3 6Z 2 9PC (3 개의 4 차 축, 4 개의 3 차 축, 6 개의 2 차 축, 9 개의 대칭 평면, 대칭 중심)입니다.
대칭 및 결정학적인 방향에 따라 32 가지 대칭 유형이 하위, 중간, 상위의 세 가지 범주로 나뉩니다. 가장 낮은 범주의 결정은 특성의 이방성이 뚜렷하고 대칭이 가장 적으며 2 차보다 높은 대칭 축이 없습니다. 중간 범주의 결정은 2보다 높은 순서의 대칭 축과 일치하는 주축의 존재를 특징으로합니다. 3, 4 또는 6 차 축, 단순 또는 반전. 가장 높은 범주의 크리스탈의 경우 3 차 축 4 개가 필수입니다. 세 가지 범주는 7 개의 시스템으로 세분화됩니다. 이 시스템은 대칭이 같고 결정 축 배열이 동일한 결정을 결합합니다. 하위 범주에는 삼 사정, 단 사정 및 마름모 시스템이 포함되고 중간 범주에는 삼각, 정사각형 및 육각 시스템이 포함되며 상위 범주에는 입방 시스템이 포함됩니다.
결정의 내부 구조의 순서, 재료 입자 배열의 3 차원 주기성이 존재하면 결정의 정확한 외부 모양이 결정됩니다. 각 광물은 고유 한 형태의 결정을 가지고 있습니다. 예를 들어, 암석 결정은 육각형 피라미드로 둘러싸인 육각형 프리즘의 형태를 가지고 있습니다. 암염, 황철광 및 형석 결정은 종종 잘 발달 된 입방체 형태로 발견됩니다. 결정 다면체의 단순한 형태는 대칭 요소로 연결된 동일한 (모양 및 크기)면의 집합입니다. 결합 된 모양은 두 개 이상의 단순한 모양으로 절단 된 다면체입니다. 총 47 개의 간단한 형식이 설정되었습니다. 가장 낮은 범주-7 개의 간단한 형식, 중간-25 개, 가장 높은-15. 공간에서면의 상호 배열은 좌표축과 특정 결정학 기호를 사용하는 초기 얼굴. 각 단순한 모양 또는 단순한 모양의 조합은 기호 세트로 설명됩니다. 예를 들어 큐브의 경우 기호는 6 개의면입니다 : (100), (010), (001), (100), (010) 및 001).
표 1.1
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Syngonia |
대칭 유형 |
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원어 |
본부 |
축의 |
평면 축 |
반전 프리미티브 |
반전 평면 |
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Triclinnaya |
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단 사정 |
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마름모꼴 |
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삼각 |
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Tetragonal |
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육각형 |
L i6 3L 2 3P = L 3 3L 2 4P |
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큐빅 |
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결정 구조를 특징으로하는 미네랄은 특정 유형의 결정 격자를 가지고 있으며, 입자는 화학 결합에 의해 고정됩니다. 원자가 전자의 개념에 따라 4 가지 주요 유형의 화학 결합이 구분됩니다. 1) 이온 성 또는 이종 극성 (미네랄-할 라이트), 2) 공유 또는 동종 극성 (광물-다이아몬드), 3) 금속성 (미네랄-금), 4) 분자 또는 반 데르 발스. 결합의 특성은 결정 성 물질의 특성 (취성, 경도, 연성, 융점 등)에 영향을 미칩니다. 결정은 한 유형의 결합 (동종 구조) 또는 여러 유형 (이종 구조)을 포함 할 수 있습니다.
미네랄의 실제 구성과 구조는 화학 공식과 미네랄 형성의 구조 다이어그램으로 표현 된 이상적인 것과 다릅니다. 그들의 변형은 다형성 및 동형의 이론적 개념의 틀 내에서 고려됩니다. 다형성-외부 조건 (온도, 압력, 환경의 산성도 등)의 영향을 받아 화학적 조성을 변경하지 않고 화합물의 구조를 변형합니다. 전환에는 두 가지 유형이 있습니다. 가역-거울상 (다양한 수정 Si0 2 : 석영-트리 디 마이트-크리스토발라이트) 및 비가 역적-일 방성 (수정 C : 흑연-다이아몬드). 이러한 전이가 1 차 광물의 결정 모양을 보존하면서 발생하면 유사 형이 발생합니다. 다형성의 또 다른 유형 인 다형성은 동일한 2 차원 층의 이동 또는 회전으로 인해 구조적 다양성이 형성됩니다. 동형-결정 구조를 유지하면서 미네랄의 화학적 조성 변화 (한 이온 또는 이온 그룹을 다른 이온 또는 이온 그룹으로 대체). 이러한 대체에 필요한 조건은 서로를 대체하는 이온의 화학적 특성과 크기의 근접성입니다. 등가 (치환 이온 또는 원자가 동일한 원자가를 가짐) 및 이종 (치환 이온은 원자가가 다르지만 구조의 전기 중성은 보존 됨) 동형이 있습니다. 동형의 결과로 형성된 가변 조성의 화합물을 고용체라고합니다. 형성 메커니즘에 따라 치환 고용체가 분리 (한 종류의 이온이 부분적으로 다른 이온으로 대체 됨), 간극 (추가 이온이 간극 구조의 공극에 도입 됨) 및 빼기 (결정 격자의 일부 노드)가 분리됩니다. 무료). 고용체의 동형 치환은 완전하고 제한적 (특정 한계 내에서 결정 구조에 불순물의 유입)으로 나뉩니다. 대체 정도는 화학적 특성과 이온 크기의 유사성 및 고용체 형성을위한 열역학적 조건에 따라 달라집니다. 화학적 특성이 가까울수록 이온 반경의 상대적 차이가 작을수록 합성 온도, 동형 고체 용액의 형성이 더 쉽습니다.
