Talabalar va maktab o'quvchilari uchun kristallografiya bo'yicha kitoblar. Kristallografiya asoslari Geometrik kristallografiya Kristallografiya Geometrik kristallografiya

Yaxshi ishlaringizni bilimlar bazasiga yuborish juda oddiy. Quyidagi formadan foydalaning

Bilimlar bazasidan o'qish va ishda foydalanadigan talabalar, aspirantlar, yosh olimlar sizga juda minnatdor bo'lishadi.

Http://www.allbest.ru/ saytida joylashtirilgan

1 . Geologik fanlarning umumiy tavsifi

Erning moddiy tarkibi, tuzilishi va rivojlanish tarixi fanidan tarixan ajralib chiqqan mineralogiya, kristallografiya va petrografiya fanlari. geologiya.

Kristallografiya turli minerallarni tashkil etuvchi kristallarning shakllanishi, shakli va fizik -kimyoviy xususiyatlarini o'rganadi.

Metallografiya-metallarning tuzilishi va xususiyatlarini o'rganadigan va ularning tarkibi, tuzilishi va xossalari o'rtasida bog'liqlik o'rnatadigan fan.

Mineralogiya minerallar deb ataladigan tabiiy kimyoviy birikmalar haqidagi fan sifatida ajralib chiqdi. Mineralogiya minerallarning tarkibi va tuzilishini, ularning hosil bo'lish shartlarini va o'zgarishini o'rganadi.

Petrografiya-toyalar, ularning tarkibi, tuzilishi, tasnifi, yotish sharoitlari haqida fan.

Bu fanlar metallurgiya va boshqa tarmoqlarning amaliy ehtiyojlari bilan uzviy bog'liqdir. Minerallarni tabiiy shaklda ishlatmaydigan yoki undan olinadigan tarkibiy qismlarni ishlatmaydigan sanoat yo'q. Turli sohalarda ishlaydigan mutaxassislar uchun foydali qazilmalar, ularning tarkibi, turli xossalari va amaliy qo'llanilish sohalarini bilish zarur.

Minrals er qobig'ida, suv qobig'ida yoki atmosferada har xil fizik -kimyoviy jarayonlar natijasida (hech qanday aralashuvsiz) hosil bo'lgan kimyoviy elementlar yoki birikmalar deyiladi.

Minerallar bitta kimyoviy elementdan iborat bo'lishi mumkin: olmos (C); grafit (C); oltingugurt (S); oltin (Au) yoki doimiy yoki o'zgaruvchan tarkibli birikmalar bo'lishi mumkin:

Doimiy tarkibli birikmalar (ko'chki shpati; kvarts; kaltsiy)

O'zgaruvchan tarkibli birikmalar: Mg 2 (SiO 4) forsteritdan Fe 2 (SiO 4) fayalitgacha bo'lgan olivinlar.

Ko'pchilik minerallar qattiq, kristalli moddalardir. Garchi ba'zi minerallar kriptokristalli (odatda kalloid-dispersiyali) holatda bo'lsa ham.

Tabiatda minerallar mayda zarrachalar shaklida tarqalishi yoki katta klasterlarda bo'lishi mumkin. Bunday holda, bir xil moddaning minerallari har xil ko'rinishda bo'lishi mumkin. Bu har qanday tog 'jinsiga kiradigan minerallarni tashqi aniqlashda qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi.

Hozirgi vaqtda 3800 ga yaqin turli xil minerallar ma'lum, ulardan faqat 250-300 tasi keng tarqalgan va amaliy ahamiyatga ega. Bu qora, rangli metallar va nodir metallar rudalari, qurilish materiallari ishlab chiqarish uchun xom ashyo, kimyo sanoati uchun xom ashyo, qimmatbaho va boshqa toshlar.

Minerallar atomlarning to'g'ri tartibli tartibiga ega bo'lganligi sababli, ularning kristalli tuzilishi tufayli minerallarga suyuqliklar, gazlar, sun'iy qattiq moddalar va tabiiy atmosfera moddalari kirmaydi.

Minerallar kimyoviy tarkibi va kristal tuzilishi bilan bir -biridan farq qiladi.

Bir xil kristalli tuzilishga ega, lekin kimyoviy tarkibi bilan farq qiladigan minerallar deyiladi izomorfik.

Kimyoviy tarkibi bir xil, lekin kristall tuzilishi har xil bo'lgan minerallar deyiladi polimorfik(polimorfik minerallarga misol: olmos va grafit).

1.1 Minerallarning morfologiyasi (tabiatda minerallarning paydo bo'lish shakllari)

Tabiatda minerallar quyidagi shaklda uchraydi.

Monokristallar;

Juftlik;

Agregatlar.

Ikki kishilik Bu ikkita kristalning tabiiy birikishi deb ataladi, bunda bitta individualni ikkinchisidan ma'lum tekislikda aks ettirish (egizak) yoki ma'lum o'qning atrofida aylanish (egizak) orqali olish mumkin.

Ko'pincha minerallar tasodifiy tartibsiz o'sish shaklida uchraydi. agregatlar. Agregatlar bitta mineral kristallaridan (monomineral agregatlar) yoki bir nechta agregatlardan (polimineral agregatlar) iborat bo'lishi mumkin.

Hajmi jihatidan agregatlar quyidagilarga bo'linadi.

Qo'pol taneli (5 mm dan ortiq);

O'rta donali (1-5 mm);

Yupqa donali (1 mm dan kam).

Donalarni agregatlarni tashkil etuvchi shakllari: pulsimon, tolali, tuproqli. Quyidagi agregatlarning morfologik turlari ajratiladi:

Druzalar-balandligi har xil va har xil yo'naltirilgan, lekin bir uchida umumiy tekis yoki konkav asosga biriktirilgan yaxshi shakllangan kristallarning agregatlari.

Sekretsiya - bu tog 'jinslarining bo'shliqlarini to'ldiradigan mineral tuzilmalar. Bo'shliqlarni to'ldirish, ularning devorlariga periferiyadan markazga asta -sekin cho'kishi natijasida yuzaga keladi.

Konkretsiyalar yumaloq shakllanishlar bo'lib, odatda radial nurli yoki qobiqsimon tuzilishga ega. Sekretsiyadan farqli o'laroq, moddaning cho'kishi markazdan atrofga to'g'ri keladi.

Oolitlar - kontsentrik qobiqli tuzilishga ega kichik sharsimon shakllanishlar.

Psevdolitlar - shakli oolitlarga o'xshash, ammo kontsentrik qobiq tuzilishiga ega bo'lmagan tuzilmalar.

Dendritlar daraxtga o'xshash agregatlar bo'lib, ular fern barglariga, daraxt shoxlariga o'xshaydi.

1.2 Minerallarning fizik xususiyatlari

Minerallarning tashqi xususiyatlariga qarab aniqlashga imkon beradigan asosiy fizik xossalariga quyidagilar kiradi: rang, xususiyat rangi, qorayish, porlash, shaffoflik, qattiqlik, yorilish, sinish, o'ziga xos tortishish, magnitlanish, mo'rtlik, egiluvchanlik, egiluvchanlik va boshqalar.

Rang minerallarning xarakterli fizik xususiyatlaridan biridir. Xuddi shu mineralning rangi kimyoviy tarkibi, tuzilishi, mexanik va kimyoviy aralashmalariga qarab turlicha bo'lishi mumkin. Rang bo'yicha, foydali qazilmalar paydo bo'lishining shartlarini va ularning u yoki bu konga tegishli ekanligini hukm qilish mumkin.

Akademik A.E. Fersman mineral ranglarning uch turini ajratadi: idokromatik, aloxromatik va psevdoxromatik.

Idioxromatik - mineralning o'ziga xos rangi.

Alloxromatik - mineral tarkibida begona mexanik aralashmalarning mavjudligi natijasi.

Psevdoxromatik - yorug'lik nurlarining har qanday ichki yoriqlardan tarqalish hodisasi.

Chiziq rangi- sirlanmagan chinni plastinkada mineral qoldirgan iz. Bu ezilgan mineral kukunning rangi.

Tarkib- mineral, yupqa sirt qatlamidagi asosiy rangdan tashqari, qo'shimcha rangga ega bo'lgan hodisa.

Parchalanish- ba'zi minerallarning silliq, tekis yuzalar hosil bo'lishi bilan ma'lum tekisliklar bo'ylab bo'linish yoki bo'linish qobiliyati.

1.3 Minerallarning kelib chiqishi (otabiatda minerallarning paydo bo'lishi)

Mineral hosil bo'lish jarayonlarini quyidagilarga bo'lish mumkin.

1) endogen (er yuzida sodir bo'ladi va magmatik faollik bilan bog'liq);

2) ekzogen (er yuzida sodir bo'lgan, atmosfera agentlari ta'sirida va suvli eritmalar yuzasida, shuningdek organizmlarning biokimyoviy faolligida (oksidlanish, parchalanish) namoyon bo'ladi;

3) metamorfik (fizik -kimyoviy sharoitlarning o'zgarishi bilan ilgari hosil bo'lgan jinslarning o'zgarishi natijasida yuzaga keladi.

Parageneshisoblanadiminerallar.

Paragenez minerallarning hosil bo'lish jarayonining umumiyligi tufayli tabiatda birgalikda topilishi deb ataladi. Bunday holda, minerallar ketma -ket yoki bir vaqtning o'zida hosil bo'lishi mumkin.

1.4 NSetrografiyaMen

Petrografiya- tog 'jinslarini, ularning mineral va kimyoviy tarkibini, tuzilishini, tarqalishini va hosil bo'lish shartlarini o'rganadigan fan.

Qoyalar er qobig'ining muhim maydonlarini egallagan, ozmi -ko'pmi doimiy kimyoviy va mineral tarkibli mineral agregatlar deyiladi. Tog 'jinslari bitta mineraldan tashkil topgan monomineral va bir nechta minerallarni o'z ichiga olgan polimineral bo'lishi mumkin.

Monomineral qoyalar - ohaktosh va marmar (kaltsit mineralidan tuzilgan), kvartsit (kvartsdan tashkil topgan).

Polimineral tog 'jinslari - granit (asosiy tosh hosil qiluvchi minerallar - dala shpatlari (mikroklin, ortoklaz, plagioklaz), kvarts va slyuda (biotit, muskovit).

Yaratilish shartlariga (genezisiga) ko'ra uchta sinfga bo'linadigan mingga yaqin jins turlari ma'lum:

1. Magmatik( yoki magmatik). Ular muzlatilgan magmadan Erning ichki qismida yoki uning yuzasida hosil bo'ladi; ular odatda yuqori haroratli hosilalardir.

2. Cho'kindi. Ular ilgari hosil bo'lgan jinslarni, organizm qoldiqlarini va ularning hayotiy faoliyati mahsulotlarini yo'q qilish mahsuloti bilan to'ldirilgan va o'zgartirilgan; cho'kindi jinslarning hosil bo'lishi er yuzasida oddiy suv va normal bosimda, asosan suv muhitida sodir bo'ladi.

3. Metamorfik. Ular turli chuqur jarayonlar (yuqori harorat va bosim, magmadan ajralib chiqqan gazsimon moddalar va boshqalar) ta'sirida cho'kindi va magmatik jinslarning o'zgarishi tufayli katta chuqurlikda hosil bo'ladi.

2 . Kristallografiya asoslari

Kristallografiya quyidagilarga bo'linadi: geometrik kristallografiya, kristalli kimyoviy va fizik kristallografiya.

Geometrik kristallografiya kristallarini hosil qiluvchi kristalli moddalar tuzilishining umumiy qonuniyatlarini, shuningdek kristallarning simmetriyasi va sistematikasini ko'rib chiqadi.

Kristalli kimyo kristalli moddaning tuzilishi va kimyoviy xossalari o'rtasidagi bog'liqlikni, shuningdek kristalli tuzilmalarning tavsifini o'rganadi

Jismoniy kristallografiya kristallarning fizik xususiyatlarini (mexanik, optik, issiqlik, elektr va magnitli) tasvirlaydi.

2 .1 Asosiysigeometrik kristallografiya

Kristal holatining xususiyatlari... "Kristall" so'zi har doim u yoki bu shakldagi ko'pburchak g'oyasi bilan bog'liq. Biroq, kristalli moddalar nafaqat ma'lum bir shakldagi hosilalarni berish qobiliyati bilan ajralib turadi. Kristalli jismlarning asosiy xususiyati ularning anizotropiya- bir qator xususiyatlarning (tortishish kuchi, issiqlik o'tkazuvchanligi, siqilish qobiliyati va boshqalar) kristall yo'nalishiga bog'liqligi.

Kripo'lat- geometrik tartibli ko'pburchak shaklida hosil bo'lgan qattiq jismlar.

a) tosh tuzi; b) kvarts; c) magnetit

Shakl 1. Kristallar

Kristallarning cheklovchi elementlari: tekisliklar - qirralar; kesishish chiziqlari - qovurg'alar; qirralarning kesishish nuqtalari - tepalar.

Http://www.allbest.ru/ saytida joylashtirilgan

Http://www.allbest.ru/ saytida joylashtirilgan

Shakl 2. Cheklovchi kristallarning elementlari

Kristallardagi elementar zarralar (atomlar, ionlar yoki molekula) fazoviy panjara shaklida joylashadi.

Kosmik panjara - bu teng parallelepipedlarning tepasida joylashgan, bir -biriga parallel yo'naltirilgan va butun yuzlar bo'ylab qo'shni, bo'shliqni to'ldiradigan bo'shliqlarsiz nuqta tizimi.

Shakl 3. Fazoviy kristall panjara

mineral kristalli plastmassa metall

Kristalning fazoviy panjarasini tashkil etuvchi elementar parallelepipedlar deyiladi elementar hujayralar.

Bunday hujayraning parametrlari: asosiy o'qlar orasidagi uchta burchak va bu o'qlar bo'ylab tugunlar orasidagi masofaning uchta segmenti (A, B, C).

Shakl 4. Birlik yacheykalari parametrlari

Kristallardagi zarrachalarning fazoviy panjara ko'rinishidagi ma'lum bir joylashuvi kristalli moddalarning bir qator o'ziga xos xususiyatlarini - bir xillik, anizotropiya, o'z -o'zini ko'rish qobiliyatini, ya'ni. muntazam ko'pburchak shaklida o'sadi).

Bir xillik kristallarning xossalari hamma nuqtalarda bir xil ekanligini bildiradi.

Anizotropiya kristallar fizik xususiyatlarining ko'p qismidagi (mexanik, optik va boshqalar) tengsizlikda yotadi.

O'z-o'zidan kesish qobiliyati shundan iboratki, qulay o'sish sharoitida ular muntazam ko'pburchak hosil qiladi, ularning yuzlari fazoviy panjaraning tekis to'rlari.

