კრისტალოგრაფია და მინერალოგია, ძირითადი ცნებები, Boyko S.V., 2015 წ.

მოცემულია რეგულარული კრისტალური პოლიედრების კონცეფცია და მათი სიმეტრია. მისი ელემენტები და გარდაქმნები, კრისტალოგრაფიული კოორდინატთა სისტემა. დანიშნული ზოგადი ნიმუშებიკრისტალების წარმოქმნა, ზრდა და დაშლა, მოცემულია მინერალური ინდივიდების და მინერალური აგრეგატების ყველაზე გავრცელებული ფორმები. ნაჩვენებია მინერალების დიაგნოსტიკის კრისტალური ოპტიკური მეთოდის არსი. ვლინდება მინერალოგიის ძირითადი ცნებების შინაარსი. მოცემულია მისი ისტორიის მოკლე მონახაზი, მოცემულია მინერალების წარმოქმნის პროცესების კლასიფიკაცია და დახასიათებულია თითოეული მათგანი. განიხილება ზოგადი დებულებებიმინერალების შიდა სტრუქტურის შეფასება და მათი ყველაზე გავრცელებული აღწერილობები დედამიწის ქერქიკლასები.

თავი 1. კრისტალოგრაფია.
კრისტალოგრაფია (ბერძნ. krystallos - ყინული და grapho - წერა, აღწერა) არის მეცნიერება ატომურ-მოლეკულური აგებულების, სიმეტრიის შესახებ, ფიზიკური თვისებებიაჰ, კრისტალების ფორმირება და ზრდა. ტერმინი "კრისტალოგრაფია" პირველად გამოიყენეს 1719 წელს კლდის კრისტალის (კვარცის გამჭვირვალე ჯიშის) აღსაწერად შვეიცარიელი მკვლევარის მ. კაპელერი (1685-1769).

კრისტალები არის მყარი ნივთიერებები, რომელთა ატომები ან მოლეკულები ქმნიან მოწესრიგებულ პერიოდულ სტრუქტურას. ასეთი სტრუქტურებისთვის არსებობს „შორი დისტანციური წესრიგის“ კონცეფცია - მოწესრიგება მატერიალური ნაწილაკების უსასრულოდ დიდ დისტანციებზე განლაგებისას („მოკლე დიაპაზონის რიგი“ - მოწესრიგება ინტერატომურ - ამორფულ სხეულებთან ახლოს დისტანციებზე). კრისტალებს აქვთ შინაგანი სტრუქტურის სიმეტრია, გარეგანი ფორმის სიმეტრია, აგრეთვე ფიზიკური თვისებების ანიზოტროპია. ისინი წარმოადგენენ მყარი ნივთიერებების წონასწორობის მდგომარეობას - თითოეული ნივთიერება" განლაგებულია გარკვეულ ტემპერატურასა და წნევაზე, კრისტალურ მდგომარეობაში შეესაბამება საკუთარ ატომურ სტრუქტურას. შეცვლისას. გარე პირობებიკრისტალური სტრუქტურა შეიძლება შეიცვალოს.