결정질 고체는 공간 또는 구조적 유형에서 물질 입자의 특정 배열이 특징입니다 (그림 1.1). 동일한 구조 유형에 속하는 결정은 유사성까지 동일합니다. 따라서 설명을 위해 결정 격자의 구조 유형 및 매개 변수 (크기)를 나타냅니다. 가장 일반적인 구조 유형은 다음과 같습니다. 단순 물질의 경우 구리, 마그네슘, 다이아몬드 (그림 1.1a) 및 흑연 (그림 1.16)의 구조 유형이 특징입니다. 이원 화합물 유형 AB의 경우-구조 유형 Na Cl(그림 1.1c), CsCl,염석 ZnS, Wurtzite ZnS,니켈 린 NiAs,이원 화합물의 경우 AB 2-형석의 구조적 유형 CaF 2,금홍석 Ti0 2,커런덤 A1 2 0 3,페 로브 스카이 트 SATU 3,스피넬 MgAl 2 0 4.
무화과. 1.1 결정 격자 : a) 다이아몬드, b) 흑연, c) 암염
결정학 및 광물학, 기본 개념, Boyko S.V., 2015.
규칙적인 결정 다면체의 개념과 그 대칭이 주어집니다. 그 요소와 변형, 결정 학적 좌표계. 결정의 형성, 성장 및 용해의 일반적인 패턴이 표시되며 가장 일반적인 형태의 광물 개체 및 광물 응집체가 제공됩니다. 미네랄 진단을위한 수정 광학 방법의 본질이 표시됩니다. 광물학의 기본 개념의 내용이 공개됩니다. 역사에 대한 간략한 개요, 광물 형성 과정의 분류가 제공되며 각각이 특징입니다. 광물의 내부 구조를 평가하기위한 일반 조항이 고려되고 지각에서 가장 일반적인 등급에 대한 설명이 제공됩니다.
1 장. 결정학.
결정학 (그리스 크리스털 로스-얼음과 그래프-글쓰기, 설명)은 원자 분자 구조, 대칭, 물리적 특성, 결정의 형성 및 성장에 대한 과학입니다. "결정학"이라는 용어는 스위스 연구원 M.A.의 연구에서 암석 결정 (투명한 유형의 석영)을 설명하기 위해 1719 년에 처음 사용되었습니다. Capeller (1685-1769).
결정체는 원자 또는 분자가 규칙적인주기 구조를 형성하는 고체입니다. 이러한 구조의 경우 "장거리 순서"라는 개념이 있습니다.-무한히 먼 거리에서 물질 입자의 배열 순서를 지정합니다 ( "단거리 순서"-원자간에 가까운 거리에서 순서 지정-비정질 물체). 결정은 내부 구조 대칭, 외부 모양 대칭 및 물리적 특성의 이방성을 가지고 있습니다. 이들은 고체의 평형 상태를 나타냅니다. "특정 온도와 압력에서 각 물질은 결정 상태에서 자체 원자 구조를 갖습니다. 외부 조건이 변하면 결정 구조가 변할 수 있습니다.
목차
소개
1 장. 결정학
1.1. 결정학의 역사에 대한 간략한 개요
1.2. 기하학적 결정학.
1.2.1. 크리스탈 대칭
1.2.2. 단순한 크리스탈 모양
1.2.3. 결정학 좌표계, 얼굴 기호 및 단순한 모양 이해
1.3. 결정체 형성
1.3.1. 화학 결합과 분자간 상호 작용의 개념
1.3.2. 크리스탈 성장
1.3.3. 결정의 습관에 대한 결정화 매체의 매개 변수의 영향. 결정 용해의 개념
1.4. 미네랄 형태
1.4.1. 결정 성장의 퇴화 형태
1.4.2. 개인의 기하학적 조합
1.4.3. 미네랄 개인 분할
1.5. 광물 응집체의 형태
1.6. 크리스탈 광학의 기본 개념
1.6.1. 광물 및 암석 진단을 위해 수정 광학에서 사용되는 물리적 개념
1.6.2. 광물과 암석을 연구하기위한 수정 광학 방법의 개념
2 장. 광물학
2.2. 몇 가지 기본 용어에 대한 설명
2.3.1. 광물 형성의 내인성 과정
2.3.2. 광물 형성의 외인성 과정
2.4. 지구상에서 가장 흔한 일반적인 특성
2.4.1. 미네랄의 결정 화학적 구조 평가 개념
2.4.2. 규산염
2.4.3. 산화물 및 수산화물
2.4.4. 탄산염
2.4.5. 인산염
2.4.6. 할로겐
2.4.7. 황산염
2.4.8. 황화물
2.4.9. 기본 요소
질문 및 작업 제어
결론
서지 목록
응용.