Agar siz tartibsiz shakldagi kristallar bo'lagini, tegishli sharoitga ega bo'lgan eritmani joylashtirsangiz, bir muncha vaqt o'tgach, u yuzlar bilan o'sib chiqadi va ma'lum moddaning kristallariga xos bo'lgan ko'p qirrali shaklga ega bo'ladi.

To'yingan eritmadagi kubik tosh tuz kristalidan kesilgan to'pning kubik kristalga aylanishi.

Rasm 5. Transformatsiya sxemasi

Har qanday mineralning kristallari ko'pincha ularda ma'lum qirralarning mavjudligi bilan ajralib turadi, garchi kamdan -kam hollarda bir xil mineral kristallarining tashqi shakllari hosil bo'lish shartlariga qarab farq qilishi mumkin.

Kristallarni o'rganish uchun geometrik kristallografiya qonunlari katta ahamiyatga ega.

Birinchi qonun:Fasadli burchaklarning doimiylik qonuni-Devor qonuni: bir xil moddaning turli kristallarida, kattaligi va shaklidan qat'i nazar, tegishli yuzlar o'rtasida bu sharoitda doimiy bo'ladi.

Shakl 6. Har xil kvarts kristallari

Ikkinchi qonun-parametrlar munosabatlarining ratsionallik qonuni. Ayuya qonuni.

Bitta billurda faqat shunday raqamlar bo'lishi mumkinki, ularning yuzlari parametrlari oddiy shaklli yuzlarning parametrlari bilan bog'liq bo'lib, asosiy sifatida ratsional sonlar sifatida qabul qilinadi.

Kristal simmetriyasi

Kristal simmetriyasi bu kristallning bir xil yuzlari, qirralari va burchaklarining muntazam takrorlanishida yotadi.

Simmetriya kuzatiladigan shartli tasvirlar simmetriya elementlari deyiladi. Bunga quyidagilar kiradi: simmetriya tekisligi, simmetriya o'qi, markaz va tepalik.

Simmetriya tekisligi- kristalli ko'pburchakni ikkita teng qismga bo'luvchi xayoliy tekislik, ulardan biri ikkinchisining ko'zgu tasviri.

Kristallardagi simmetriya tekisliklari soni P harfi bilan simmetriya tekisligining shartli belgisi oldidagi raqam bilan ko'rsatiladi.

Kristallarda to'qqizdan ortiq simmetriya tekisligi bo'lishi mumkin emas.

Simmetriya o'qi- kristal orqali o'tadigan va 360 ° atrofida aylantirilganda, bu raqam o'z -o'zidan ma'lum marta (n marta) to'g'ri keladigan xayoliy to'g'ri chiziq. Eksa nomi yoki uning tartibi kristall o'qi atrofida (360 daraja) to'liq aylanish paytida tekislanishlar soni bilan belgilanadi.

Kristallar ikkinchi, uchinchi, to'rtinchi va oltinchi darajali o'qlarga ega.

Simmetriya o'qlari L harfi va simmetriya o'qining tartibini ko'rsatuvchi belgi bilan belgilanadi (L 1, L 2, L 3, L 4, L 6).

Odatiy simmetriya o'qlaridan tashqari, teskari va ko'zgu-aylanadigan o'qlar mavjud. Agar ular mavjud bo'lsa, rasmni o'ziga moslashtirish uchun, eksa atrofida aylanish o'qga perpendikulyar bo'lgan 180 ° burilish (teskari burilish) yoki tekislikdan ko'zgu aksi bilan birga bo'lishi kerak.

Simmetriya markazi C. u orqali o'tadigan har qanday to'g'ri chiziqning yarmiga bo'linadigan nuqta deb ataladi, bu uning qirralari bilan kesishuvgacha chizilgan.

1867 yilda A.V. Gadolin matematik tarzda ko'rsatdi: kristalli shakllarning 32 turdagi simmetriyasi bo'lishi mumkin, ularning har biri simmetriya elementlarining ma'lum kombinatsiyasi bilan ajralib turadi.

Kristal simmetriyaning barcha turlari uchta toifaga bo'linadi: past, o'rta va yuqori. Pastki toifadagi kristallar yuqori darajadagi o'qlarga ega emas - ikkinchisidan yuqori; O'rta toifa eng yuqori darajadagi bitta o'q bilan tavsiflanadi, eng yuqori uchun - bir nechta shunday o'qlar. Kateoriyalar kristalli tizimlar yoki syngoniyalarga bo'linadi.

Singoniya bir xil tartibdagi o'qlar soni bir xil bo'lgan simmetriya elementlari to'plami deyiladi. Hammasi bo'lib etti syngoniya bor: triklinika, monoklinik, rombik, trigonal, olti burchakli, kubik, tetragonal.

Eng past toifaga uchta tizim kiradi - triklinik, monoklinik va rombik. Triklinika tizimining kristallarida simmetriya o'qlari yoki tekisliklari yo'q: simmetriya markazi ham bo'lmasligi mumkin. Monoklinik kristallarning ham o'qi, ham simmetriya tekisligi bo'lishi mumkin, lekin ular bir nechta o'q yoki simmetriya tekisligiga ega bo'la olmaydi. Rombik tizim simmetriyaning bir nechta elementlari - bir nechta o'q yoki tekisliklar mavjudligi bilan ajralib turadi.

Yuqori simmetriya kristallarini hosil bo'lishining zaruriy sharti ularni tashkil etuvchi zarrachalarning simmetriyasidir. Ko'pchilik molekulalar assimetrik bo'lgani uchun, yuqori simmetriya kristallari ma'lum bo'lgan umumiy miqdorning faqat kichik qismini tashkil qiladi.

Bir xil moddaning har xil kristalli shakllarda mavjud bo'lishining ma'lum holatlari ko'p, ya'ni. ichki tuzilishi va shuning uchun fizik -kimyoviy xossalari bilan farq qiladi. Bu hodisa deyiladi polimorfizm.

Kristalli jismlar orasida bu hodisa ham tez -tez kuzatiladi izomorfizm- atomlar, ionlar yoki molekulalarning kristall panjarada bir -birini almashtirib, aralash kristallar hosil qilish xususiyati. Aralash kristallar - bu bir hil qattiq moddalarning aralashmasi - ular o'rnini bosuvchi qattiq eritmalardir. Shuning uchun aytishimiz mumkinki, izomorfizm - bu o'rnini bosuvchi qattiq eritmalar hosil qilish qobiliyati.

Kristal shakllari

Kristallar simmetriya elementlaridan tashqari tashqi shakli bilan ham ajralib turadi. Shunday qilib, kub va oktaedr bir xil simmetriya elementlariga ega, lekin tashqi shakli va yuzlar soni boshqacha.

Kristal shakli uning butun yuzlarini jami deb atang. Oddiy va murakkab shakllarni ajrating.

Oddiy shakl barcha yuzlari bir -biriga simmetriya elementlari bilan bog'langan yoki boshqacha aytganda, bu simmetrik joylashuvga ega bo'lgan bir xil yuzlardan (kub, oktaedr, tetraedr) tashkil topgan kristallar.

Oddiy shakllar bo'shliqning yopuvchi halqasi bo'lishi mumkin (yopiq shakllar) va bo'sh joy, har tomondan bo'sh joyni yopmaydi.

Ochiq oddiy shakllarga quyidagilar kiradi:

Monoedron, dihedron, pinanoid, piramidalar, prizmalar

Yopiq oddiy shakllarga quyidagilar kiradi:

Dipiramidlar, romboedrlar, tetraedrlar, kublar, oktaedrlar va boshqalar.

7 -rasm. Oddiy kristall shakllari

Murakkab shakli yoki kombinatsiyasi ikki yoki undan ortiq oddiy shakllardan tashkil topgan bunday shakl deyiladi, ya'ni. kristalli yuzlar bir necha turga ega va ular simmetriya elementlari bilan bog'lanmagan.

Kristallarning oddiy va murakkab shakllari tabiatda juda kam uchraydi. Haqiqiy kristallarning tasvirlangan oddiy shakllardan chetga chiqishi, ular paydo bo'lgan muhit sharoitining kristalining shakllanishiga ta'siri tufayli yuzlarning teng bo'lmagan rivojlanishi natijasida yuzaga keladi.

Ba'zida individual monokristallarning shakllanishi bilan birga ularning har xil o'sishi paydo bo'ladi. Bu holatlardan biri - noto'g'ri holatda bir -biri bilan o'ralgan ikki yoki undan ortiq kristallarning egizak shakllanishi. Bu jarayon deyiladi egizak... Bunday o'sishning shakllanishiga odatda kristallanish jarayonining turli xil asoratlari sabab bo'ladi (haroratning o'zgarishi, eritmalar kontsentratsiyasi va boshqalar).

Birlamchi (kristallanish paytida paydo bo'lgan) egizaklar va ikkilamchi egizaklar bor, ular har qanday ta'sir natijasida paydo bo'ladi.

Bir moddaning kristallarini yig'ilishidan tashqari, har xil singoniyalarda kristallanadigan, har xil moddalar kristallarining muntazam birikishi yoki bitta moddaning polimorfik modifikatsiyasi mumkin. Bu jarayon deyiladi - epitaksiya.

3 . Kristalli kimyo asoslari

Kristallarning ichki tuzilishi oxir -oqibat uning barcha xususiyatlarini aniqlaydi: kristall shakli, fizikaviy va kimyoviy xossalari.

Kosmik panjara parallel yuzlangan va butun yuzlar bo'ylab qo'shni bo'lgan, bo'shliqni bo'sh joysiz to'ldiruvchi teng parallelepipedlarning tepasida joylashgan nuqtalar tizimi.

Kosmik panjara hajmi va shakli teng bo'lgan cheksiz parallelepipedlardan (birlik hujayralar) iborat. Frantsuz olimi O. Brave 1855 yilda fazoviy panjaralarning atigi 14 turi borligini aniqladi (8 -rasm). Bu hujayralar ikki guruhga bo'linadi:

1) barcha tugunlari faqat elementar hujayralarning tepasida joylashgan ibtidoiy.

2) murakkab tugunlar, ular nafaqat elementar hujayralarning tepasida, balki yuzlarda, qirralarda va hajmda joylashgan.

1 - triklinika;

2 va 3 - monoklinika;

4,5,6 va 7 - rombik;

8 - olti burchakli;

9 - romboedral;

10 va 11 - tetragonal;

12,13 va 14 - kubiklar.

Shakl 8. O. Brave tomonidan o'n to'rtta kosmik panjara

Kristallar tuzilishining fazoviy panjara turlariga ko'ra yuqoridagi tasniflaridan tashqari, kristallar tarkibidagi atomlar orasidagi kimyoviy bog'lanish turlari bo'yicha bo'linish mavjud.

Kimyoviy bog'lanishning quyidagi turlari mavjud:

A) ionli

B) metall

C) kovalent yoki molekulyar

D) Van der Vals yoki qoldiq

D) vodorod

Ionik ( heteropolar) bog'lanish ionli kristalli tuzilmalarda kuzatiladi va bir xil zaryadlangan ikkita ion o'rtasida sodir bo'ladi. Ion bog`li birikmalar suvli eritmalarda oson eriydi. Bu ulanishlar elektr tokini yaxshi o'tkazmaydi.

Kovalent(gomeopolyar) bog'lanish qo'shni atomlardan umumiy elektronlar paydo bo'lishi tufayli atom va qisman ionli kristalli tuzilmalarda amalga oshiriladi. Bu bog'lanish juda kuchli, bu kovalent bog'lanish bilan minerallarning qattiqligining oshishini tushuntiradi. Bunday bog'lamali minerallar yaxshi eriydi, suvda erimaydi.

Metall aloqa faqat atom tuzilmalarida namoyon bo'ladi. Bu kristall panjaraning tugunlarida xuddi xuddi gaz zarralari kabi harakatlanadigan erkin elektronlardan tashkil topgan gazga cho'mgandek atom yadrolari joylashganligi bilan tavsiflanadi. Atom o'z elektronlarini beradi va musbat zaryadlangan ionga aylanadi. Berilgan elektronlar hech qanday atomga tayinlanmagan, lekin ular xuddi umumiy foydalanishda bo'lgani kabi.

Bu birikma strukturaning mustahkamligini aniqlaydi. Elektronlarning erkin harakatlanishi quyidagi xususiyatlarni aniqlaydi: yaxshi elektr va issiqlik o'tkazuvchanligi, metall yorqinligi, egiluvchanligi (masalan, tabiiy metallar)

Vang - der-Vaqt (qoldiq) bog'lanish ikki molekula o'rtasida. Garchi har bir molekula elektrostatik neytral va undagi barcha zaryadlar muvozanatli bo'lsa -da, ko'p molekulalar dipolli, ya'ni. molekuladagi musbat zaryadlangan barcha zarrachalarning tortishish markazi manfiy zaryadlangan zarrachalarning tortishish markaziga to'g'ri kelmaydi. Natijada, bir xil molekulaning turli qismlari ma'lum zaryadga ega bo'ladi. Shu sababli, ikkita molekula o'rtasida qoldiq aloqalar paydo bo'ladi. Van der Vals kuchlari juda kichik. Bunday bog'lanishli kristalli tuzilmalar yaxshi dielektriklar bo'lib, past qattiqlik va mo'rtlik bilan ajralib turadi. Bu turdagi bog'lanish organik birikmalar uchun xosdir. Shunday qilib, aytishimiz mumkinki, bog'lanish tabiati kristalli moddalarning barcha asosiy xususiyatlarini belgilaydi.

Shuni ta'kidlash kerakki, kristallar bir turdagi bog'lanishlarga ega bo'lishi mumkin, bunday kristallar deyiladi homodezik va aralash turdagi bog'lanishlar, bunday kristallar deyiladi heterodezik.

Bir qator minerallarda (muz kristallarida) vodorod aloqalari muhim rol o'ynaydi. Ular bitta molekulaning vodorod atomining azot, kislorod, qo'shni molekulalarning xlor atomi bilan o'zaro ta'siri natijasida paydo bo'ladi. Vodorod aloqalari van der Vals zanjirlariga qaraganda kuchliroq, lekin boshqa turdagi bog'lanishlarga qaraganda ancha zaifdir.

3 .1 Atom va ion radiusi. Muvofiqlashtiringmilliy raqam. Tuzilmalar motivlari

Turli minerallarning kristalli tuzilmalarini tashkil etuvchi atomlar va ionlar bir -biridan har xil masofada joylashgan. Bu miqdorlar ion zaryadiga, termodinamik sharoitlarga va boshqalarga bog'liq.