სარჩევი
შესავალი
თავი 1. კრისტალოგრაფია
1.1. მოკლე ნარკვევიკრისტალოგრაფიის ისტორია
1.2. გეომეტრიული კრისტალოგრაფია.
1.2.1. კრისტალური სიმეტრია
1.2.2. მარტივი კრისტალური ფორმები
1.2.3. კრისტალოგრაფიული კოორდინატთა სისტემის კონცეფცია, სახის სიმბოლოები და მარტივი ფორმები
1.3. კრისტალოგენეზი
1.3.1. ქიმიური ობლიგაციებისა და ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების კონცეფცია
1.3.2. კრისტალური ზრდა
1.3.3. კრისტალიზაციის საშუალების პარამეტრების გავლენა კრისტალების ჩვევაზე. ბროლის დაშლის კონცეფცია
1.4. მინერალების მორფოლოგია
1.4.1. ბროლის ზრდის დეგენერაციული ფორმები
1.4.2. ინდივიდთა გეომეტრიული კომბინაციები
1.4.3. მინერალური ინდივიდების გაყოფა
1.5. მინერალური აგრეგატების მორფოლოგია
1.6. კრისტალური ოპტიკის ძირითადი ცნებები
1.6.1. ფიზიკური ცნებები, რომლებიც გამოიყენება კრისტალურ ოპტიკაში მინერალებისა და ქანების დიაგნოსტიკისთვის
1.6.2. მინერალებისა და ქანების შესწავლის კრისტალური ოპტიკური მეთოდის კონცეფცია
თავი 2. მინერალოლოგია
2.2. ზოგიერთი ფუნდამენტური ტერმინის მახასიათებლები
2.3.1. მინერალების წარმოქმნის ენდოგენური პროცესები
2.3.2. მინერალების წარმოქმნის ეგზოგენური პროცესები
2.4. ზოგადი მახასიათებლებიყველაზე გავრცელებული დედამიწაზე
2.4.1. მინერალების კრისტალოქიმიური სტრუქტურის შეფასების კონცეფცია
2.4.2. სილიკატები
2.4.3. ოქსიდები და ჰიდროქსიდები
2.4.4. კარბონატები
2.4.5. ფოსფატები
2.4.6. ჰალიდები
2.4.7. სულფატები
2.4.8. სულფიდები
2.4.9. მშობლიური ელემენტები
უსაფრთხოების კითხვებიდა ამოცანები
დასკვნა
ბიბლიოგრაფია
აპლიკაციები.

ზემოთ და ქვემოთ ღილაკებით "იყიდე ქაღალდის წიგნი"და "იყიდე" ბმულის გამოყენებით შეგიძლიათ შეიძინოთ ეს წიგნი რუსეთში მიტანით და მსგავსი წიგნები მთელს ტერიტორიაზე საუკეთესო ფასიქაღალდის ფორმით, ოფიციალური ონლაინ მაღაზიების ვებსაიტებზე Labyrinth, Ozone, Bukvoed, Read-Gorod, Litres, My-shop, Book24, Books.ru.

კრისტალოგრაფია არის მეცნიერება კრისტალების შესახებ: მათი ფორმა, წარმოშობა, სტრუქტურა, ქიმიური შემადგენლობა და ფიზიკური მახასიათებლები. ეს არის გეოლოგიური ციკლის ერთ-ერთი სამეცნიერო დისციპლინა, რომელიც ყველაზე მჭიდროდ არის დაკავშირებული მინერალოგიასთან, მდებარეობს მათ კვეთაზე ქიმია, მათემატიკა, ფიზიკა, ბიოლოგია და ა.შ. მას აქვს როგორც თეორიული, ასევე გამოყენებითი მნიშვნელობა.

ამბავი

კრისტალოგრაფიის განვითარება დაყოფილია სამ ეტაპად: ემპირიული (კოლექტიური), თეორიული (ახსნით), თანამედროვე (პროგნოზული).

პირველი კრისტალოგრაფიული დაკვირვებები თარიღდება უძველესი დროიდან. IN ძველი საბერძნეთიპირველი მცდელობები გაკეთდა კრისტალების აღწერისთვის მათი ფორმის ხაზგასმით. ამას ხელი შეუწყო გეომეტრიის, ხუთი პლატონური მყარი და მრავალი პოლიედრის შექმნამ.

შემდგომში კრისტალოგრაფია განვითარდა მინერალოგიის ფარგლებში, როგორც ერთი გეოლოგიური სამეცნიერო მიმართულების ნაწილი. ამავდროულად, ეს იყო ექსკლუზიურად გამოყენებითი დისციპლინა, ვინაიდან, რ.ჟ. Gayuy 1974, იყო მეცნიერება კრისტალების ჭრის კანონების შესახებ.

ი.კეპლერი, რომელმაც შექმნა ტრაქტატი „ექვსკუთხა ფიფქების შესახებ“ 1611 წელს, ითვლება სტრუქტურული კრისტალოგრაფიის წინამორბედად.