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기하학적 결정학 결정학은 결정, 외부 형태, 내부 구조, 물리적 특성, 지각에서의 형성 과정, 공간 및 지구 전체의 발전 법칙에 대한 과학입니다. 모든 재료 개체는 구조 구성의 대칭 수준이 다릅니다. 천연물로서의 광물은 예외는 아니지만 반대로 결정질 물질의 모든 특성을 지닌 지각의 주요 물질 대상 중 하나입니다. 다면체 결정의 대칭이 연구되고 파생되었습니다. 결정은 3 차원 주기적 공간 원자 구조를 가진 질서있는 내부 구조를 가진 고체이므로 특정 형성 조건에서 다면체 모양을 갖습니다.
CRYSTALLOGRAPHY 모든 자연 전문 분야의 학생들 (물리학 자, 화학자, 지질 학자)에게 필수 인 기본 학과목입니다. 1. 2. 3. 주요 문헌 Egorov-Tismenko EM 결정학 및 결정 화학. M .: 모스크바 주립 대학 출판사, 2006.460 p. M.P. Shaskolskaya. 결정학. M .: 고등학교, 1976.391 p. G. M. Popov, I. I. Shafranovsky. 결정학. M .: 고등학교, 1972.346 p.
과학으로서의 결정학 결정학은 결정의 과학이며 일반적으로 물질의 결정 상태입니다. "크리스탈"이라는 단어는 그리스어에서 유래되었으며 "얼음", "암석 크리스탈"을 의미합니다. 결정학은 결정의 특성, 구조, 성장 및 용해, 적용, 인공 생산 등을 연구합니다. 결정은 고체라고 불리며 물질 입자가 공간 격자의 노드 형태로 규칙적으로 배열됩니다.
결정학과 다른 과학의 관계 결정학 기하학 회화 건축 물리학 광물학 석 유학 금속 학 역학 전기 음향학 라디오 공학 화학 지구 화학 생물학
결정학의 가치 이론적 가치-물질 구조, 특히 지각의 가장 일반적인 법칙에 대한 지식 실용적인 가치-결정의 산업적 성장 (단결정 산업)
결정 구조의 개념 결정 구조는 결정 화학 물질 내부의 물질 입자 (원자, 분자, 이온)의 규칙적인 배열로 이해됩니다. 공간에서 입자의 배열 순서를 설명하기 위해 점으로 식별되기 시작했습니다. 이 접근 방식에서 미네랄 결정의 공간 또는 결정 격자에 대한 아이디어가 점차 형성되었습니다. Lomonosov, Gayui, Brave, Fedorov는 결정 구조의 기하학적 이론의 기초를 마련했습니다. 공간 격자는 무한한 3 차원 주기적 형성이며 그 요소는 노드, 행, 플랫 그리드, 기본 셀입니다. 결정 화학 구조의 주요 특징은 노드, 행 및 평면 그리드의 공간에서 규칙적으로 재발하는 것입니다.
공간 격자의 노드는 원자, 이온, 분자, 라디칼과 같은 결정 물질의 물질 입자가 위치하는 지점이라고합니다. 공간 격자의 행은 직선을 따라 놓여 있고 주기적으로 동일한 간격으로 반복되는 노드의 집합입니다. 공간 격자의 평면 격자는 동일한 평면에 있고 평행 한 평행 사변형의 꼭지점에 위치한 노드 집합입니다. 전체면을 따라 복잡합니다. 공간 격자의 기본 셀을 3 개의 교차하는 평면 격자로 구성된 시스템에 의해 형성된 평행 육면체 최소 체적이라고합니다.