Bu qiymat deyiladi - atom (ion radiusi). Atom (vaOnny) radiusi- berilgan atom sferasining markazi qo'shni atomlar yuzasiga yaqinlasha oladigan minimal masofa.

Berilgan atomni (ionni) o'rab turgan eng yaqin atomlar (ionlar) soni deyiladi muvofiqlashtirish raqami.

Kristalli tuzilmalarni namoyish qilishning uchta usuli mavjud.

1 Tuzilmalarni sharlar bilan tasvirlash usuli.

2 To'plarning tortishish markazlarini chizish orqali tuzilmalarni tasvirlash usuli.

3 Koordinatali ko'pburchakli tuzilmalarni tasvirlash usuli - bu usul murakkab tuzilmalarni tasvirlash uchun qulaydir. Turli minerallar har xil shakldagi kristalli tuzilmalardan (oktaedr, kub va boshqalar) iborat bo'lgani uchun.

Kristalli moddalarning tuzilishi koordinatsion ko'pburchaklarning shakli bilan ham, ularning kombinatsiyalangan o'zaro ta'sirining tabiati bilan ham aniqlanadi, ya'ni. harakatlantiruvchi tuzilmalar.

Quyidagi tuzilish motivlari mavjud:

1 Strukturaning muvofiqlashtirish motivi. Bunday holda, barcha koordinatsion polyhedra umumiy yuzlar va qirralar bilan bir -biriga bog'langan.

2 OstrovnOh, strukturaning motivi. Shaxsiy koordinatsion polyhedra bir -biri bilan aloqa qilmaydi va umumiy kationlar va anionlar orqali bog'lanadi.

3 Zanjir va tasma motiflari tuzilmalar. Bunday holda, koordinatsion ko'pburchak bir yo'nalishda cho'zilgan cheksiz zanjirlarda bir -biriga bog'langan.

4 Qatlamli motiv tuzilmalar. Koordinatsion polyhedra bir -biri bilan cheksiz ikki o'lchovli qatlamlarda bog'langan. Qatlam ichida individual ko'pburchak bir -biriga yaqin joylashgan. Alohida qatlamlar bir -biridan ancha uzoq masofada joylashgan.

5 Motiv ramka tuzilmalar. Bunday holda, barcha koordinatsion raqamlar bir -biriga cheksiz uch o'lchovli simli ramkalarda faqat bitta tepalik bilan bog'langan.

Kristall moslashuv tuzilmalarining motifi ko'plab jismoniy xususiyatlarni aniqlaydi.

Shunday qilib, kristalli moddalarning fizik xossalari asosan kristalli tuzilmalarga kirgan atomlar va ionlarning tarkibiga (o'ziga xos tortishish kuchi, rangi), ulanish turiga (elektr o'tkazuvchanligi, issiqlik o'tkazuvchanligi, qattiqligi, egiluvchanligi, eruvchanligi), va strukturaning motivi (qattiqlik).

4 . Kristallar nuqsonlari

Metall kristallar odatda kichikdir. Shunday qilib, metall mahsulot juda ko'p miqdordagi kristallardan iborat.

Bu struktura polikristal deb ataladi. Polikristalli agregatda individual kristallar to'g'ri shaklga ega bo'la olmaydi. Polikristalli agregatda notekis shaklli kristallar deyiladi donalar, yoki kristalitlar. Biroq, bu shart yagona emas. Sovuq plastmassa deformatsiyasi (prokat, chizish va h.k.) donning imtiyozli yo'nalishiga olib keladi (to'qimalar). Imtiyozli yo'nalish darajasi har xil bo'lishi mumkin va tasodifiy taqsimotdan tortib, barcha kristallar bir xil yo'naltirilgan holatgacha o'zgaradi.

Kristallanish paytida issiqlikni juda sekin olib tashlash bilan, shuningdek boshqa maxsus usullar yordamida metall bo'lagini olish mumkin, bu bitta kristall deb ataladi. yagona kristall. Katta monokristallar (og'irligi bir necha yuz gramm) ilmiy tadqiqotlar uchun, shuningdek, texnologiyaning ayrim maxsus tarmoqlari (yarimo'tkazgichlar) uchun ishlab chiqariladi.

Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, donning ichki kristall tuzilishi to'g'ri emas.

Kristallarda atomlarning ideal joylashuvidan chetlanishlar deyiladi nuqsonlar. Ular kristalli moddalarning xossalariga katta, ba'zida hal qiluvchi ta'sir ko'rsatadi.

Alohida atomlarning kristall panjaradagi noto'g'ri joylashuvi vujudga keltiradi nuqta nuqsonlari. Bir xil atomlardan tashkil topgan kristallda, masalan, metall kristallida, panjara qaysidir qismida atomlardan biri yo'qolishi mumkin. Uning o'rnida bo'shliq bo'ladi, uning atrofida - buzilgan struktura. Bunday nuqson deyiladi bo'sh joy. Agar ma'lum bir moddaning atomi yoki nopoklik atomi panjara joylaridagi atomlar orasiga tushib qolsa amalga oshirishdagi nuqson(9 -rasm).

Metall kristaldan ionli kristalga o'tishda rasm yanada murakkablashadi. Bu erda elektron neytrallikni kuzatish kerak, shuning uchun nuqsonlarning paydo bo'lishi zaryadlarning qayta taqsimlanishi bilan bog'liq. Shunday qilib, kation vakansiyasining paydo bo'lishi anion vakansiyasining paydo bo'lishi bilan birga keladi; ion kristalidagi bunday nuqson nuqson deb ataladi Shottki... Ionning interstitsial maydonga kiritilishi oldingi joyida bo'sh joy paydo bo'lishi bilan birga keladi, uni qarama -qarshi belgining zaryad markazi deb hisoblash mumkin, bu erda bizda nuqson bor Frenkel... Bu ismlar avstriyalik olim Shottki va sovet fizigi Ya.I sharafiga berilgan. Frenkel.

Nuqtali nuqsonlar turli sabablarga ko'ra, shu jumladan zarrachalarning issiqlik harakati natijasida paydo bo'ladi. Bo'sh joylar kristal atrofida aylanishi mumkin - qo'shni atom bo'shliqqa kiradi, uning joyi bo'shatiladi va hokazo. Bu qattiq jismlardagi diffuziya va yuqori haroratda seziladigan tuz va oksid kristallarining ion o'tkazuvchanligini tushuntiradi.

Ko'rib chiqilgan nuqsonlarga qo'shimcha ravishda, kristallar har doim o'z ichiga oladi tarqatish- atom qatorlarining siljishi bilan bog'liq nuqsonlar. Dislokatsiyalar qirrali va vintli. Birinchisi, atomlar bilan to'lgan samolyotlarning sinishi bilan bog'liq; ikkinchisi - o'qni unga perpendikulyar o'zaro siljishi bilan. Dislokatsiyalar kristal atrofida harakatlanishi mumkin; bu jarayon kristalli materiallarning plastik deformatsiyasi paytida sodir bo'ladi.

Keling, qandaydir sabablarga ko'ra kristall panjarada qo'shimcha yarim tekislik atomlari paydo bo'lganini tasavvur qilaylik. ekstraplane(10 -rasm). Bunday tekislikning 3-3 qirrasi hosil bo'ladi chiziqli nuqson(nomukammallik) deb ataladigan panjara chekka dislokatsiya. Chegaraning dislokatsiyasi ko'p minglab panjara parametrlari uchun uzunlikka cho'zilishi mumkin, u to'g'ri bo'lishi mumkin, lekin u bir tomonga yoki boshqa tomonga egilishi mumkin. Chegarada u spiralga burilib, vintni dislokatsiyasini hosil qilishi mumkin. Dislokatsiya atrofida elastik panjara buzilish zonasi paydo bo'ladi. Qusur markazidan panjara joyigacha bo'lgan masofa buzilmasdan, dislokatsiyaning kengligiga teng, u kichik va bir necha atom masofalarga teng.

a - bo'sh ish o'rinlari; b - almashtirilgan atom; o'rnatilgan atom

9 -rasm. Nuqtali nuqsonlar diagrammasi

Shakl 10. Kristall panjaradagi dislokatsiya

Shakl 11. Dislokatsiya dislokatsiyasi

Tarmoqning dislokatsiya hududida buzilishi tufayli (11 -rasm, a), ikkinchisi neytral holatidan osongina siljiydi va qo'shni tekislik oraliq holatga o'tadi (11 -rasm, b), ekstraplanaga aylanadi. (11 -rasm, v), chekka atomlar bo'ylab dislokatsiya hosil qiladi. Shunday qilib, dislokatsiya ekstraplanaga perpendikulyar joylashgan ma'lum tekislik (sirg'aluvchi tekislik) bo'ylab harakatlanishi (aniqrog'i, estafeta poygasi kabi uzatilishi mumkin). Zamonaviy tushunchalarga ko'ra, oddiy sof metallarda dislokatsiya zichligi, ya'ni. 1 sm 3 dagi dislokatsiyalar soni bir milliondan oshadi .. Metalllarning mexanik xossalari dislokatsiyalar soniga va ayniqsa ularning harakat va ko'payish qobiliyatiga bog'liq.

Shunday qilib, kristal tuzilishining to'g'riligi ikki turdagi nuqsonlar bilan buziladi - nuqta ( bo'sh ish o'rinlari) va chiziqli ( dislokatsiyalar). Qo'shni atom "teshikka" o'tganda, bo'sh joylar doimiy ravishda panjara ichida harakatlanib, eski joyini bo'sh qoldiradi. Atomlarning harorat va issiqlik harakatchanligining oshishi bunday hodisalar sonini ko'paytiradi va bo'sh ish o'rinlari sonini oshiradi.

Chiziqli nuqsonlar bo'sh ish o'rinlari kabi o'z -o'zidan va tartibsiz harakat qilmaydi. Biroq, dislokatsiya tekislik hosil qilib, siljiy boshlagani uchun siljish chizig'ining siljishi boshlanadi. BILAN(12 -rasm). Yuqorida aytib o'tilganidek, dislokatsiyalar atrofida buzilgan kristall panjarali maydon hosil bo'ladi. Kristall panjaraning buzilish energiyasi shunday deb ataladi Burger vektori bo'yicha.

Shakl 12. Dislokatsiya harakatining izi sifatida kesish tekisligi (C) (A-A); B-ekstraplane

Agar dislokatsiya atrofida + (13 -rasm) ABCD konturini aylantirsa, BC konturining kesimi oltita segmentdan, AB kesimi esa beshtadan iborat bo'ladi. BC-AD = b farqi, b bu erda Burger vektorining kattaligini bildiradi. Agar kontur bir nechta dislokatsiyalar atrofida chizilgan bo'lsa (bir -birining ustiga chiqib ketadigan yoki birlashuvchi kristall panjarali buzilishlar zonalari), uning qiymati har bir dislokatsiyaning Burger vektorlari yig'indisiga to'g'ri keladi. Dislokatsiyalarni ko'chirish qobiliyati Burger vektorining kattaligi bilan bog'liq.

Rasm 13. Chiziqli dislokatsiya uchun Burgerlar vektorini aniqlash sxemasi

4.1 Yuzaki nuqsonlar

Yuzaki panjara nuqsonlari bir -birining ustiga qo'yilgan yoriqlar va don chegaralarini o'z ichiga oladi.

Paketdagi nuqson. Oddiy to'liq dislokatsiya harakat qilganda, atomlar ketma -ket bir muvozanat holatidan ikkinchisiga o'tadi, qisman dislokatsiya esa, atomlar ma'lum kristalli panjara uchun xos bo'lmagan yangi pozitsiyalarga o'tadi. Natijada, materialda qadoqlash nuqsoni paydo bo'ladi. Yig'ma yoriqlar paydo bo'lishi qisman dislokatsiyalar harakati bilan bog'liq.

Qoplamali yorilish energiyasi katta bo'lsa, dislokatsiyaning qisman energiyaga bo'linishi energetik jihatdan noqulay bo'ladi, agar yig'ilish nosozligi energiyasi kichik bo'lsa, dislokatsiyalar qisman bo'linadi va ular orasida yig'ma yoriq paydo bo'ladi. Qusur energiyasi past bo'lgan materiallar qadoqlash nuqsoni yuqori bo'lgan materiallarga qaraganda kuchliroqdir.

Don chegaralari tartibsiz shakldagi ikkita kristal orasidagi tor o'tish mintaqasini ifodalaydi. Don chegaralarining kengligi, qoida tariqasida, atomlararo 1,5-2 masofani tashkil qiladi. Don chegaralaridagi atomlar muvozanat holatidan siljiganligi uchun don chegaralarining energiyasi oshadi. Donning chegaraviy energiyasi asosan qo'shni donalarning kristall panjaralarining noto'g'ri yo'nalish burchagiga bog'liq. Noto'g'ri yo'nalishning kichik burchaklarida (5 gradusgacha) don chegaralarining energiyasi amalda noto'g'ri yo'nalish burchagi bilan mutanosib. Burilish burchagi 5 darajadan oshganda, don chegaralarida dislokatsiya zichligi shunchalik yuqori bo'ladiki, dislokatsiya yadrolari birlashadi.

Donning chegaraviy energiyasining (Err) noto'g'ri yo'nalish burchagiga bog'liqligi (q). qsp 1 va qsp 2 - maxsus chegaralarni noto'g'ri yo'naltirish burchaklari.

Qo`shni donalarning noto`g`ri yo`nalishining muayyan burchaklarida don chegaralarining energiyasi keskin kamayadi. Bunday don chegaralari maxsus deb ataladi. Shunga ko'ra, chegaralar energiyasi minimal bo'lgan chegaralarni yo'naltirmaslik burchaklari maxsus burchaklar deb ataladi. Donni maydalash metall materiallarning elektr qarshiligining oshishiga va dielektriklar va yarimo'tkazgichlarning elektr qarshiligining pasayishiga olib keladi.

5 . Atom kristalining tuzilishi

Har qanday modda uchta agregat holatida bo'lishi mumkin - qattiq, suyuq va gazsimon.

Qattiq modda tortishish kuchi ta'sirida o'z shaklini saqlab qoladi, suyuq modda esa tarqaladi va idish shaklini oladi. Biroq, bu ta'rif moddaning holatini tavsiflash uchun etarli emas.

Masalan, qattiq shisha qizdirilganda yumshaydi va asta -sekin suyuq holatga aylanadi. Teskari o'tish ham muammosiz o'tadi - harorat pasayishi bilan suyuq shisha qalinlashadi va nihoyat qalinlashadi. Shisha suyuqlikdan "qattiq" holatga o'tishning ma'lum bir haroratiga ega emas va xususiyatlarning keskin o'zgarishi harorati (nuqtasi) yo'q. Shuning uchun "qattiq" oynani juda qalinlashgan suyuqlik deb hisoblash tabiiy.