1669 წელს ჯ. სტენოპმა გამოიტანა ბროლის ზრდის პრინციპი, რომლის მიხედვითაც ეს პროცესი არ ხდება შიგნიდან, არამედ სითხის მიერ გარედან ზედაპირზე მოტანილი ნაწილაკების გამოყენებით. მან ასევე აღნიშნა ნამდვილი კრისტალების გადახრა იდეალური პოლიედრებისგან.

იმავე წელს ნ.სტენსენმა ჩამოაყალიბა „კრისტალური კუთხეების მუდმივობის კანონი“. შემდგომში, იგი მიღებული იქნა მრავალი დამოუკიდებელი მკვლევრის მიერ.

ტერმინი „კრისტალოგრაფია“ კრისტალების მეცნიერების აღსანიშნავად პირველად შემოგვთავაზა 1723 წელს მ.კაპელერმა. ამრიგად, ცოდნის დაგროვება XIX საუკუნემდე ხდებოდა.

კრისტალოგრაფია აღწერილი იყო, როგორც დამოუკიდებელი დისციპლინა 1772 წელს J.B. Louis Romeu de Lisle-ის მიერ. გარდა ამისა, მისი ნამუშევრების წყალობით, 1783 წელს საბოლოოდ დამტკიცდა კუთხეების მუდმივობის კანონი. ამრიგად, მან აღნიშნა, რომ შესაძლებელია ბროლის ფორმისა და ზომის შეცვლა, მაგრამ მათი ურთიერთდახრის კუთხეები მუდმივია თითოეული ტიპისთვის.

კრისტალოგრაფიის, როგორც ცალკეული სამეცნიერო დისციპლინის არსებობის დასაწყისში, ყველაზე ინტენსიურად ვითარდებოდა მისი გეომეტრიული მიმართულება.

კრისტალების კუთხეების გასაზომად მ.კარაიჯომ შექმნა სპეციალიზებული მოწყობილობა - გამოყენებითი გონიომეტრი, რომლის საფუძველზეც დაიბადა პირველი კრისტალოგრაფიული მეთოდი - გონიომეტრია.

კ.ს. ვაისმა გამოიტანა ზონების კანონი (ურთიერთობა კიდეებსა და სახეებს შორის), ხოლო რენე-ჟუსტ ჰაუიმ ჩამოაყალიბა ღერძების გასწვრივ ჭრილობების რაციონალურობის კანონი და ასევე აღმოაჩინა გაყოფის სიბრტყეები. ამავე დროს, უახლესი აღმოჩენა გააკეთა ტ.ბერგმანმა.

1830 წელს ი. ჰესელმა და 1869 წელს ა. გადოლინმა დაადგინეს 32 ტიპის სიმეტრიის არსებობა და დაყვეს ისინი 6 სისტემად.

1855 წელს ო.ბრავეისმა გამოიღო 14 ტიპის სივრცითი გისოსები, ასევე შემოიღო სიმეტრიის ორი ელემენტი (სიმეტრიის ცენტრი და სიბრტყე) და ჩამოაყალიბა სიმეტრიული ფიგურის განმარტება.

პ. კიურიმ გამოავლინა შვიდი შემზღუდველი სიმეტრიის ჯგუფი და სიმეტრიის სარკის ღერძი. ამის საფუძველზე დაასკვნეს, რომ სიმეტრია განსაზღვრავს ბროლის გარეგნულ ფორმას და სულ ცხრა ელემენტია.

1855 წელს ე.ს. ფედოროვმა ასევე გამოიყვანა სიმეტრიის 32 კლასი და დაიწყო გეომეტრიული კანონების მოძიება, რომლებიც განსაზღვრავენ ატომების, იონებისა და მოლეკულების განლაგებას კრისტალებში.