14 가지 유형의 Bravais 격자 1855 년 O. Bravais는 단위 세포의 모양과 대칭이 다른 14 개의 공간 격자를 추론했습니다. 그들은 공간 격자 노드의 규칙적인 반복을 나타냅니다. 이 14 개의 격자는 syngony로 그룹화되어 있으며, 모든 공간 격자는 가장자리 방향으로 공간에서 이동하고 크기에 따라 무한 공간 격자를 형성하는 반복 평행 육면체의 형태로 표현 될 수 있습니다. 반복성 평행 육면체 (Bravais 격자의 기본 셀), 다음 조건에 따라 선택 : 1. 선택한 평행 육면체의 시스템 2. 평행 육면체 모서리 사이의 동일한 모서리와 각도의 수는 최대가되어야합니다. 평행 육면체 모서리, 그 수는 최대 3 조건이어야하며 평행 육면체의 부피는 가장 작아야합니다. 단위 셀을 선택할 때 이미 알려진 결정 설치 규칙이 사용됩니다. 셀의 가장자리는 격자 모서리 사이의 좌표 축을 따라 가장 짧은 거리입니다. 단위 셀의 외부 모양을 특성화하기 위해 셀 a, b, c의 모서리 값과 이들 사이의 각도가 사용됩니다.
입방체-단위 셀의 모양은 입방체에 해당합니다. 육각형-피나 코이 드가있는 육각형 프리즘. 삼각형-능 면체. Tetragonal-피나 코이 드가있는 사각형 프리즘. 마름모꼴은 벽돌입니다. Monoclinal-하나의 비스듬한 각도와 2 개의 다른 직선이있는 평행 육면체. Triclinic-모서리가 같지 않은 비스듬한 평행 육면체. 셀의 다른 부분에있는 추가 격자 노드에 따라 모든 격자는 다음과 같이 세분됩니다. Primitive (P); 베이스 중심 (C); 신체 중심 (Y); 얼굴 중심 (F);
다면체 제한 요소 다면체는 제한 요소에 의해 주변 공간과 분리 된 3 차원 지질 체입니다. 구속 요소는 주변 공간에서 다면체를 분리하는 기하학적 이미지입니다. 다각형 구속 기능에는면, 모서리, 꼭지점, 2면 및 다면체 모서리가 포함됩니다. 면은 환경에서 다면체를 구분하는 평평한 표면입니다. 가장자리는 가장자리가 교차하는 직선입니다. 정점은 가장자리가 만나는 지점입니다. 2 면각은 인접한 두면 사이의 각도입니다. 그렇지 않으면 모서리의 모서리입니다. 다면체 모서리는 한 정점에서 수렴하는 여러면 사이의 각도입니다. 그렇지 않으면 이들은 정점의 모서리입니다.
다면체 각도 중에서 옳고 그름이 구별됩니다. 다면체 각도의 꼭지점에서 나가는 가장자리의 끝을 연결할 때 규칙적인 기하학적 그림 (정규 삼각형, 직사각형, 마름모, 정사각형, 정육각형 및 그 파생물)이 얻어지면 규칙적인 다면체 각도가 형성됩니다. 같은 작업에서 불규칙한 기하학적 도형 (불규칙 다각형)이 얻어지면 그러한 다면체 각도를 부정확하다고하며 다음과 같은 정다면체 각도가 구별됩니다. 1. 삼각형-꼭지점에서 나가는 가장자리 끝을 연결할 때 정삼각형 (삼각형)이 형성됩니다. 2. 1 종 마름모꼴-꼭지점에서 나가는 가장자리 끝을 연결하면 마름모 모양이됩니다. ; 3. 2 종 마름 모형-꼭지점에서 나가는 가장자리 끝을 연결하여 얻은 그림-직사각형 : 4. Tetragonal-꼭지점에서 나가는 가장자리 끝을 연결할 때 정사각형 (사각형)이 형성됩니다. :
5. 육각형-꼭지점에서 나가는 모서리 끝의 연결로 정육각형 (육각형)을 제공합니다.이 5 개의 정다면체 각도를 기본이라고합니다. 또한 정다면체 각도의 다음 세 가지 파생물은 삼각, 사각형 및 육 각각에서 두 배로 형성됩니다. 1. Ditrigonal-삼각형 각도 (ditrigon)를 구성하는면을 두 배로하여 형성 : 2. Ditetragonal-사각형 각도 (ditetragon)의면 수를 두 배로하여 형성 : 3. Dihexagonal-면의 수를 두 배로 늘려 형성 육 각각 제한 (dihexagon) :
규칙적인 다면체 각도의 모든 도함수에서 2 면체 각도는 1을 통해 동일하고 정점에서 나가는 가장자리의 끝을 연결하여 형성된 그림의 모든 변이 동일합니다. 따라서 규칙적인 다면체 각도는 8 개뿐입니다. 다른 모든 다면체 각도는 불규칙합니다. 무한한 수가있을 수 있습니다. 오일러 공식에 의해 특징 지어지는 다면체의 제한 요소 사이에는 수학적 관계가 있습니다. 데카르트 : G (면) + B (정점) = P (가장자리) + 2. 예를 들어, 정육면체에는 6 개의면, 8 개의 정점 및 12 개의 가장자리가 있습니다. 따라서 : 6 + 8 = 12 + 2. 2. 다면체의 대칭 요소 대칭 요소는 보조 기하학적 이미지 (점, 선, 평면 및 그 조합)이며,이를 통해 공간에서 결정 (다면체)의 동일한면을 정신적으로 결합 할 수 있습니다. 이 경우 결정의 대칭은 정점과 가장자리뿐만 아니라 동일한면의 공간에서 규칙적으로 반복되는 것으로 이해됩니다. 결정 대칭의 세 가지 주요 요소는 대칭 중심, 대칭 평면 및 대칭 축입니다.