Binobarin, qattiqdan suyuqlikka va suyuqdan qattiq holatga o'tish (shuningdek, gazsimondan suyuqlikka) ma'lum bir haroratda sodir bo'ladi va xossalarning keskin o'zgarishi bilan birga kechadi.

Gazlarda zarrachalarning (atomlar, molekulalar) joylashishida qonuniyat yo'q; zarralar xaotik tarzda harakatlanadi, bir -birlarini qaytaradi va gaz eng katta hajmni egallaydi.

Qattiq jismlarda atomlarning joylashish tartibi aniq, muntazam, o'zaro tortishish va itarish kuchlari muvozanatli, qattiq jism esa o'z shaklini saqlab qoladi.

Shakl 14. Qattiq, suyuq va gazsimon holatdagi harorat va bosimga bog'liq bo'lgan joylar

Suyuqlikda zarralar (atomlar, molekulalar) faqat shunday deb ataladigan narsani saqlab qoladi qisqa muddatli buyurtma, o'sha. oz miqdordagi atomlar qattiq jismdagi kabi butun hajmdagi atomlar emas, balki muntazam ravishda kosmosda joylashgan. Qisqa masofali tartib beqaror: u paydo bo'ladi va keyin baquvvat termal tebranishlar ta'siri ostida yo'qoladi. Shunday qilib, suyuq holat, xuddi qattiq va gazsimon holat oralig'ida; tegishli sharoitda, oraliq erishsiz qattiq jismdan gaz holatiga to'g'ridan -to'g'ri o'tish mumkin - sublimatsiya(14 -rasm). Zarrachalarning (atomlar, molekulalar) kosmosda to'g'ri, muntazam joylashishi xarakterlidir kristalli holat.

Kristall tuzilishini fazoviy panjara shaklida tasavvur qilish mumkin, uning tugunlarida atomlar joylashgan (15 -rasm).

Metalllarda, kristall panjara joylarida atomlar emas, balki musbat zaryadlangan nonlar joylashgan va ular orasida erkin elektronlar harakat qiladi, lekin odatda atomlar kristall panjara joylarida joylashgan deyishadi.

Shakl 15. Elementar kristalli hujayra (oddiy kub)

5. 2 Metalllarning kristalli panjaralari

Kristalli holat, birinchi navbatda, kosmosda atomlarning ma'lum, muntazam joylashishi bilan tavsiflanadi . Bu shuni anglatadiki, kristalda har bir atom bir xil miqdordagi eng yaqin atomlarga ega - qo'shnilari undan bir xil masofada joylashgan. Metall atomlarining (ionlarining) bir -biriga yaqinroq, zichroq joylashish tendentsiyasi, metall atomlarining kristallardagi o'zaro joylashuvining kombinatsiyalari sonining oz bo'lishiga olib keladi.

Kristalda atomlarning o'zaro joylashish variantlarini tasvirlash uchun bir qancha sxemalar va usullar mavjud. Samolyotlardan birida atomlarning o'zaro joylashishi atomlarning joylashish diagrammasida ko'rsatilgan (15 -rasm). Atomlar markazlari orqali chizilgan xayoliy chiziqlar atomlari joylashgan tugunlarda panjara hosil qiladi (musbat zaryadli nononlar); bu shunday deyiladi kristallografik tekislik. Parallel kristallografik tekisliklar bir necha marta takrorlanadi fazoviy kristall panjara, ularning tugunlari atomlarning (ionlarning) joylashuvi. Qo'shni atomlarning markazlari orasidagi masofalar o'lchanadi angstroms(1 A 10-8 sm) yoki v kiloix - kX x (1 kX = 1.00202 A). Atomlarning kosmosda o'zaro joylashishi va atom masofalari orasidagi qiymat rentgen-diffraktsion tahlil yordamida aniqlanadi. Atomlarning kristallga joylashishi fazoviy sxemalar ko'rinishida ifodalanishi juda qulaydir. birlik kristalli hujayralar. Elementar kristalli hujayra - bu atomlarning eng kichik kompleksi bo'lib, ular kosmosda ko'p marta takrorlanganda fazoviy kristall panjarani ko'paytirishga imkon beradi. Kristalli hujayralarning eng oddiy turi kubik panjarasi. Oddiy kubik panjarasida atomlar etarlicha mahkamlangan emas. Metall atomlarining bir -biriga eng yaqin joylarni egallash tendentsiyasi boshqa turdagi panjaralarning paydo bo'lishiga olib keladi: tana markazli kubik( 16 -rasm, lekin), yuzi markaziy kubik( 16 -rasm, b) vaolti burchakli qadoqlangan(16 -rasm , e). Shunday qilib, metallar va metall bo'lmaganlarga qaraganda yuqori zichlikka ega.

Atomlarni tasvirlaydigan doiralar kubning markazida va uning tepasida (tanaga yo'naltirilgan kub) yoki yuzlar markazida va kubning tepasida (yuz markazli kub) yoki a shaklida joylashgan. olti burchakli, uning ichiga olti burchak qo'yilgan, yuqori tekisligining uchta atomlari olti burchakli prizma ichida joylashgan (olti burchakli panjara).

16 -rasmda ko'rsatilgan kristall panjarani tasvirlash usuli shartli (har qanday boshqa kabi). Balki, kristalli panjaradagi atomlarni teginuvchi sharlar shaklida tasvirlash to'g'riroqdir (16-rasmdagi chap diagrammalar). Biroq, kristall panjaraning bunday tasviri har doim ham qabul qilinganidan ko'ra qulay emas (16-rasmdagi o'ngdagi diagrammalar).

a - kubik markazli;

b - kub yuzli markazlashtirilgan;

b-olti burchakli qadoqlangan

Shakl 16. Elementar kristall hujayralar

6 . Metalllarning kristallanishi

6 .1 Moddaning uchta holati

Ma'lumki, har qanday modda uchtadan bo'lishi mumkin agregat holatlar: suyuq, qattiq va gazsimon. Toza metallarda ma'lum haroratda yig'ilish holatining o'zgarishi sodir bo'ladi: qattiq holat erish nuqtasida suyuq holat bilan almashtiriladi, suyuq holat qaynash nuqtasida gaz holatiga o'tadi. O'tish harorati bosimga bog'liq (17 -rasm), lekin doimiy bosimda ular aniq.

Erish nuqtasi metall xususiyatlarining ayniqsa muhim doimiyidir. Har xil metallar uchun juda keng diapazonda o'zgaradi - minus 38,9 ° S dan, simob uchun - eng past eriydigan metall, xona haroratida suyuq holatda, eng olovga chidamli metall uchun - volframda 3410 ° S gacha.

Kam eriydigan metallarning (qalay, qo'rg'oshin va boshqalar) xona haroratida past kuchlilik (qattiqlik), asosan, bu metallar uchun xona harorati erish nuqtasidan olovga chidamli metallarga qaraganda kamroq masofada joylashganligidan kelib chiqadi.

Suyuq holatdan qattiq holatga o'tish paytida kristall panjara hosil bo'ladi, kristallar paydo bo'ladi. Bu jarayon deyiladi kristallanish.

Ko'p sonli zarrachalarga (atomlarga, molekulalarga) ega bo'lgan tizimning energiya holati maxsus termodinamik F funktsiyasi bilan tavsiflanadi. erkin energiya (erkin energiya F = (U - TS), qaerda U - tizimning ichki energiyasi; T- mutlaq harorat; S-entropiya).

17 -rasm. Suyuqlikning erkin energiyasi va kristallik holatining haroratga qarab o'zgarishi

Ga teng bo'lgan haroratda T s, suyuq va qattiq holatlarning erkin energiyalari teng, har ikki holatda ham metall muvozanatda. Bu harorat T s va bor muvozanat yoki nazariy kristallanish harorati.

Biroq, bilan T s kristallanish jarayoni (erishi) mumkin emas, chunki ma'lum bir haroratda

Kristallanish boshlanishi uchun bu jarayon tizim uchun termodinamik jihatdan foydali bo'lishi va tizimning erkin energiyasining kamayishi bilan birga bo'lishi kerak. 17 -rasmda ko'rsatilgan egri chiziqlardan ko'rinib turibdiki, bu faqat suyuqlik nuqtadan pastda soviganida mumkin T s. Kristallanish amalda boshlanadigan haroratni chaqirish mumkin haqiqiy kristallanish harorati.

Suyuqlikni muvozanatli kristallanish haroratidan pastroqqa sovutish deyiladi gipotermiya. Bu sabablar, shuningdek, kristalli holatidan suyuq holatga teskari aylanish faqat haroratdan yuqori bo'lishi mumkinligiga olib keladi. T s bu hodisa deyiladi qizib ketish.

Supero'tkazish miqdori yoki darajasi - bu nazariy va haqiqiy kristallanish harorati o'rtasidagi farq.

Agar, masalan, surmaning nazariy kristallanish harorati 631 ° S bo'lsa va kristallanish jarayoni boshlanishidan oldin suyuq surma 590 ° C gacha sovigan va shu haroratda kristallangan bo'lsa, u holda supero'tish darajasi. NS 631-590 = 41 ° S farq bilan aniqlanadi. Metallning suyuqlikdan kristalli holatga o'tish jarayonini vaqt - harorat koordinatalarida egri chiziqlar bilan tasvirlash mumkin (18 -rasm).

Metallni suyuq holatda sovutish haroratning asta -sekin pasayishi bilan kechadi va uni oddiy sovutish deb atash mumkin, chunki bu holatda sifat o'zgarishi yo'q.

Kristallanish haroratiga yetganda, harorat-vaqt egri chizig'ida gorizontal maydon paydo bo'ladi, chunki issiqlik yo'qotilishi kristallanish paytida chiqarilgan issiqlik bilan qoplanadi. yashirin kristallanish issiqligi. Kristallanish oxirida, ya'ni. qattiq holatga to'liq o'tgandan so'ng, harorat yana pasaya boshlaydi va qattiq kristalli modda soviydi. Nazariy jihatdan, kristallanish jarayoni egri 1 bilan tasvirlangan . Egri 2 haqiqiy kristallanish jarayonini ko'rsatadi. Suyuqlik doimiy sovutish ostida sovutish harorati T p , nazariy kristallanish harorati ostida T s. Harorat ostida soviganida T s kristallanish jarayoni uchun zarur bo'lgan energiya sharoitlari yaratilgan.

Shakl 18. Kristallanish paytida sovutish egri chiziqlari

6 .2 Mexanizmkristallanish jarayoni

1878 yilda D.K. Chernov quyma po'latning tuzilishini o'rganib, kristallanish jarayoni ikkita elementar jarayondan iboratligini ta'kidladi. Birinchi jarayon Chernov "rudiments" deb atagan kristallarning eng kichik zarrachalarining yadrosidan iborat bo'lib, endi ular deyiladi embrionlar yoki kristallanish markazlari. Ikkinchi jarayon bu markazlardan kristallarning o'sishidan iborat.

O'sishga qodir embrionning minimal hajmi deyiladi embrionning kritik kattaligi, va bunday embrion deyiladi barqaror.

Kristalli birikmalar shakli

Kristalizatsiyaga bo'lgan haqiqiy qiziqish jarayonga shunchalik kuchli ta'sir etadigan turli omillar ta'siri bilan murakkablashadiki, gipotermiya darajasining ahamiyati ikkinchi darajali bo'lishi mumkin.

Suyuqlik holatidan kristallanish jarayonida, jarayonning tezligi va issiqlik o'tkazuvchanligi uchun issiqlik chiqarish tezligi va yo'nalishi, erimagan zarrachalarning mavjudligi, suyuqlikning konveksion oqimlari va boshqalar kabi omillar katta ahamiyatga ega. hosil bo'lgan kristallarning shakli.

Kristal boshqa tomonga qaraganda issiqlikni olib tashlash yo'nalishida tezroq o'sadi.

Agar o'sayotgan kristalning lateral yuzasida bo'rtma paydo bo'lsa, u holda kristal lateral yo'nalishda o'sish qobiliyatiga ega bo'ladi. Natijada, daraxtga o'xshash kristall hosil bo'ladi dendrit, sxematik tuzilishi, birinchi bo'lib D. K. Chernov tomonidan tasvirlangan, 19 -rasmda ko'rsatilgan.

Shakl 19. Dendrit diagrammasi

Ingot tuzilishi

Quyma quyma tuzilishi uchta asosiy zonadan iborat (20 -rasm). Birinchi zona ochiq nozik taneli qobiq 1, disorientatsiyalangan kichik kristallardan - dendritlardan iborat. Suyuq metalning yupqa qo'shni qatlamida qolip devorlari bilan birinchi aloqa qilganda, haroratning keskin gradyani va haddan tashqari sovish hodisasi ro'y beradi, bu esa ko'p sonli kristallanish markazlarining paydo bo'lishiga olib keladi. Natijada, qobiq nozik taneli tuzilishga ega bo'ladi.

Külçenin ikkinchi zonasi ustunli kristalli zona 2. Qobiq paydo bo'lgandan so'ng, issiqlikni olib tashlash shartlari o'zgaradi (termal qarshilik tufayli, qolib devorining harorati oshishi va boshqa sabablarga ko'ra), qo'shni suyuq metall qatlamidagi harorat gradyani keskin pasayadi va natijada , po'latdan haddan tashqari sovutish darajasi pasayadi. Natijada, oz sonli kristallanish markazlaridan, odatda, qobiq yuzasiga yo'naltirilgan ustunli kristallar (ya'ni, issiqlik olib tashlash yo'nalishi bo'yicha) o'sa boshlaydi.

Kuyumning uchinchi zonasi - tenglashtirilgan kristalli zona3 . Külçe markazida endi issiqlik uzatishning aniq yo'nalishi yo'q. "Qattiqlashtiruvchi metallning harorati har xil nuqtalarda deyarli to'la -to'kis tenglashadi va uning turli nuqtalarida kristallar rudimentlari paydo bo'lishi natijasida suyuqlik xuddi go'yoki shilimshiq holatga o'tadi. Bundan tashqari, rudimentslar boltalarda o'sadi - turli yo'nalishdagi novdalar, bir -biri bilan uchrashadi "(Chernov D.K.). Bu jarayon natijasida tenglashtirilgan tuzilish hosil bo'ladi. Bu erda kristalli yadrolar odatda suyuq po'latdan yasalgan yoki tasodifan unga tushgan yoki suyuq metalda erimaydigan (refrakter komponentlar) bo'lgan har xil mayda qo'shimchalardir.

Kuyumning asosiy qismida ustunli va ekvaksial kristallar zonasining nisbiy taqsimlanishi katta ahamiyatga ega.