მე-20 საუკუნეში დაიწყო ფიზიკური (კრისტალური ფიზიკა) და ქიმიური (კრისტალური ქიმია) მიმართულებების ინტენსიური განვითარება, კრისტალებში რენტგენის დიფრაქციის აღმოჩენის წყალობით, U.L. ბრეგი და გ.ვ. ვულფი, რენტგენის დიფრაქციული ანალიზის მეთოდის შექმნა და კრისტალური სტრუქტურების პირველი გაშიფვრა 1913 წელს W.G. და W.L. ბრაზი.

ამრიგად, კრისტალოგრაფიის განვითარების მეორე ეტაპზე შეისწავლეს კრისტალების ფორმები და დაზუსტდა მათი აგებულების კანონები.

თანამედროვე მეცნიერება

ამჟამად კრისტალოგრაფია ყველაზე ინტენსიურად ვითარდება ექსპერიმენტულ და გამოყენებით სფეროებში.

ეს დისციპლინა მოიცავს შემდეგ განყოფილებებს:

• ბროლის ფიზიკა- იკვლევს კრისტალების ფიზიკურ მახასიათებლებს: ოპტიკური, თერმული, მექანიკური, ელექტრო,
• გეომეტრიული- იკვლევს მათ ფორმებს, კრისტალური გისოსების მეტრულ პარამეტრებს, კუთხეებს და ერთეული უჯრედის განმეორების პერიოდებს, ადგენს ჭრის კანონებს და შეიმუშავებს აღწერის მეთოდებს,
• კრისტალოგენეზი- სწავლობს კრისტალების წარმოქმნას და ზრდას,
• კრისტალური ქიმია- იკვლევს ფიზიკურ მახასიათებლებსა და ქიმიურ შემადგენლობას შორის კავშირს, კრისტალებში ატომების განლაგების ნიმუშებს, მათ შორის ქიმიურ ბმებს, ატომის სტრუქტურას,
• სტრუქტურული- სწავლობს კრისტალების ატომურ-მოლეკულურ სტრუქტურას,
• განზოგადებული- კრისტალოგრაფიის სტრუქტურული და სიმეტრიული პრინციპების გამოყენება შედედებული ნივთიერების თვისებებისა და სტრუქტურის გათვალისწინებით: სითხეები, ამორფული სხეულები, პოლიმერები, სუპრამოლეკულური სტრუქტურები, ბიოლოგიური მაკრომოლეკულები.

კრისტალოგრაფიაში არსებობს ცნებების სისტემა პოლიედრებისა და ბროლის გისოსების დიფერენცირების მიზნით. იგი იერარქიული თანმიმდევრობით მოიცავს სიმეტრიის კატეგორიებს, კრისტალურ სისტემებს, კრისტალოგრაფიულ (კრისტალურ) სისტემებს, ბრავოს გისოსებს, სიმეტრიის კლასებს (ტიპებს), სივრცის ჯგუფებს.

მათ შორის მთავარი სინგონია. ეს არის კრისტალოგრაფიული კატეგორიები, რომლებშიც კრისტალები დაჯგუფებულია სიმეტრიის ელემენტების გარკვეული ნაკრების არსებობის საფუძველზე. უნდა აღინიშნოს, რომ არსებობს დაბნეულობა ტერმინებს შორის "სისტემონია", "გისოსის სისტემა" და "კრისტალური სისტემა" და ამიტომ ისინი ხშირად გამოიყენება სინონიმებად. სულ შვიდი სისტემაა: ტრიკლინიკური, მონოკლინიკური, რომბული, ტრიგონალური, ტეტრაგონალური, ექვსკუთხა, კუბური. პირველი სამი მიეკუთვნება ყველაზე დაბალ კატეგორიას, მეორე სამი - საშუალო და ბოლო - უმაღლესი. კატეგორიები განასხვავებენ თარგმანთა თანასწორობის ან უმაღლესი რიგის ღერძების რაოდენობის მიხედვით.

კრისტალოგრაფიის თეორიული საფუძველია კრისტალური სიმეტრიის დოქტრინა. მათი ფორმირების პროცესების შესწავლა, როგორიცაა ნუკლეაცია, ფაზური საზღვრების მოძრაობის მოლეკულური კინეტიკა, კრისტალიზაციის დროს მასის და სითბოს გადაცემა, ზრდის ფორმები, დეფექტების წარმოქმნა, ხორციელდება ფიზიკოქიმიური კინეტიკის, სტატისტიკური და მაკროსკოპული თერმოდინამიკის თვალსაზრისით.