대칭의 중심은 제한 요소 (즉, 반대쪽 정점, 가장자리 및면의 중간 점)에서 같은 거리에있는 결정 내부의 가상 점입니다. 대칭 중심은 일반 도형 (입방체, 평행 육면체)의 대각선 교차점입니다. 대칭 중심은 문자 C로 지정되며 Hermann-Mogen 국제 시스템 I에 따라 지정됩니다. 결정에는 대칭 중심이 하나만있을 수 있습니다. 그러나 대칭 중심이 전혀없는 결정이 있습니다. 결정에 대칭 중심이 있는지 여부를 결정할 때 다음 규칙을 따라야합니다. "결정에 대칭 중심이있는 경우 각면은 동일하고 반대쪽면에 해당합니다." 실험실 모델을 사용한 실습에서 결정의 대칭 중심의 유무는 다음과 같이 설정됩니다. 우리는 테이블 평면에 일부면이있는 크리스탈을 놓습니다. 상단에 동일하고 평행 한면이 있는지 확인하십시오. 각 크리스탈면에 대해 동일한 작업을 반복합니다. 크리스탈의 각면이 위에서부터 동일하고 평행 한면을 가지고 있다면, 크리스탈에 대칭 중심이 있습니다. 크리스탈의 적어도 하나의면에 대해 동일하고 평행 한 위의면이 없으면 크리스탈에 대칭 중심이 없습니다.
대칭 평면 (국제 상징주의에 따라 문자 P로 표시-m)은 크리스탈의 기하학적 중심을 통과하여 두 개의 거울이 같은 반으로 나뉘는 가상의 평면입니다. 대칭 평면을 가진 결정에는 두 가지 속성이 있습니다. 첫째, 대칭 평면으로 분리 된 두 개의 반쪽은 부피가 동일합니다. 둘째, 거울에 비친 것처럼 동일합니다. 크리스탈 반쪽의 거울 동일성을 확인하려면 각 정점에서 평면에 수직 인 가상을 그리고 평면에서 동일한 거리에서 계속해야합니다. 각 꼭지점이 결정의 반대쪽에 미러링 된 꼭지점에 해당하면 결정에 대칭 평면이 있습니다. 실험실 모델에서 대칭 평면을 결정할 때 수정은 고정 된 위치에 배치 된 다음 정신적으로 동일한 절반으로 절단됩니다. 수신 된 반쪽의 미러 동등성이 확인됩니다. 우리는 크리스탈을 두 개의 거울 같은 부분으로 정신적으로 몇 번이나자를 수 있는지 계산합니다. 이 경우 크리스탈은 움직이지 않아야합니다! 결정의 대칭면의 수는 0에서 9까지 다양합니다. 예를 들어 직육면체에서 3 개의 대칭면 즉, 3R을 찾습니다.
대칭 축은 크리스탈의 기하학적 중심을 통과하는 가상의 선으로, 회전 할 때 크리스탈이 공간에서 여러 번 모양을 반복합니다. 즉, 자체 정렬됩니다. 이것은 특정 각도로 회전 한 후 다른 각도에서 수정의 일부면을 대체한다는 것을 의미합니다. 대칭축의 주요 특징은 결정이 우주에서 처음으로 "반복"하는 가장 작은 회전 각도입니다. 이 각도를 축의 기본 회전 각도라고하며 α로 표시합니다. 예 : 모든 축의 기본 회전 각도는 360 °의 정수, 즉 (정수)를 포함해야합니다. 여기서 n은 축의 순서입니다. 따라서 축의 순서는 주어진 축의 기본 회전 각도가 360 °에 포함되는 횟수를 나타내는 정수입니다. 그렇지 않으면 축의 순서는 주어진 축을 중심으로 완전히 회전 할 때 공간에서 크리스탈의 "반복"횟수입니다. 대칭 축은 문자 L로 표시됩니다. 축의 순서는 오른쪽 하단에 작은 숫자로 표시됩니다 (예 : L 2). 다음과 같은 대칭 축과 해당 기본 회전 각도가 결정에서 가능합니다.