Ustunli kristallar zonasida metall zichroq, u kamroq chig'anoqlar va gaz pufakchalarini o'z ichiga oladi. Biroq, ustunli kristallarning birlashish nuqtalari past kuchga ega. Ustunli kristallar zonalarining birlashishiga olib keladigan kristallanish deyiladi transkristallanish.

Suyuq metall kristallangan metalga qaraganda katta hajmga ega, shuning uchun kristallanish paytida qolipga quyilgan metall hajmi kamayadi, bu esa bo'shliqlar paydo bo'lishiga olib keladi. qisqaruvchi qobiqlar; qisqaruvchi bo'shliqlar bir joyga to'planishi mumkin yoki quyma yoki uning bir qismi bo'ylab tarqalishi mumkin. Ularni suyuq metalda eriydigan, lekin kristallanish jarayonida ajralib chiqadigan gazlar bilan to'ldirish mumkin. Yaxshi deoksidlangan deb ataladi tinch po'lat, izolyatsiyalangan kengaytmasi bo'lgan qolipga quyilsa, ingotning yuqori qismida qisqaruvchi bo'shliq hosil bo'ladi va butun ingot hajmida oz miqdordagi gaz pufakchalari va bo'shliqlar bo'ladi (21 -rasm, lekin). Etarli darajada oksidlanmagan, deyiladi qaynab turgan po'lat, butun hajmda chig'anoqlar va pufakchalarni o'z ichiga oladi (21 -rasm, b).

Shakl 20. Po'lat quyma strukturasining sxemasi

21 -rasm. Sekin (a) va qaynab turgan (b) po'latlarda qisqarish bo'shlig'i va bo'shliqlarning tarqalishi

7 . Metalllarning deformatsiyasi

7.1 Elastik va plastik deformatsiya

Materialga qo'llaniladigan stress deformatsiyaga olib keladi. Deformatsiya bo'lishi mumkin elastik, tushirishdan keyin yo'qoladi va plastik, yukni olib tashlagandan keyin qoladi.

Elastik va plastik deformatsiyalar chuqur jismoniy farqga ega.

Tashqi kuch ta'sirida elastik deformatsiyalanish paytida kristall panjaradagi atomlar orasidagi masofa o'zgaradi. Yukni olib tashlash atomlararo masofaning o'zgarishiga sabab bo'lgan sababni yo'q qiladi, atomlar asl joylariga qaytadi va deformatsiya yo'qoladi.

Plastik deformatsiya - bu butunlay boshqacha, ancha murakkab jarayon. Plastik deformatsiya paytida kristalning bir qismi boshqasiga nisbatan siljiydi (siljiydi). Agar yuk olib tashlansa, u holda kristalning harakatlangan qismi eski joyiga qaytmaydi; deformatsiya saqlanib qoladi. Bu siljishlar, masalan, 22 -rasmda ko'rsatilgandek, mikroyapısal tekshirish orqali aniqlanadi.

...

Shunga o'xshash hujjatlar

Minerallarning kristall va amorf jismlar sifatida morfologiyasi, Mohs shkalasi. Makroskopik diagnostikada ishlatiladigan mineral xossalari. Toshlarning parchalanishi. Energiya manbai, omillar, ob -havo turlari, geologik natija: havo qobig'i.

sinov, 29.01.2011 qo'shilgan


Minerallarning optik va elektr xossalari, minerallardan fan va texnikada foydalanish yo'nalishlari. "Fosfatlar" sinfidagi minerallarning tavsifi. Klassik cho'kindi jinslar, grafit konlari, yotqiziqlarning genetik turlarining xususiyatlari.

test, 20.12.2010 yil qo'shilgan


Har qanday geologik shakllanishlarning kelib chiqish jarayoni sifatida minerallarning genezisini o'rganish. Genezning asosiy turlari: endogen, ekzogen va metamorfik. Kristal etishtirish usullari: bug'dan, gidrotermal eritmadan, suyuq va qattiq fazadan.

referat, 23.12.2010 yil qo'shilgan


Tananing deformatsiyasi - tashqi kuchlar ta'sirida tananing shakli va hajmining o'zgarishi, uning navlari: elastik, plastmassa, qoldiq, mo'rt. Burmalar tuzilishi, ularning tarkibiy qismlari va o'rganilishi, morfologik tasnifi, hosil bo'lishining geologik sharoitlari.

taqdimot 23.02.2015 yilda qo'shilgan


Kristallarni tasniflash tamoyillari. Volfram sinfidagi minerallarning fizik xususiyatlari, kelib chiqishi va qo'llanilishi. Amorf jismlarning xususiyatlari. Kristalli moddalarning xususiyatlari. Cho'kindi kelib chiqadigan qora metallurgiya minerallari, ularning paydo bo'lish mexanizmi.

sinov, 04/03/2012 qo'shilgan


Minerallarning morfologiyasi, ularning xossalari, tarkibi va tuzilishiga bog'liqligi. Mineralogiyaning rivojlanishi, boshqa yer fani bilan aloqasi. Tabiatdagi minerallarning shakllari. Tabiiy va sun'iy minerallarning odati, ularning o'ziga xos og'irligi va sinuvchanligi. Mohs qattiqlik shkalasi.

taqdimot 25.01.2015 yilda qo'shilgan


Minerallarning tabiatdagi kontseptsiyasi va o'rni, ularning tuzilishi va inson organizmidagi ahamiyati, salomatlik uchun zarur dozalarni aniqlash. Qadim zamonlardan hozirgi kungacha minerallarni tadqiq qilish tarixi. Minerallarning tasnifi, ularning fizik -kimyoviy xossalari.

referat, 22.04.2010 yil qo'shilgan


Minerallarning fizik xususiyatlari va ulardan diagnostik belgilar sifatida foydalanish. Tog 'jinslari haqida tushuncha va ularni tasniflashning asosiy tamoyillari. Foydali qazilmalar konlarini o'zlashtirishda tabiatni muhofaza qilish. Geologik bo'limlarni tuzish.

test, 16.12.2015 yil qo'shilgan


Oksidlarning hosil bo'lishi turli xil geologik jarayonlar bilan bog'liq: endogen, ekzogen va metamorfik. Arsenolitning fizik xususiyatlari - nodir mineral, mishyak oksidi. Kvartsning kimyoviy formulasi, morfologiyasi, navlari va shakllanishi.

taqdimot 02.05.2016 yilda qo'shilgan


Minerallarning genezisi, paragenezi, tipomorfizmi va boshqa genetik xususiyatlarini aniqlash va tushunish. Genetik mineralogiyaning ahamiyati. Har xil geologik va fizik -kimyoviy jarayonlar va er qobig'ining turli sohalarida minerallarning o'zgarishi.

Ichki tuzilishiga qarab, kristalli va amorf qattiq moddalar ajralib turadi.

Kristalli geometrik jihatdan to'g'ri joylashtirilgan moddiy zarrachalardan - ionlardan, atomlardan yoki molekulalardan hosil bo'lgan qattiq moddalar deyiladi. Ularning tartibli, tartibli joylashuvi fazoda kristall panjara hosil qiladi - cheksiz uch o'lchovli davriy shakllanish. Unda tugunlar (alohida nuqtalar, atomlar va ionlarning tortishish markazlari), qatorlar (bitta to'g'ri chiziqda joylashgan tugunlar to'plami) va tekis panjaralar (har qanday uchta tugun orqali o'tuvchi tekisliklar) ajratiladi. Kristallarning geometrik to'g'ri shakli, birinchi navbatda, ularning qat'iy muntazam ichki tuzilishi bilan bog'liq. Kristall panjara panjaralari haqiqiy kristalning yuzlariga mos keladi, kataklarning kesishgan joylari - qatorlar - kristallarning chetlariga, qirralarning kesishish nuqtalari esa kristallarning tepalariga to'g'ri keladi. Ma'lum minerallar va jinslarning ko'pchiligi, shu jumladan tosh qurilish materiallari, kristalli qattiq moddalardir.

Barcha kristallar bir qator asosiy xususiyatlarga ega.

Strukturaning bir xilligi- uning kristall panjarasi hajmining barcha qismlarida atomlarning o'zaro joylashishining bir xil namunasi.

Anizotropiya - kristall panjaraning parallel va parallel bo'lmagan yo'nalishlarida kristallarning fizik xususiyatlarining farqi (issiqlik o'tkazuvchanligi, qattiqligi, elastikligi va boshqalar). Kristallarning xususiyatlari parallel yo'nalishlarda bir xil, lekin parallel bo'lmaganlarida bir xil emas.

O'z-o'zini ko'rish qobiliyati o'sha. erkin kristall o'sishi bilan oddiy ko'pburchak shaklini oladi.

Simmetriya- kristal yoki uning qismlarini fazoviy panjara simmetriyasiga mos keladigan ma'lum nosimmetrik transformatsiyalar bilan birlashtirish imkoniyati.

Amorf yoki mineraloidlar - bu qattiq zarrachalar (atomlar, ionlar, molekulalar), masalan, shisha, qatron, plastmassa va boshqalarning geometrik shakli.

Minerallarning kristalli shakllarini o'rganish shuni ko'rsatdiki, kristallar olami simmetriya bilan ajralib turadi, bu ularning tashqi ko'rinishining geometrik shaklida yaxshi kuzatiladi.

Ob'ektni nosimmetrik deb hisoblash mumkin, agar uni o'zi bilan muayyan transformatsiyalar bilan birlashtirish mumkin bo'lsa: aylanishlar, oyna tekisligidagi akslar, simmetriya markazida aks ettirish. Geometrik tasvirlar (yordamchi tekisliklar, to'g'ri chiziqlar, nuqtalar), ularning yordamida hizalanishga erishiladi, simmetriya elementlari deyiladi. Bunga simmetriya o'qlari, simmetriya tekisliklari, simmetriya markazi (yoki inversiya markazi) kiradi.

Simmetriya markazi (C belgisi) - bu raqam ichidagi yagona nuqta bo'lib, u orqali har qanday to'g'ri chiziq shaklning bir xil va qarama -qarshi joylashgan qismlari teng masofada kesishadi. Simmetriya tekisligi (P belgisi) - bu figurani ikkita teng qismga bo'ladigan xayoliy tekislik, shuning uchun uning qismlaridan biri ikkinchisining ko'zgusi. Simmetriya o'qi xayoliy to'g'ri chiziq bo'lib, uning atrofida aylanayotganda, rasmning bir xil qismlari takrorlanadi.

Bunday hizalanishga olib keladigan o'qning eng kichik burilish burchagi simmetriya o'qining elementar burilish burchagi deb ataladi. "lekin". Uning qiymati simmetriya o'qining tartibini belgilaydi "NS", bu raqam 360 ° to'liq aylantirilganda o'z-o'zini tekislash soniga teng (NS = 360/lekin). Simmetriya o'qlari harf bilan belgilanadi L o'qning tartibini ko'rsatuvchi raqamli indeks bilan - L n. Kristallarda faqat ikkinchisining o'qlari isbotlangan ( L 2), uchinchi ( B b), to'rtinchi (B 4) va oltinchi tartib (L 6). Uchinchi L 3, to'rtinchi o'qlar L 4 va oltinchi L 6 tartib yuqori darajadagi o'qlar deb hisoblanadi.

Inversion-rotary (yoki inversion) (belgilash L ichida) ma'lum bir burchak ostida aylanayotganda, simmetriya markazida bo'lgani kabi, figuraning markaziy nuqtasida ham aks etganda, tasavvur o'zini o'zi bilan birlashtiradi. Kristallar uchun faqat quyidagi tartiblarning teskari o'qlari bo'lishi mumkinligi ko'rsatilgan L n, L a, L iV L i4 , L i6. Kristalli ko'pburchak simmetriya elementlarining to'liq to'plami simmetriya turi deb ataladi. Simmetriyaning atigi 32 klassi bor (1.1 -jadval). Ularning har biri o'ziga xos simmetriya formulasi bilan ajralib turadi. U ketma -ket quyidagi tartibda yozilgan kristall simmetriya elementlaridan iborat: simmetriya o'qlari (yuqori darajadan pastgacha), simmetriya tekisliklari, simmetriya markazi. Masalan, kub uchun simmetriya formulasi 3Z 4 4L 3 6Z 2 9PC (to'rtinchi tartibli uchta o'q, to'rtinchi uchinchi tartibli o'q, oltinchi ikkinchi tartibli o'q, to'qqizta simmetriya tekisligi, simmetriya markazi).

Simmetriya va kristallografik yo'nalishlarga ko'ra, 32 turdagi simmetriya uchta toifaga bo'linadi: pastki, o'rta va yuqori. Eng past toifadagi kristallar aniq anizotropik xususiyatlarga ega bo'lgan eng kam nosimmetrikdir, ular ikkinchi darajadan yuqori simmetriya o'qlariga ega emas. O'rta toifadagi kristallar 2 dan yuqori tartibning simmetriya o'qiga to'g'ri keladigan asosiy o'qning mavjudligi bilan tavsiflanadi, ya'ni. 3, 4 yoki 6 -tartibli o'q bilan, oddiy yoki teskari. Yuqori toifadagi kristallar uchun 3 -darajali to'rtta o'qning mavjudligi majburiydir. Uch toifa 7 ta tizimga bo'lingan. Tizim bir xil nosimmetriklikdagi kristallarni birlashtiradi va bir xil kristallografik o'qlarga ega. Pastki toifaga triklinik, monoklinik va rombik tizimlar, o'rta toifaga trigonal, tetragonal va olti burchakli tizimlar, yuqori toifaga kubiklar kiradi.

Kristallarning ichki tuzilish tartibi, unda moddiy zarrachalarning joylashishining uch o'lchovli davriyligi kristallarning to'g'ri tashqi shaklini aniqlaydi. Har bir mineral o'ziga xos kristal shakliga ega, masalan, tosh kristalli kristallari olti burchakli piramidalar bilan chegaralangan olti burchakli prizma shakliga ega. Tosh tuzi, pirit va ftorit kristallari ko'pincha yaxshi rivojlangan kub shaklida uchraydi. Kristalli ko'pburchakning oddiy shakli - bu simmetriya elementlari bilan bog'langan teng (shakli va o'lchami bo'yicha) yuzlar to'plami. Birlashtirilgan shakl - bu ikki yoki undan ortiq oddiy shaklga ega bo'lgan ko'p qirrali kesma. Hammasi bo'lib 47 ta oddiy shakllar o'rnatildi: eng past toifada - 7 ta oddiy shakl, o'rtada - 25 ta, eng yuqori - 15. Kosmosdagi yuzlarning o'zaro joylashuvi koordinata o'qlari va ma'lum kristallografik belgilar yordamida dastlabki yuz. Har bir oddiy shakl yoki oddiy shakllarning kombinatsiyasi ramzlar to'plami bilan tavsiflanadi, masalan, kub uchun belgilar oltita yuzdan iborat: (100), (010), (001), (100), (010) va 001).