გამოყენებითი საკითხები მოიცავს უძრავი კრისტალების სტრუქტურის, მათი დეფექტების, ფორმირების პირობების, მათ თვისებებზე გავლენის და სინთეზის შესწავლას.

კრისტალოგრაფია ითვლება შუალედურ დისციპლინად. ის ყველაზე მჭიდროდ არის დაკავშირებული მინერალოგიასთან, რადგან წარმოიშვა როგორც მისი განყოფილება. გარდა ამისა, იგი დაკავშირებულია პეტროლოგიასთან და სხვა გეოლოგიურ დისციპლინებთან. კრისტალოგრაფია მდებარეობს გეოლოგიური მეცნიერებების კვეთაზე, ორგანული ქიმიამათემატიკა, ფიზიკა, რადიოინჟინერია, პოლიმერული ქიმია, აკუსტიკა, ელექტრონიკა და ასოცირდება მოლეკულურ ბიოლოგიასთან, მეტალურგიასთან, გამოყენებით ხელოვნებასთან, მასალების მეცნიერებასთან და ა.შ. ამ მეცნიერებებთან კავშირი განპირობებულია მიდგომის საერთოობით. ატომური სტრუქტურანივთიერებები და დიფრაქციული ტექნიკის სიახლოვე.

საგანი, ამოცანები, მეთოდები

ამ მეცნიერების საგანია კრისტალები.მისი მიზანია შეისწავლოს მათი წარმოშობა, სტრუქტურა, ქიმიური და ფიზიკური მახასიათებლები, მათში მიმდინარე პროცესები, ურთიერთქმედება გარემო, იცვლება სხვადასხვა გავლენის შედეგად.

გარდა ამისა, კრისტალოგრაფიის კვლევის სფერო მოიცავს ანიზოტროპულ მედიას ან კრისტალურ ატომთან მიახლოებული წესრიგის მქონე ნივთიერებებს: თხევადი კრისტალები, კრისტალური ტექსტურები და ა.შ., აგრეთვე მიკროკრისტალური აგრეგატები (პოლიკრისტალები, კერამიკა, ტექსტურები). გარდა ამისა, იგი ეწევა თეორიული მიღწევების პრაქტიკულ სფეროში დანერგვას.

კრისტალოგრაფიის ერთ-ერთი სპეციფიკური მეთოდია გონიომეტრია. იგი გამოიყენება კრისტალების მახასიათებლებისა და მათში მიმდინარე პროცესების, სახეებს შორის კუთხეების აღწერისთვის, ასახსნელად და პროგნოზირებისთვის. ის ასევე საშუალებას აძლევს კრისტალების იდენტიფიცირებას სიმეტრიის განსაზღვრით. გონიომეტრიას განსაკუთრებით დიდი მნიშვნელობა ჰქონდა რენტგენის დიფრაქციის აღმოჩენამდე, რადგან ის იყო კრისტალოგრაფიის მთავარი მეთოდი.

გარდა ამისა, კრისტალოგრაფიული მეთოდები მოიცავს კრისტალების დახატვას და გამოთვლას, მათ ზრდას და გაზომვას, ოპტიკურ გამოკვლევას, რენტგენის დიფრაქციას, კრისტალურ ქიმიას, ელექტრონის დიფრაქციის ანალიზს, ნეიტრონის დიფრაქციას, ელექტრონის დიფრაქციას, ოპტიკურ სპექტროსკოპიას, ელექტრონულ მიკროსკოპიას, ელექტრონის პარამაგნიტურ რეზონანს. რეზონანსი და ა.შ.

განათლება და მუშაობა

კრისტალოგრაფია ისწავლება როგორც მინერალოგიის ნაწილი გეოლოგიურ სპეციალობებში. გარდა ამისა, არსებობს ცალკე სპეციალობა, რომელიც, თავისი უაღრესად სპეციალიზებული ხასიათის გამო, ძალზე იშვიათია.