n α 지정 국내 L 1 국제 1 1360 ° 2180 ° L 2 2 3120 ° L 3 34 90 ° L 4 4 6 60 ° L 6 6
모든 결정에는 무한한 수의 대칭 축과 1 차가 있습니다. 따라서 실제로는 결정되지 않았습니다. 5 도의 대칭축과 결정에서 6도 이상의 순서는 전혀 존재하지 않습니다. 이 결정의 특징은 결정 대칭의 법칙으로 실행됩니다. 결정의 대칭 법칙은 내부 구조의 특이성, 즉 공간 격자의 존재에 의해 설명되며, 이는 5, 7, 8 등의 축의 가능성을 허용하지 않습니다. 크리스탈은 같은 순서의 여러 축을 가질 수 있습니다. 예를 들어 직육면체에는 2 차 3 축, 즉 3 L 2가 있습니다. 큐브에는 4 차 3 축, 3 차 4 축, 2 차 6 축이 있습니다. 결정에서 가장 높은 순서의 대칭 축을 주라고합니다. 실험실 연습 중에 모델의 대칭 축을 찾으려면 다음 순서로 진행하십시오. 크리스탈은 한 손의 손가락 끝으로 반대 지점 (정점, 가장자리 또는 가장자리의 중간 지점)으로 가져옵니다. 가상 축은 자체 앞에 수직으로 배치됩니다. 우리는 크리스탈의 특징적인 모습을 기억합니다. 그런 다음 원래 모양이 공간에서 "반복"될 때까지 가상 축을 중심으로 다른 손으로 수정을 회전합니다. 우리는 주어진 축을 중심으로 완전히 회전했을 때 수정이 우주에서 몇 번이나 "반복"되는지 계산합니다. 이것은 그녀의 명령이 될 것입니다. 비슷한 방식으로 우리는 이론적으로 가능한 다른 모든 결정의 대칭 축 통과 방향을 확인합니다.
기존의 기호로 기록 된 크리스탈의 모든 대칭 요소의 조합을 대칭 공식이라고합니다. 대칭 공식에서 대칭 축이 먼저 나열되고 대칭 평면이 나열되고 마지막 대칭 중심이 표시됩니다. 지정 사이에는 마침표 나 쉼표가 없습니다. 예를 들어 직육면체의 대칭 공식 : 3 L 33 PC; 큐브-3 L 44 L 36 L 29 PC.
3. 결정의 대칭의 종류 대칭의 종류를 결정에서 대칭 요소의 가능한 조합이라고합니다. 각 대칭 유형에는 특정 대칭 공식이 있습니다. 이론적으로 결정에 대해 총 32 가지 유형의 대칭이 입증되었습니다. 따라서 총 32 개의 결정 대칭 공식이 있습니다. 모든 유형의 대칭은 대칭의 특징적인 요소의 존재를 고려하여 7 도의 대칭으로 결합됩니다. 원시-대칭 유형이 결합되어 서로 다른 순서의 단일 대칭 축으로 만 표현됩니다. 예 : L 3, L 4, L 6. 중앙-단일 대칭 축 외에도 대칭 중심이 있습니다. 또한 대칭 축이 있으면 대칭 평면이 나타납니다. 예 : L 3 C, L 4 PC, L 6 PC. 평면 (평면-평면, 그리스)-단일 축과 대칭 평면이 있습니다 : L 22 P, L 44 P. 축 (축-축, 그리스)-대칭 축만 존재합니다 : 3 L 2, L 33 L 2, L 66 L 2. 평면 축-축, 평면 및 대칭 중심이 있습니다 : 3 L 23 PC, L 44 L 25 PC. 반전 프리미티브-단일 반전 대칭 축의 존재 : Li 4, Li 6. 반전 평면-반전 축과 더불어 단순 축과 대칭 평면의 존재 : Li 44 L 22 P, Li 63 L 23 P. 대칭 유형의 수 : 2에서 7까지.
대칭 시스템은 이름이 같은 대칭 유형 그룹이라고합니다. 4. 대칭 시스템은 대칭의 주축이며 동일한 일반 대칭 수준입니다. 죄-유사, 고 니아-각도, 문자 그대로 : 동의어-유사성 (그리스어). 한 시스템에서 다른 시스템으로의 전환은 결정 대칭 정도의 증가를 동반합니다. 총 7 개의 시스템이 구별됩니다. 결정의 대칭도가 순차적으로 증가하는 순서로 다음과 같이 배열됩니다. triclinic 시스템 (그리스어로 쐐기-각도, 기울기)은 모든면 사이의 각도가 항상 비스듬한 결정의 특성을 고려하여 명명되었습니다. C 외에 다른 대칭 요소는 없습니다. Monoclinic (monos-one, in Greek)-결정면 사이의 한 방향에서 각도는 항상 비스듬합니다. 결정은 L 2, P 및 C를 포함 할 수 있습니다. 대칭 요소는 적어도 두 번 반복되지 않습니다. 마름모꼴-결정의 특징적인 단면에서 그 이름을 얻었습니다 (첫 번째 및 두 번째 종류의 마름모 각도를 기억하십시오). 삼각형-특징적인 단면 (삼각형)과 다면체 각도 (삼각형, 쌍 삼각)의 이름을 따서 명명되었습니다. 하나의 L 3은 의무적으로 존재합니다 .. Tetragonal-정사각형 및 다면체 각도 형태의 단면-정사각형 및 ditetragonal이 특징입니다. L 4 또는 Li 4가 있어야합니다. Hexagonal-정육각형, 다면체 각도-육각형 및 dihexagonal 형태의 단면. 하나의 L 6 또는 Li 6의 존재는 필수입니다 .. 큐빅-전형적인 큐빅 형태의 결정. 대칭 요소 4 L 3의 조합이 특징적입니다.