1.1 -jadval

	Singoniya	Simmetriya turlari
		ibtidoiy	markaziy		eksenel	planaksial	Inversiya ibtidoiy	Inversiya- tekislik
	Triklinnaya
	Monoklinika
	Rombik					3L 2 3PC
	Trigonal					1_z31_ 2 havo mudofaa tizimi
	Tetragonal
	Olti burchakli							L i6 3L 2 3P = L 3 3L 2 4P
	Kubik	41_z31_ 2	4L 3 3L 2 3 PC	4L 3 3L 2 6P	3L 4 4L 3 6L 2	3L 4 4L 3 6L 2 9PC

Kristalli tuzilishga ega bo'lgan minerallar ma'lum turdagi kristall panjaraga ega, ularning zarrachalari kimyoviy bog'lanishlar bilan ushlab turiladi. Valentli elektronlar kontseptsiyasiga asoslanib, kimyoviy bog'lanishning to'rtta asosiy turi ajratiladi: 1) ionli yoki geteropolyar (mineral-halit), 2) kovalent yoki gomeopolyar (mineral-olmos), 3) metall (mineral-oltin), 4) molekulyar yoki van -der -Vals. Bog'lanish tabiati kristalli moddalarning xususiyatlariga ta'sir qiladi (mo'rtlik, qattiqlik, egiluvchanlik, erish nuqtasi va boshqalar). Kristal bir turdagi bog'lanishni (gomodezik tuzilish) yoki bir nechta turlarni (heterodezik tuzilish) o'z ichiga olishi mumkin.

Minerallarning haqiqiy tarkibi va tuzilishi kimyoviy formulalar va minerallar hosil bo'lishining strukturaviy diagrammalarida ifodalangan ideallardan farq qiladi. Ularning o'zgarishlari polimorfizm va izomorfizmning nazariy tushunchalari doirasida ko'rib chiqiladi. Polimorfizm- tashqi sharoitlar (harorat, bosim, muhitning kislotaligi va boshqalar) ta'sirida kimyoviy tarkibini o'zgartirmasdan, uning tuzilishini o'zgartirish. O'tishning ikki turi mavjud: qaytariladigan - enantiotrop (har xil modifikatsiyalar Si0 2: kvarts - tridimit - kristobalit) va qaytarilmas - monotrop (modifikatsiyalari C: grafit - olmos). Agar bunday o'tish birlamchi mineral kristallari shakli saqlanib qolsa, psevdomorflar paydo bo'ladi. Polimorfizmning yana bir turi - polipipiya - bir xil o'lchamli qatlamlarning siljishi yoki aylanishi natijasida hosil bo'ladi, bu esa strukturaviy navlarning paydo bo'lishiga olib keladi. Izomorfizm- mineralning kimyoviy tarkibining o'zgarishi (bitta ion yoki ionli guruhni boshqa ion yoki ionlar guruhiga almashtirish), uning kristalli tuzilishini saqlab qolish bilan. Bunday almashtirishlarning zaruriy sharti bir -birining o'rnini bosadigan ionlarning kimyoviy xossalari va kattaliklarining yaqinligi. Izovalent (o'rnini bosuvchi ionlar yoki atomlar bir xil valentlikka ega) va heterovalent (almashtiruvchi ionlar har xil valentlikka ega, lekin strukturaning elektron neytralligi saqlanib qolgan) izomorfizm mavjud. Izomorfizm natijasida hosil bo'lgan o'zgaruvchan tarkibli kimyoviy birikmalar qattiq eritmalar deb ataladi. Vujudga kelish mexanizmiga qarab, almashtirishning qattiq eritmalari ajratiladi (bir turdagi ionlar qisman boshqasi bilan almashtiriladi), interstitsiallar (interstitsial tuzilish bo'shliqlariga qo'shimcha ionlar kiritiladi) va olib tashlashlar (kristall panjaraning ba'zi tugunlari). bepul). Qattiq eritmalardagi izomorfik almashtirishlar to'liq va cheklanganlarga bo'linadi (iflosliklarning kristalli tuzilishga ma'lum chegaralarda kirishi). O'zgartirish darajasi ionlarning kimyoviy xossalari va kattaliklarining o'xshashligiga, shuningdek qattiq eritma hosil bo'lishining termodinamik shartlariga bog'liq: kimyoviy xossalari qanchalik yaqin bo'lsa va ion radiuslarining nisbiy farqi shunchalik kichik bo'lsa, sintez harorati, izomorf qattiq eritmalar hosil bo'lishi osonroq.

Kristalli qattiq moddiy zarrachalarning kosmosda yoki strukturaviy tipdagi ma'lum bir joylashuvi bilan tavsiflanadi (1.1 -rasm). Xuddi shu tuzilish turiga mansub kristallar o'xshashligiga qadar bir xil; shuning uchun tavsif uchun kristall panjaraning strukturaviy turi va parametrlari (o'lchamlari) ko'rsatiladi. Quyidagilar eng keng tarqalgan strukturali turlar: oddiy moddalar uchun mis, magniy, olmos (1.1a -rasm) va grafit (1.16 -rasm) ning konstruktiv turlari xarakterlidir; AB tipidagi ikkilik birikmalar uchun - strukturaviy turlar Na Cl(1.1c -rasm), CsCl, sfalerit ZnS, vursit ZnS, nikelin NiAs, kabi ikkilik birikmalar uchun AB 2 - floritning strukturaviy turlari CaF 2, rutil Ti0 2, korund A1 2 0 3, perovskit SATU 3, shpinellar MgAl 2 0 4.

Guruch. 1.1 Kristall panjaralar: a) olmos, b) grafit, v) tosh tuzi

Kristallografiya va mineralogiya, Asosiy tushunchalar, Boyko S.V., 2015.

Muntazam kristalli ko'pburchak tushunchasi va ularning simmetriyasi berilgan. uning elementlari va transformatsiyalari, kristallografik koordinatalar tizimi. Kristallarning shakllanishi, o'sishi va erishi umumiy qonuniyatlari ko'rsatilgan, mineral individlarning eng keng tarqalgan shakllari va mineral agregatlari berilgan. Minerallar diagnostikasining kristal-optik usulining mohiyati ko'rsatilgan. Mineralogiyaning asosiy tushunchalarining mazmuni ochib beriladi. uning tarixining qisqacha tavsifi, minerallarning hosil bo'lish jarayonlarining tasnifi berilgan va ularning har biri tavsiflangan. Foydali qazilmalarning ichki tuzilishini baholashning umumiy qoidalari ko'rib chiqilgan va ularning er qobig'ida eng keng tarqalgan sinflari tavsifi berilgan.

1 -bob. KRISTALLOGRAFIYA.
Kristallografiya (yunoncha krystallos - muz va grapho - yozish, tasvirlash) - atom -molekulyar tuzilishi, simmetriyasi, fizik xususiyatlari, kristallarning shakllanishi va o'sishi haqidagi fan. "Kristallografiya" atamasi birinchi marta 1719 yilda shveytsariyalik tadqiqotchi M.A. Kapeller (1685-1769).

Kristallar - bu atomlar yoki molekulalar tartibli davriy tuzilmani tashkil etuvchi qattiq jismlar. Bunday tuzilmalar uchun "uzoq masofali tartib" tushunchasi mavjud - moddiy zarrachalarni cheksiz katta masofalarda joylashtirishda tartiblash ("qisqa masofali tartib" - atomlararo - amorf jismlarga yaqin masofalarda tartiblash). Kristallar ichki tuzilish simmetriyasiga, tashqi shakl simmetriyasiga va fizik xossalarning anizotropiyasiga ega. Ular qattiq moddalarning muvozanat holatini ifodalaydi - har bir modda "ma'lum bir harorat va bosimda kristall holatda o'z atom tuzilishiga ega. Tashqi sharoit o'zgarganda, kristalning tuzilishi o'zgarishi mumkin.

MUNDARIJA
Kirish
1 -bob. Kristallografiya
1.1. Kristallografiya tarixining qisqacha tavsifi
1.2. Geometrik kristallografiya.
1.2.1. Kristal simmetriyasi
1.2.2. Oddiy kristalli shakllar
1.2.3. Kristallografik koordinata tizimini, yuz belgilarini va oddiy shakllarini tushunish
1.3. Kristallogenez
1.3.1. Kimyoviy bog'lanishlar va molekulalararo o'zaro ta'sir haqida tushuncha
1.3.2. Kristal o'sishi
1.3.3. Kristallanish muhitining parametrlarining kristallarning odatiga ta'siri. Kristallarni eritish haqida tushuncha
1.4. Mineral morfologiya
1.4.1. Kristall o'sishning degenerativ shakllari
1.4.2. Shaxslarning geometrik kombinatsiyasi
1.4.3. Ayrim minerallar
1.5. Mineral agregatlar morfologiyasi
1.6. Kristal optikaning asosiy tushunchalari
1.6.1. Minerallar va tog 'jinslarini diagnostikasi uchun kristall optikada qo'llaniladigan fizik tushunchalar
1.6.2. Minerallar va tog 'jinslarini o'rganish uchun kristal-optik usul haqida tushuncha
2 -bob. Mineralogiya
2.2. Ba'zi asosiy atamalarning tavsifi
2.3.1. Mineral hosil bo'lishining endogen jarayonlari
2.3.2. Mineral hosil bo'lishining ekzogen jarayonlari
2.4. Er yuzida eng keng tarqalganlarning umumiy xususiyatlari
2.4.1. Minerallarning kristalli -kimyoviy tuzilishini baholash tushunchasi
2.4.2. Silikatlar
2.4.3. Oksidlar va gidroksidlar
2.4.4. Karbonatlar
2.4.5. Fosfatlar
2.4.6. Galogenlar
2.4.7. Sulfatlar
2.4.8. Sulfidlar
2.4.9. Mahalliy elementlar
Nazorat savollari va vazifalari
Xulosa
Bibliografik ro'yxat
Ilovalar.

Yuqoridagi va pastdagi tugmalar yordamida "Qog'oz kitob sotib oling" va "Sotib olish" havolasidan foydalanib, siz ushbu kitobni butun Rossiya bo'ylab etkazib berish va shunga o'xshash kitoblarni qog'oz shaklida eng yaxshi narxda Labirint, Ozon, Bukvoed, Chitai-gorod, Litters, My-shop, Book24, Kitoblar. Ru.

GEOMETRIK KRISTALLOGRAFIYA Kristallografiya - bu kristallar, ularning tashqi shakli, ichki tuzilishi, fizik xususiyatlari, ularning er qobig'ida shakllanish jarayonlari, kosmos va butun Yerning rivojlanish qonunlari haqidagi fan. Har qanday moddiy ob'ekt strukturaviy tashkilotning turli simmetriya darajalariga ega. Mineral, tabiiy ob'ekt sifatida, bundan mustasno emas, aksincha, u kristalli moddaning barcha xususiyatlariga ega bo'lgan er qobig'ining asosiy moddiy ob'ektlaridan biri bo'lib, uning misolida simmetriyaning barcha asosiy qonunlari. ko'p qirrali kristallar o'rganilgan va olingan. Kristallar-bu tartibli ichki tuzilishga ega bo'lgan qattiq jismlar bo'lib, ular uch o'lchovli davriy fazoviy atom tuzilishga ega va natijada ma'lum hosil bo'lish sharoitida ko'pburchak shakliga ega.

KRISTALLOGRAFIYA Tabiatning barcha mutaxassisliklari (fiziklar, kimyogarlar, geologlar) talabalari uchun majburiy bo'lgan asosiy fan. 1. 2. 3. Asosiy adabiyotlar Egorov-Tismenko E.M. Kristallografiya va kristalli kimyo. M.: Moskva davlat universiteti nashriyoti, 2006.460 b. M.P.Shaskolskaya. Kristallografiya. M.: Oliy maktab, 1976.391 b. G. M. Popov, I. I. Shafranovskiy. Kristallografiya. M.: Oliy maktab, 1972.346 b.

Kristallografiya fan sifatida Kristallografiya - bu kristallar va umuman moddaning kristalli holati haqidagi fan. "Kristall" so'zi yunoncha bo'lib, "muz", "tosh kristalli" degan ma'noni anglatadi. Kristallografiya kristallarning xususiyatlarini, ularning tuzilishi, o'sishi va erishi, qo'llanilishi, sun'iy ishlab chiqarilishi va boshqalarni o'rganadi. Kristallar qattiq zarralar deb ataladi, ularda moddiy zarralar fazoviy panjara tugunlari shaklida muntazam joylashadi.

Kristallografiyaning boshqa fanlar bilan aloqasi Kristallografiya Geometriya Rasm Arxitektura Fizika Mineralogiya Petrografiya Metallografiya Mexanika Elektroakustika Radiotexnika Kimyo Geokimyo Biologiya

Kristallografiyaning ahamiyati Nazariy qiymat - materiya tuzilishining eng umumiy qonunlarini bilish, xususan er qobig'ini Amaliy qiymati - kristallarning sanoat o'sishi (yagona kristalli sanoat)

Kristallar tuzilishi haqida tushuncha Kristallarning tuzilishi kristalli kimyoviy moddaning ichida moddiy zarrachalarning (atomlar, molekulalar, ionlar) muntazam joylashishi deb tushuniladi. Zarrachalarning fazoda joylashish tartibini tavsiflash uchun ularni nuqta bilan aniqlash boshlandi. Bu yondashuvdan mineral kristallarning fazoviy yoki kristall panjarasi haqidagi fikr asta -sekin shakllandi. Lomonosov, Gayui, Brave, Fedorov kristallar tuzilishi haqidagi geometrik nazariyaning asosini qo'yishdi. Kosmik panjara-bu cheksiz uch o'lchovli davriy shakllanish, uning elementlari tugunlar, qatorlar, tekis panjaralar, elementar hujayralardir. Kristalli kimyoviy tuzilmalarning asosiy xususiyati tugunlar, qatorlar va tekis panjaralar oralig'ida muntazam takrorlanishidir.

Kosmik panjara tugunlari kristalli moddaning moddiy zarralari - atomlar, ionlar, molekulalar, radikallar joylashgan nuqtalar deb ataladi. Kosmik panjara qatorlari - bu to'g'ri chiziq bo'ylab yotadigan va vaqti -vaqti bilan teng intervalda takrorlanadigan tugunlar to'plami, fazoviy panjaraning tekis panjarasi bir tekislikda joylashgan va parallel parallel yo'naltirilgan teng parallelogrammlarning tepasida joylashgan tugunlar to'plamidir. va har tomondan murakkab. Kosmik panjaraning elementar xujayrasi o'zaro kesishuvchi 3 ta tekis panjara tizimidan hosil bo'lgan minimal hajmli parallelepiped deb ataladi.