კრისტალოგრაფები მუშაობენ კვლევის სფეროში კვლევით ინსტიტუტებსა და ლაბორატორიებში.

დასკვნა

კრისტალოგრაფია თავდაპირველად იყო ექსკლუზიურად გამოყენებითი დისციპლინა, რომლის მიღწევები გამოიყენებოდა სამკაულებში. დამოუკიდებელი მეცნიერებამე-19 საუკუნეში გახდა. ამჟამად კრისტალოგრაფიის კვლევის სფერო მოიცავს კრისტალებისა და ბროლის მსგავსი ნივთიერებების წარმოშობას, თვისებებს, შემადგენლობას, გარემოსთან ურთიერთობას და მათში მიმდინარე პროცესებს. მისი უაღრესად სპეციალიზებული ხასიათის გამო, ეს სპეციალობა ძალზე იშვიათია და პროფესია მოთხოვნადია კვლევით სფეროში.

კრისტალოგრაფია არის მეცნიერება კრისტალების, კრისტალური ბუნებრივი სხეულების შესახებ. იგი სწავლობს კრისტალური ნივთიერებების ფორმას, შინაგან სტრუქტურას, წარმოშობას, განაწილებასა და თვისებებს.

კრისტალების ძირითადი თვისებები - ანიზოტროპია, ერთგვაროვნება, საკუთარი თავის დაწვის უნარი და მუდმივი დნობის წერტილის არსებობა - განისაზღვრება მათი შიდა სტრუქტურა.

კრისტალები არის ყველა მყარი ნივთიერება, რომელსაც აქვს ატომების მოწესრიგებული განლაგების შედეგად პოლიედრონული ფორმა. კრისტალოგრაფიას უწოდებენ მეცნიერებას კრისტალების, კრისტალური ბუნებრივი სხეულების შესახებ. ის სწავლობს კრისტალური ნივთიერებების ფორმას, შინაგან სტრუქტურას, წარმოშობას, განაწილებასა და თვისებებს. კრისტალები არის ყველა მყარი ნივთიერება, რომელსაც აქვს პოლიედრონული ფორმა, რომელიც გამოწვეულია ატომების მოწესრიგებული განლაგებით. კარგად ჩამოყალიბებული კრისტალების მაგალითებია კუბურები...

სათაური:

ცნობილია ხუთი ათასზე მეტი ტიპის კრისტალები. მათ აქვთ სხვადასხვა ფორმებიდა კიდეების განსხვავებული რაოდენობა. ბროლის ფორმა არის მისი ყველა სახის მთლიანობა. კრისტალოგრაფიაში მარტივი ფორმა არის სიმეტრიის ელემენტებით დაკავშირებული იდენტური სახეების კრებული. მარტივ ფორმებს შორის არის დახურული ფორმები, რომლებიც მთლიანად აკრავს სივრცის ნაწილს, მაგალითად, კუბს, რვაფეხას; გახსენით მარტივი ფორმები, მაგალითად, სხვადასხვა პრიზმები, სივრცე...

სათაური:

სინგონია (ბერძნული σύν, "შესაბამისად, ერთად" და γωνία, "კუთხე" - სიტყვასიტყვით "მსგავსი კუთხე") არის კრისტალების ერთ-ერთი დაყოფა მათი ერთეული უჯრედის ფორმის მიხედვით. სინგონია მოიცავს სიმეტრიის კლასების ჯგუფს, რომლებსაც აქვთ ერთი საერთო ან დამახასიათებელი სიმეტრიის ელემენტი ერთეულის მიმართულებების იგივე რაოდენობის. არსებობს შვიდი სისტემა: კუბური, ტეტრაგონალური (კვადრატული), ტრიგონალური, ექვსკუთხა, რომბული, მონოკლინიკური, ტრიკლინიკური.