동의어는 낮음, 중간, 높음의 3 가지 카테고리로 분류됩니다. 삼 사정, 단 사정 및 마름모꼴 시스템이 가장 낮은 범주로 결합됩니다. 중간 범주에는 삼각형, 사각형 및 육각형 시스템이 포함됩니다. 대칭의 주요 축 중 하나가 특징적입니다. 하나의 입방 시스템이 가장 높은 범주에 속합니다. 이전 범주와 달리 여러 가지 주요 대칭 축이 특징입니다.
5. 단순한 형태, 조합 및 습관의 개념 실험실 모델을 사용한 실습에서 동일한 크리스탈면 세트는 단순한 형태로 간주됩니다. 크리스탈의 모든면이 같으면 일반적으로 단순한 모양입니다. 반대로 크리스탈의 모든면이 모양과 기하학적 윤곽이 같지 않으면 각면은 별도의 단순한 형태입니다. 따라서 크리스탈은 크기를 고려하여 기하학적 유형의면을 가진만큼 단순한 모양을 갖게됩니다. 예를 들어 직육면체에는 3 가지 유형의면이 있습니다. 직육면체의면 종류 따라서 3 개의 단순한 모양으로 구성됩니다. 각각은 차례로 2 개의 동일한 평행면으로 구성됩니다. 단순한 모양의 이름은면의 수와 상대적 위치에 따라 주어집니다. 47 개의 단순한 모양이 있으며 각각
실습에서 간단한 형태를 결정하려면 교차 할 때까지 서로 동일한 모서리를 정신적으로 계속해야합니다. 결과 가상 인물은 원하는 단순한 형태가 될 것입니다. 간단한 양식 중 열림과 닫힘의 두 가지 유형이 구별됩니다. 열린 단순 양식의 모서리가 모든면의 공간을 둘러싸지는 않습니다. 반대로, 모든면에서 공간에서 상호 연속되는 닫힌 단순한 형태의 얼굴은 그 일부를 덮을 것입니다. 결정을 형성하는 단순한 모양의 조합을 복잡한 모양 또는 조합이라고합니다. 조합에는 얼굴 유형만큼 간단한 모양이 포함됩니다. 하나의 단순한 열린 형태는 결코 결정을 형성 할 수 없으며 다른 단순한 형태와 결합해서 만 발생할 수 있습니다. 자연에는 무한한 수의 조합이 있습니다. 크리스탈 버릇은 얼굴 영역에서 우세한 단순한 모양으로 이해됩니다. 습관의 이름은 단순 양식의 이름과 동일하지만 정의로 제공됩니다 (예 : 단순 양식은 입방체, 습관은 입방체). 단순한면이 우세하지 않으면 (또는 추정하기 어려운 경우) 습관을 혼합 또는 결합이라고합니다.
6. 결정 모델 분석 순서 실제 수업에서 결정 모델을 연구 할 때 다음 데이터의 특성이 제공됩니다. 1) 결정 대칭 공식; 2) 결정계; 3) 대칭 유형; 4) 간단한 형태; 5) 습관.
결정학 결정학은 지구의 기초 과학 중 하나이며, 결정의 형성 과정, 외부 형태, 내부 구조 및 물리적 특성을 연구합니다. 최근 에이 과학은 한계를 훨씬 넘어서 지구 발전 법칙, 지구권 깊숙한 곳에서 발생하는 모양과 과정을 연구하고 있습니다.
크리스탈은 대칭으로 빛납니다. ES Fedorov 결정의 고전적인 정의 (그리스어 "결정"얼음에서 유래), 특정 조건에서 자기 제한이 가능한 균질 한 고체. 이 정의를 더 자세히 분석해 봅시다 ...
공간 격자 공간 격자는 결정 구조에서 원자 분포의 3 차원 주기성을 반영하는 기하학적 이미지입니다.
완전히 독립적 인 과학과 마찬가지로 대칭 결정학이라는 용어에는 자체 방법 인 SYMMETRY METHOD가 있습니다. 그리스의 대칭. "대칭"비례)는 피타고라스에 의해 도입 된 것으로 추정되며, 피타고라스는 그를 동등한 인물 또는 그 부분의 위치에서 SPATIAL REGULARITY로 지정했습니다. 대칭-규칙 성, 그림 또는 그 부분의 반복, 공간 !! 비유적인 의미에서 대칭은 조화, 아름다움 및 완벽 함과 동의어입니다!