Bravais panjaralarining 14 turi 1855 yilda O. Bravais birlik hujayralari va simmetriya shakli bilan farq qiluvchi 14 ta fazoviy panjara chiqargan. Ular fazoviy panjara tugunlarining muntazam takrorlanishini ifodalaydi. Bu 14 panjara syngoniya bo'yicha guruhlangan.Har qanday kosmik panjara takrorlanuvchi parallelepipedlar ko'rinishida ifodalanishi mumkin, ular kosmosda uning qirralari yo'nalishi bo'yicha harakatlanadi va o'lchamlari bo'yicha cheksiz kosmik panjara hosil qiladi. Parallelepipedlarning takrorlanish qobiliyati (Bravais panjaralarining elementar hujayralari), quyidagi shartlarga muvofiq tanlanadi: 1. tanlangan parallelepiped tizimi 2. parallelepiped qirralari orasidagi teng qirralar va burchaklar soni maksimal bo'lishi kerak 3. agar ularning o'rtasida to'g'ri burchaklar bo'lsa parallelepiped qirralari, ularning soni eng katta bo'lishi kerak 4. dastlabki 3 shartni kuzatganda, parallelepipedning hajmi eng kichik bo'lishi kerak. Birlik katakchasini tanlashda kristallarni o'rnatish uchun allaqachon ma'lum bo'lgan qoidalar qo'llaniladi; Hujayraning chekkalari - panjara burchaklari orasidagi koordinata o'qlari bo'ylab eng qisqa masofa. Birlik yacheykasining tashqi shaklini tavsiflash uchun a, b, c katak qirralarining qiymatlari va ular orasidagi burchaklar ishlatiladi.

Kubik - birlik hujayraning shakli kubga mos keladi. Olti burchakli - pinakoidli olti burchakli prizma. Trigonal - romboedr. Tetragonal - pinakoidli tetragonal prizma. Romb - bu g'isht. Monoklinal - bitta qiyshiq burchakli va boshqa ikkita to'g'ri chiziqli parallelepiped. Triklinika - qirralari teng bo'lmagan qiyshiq parallelepiped. Hujayralarning turli qismlarida joylashgan qo'shimcha panjara tugunlariga muvofiq, barcha panjaralar quyidagilarga bo'linadi: ibtidoiy (P); Asosiy markazli (C); Tana markazida (Y); Yuz markazlashtirilgan (F);

GEOMETRIK KRISTALLOGRAFIYa Ko'p qirrali cheklanish elementlari Poliedron-bu uch o'lchovli geologik jism bo'lib, atrofdagi makondan chegaralovchi elementlar bilan ajratilgan. Cheklov elementlari ko'pburchakni atrofdagi makondan ajratib turadigan geometrik tasvirlardir. Ko'pburchak cheklash xususiyatlariga yuzlar, qirralar, tepaliklar, dihedrallar va ko'p qirrali burchaklar kiradi. Yuzlar ko'pburchakni atrof -muhitdan ajratib turadigan tekis yuzalardir. Qirralar - bu chiziqlar, ular bo'ylab qirralar kesishadi. Vertiklar - bu qirralarning birlashadigan nuqtalari. Dihedral burchaklar - bu ikkita qo'shni yuz orasidagi burchaklar. Aks holda, ular qirralarning burchaklaridir. Ko'p qirrali burchaklar - bu bir vertikada birlashadigan bir nechta yuzlar orasidagi burchaklar. Aks holda, bu tepalikdagi burchaklar.

Ko'pburchak burchaklar orasida to'g'ri va noto'g'ri farqlanadi. Agar ko'p qirrali burchakning tepasidan chiqadigan qirralarning uchlarini ulashda muntazam geometrik shakl (muntazam uchburchak, to'rtburchak, romb, kvadrat, muntazam olti burchakli va ularning hosilalari) olinsa, u holda muntazam ko'pburchakli burchak hosil bo'ladi. Agar bir xil operatsiya davomida notekis geometrik shakl (tartibsiz ko'pburchak) olingan bo'lsa, unda bunday ko'pburchak burchakni notekis deyiladi Quyidagi muntazam ko'pburchak burchaklar ajratiladi. 1. Trigonal - uning tepasidan chiqadigan qirralarning uchlarini ulashda muntazam uchburchak (trigon) hosil bo'ladi: 2. Rombik 1 -tur - uning tepasidan chiqadigan qirralarning uchlarini bog'lab, romb shaklidagi shaklni beradi; 3. 2 -turdagi rombik - uning tepasidan chiqadigan qirralarning uchlarini ulash natijasida olingan shakl, - to'rtburchak: 4. Tetragonal - uning tepasidan chiqadigan qirralarning uchlarini ulashda kvadrat (tetragon) hosil bo'ladi. :

5. Olti burchakli - qirralarning uchidan uning tepasidan chiqadigan ulanish, muntazam olti burchakli (olti burchakli) beradi: Bu beshta muntazam ko'p qirrali burchak asosiy deb ataladi. Bundan tashqari, trigonal, tetragonal va olti burchakli burchaklardan muntazam ko'p qirrali burchaklarning quyidagi uchta hosilasi ularni ikki barobar orttirish orqali hosil bo'ladi. 1. Ditrigonal - trigonal burchakni (ditrigon) tashkil etuvchi yuzlarni ikki baravar ko'paytirish natijasida hosil bo'lgan: 2. Ditetragonal - tetragonal burchak (ditetragon) yuzlari sonini ikki baravar ko'paytirish natijasida hosil bo'lgan: 3. Dihexagonal - yuzlar sonini ikki baravar ko'paytirish natijasida hosil bo'lgan. olti burchakli burchakni cheklang (dihexagon):

Oddiy ko'p qirrali burchaklarning barcha hosilalarida dihedral burchaklar bitta orqali teng bo'ladi va tepadan chiqadigan qirralarning uchlarini bog'lash natijasida hosil bo'lgan shaklning barcha qirralari teng bo'ladi. Shunday qilib, faqat 8 ta muntazam ko'pburchak burchaklar mavjud. Boshqa ko'p qirrali burchaklar tartibsizdir. Ularning soni cheksiz bo'lishi mumkin. Ko'pburchakning cheklovchi elementlari o'rtasida matematik bog'liqlik mavjud bo'lib, u Eyler formulasi bilan tavsiflanadi. Dekart: G (yuzlar) + B (tepaliklar) = P (qirralar) + 2. Masalan, kubda 6 ta yuz, 8 ta tepalik va 12 ta qirralar bor. Demak: 6 + 8 = 12 + 2. 2. Ko'p qirrali simmetriya elementlari Simmetriya elementlari yordamchi geometrik tasvirlar (nuqta, chiziq, tekislik va ularning birikmalari) bo'lib, ularning yordamida kosmosda kristall (ko'pburchak) ning teng qirralarini aqliy ravishda birlashtirish mumkin. Bunday holda, kristalning simmetriyasi uning teng yuzlari, shuningdek, tepaliklari va qirralari fazoda muntazam takrorlanishi deb tushuniladi. Kristal simmetriyaning uchta asosiy elementi bor - simmetriya markazi, simmetriya tekisligi va simmetriya o'qi.

Simmetriya markazi - bu kristall ichidagi xayoliy nuqta, uning chegaralovchi elementlaridan bir xil masofada (ya'ni qarama -qarshi tepaliklar, qirralarning va yuzlarning o'rta nuqtalari). Simmetriya markazi - bu muntazam figuraning diagonallarining kesishish nuqtasi (kub, parallelepiped). Simmetriya markazi C harfi bilan belgilanadi va Hermann -Mogen xalqaro tizimiga ko'ra - I. Kristalda faqat bitta simmetriya markazi bo'lishi mumkin. Biroq, simmetriya markazi bo'lmagan kristallar bor. Kristalingizda simmetriya markazi bor yoki yo'qligini hal qilishda siz quyidagi qoidaga amal qilishingiz kerak: "Agar kristalda simmetriya markazi bo'lsa, uning har bir yuzi teng va qarama -qarshi yuzga to'g'ri keladi". Laboratoriya modellari bilan amaliy mashg'ulotlarda kristalda simmetriya markazining mavjudligi yoki yo'qligi quyidagicha aniqlanadi. Biz billurni ba'zi qirralari bilan stol tekisligiga joylashtiramiz. Yuqorida teng va parallel yuz borligini tekshiring. Biz har bir kristall yuz uchun bir xil operatsiyani takrorlaymiz. Agar kristalning har bir yuzi yuqoridan teng va parallel yuzga ega bo'lsa, u holda kristalda simmetriya markazi bo'ladi. Agar kristalning hech bo'lmaganda bitta yuzi uchun yuqoridan unga teng va parallel bo'lgan yuz bo'lmasa, unda kristalda simmetriya markazi yo'q.

Simmetriya tekisligi (P harfi bilan belgilanadi, xalqaro ramziy ma'noda - m) - bu kristalning geometrik markazidan o'tib, uni ikkita oynali teng yarmiga bo'luvchi xayoliy tekislik. Simmetriya tekisligiga ega kristallar ikkita xususiyatga ega. Birinchidan, uning simmetriya tekisligi bilan ajratilgan ikkita yarmi hajmiga teng; ikkinchidan, ular oynadagi akslar kabi tengdirlar. Kristall yarmining ko'zgu tengligini tekshirish uchun tekislikning har bir tepasidan perpendikulyar tasavvur qilib, uni tekislikdan bir xil masofada davom ettirish kerak. Agar har bir tepalik kristalning qarama -qarshi tomonida aks ettirilgan tepaga to'g'ri keladigan bo'lsa, u holda kristalda simmetriya tekisligi mavjud. Laboratoriya modellarida simmetriya tekisliklarini aniqlashda, kristal sobit holatda joylashtiriladi va keyin aqlan teng yarmiga bo'linadi. Olingan yarmlarning ko'zgu tengligi tekshiriladi. Biz kristalni necha marta aqliy ravishda ikkita oynaga teng qismlarga ajratishimiz mumkinligini hisoblaymiz. Esda tutingki, bu holda kristal harakatsiz bo'lishi kerak! Kristallardagi simmetriya tekisliklari soni 0 dan 9 gacha o'zgarib turadi. Masalan, to'rtburchaklar parallelepipedda uchta simmetriya tekisligini, ya'ni 3 R ni topamiz.

Simmetriya o'qi-bu kristalning geometrik markazidan o'tuvchi xayoliy chiziq bo'lib, uning atrofida aylanayotganda kristal kosmosda o'z ko'rinishini bir necha bor takrorlaydi, ya'ni o'z-o'zidan tekislanadi. Bu shuni anglatadiki, ma'lum burchakka burilgandan so'ng, kristalning boshqa yuzlari boshqa teng yuzlar bilan almashtiriladi. Simmetriya o'qining asosiy xarakteristikasi - bu kristal kosmosda birinchi marta "takrorlanadigan" eng kichik burilish burchagi. Bu burchak o'qning elementar burilish burchagi deb ataladi va a bilan belgilanadi. Masalan: Har qanday o'qning asosiy burilish burchagi 360 ° butun sonli bo'lishi kerak, ya'ni (tamsayı), bu erda n - o'qning tartibi. Shunday qilib, o'qning tartibi 360 ° da berilgan o'qning elementar burilish burchagi necha marta ekanligini ko'rsatuvchi butun sondir. Aks holda, o'qning tartibi - bu berilgan o'q atrofida to'liq aylantirilganda, kristalning kosmosdagi "takrorlanishlari" soni. Simmetriya o'qlari L harfi bilan belgilanadi, o'qning tartibi o'ng pastki qismidagi kichik son bilan ko'rsatiladi: masalan, L 2. Quyidagi simmetriya o'qlari va unga mos keladigan elementar burilish burchaklari kristallarda mumkin.

n a Mahalliy L 1 Xalqaro 1 1 360 ° 2 180 ° L 2 2 3 120 ° L 3 3 4 90 ° L 4 4 6 60 ° L 6 6

Har qanday kristallda cheksiz sonli simmetriya va birinchi tartib o'qlari mavjud. Shuning uchun, amalda, ular aniqlanmagan. Kristallarda 5 -chi simmetriya o'qlari va 6 -dan yuqori tartiblar umuman mavjud emas. Kristallarning bu xususiyati kristal simmetriya qonuni sifatida qo'llaniladi. Kristallarning simmetriya qonuni ularning ichki tuzilishining o'ziga xosligi bilan, ya'ni 5, 7, 8 va shunga o'xshash buyruqlar o'qlari imkoniyatiga yo'l qo'ymaydigan fazoviy panjaraning mavjudligi bilan izohlanadi. Kristal bir xil tartibdagi bir nechta o'qlarga ega bo'lishi mumkin. Masalan, to'rtburchaklar parallelepipedda ikkinchi tartibli uchta o'q, ya'ni 3 L 2. Kub to'rtinchi tartibli 3 o'q, uchinchi tartibli 4 o'q va ikkinchi tartibli 6 o'qni o'z ichiga oladi. Kristaldagi eng yuqori tartibdagi simmetriya o'qlari bosh deb ataladi. Modellarda simmetriya o'qlarini laboratoriya mashg'ulotlari davomida topish uchun quyidagi tartibda harakat qiling. Kristal bir qo'lning barmoq uchlari bilan qarama -qarshi nuqtalarda olinadi (tepaliklar, qirralarning o'rtasi yoki qirralari). Xayoliy o'q uning oldida vertikal ravishda joylashtirilgan. Biz kristalning har qanday xarakterli ko'rinishini yodlaymiz. Keyin biz kristalni boshqa qo'li bilan xayoliy o'q atrofida aylantirib, uning asl ko'rinishi kosmosda "takrorlanmaguncha" aylantiramiz. Biz ma'lum bir o'q atrofida to'liq aylanganda, kristall fazoda necha marta "takrorlanishini" hisoblaymiz. Bu uning buyrug'i bo'ladi. Xuddi shunday, biz kristalda simmetriya o'qining boshqa nazariy jihatdan mumkin bo'lgan boshqa yo'nalishlarini tekshiramiz.

An'anaviy belgilar bilan yozilgan kristalning barcha simmetriya elementlarining kombinatsiyasi uning simmetriya formulasi deb ataladi. Simmetriya formulasida avval simmetriya o'qlari sanab o'tiladi, keyin simmetriya tekisliklari, oxirgi simmetriya markazining borligi ko'rsatiladi. Belgilanishlar orasida nuqta yoki vergul yo'q. Masalan, to'rtburchaklar parallelepipedning simmetriya formulasi: 3 L 33 PC; kublar - 3 L 44 L 36 L 29 ta kompyuter.