სათაური:

ბერძნულიდან თარგმნილი "სიმეტრია" ნიშნავს "პროპორციულობას" (გამეორებას). სიმეტრიული სხეულები და ობიექტები შედგება ეკვივალენტური ნაწილებისგან, რომლებიც რეგულარულად მეორდება სივრცეში. განსაკუთრებით მრავალფეროვანია კრისტალების სიმეტრია. სხვადასხვა კრისტალებს აქვთ მეტ-ნაკლებად სიმეტრია. ეს არის მათი ყველაზე მნიშვნელოვანი და სპეციფიკური თვისება, რომელიც ასახავს შიდა სტრუქტურის კანონზომიერებას.

სათაური:

გეომეტრიული კრისტალოგრაფიის თვალსაზრისით, კრისტალი მრავალწახნაგოვანია. კრისტალების ფორმის დასახასიათებლად ვიყენებთ შეზღუდვის ელემენტების კონცეფციას. კრისტალების გარე ფორმა შედგება სამი შეზღუდვის ელემენტისგან: სახეები (სიბრტყეები), კიდეები (სახეების გადაკვეთის ხაზები) და ასპექტის კუთხეები.

სათაური:

კრისტალები წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც ნივთიერება გადადის ნებისმიერი აგრეგაციის მდგომარეობიდან მყარ მდგომარეობაში. კრისტალების წარმოქმნის მთავარი პირობაა ტემპერატურის დაქვეითება გარკვეულ დონეზე, რომლის ქვემოთ ნაწილაკები (ატომები, იონები), რომლებმაც დაკარგეს ზედმეტი თერმული მოძრაობა, ავლენენ თავიანთ თანდაყოლილ ქიმიურ თვისებებს და ჯგუფდებიან სივრცულ გისოსებად.

ბრინჯი. 1. კლდის მარილის სრულყოფილი გახლეჩვა

მინერალების გაცნობისას უნებურად შეამჩნია ბევრი მათგანის თანდაყოლილი უნარი მიიღოს სწორი გარეგანი ფორმა - შექმნას კრისტალები, ანუ სხეულები, რომლებიც შეზღუდულია რიგი თვითმფრინავებით. ამასთან დაკავშირებით ის მუდმივად იყენებს კრისტალოგრაფიულ ტერმინებსა და ცნებებს. ამიტომ, კრისტალოგრაფიის მოკლე შესავალი წინ უნდა უსწრებდეს მინერალოგიის სისტემატურ შესავალს.

კრისტალური ნივთიერების თვისებები

ყველა ერთგვაროვანი სხეული, მათში ფიზიკური თვისებების განაწილების ბუნების მიხედვით, შეიძლება დაიყოს ორად დიდი ჯგუფები: ამორფული და კრისტალური სხეულები.

ამორფულ სხეულებში ყველა ფიზიკური თვისება სტატისტიკურად ერთნაირია ყველა მიმართულებით.

ასეთ სხეულებს იზოტროპული (თანაბარი თვისებები) ეწოდება.

ამორფულ სხეულებს მიეკუთვნება სითხეები, აირები და მყარი სხეულები - მინა, მინის შენადნობები, აგრეთვე გამაგრებული კოლოიდები (ლარები).

კრისტალურ სხეულებში ბევრი ფიზიკური თვისება დაკავშირებულია გარკვეულ მიმართულებასთან: ისინი ერთნაირია პარალელური მიმართულებით და არათანაბარი, ზოგადად რომ ვთქვათ, არაპარალელური მიმართულებებით.

თვისებების ამ ბუნებას ანიზოტროპია ეწოდება, ხოლო მსგავსი თვისებების მქონეებს ანისოტროპული (არათანაბარი თვისებები).

მყარი ნივთიერებების უმეტესობა და, კერძოდ, მინერალების დიდი უმრავლესობა ეკუთვნის კრისტალურ სხეულებს.