대칭과 인간성 대칭의 개념은 고대부터 공포로 다루어졌습니다. HF 중국-원은 가장 완벽한 인물이며 신들의 거처도 원입니다. 기독교에서 삼위 일체 (아버지 하나님, 아들 하나님, 성령 하나님)의 개념과의 연결. 고대 이집트에서- "모든 것을 보는 눈"
지질학의 대칭 Lithology-모래의 잔물결 Paleontology-대칭의 한 평면과 다른 평면의 방향으로 인해 brachiopods는 bivalve molluscs와 구별 될 수 있습니다. ... 수중 능선의 대칭 평면 (세계 해양 바닥). 확산의 개념에 대한 설명
생명체의 대칭 가장 중요한 것! 대부분의 생물학적 물체는 거울 대칭입니다. 때로는 결정이 아닌 5 차 L 5의 대칭 축이 관찰됩니다 !!! N.V. Belov의 가정에 따르면, 결정체에는 5 차 축이 없기 때문에 "석화"할 수 없어야합니다.
교육용 Bravais 기호의 크리스탈 모델 설명에 시급히 필요한 개념 대칭 요소는 대칭 변환 (대칭 연산)이 지정되거나 수행되는 기하학적 이미지 (평면, 직선, 선 또는 점)입니다. 대칭 평면 대칭 축 대칭 중심
대칭 축 회전 대칭 축은 직선이며, 특정 각도로 회전하면 도형 (또는 수정)이 자체적으로 정렬됩니다. 이러한 축을 중심으로하는 가장 작은 회전 각도를 기본 회전 각도라고합니다. 이 각도의 값은 대칭 축의 순서를 결정합니다 (360을이 각도의 값으로 나눈 값). 교육 기호에서 Ln으로 지정됩니다. 여기서 n은 대칭 축의 순서입니다. L 2 L 3 L 4 L 6
중요 결정 학적 다면체에서 축의 순서는 숫자 1, 2, 3, 4, 6으로 제한된다는 사실에 주목하고 싶습니다. 즉, 결정에서는 5 차 이상 6 차의 대칭 축이 있습니다. 불가능합니다. 이 사실에 대한 설득력있는 증거를 제시 할 수있는 사람은 수업에서 바로 스위스 초콜릿 바를 받게됩니다!
이 사실의 증명 1. "공간 격자"증명 2. Nikolai Vasilievich Belov에 따르면
대칭의 거울면 대칭의 거울면은“양면 거울”처럼 평면에 반사되는 그림 (그림)의 오른쪽 부분이 왼쪽 부분 (그림)과 결합되는 반사 동작을 설정합니다. 문자 P로 지정됩니다.
대칭의 중심 (대칭점) 오른쪽 그림이 왼쪽으로 바뀔뿐만 아니라 그대로 뒤집히는 "거울 지점"과 같습니다. 이 경우 반전 점은 카메라 렌즈의 역할을하며 관련 도형은 물체와 그 이미지가 필름에있는 것처럼 관련됩니다. 문자 C로 표시
결정 학적 시스템 (동의어) 단일 좌표 참조가있는 대칭 클래스는 동의어 또는 시스템 (그리스어 Syn. "Similar"및 "gonia"-각도에서 유래)이라고하는 패밀리로 결합됩니다. 32 가지 결정 대칭 클래스는 모두 다음과 같습니다. 세 가지 범주로 나뉘며, 각 범주에는 삼 사정, 단 사정, 마름모, 육각, (삼각형의 특수한 경우), 정사각형 및 입방 시스템의 하나 또는 여러 시스템이 포함됩니다.
육각 시스템. 중간 카테고리 a = b ≠ c, α = β = 90˚, γ = 120 ˚ "헥사"-6 개의 L 6 주요 기능 존재
이제 Brava 상징주의의 수정을 설명하는 연습을 해 봅시다. BRAVA의 교육용 기호에서 그의 전체 공식을 찾아서 작성하고 그와 관련된 동의어의 이름을 지정하는 것이 필요합니다. 공식에서 축의 상위 순서를 살펴 봅니다. 큐빅 syngony 4 L 3-CUBIC SYNGONY L 6의 표시-HEXAGONAL SINGONY L 4의 표시-TETRAGONAL SING PRIZING. L 3-삼각 SYNGONY L 2, 3 L 2-RHOMBIC SYNGONY L 2-모노 클린 SYNGONY 또는 L INF의 기호. ORDER 또는 C-TRICLINE SYNGONY의 신호
다음 강의에서는 크리스탈 모델을 설명하는 연습을 다시 한 번 할 것입니다. 우리는 치트 시트를 사용하여 기본적인 간단한 형태를 결정하는 방법을 배우고 올림피아드의 결정학 교실을 통과하기 전에 발생할 수있는 질문에 대해 이야기하고 결정의 모양 (예 : 석영 및 방해석)의 의존성에 대해 이야기합니다. 형성 조건 다음 공과에 대해 생각해보십시오. 우주에서 자란 수정은 어떤 모양을 가질까요 !!!