3. Kristallarning simmetriya turlari Simmetriya turlari kristallardagi simmetriya elementlarining mumkin bo'lgan kombinatsiyasi deb ataladi. Simmetriyaning har bir turi o'ziga xos simmetriya formulasiga ega. Kristallar uchun jami 32 turdagi simmetriya nazariy jihatdan isbotlangan. Shunday qilib, jami 32 ta kristall simmetriya formulasi mavjud. Simmetriyaning barcha elementlari simmetriyaning xarakterli elementlari mavjudligini hisobga olgan holda 7 darajali simmetriyada birlashtirilgan. Ibtidoiy - simmetriya turlari birlashtirilgan, ular har xil tartibdagi simmetriyaning yagona o'qlari bilan ifodalanadi, masalan: L 3, L 4, L 6. Markaziy - simmetriyaning yagona o'qlaridan tashqari simmetriya markazi mavjud; bundan tashqari, hatto simmetriya o'qlari mavjud bo'lganda, simmetriya tekisligi ham paydo bo'ladi, masalan: L 3 C, L 4 PC, L 6 PC. Planal (plan - tekislik, yunoncha) - bitta o'q va simmetriya tekisliklari bor: L 22 P, L 44 P. Eksenel (o'q - o'q, yunoncha) - faqat simmetriya o'qlari mavjud: 3 L 2, L 33 L 2, L 66 L 2. Planaksial - o'qlar, tekisliklar va simmetriya markazi bor: 3 L 23 PC, L 44 L 25 PC. Inversiya -ibtidoiy - simmetriyaning bitta teskari o'qining mavjudligi: Li 4, Li 6. Inversion -planal - teskari o'qdan tashqari, oddiy o'qlar va simmetriya tekisliklarining mavjudligi: Li 44 L 22 P, Li 63 L 23 P. simmetriya turlarining soni: 2 dan 7 gacha.

Simmetriya tizimi bir xil nomdagi simmetriya turlarining guruhi deb ataladi 4. Simmetriya tizimi - simmetriyaning asosiy o'qi va bir xil umumiy darajadagi simmetriya. Sin - o'xshash, gonia - burchak, so'zma -so'z: syngony - o'xshashlik (yunoncha). Bir tizimdan ikkinchisiga o'tish kristall simmetriya darajasining oshishi bilan kechadi. Hammasi bo'lib 7 ta tizim ajratilgan. Kristallarning simmetriya darajasini ketma -ket oshirish tartibida ular quyidagicha joylashtirilgan. Triklinika tizimi (xanjar - burchak, qiyalik, yunoncha) kristallarning o'ziga xosligini hisobga olgan holda nomlangan, bu burchaklar har doim hamma yuzlar o'rtasida qiyshiq bo'ladi. C dan tashqari simmetriyaning boshqa elementlari yo'q. Monoklinika (monos - bitta, yunoncha) - kristalli yuzlar orasidagi bir yo'nalishda burchak har doim qiyshiq bo'ladi. Kristallar L 2, P va S ni o'z ichiga olishi mumkin. Simmetriya elementlarining hech biri kamida ikki marta takrorlanmaydi. Rombik - o'z nomini kristallarning xarakterli kesimidan oldi (1 va 2 -turdagi rombik burchaklarni eslang). Trigonal - o'ziga xos kesma (uchburchak) va ko'p qirrali burchaklar (trigonal, ditrigonal) uchun nomlangan. Bir L 3 majburiydir.Tetragonal - to'rtburchaklar va ko'pburchak burchaklar shaklidagi kesma - tetragonal va ditetragonal. L 4 yoki Li 4 bo'lishi shart Olti burchakli - muntazam olti burchakli, ko'p qirrali burchaklar - olti burchakli va ikki burchakli. bitta L 6 yoki Li 6 bo'lishi shart. Kubik - kristallarning tipik kubik shakli. Simmetriya elementlarining 4 L 3 kombinatsiyasi xarakterlidir.

Syngonies 3 toifaga bo'linadi: pastki, o'rta va yuqori. Pastki toifaga triklinik, monoklinik va rombik tizimlar kiradi. O'rta toifaga trigonal, tetragonal va olti burchakli tizimlar kiradi. Simmetriyaning asosiy o'qlaridan biri xarakterlidir. Bir kubik tizim eng yuqori toifaga kiradi. Oldingi toifalardan farqli o'laroq, u simmetriyaning bir nechta asosiy o'qlari bilan ajralib turadi.

5. Oddiy shakl, kombinatsiya va odat tushunchasi Laboratoriya modellari bilan amaliy mashg'ulotlarda teng shaklli kristalli yuzlar to'plami oddiy shakl sifatida qaraladi. Agar kristalning barcha qirralari bir xil bo'lsa, u odatda oddiy shaklga ega. Aksincha, agar kristalning barcha qirralari shakli va geometrik konturlari teng bo'lmasa, uning har bir qirrasi alohida oddiy shakldir. Shunday qilib, kristall geometrik turdagi yuzlarga ega bo'lgani kabi, ularning o'lchamlarini ham hisobga oladigan darajada oddiy shakllarga ega bo'ladi. Masalan, to'rtburchaklar parallelepipedda 3 xil yuz mavjud. To'rtburchakli parallelepipeddagi yuz turlari Shuning uchun u 3 ta oddiy shakldan iborat. Ularning har biri, o'z navbatida, 2 teng parallel yuzdan iborat. Oddiy shakllarning nomlari yuzlar soniga va ularning nisbiy holatiga qarab berilgan. Faqat 47 ta oddiy shakl bor, ularning har biri

Amaliy mashg'ulotlarda oddiy shakllarni aniqlash uchun ular kesishguncha bir -biriga teng qirralarni aqliy davom ettirish kerak. Olingan xayoliy shakl kerakli oddiy shakl bo'ladi. Oddiy shakllar orasida ikkita tur ajratiladi: ochiq va yopiq. Ochiq oddiy shaklning qirralari bo'sh joyni har tomondan yopmaydi. Aksincha, yopiq oddiy shaklning yuzlari, har tomondan kosmosda o'zaro davomi bilan, uning bir qismini yopib qo'yadi. Kristallar hosil qiladigan oddiy shakllarning birikmalariga murakkab shakllar yoki kombinatsiyalar deyiladi. Kombinatsiyada yuzning turiga qarab qancha oddiy shakllar bo'ladi. Bir oddiy ochiq shakl hech qachon kristall hosil qila olmaydi, u faqat boshqa oddiy shakllar bilan birgalikda paydo bo'lishi mumkin. Tabiatda cheksiz ko'p kombinatsiyalar mavjud. Kristal odati - bu yuz sohasida hukmronlik qiladigan oddiy shakl. Odatning nomi oddiy shakl nomi bilan bir xil, lekin ta'rif sifatida berilgan (masalan, oddiy shakl - kub, odat - kub). Agar oddiy yuzlardan hech biri ustun kelmasa (yoki taxmin qilish qiyin bo'lsa), odat aralash yoki birlashtirilgan deb ataladi.

6. Kristalli modellarni tahlil qilish tartibi Amaliy mashg'ulotlarda kristalli modellarni o'rganishda quyidagi ma'lumotlarning xarakteristikalari berilgan: 1) kristall simmetriya formulasi; 2) kristalli tizim; 3) simmetriya turi; 4) oddiy shakllar; 5) odat.

Kristallografiya Kristallografiya Yerning fundamental fanlaridan biri bo'lib, u kristallarning shakllanish jarayonini, tashqi shaklini, ichki tuzilishini va fizik xususiyatlarini o'rganadi. So'nggi paytlarda bu fan o'z chegaralaridan ancha oshib ketdi va Yerning rivojlanish qonuniyatlarini, uning shakli va jarayonlarini geosferalar tubida sodir bo'layotgan jarayonlarni o'rganmoqda.

Kristallar simmetriya bilan porlaydi. ES Fedorov Kristalning klassik ta'rifi (yunoncha "billur" muzidan), bir hil qattiq, ma'lum sharoitlarda o'z-o'zini cheklashga qodir. Keling, ushbu ta'rifni batafsil tahlil qilaylik ...

Kosmik panjara-fazoviy panjara-bu kristalli tuzilishdagi atomlarning tarqalishining uch o'lchovli davriyligini aks ettiruvchi geometrik tasvir.

Simmetriya kristallografiya atamasi, har qanday mutlaqo mustaqil fan kabi, o'z uslubiga ega - SIMMETRIYa METODI. Yunon tilidan simmetriya. "Simmetriya" mutanosibligi), taxmin qilinganidek, Pifagor tomonidan ishlatilgan, bu xuddi shu raqamlar yoki ularning qismlarining joylashuvidagi fazoviy tartibni bildiradi. Simmetriya - muntazamlik, raqamlar yoki ularning qismlarining takrorlanishi, kosmosda !! Majoziy ma'noda simmetriya uyg'unlik, go'zallik va mukammallik bilan sinonimdir!

Simmetriya va insonparvarlik Simmetriya tushunchasiga qadim zamonlardan beri qo'rquv bilan munosabatda bo'lishgan. HF Xitoy - aylana - bu eng mukammal figura, xudolar turar joyi ham aylana. Xristianlikda Uchlik tushunchasi bilan bog'liqlik (Ota Xudo, O'g'il Xudo, Xudo Muqaddas Ruh). Qadimgi Misrda - "Hammani ko'radigan ko'z"

Geologiyada simmetriya Litologiya - qumdagi to'lqinlar Paleontologiya - simmetriya tekisligining boshqasidan yo'nalishi tufayli brakiopodlarni ikki pallali mollyuskalardan ajratish mumkin. ... Suv osti tizmalarida (Jahon okeanining tubida) simmetriya tekisliklari. Tarqatish tushunchasini tushuntirish

Tirik materiyada simmetriya Eng muhimi! Ko'pgina biologik ob'ektlar ko'zgu simmetriyasidir. Ba'zida beshinchi darajali L 5 ning simmetriya o'qi kristallarda emas, kuzatiladi !!! N.V.Belovning taxminiga ko'ra, ular "toshbo'ron qila olmasligi" kerak, chunki kristalli moddada beshinchi darajali o'qlar yo'q.

Bravaning ta'lim belgilaridagi kristalli modellarni tavsiflashda zudlik bilan zarur bo'lgan tushunchalar Simmetriya elementlari - bu geometrik tasvirlar (tekisliklar, to'g'ri chiziqlar, chiziqlar yoki nuqtalar) bo'lib, ular yordamida nosimmetrik o'zgarishlar (simmetriya operatsiyalari) belgilanadi yoki amalga oshiriladi Simmetriya tekisligi Simmetriya o'qi Simmetriya markazi

Simmetriya o'qi Simmetriya o'qlari to'g'ri chiziqlar bo'lib, ma'lum burchaklarda aylantirilganda, shakl (yoki billur) o'zi bilan hizalanadi. Bunday o'q atrofida eng kichik burilish burchagi elementar burilish burchagi deb ataladi. Bu burchakning qiymati simmetriya o'qining tartibini aniqlaydi (360 bu burchak qiymatiga bo'linadi). U ta'lim belgilarida Ln sifatida belgilanadi, bu erda n - simmetriya o'qining tartibi: L 2 L 3 L 4 L 6

Muhimi, men sizning e'tiboringizni kristallografik ko'pburchakda o'qlar tartibi 1, 2, 3, 4, 6 raqamlari bilan cheklanganligiga qaratmoqchiman, ya'ni kristallarda 5 va undan yuqori 6 -tartibli simmetriya o'qlari. imkonsizdir. Kim bu dalilning ishonchli dalilini keltira olsa, u sinfda shveytsariyalik shokoladli barni oladi!

Bu faktning isbotiga 1. "Fazoviy panjara" isboti 2. Nikolay Vasilevich Belovning so'zlariga ko'ra

Simmetriya oynasi tekisligi Ko'zgu simmetriya tekisligi "ikki tomonlama oynada" bo'lgani kabi tekislikda aks ettirilgan rasmning o'ng qismi (chap) bilan birlashtirilgan aks ettirish ishini belgilaydi. U P harfi bilan belgilanadi.

Simmetriya markazi (simmetriya nuqtasi) "ko'zgu nuqtasi" ga o'xshaydi, unda o'ng rasm nafaqat chapga, balki xuddi aylanib o'giriladi. Bunday holda, teskari burilish nuqtasi kamera linzalari rolini o'ynaydi va ular bilan bog'liq raqamlar ob'ekt va uning plyonkadagi tasviri kabi bog'liqdir. C harfi bilan belgilanadi

Kristallografik tizimlar (syngoniyalar) Bitta koordinatali mos yozuvlar bilan simmetriya sinflari sinoniya yoki tizim deb nomlangan oilaga birlashtirilgan (yunoncha Syn. "O'xshash" va "gonia" - burchak. Hamma o'ttiz ikkita kristalli simmetriya klassi) uch toifaga bo'lingan, ularning har biri bir yoki bir nechta tizimni o'z ichiga oladi: triklinik, monoklinik, rombik, olti burchakli, (trigonalning alohida holati), tetragonal va kubik tizimlar.

Olti burchakli tizim. O'rta toifa a = b ≠ c, a = b = 90˚, p = 120 ˚ "hexa" - oltita L 6 asosiy xususiyatining mavjudligi

Keling, Brava simvolizmidagi kristallarni tasvirlab berishni mashq qilaylik, uning to'liq formulasini BRAVA ta'lim simvolidan topib yozish va unga bog'liq bo'lgan simvolni nomlash kerak. Kub tizimiga qo'shimcha ravishda 4 L 3 - CUBIC SYNGONY L 6 belgisi - GEXAGONAL SINGONY L 4 - TETRAGONAL SING PRISING. L 3 - TRIGONAL SYNGONY ALOQASI L 2, 3 L 2 - ROMBIK SINGONI L 2 - MONOQLINALIK SIGNGONI YO'LI yoki L INF. Buyurtma, yoki faqat C - TRIKLINE SINGLONI BELGISI

Keyingi darsda biz yana billur modellarini tasvirlashni mashq qilamiz. Biz cheat -varaq yordamida oddiy oddiy shakllarni qanday aniqlashni va olimpiadada kristallografiya darsidan o'tishdan oldin paydo bo'lishi mumkin bo'lgan savollar haqida gapirishni, shuningdek kristallar shakliga bog'liqligi haqida gapirishni o'rganamiz (masalan, kvarts va kalsit). ularning shakllanish shartlari haqida keyingi dars haqida o'ylang. Kosmosda o'stirilgan billur qanday shaklga ega bo'ladi !!!