ნებისმიერი მყარი სხეულის ფიზიკურ თვისებებს შორის არის ადჰეზიის ძალა ცალკეულ ნაწილაკებს შორის, რომლებიც ქმნიან სხეულს. ეს ფიზიკური თვისება კრისტალურ გარემოში იცვლება მიმართულების ცვლილებით. მაგალითად, ქვის მარილის კრისტალებში (ნახ. 1), რომლებიც გვხვდება მეტ-ნაკლებად რეგულარული კუბების სახით, ეს შეკრულობა ყველაზე ნაკლებად პერპენდიკულარული იქნება.კუბური სახეები. მაშასადამე, ზემოქმედებისას, კლდის მარილის ნაჭერი ყველაზე ადვილად გაიყოფა გარკვეული მიმართულებით - კუბის კიდეს პარალელურად, ხოლო ამორფული ნივთიერების ნაჭერი, როგორიცაა მინა, იგივე ფორმის, თანაბრად ადვილად გაიყოფა ნებისმიერი მიმართულებით. .

მინერალის თვისებას, გაიყოს გარკვეული, წინასწარ ცნობილი მიმართულებით, გაყოფილი ზედაპირის ფორმირებით გლუვი, მბზინავი სიბრტყის სახით, ეწოდება გაყოფა (იხ. ქვემოთ „მინერალების ფიზიკური თვისებები“). ის თანდაყოლილია სხვადასხვა ხარისხითბევრი მინერალი.

ზეგაჯერებული ხსნარისგან განცალკევებისას, ნაწილაკთაშორისი მიზიდულობის იგივე ძალა იწვევს ხსნარიდან დეპონირებას გარკვეული მიმართულებით; თითოეული ამ მიმართულების პერპენდიკულარულად იქმნება სიბრტყე, რომელიც მასზე ახალი ნაწილების დამკვიდრებისას შორდება მზარდი ბროლის ცენტრიდან თავის პარალელურად. ნახ 1. იდეალური დეკოლტეასეთი თვითმფრინავების რაოდენობა ქვის მარილით აძლევს კრისტალსდამახასიათებელიმას აქვს სწორი მრავალმხრივი ფორმა.

თუ ნივთიერების შემოდინება მზარდ კრისტალში ხდება არათანაბრად სხვადასხვა მხრიდან, რაც ჩვეულებრივ შეინიშნება ბუნებრივ პირობებში, კერძოდ, თუ კრისტალი მის ზრდაში შეზღუდულია მეზობელი კრისტალების არსებობით, ნივთიერების დეპონირება ასევე მოხდება არათანაბრად. და ბროლი შეიძენს გაბრტყელ ან მოგრძო ფორმას, ან მხოლოდ დასჭირდება თავისუფალი ადგილი, რომელიც მდებარეობს ადრე წარმოქმნილ კრისტალებს შორის. უნდა ითქვას, რომ ყველაზე ხშირად ეს ხდება და რეგულარული, თანაბრად ჩამოყალიბებული კრისტალები იშვიათია მრავალი მინერალისთვის.

ამასთან, ამ ყველაფერთან ერთად, თითოეული ბროლის სიბრტყეების მიმართულებები უცვლელი რჩება და, შესაბამისად, დიედრული კუთხეები შესაბამის (ექვივალენტურ) სიბრტყეებს შორის იმავე ნივთიერებისა და იგივე სტრუქტურის სხვადასხვა კრისტალებზე უნდა წარმოადგენდეს მუდმივ მნიშვნელობებს (ნახ. 2).

ეს არის კრისტალოგრაფიის პირველი ფუნდამენტური კანონი, რომელიც ცნობილია როგორც დიედრული კუთხეების მუდმივობის კანონი, პირველად შენიშნა კეპლერმა და ზოგადი სახით გამოხატა დანიელმა მეცნიერმა ნ.სტენომ 1669 წელს. 1749 წელს პირველად დააკავშირა კანონი მ.ვ კუთხეების მუდმივობა ბროლის შიდა სტრუქტურასთან მარილის მაგალითის გამოყენებით.

და ბოლოს, კიდევ 30 წლის შემდეგ, ფრანგმა კრისტალოგრაფმა ჟ.

ბრინჯი. 2. კვარცის კრისტალები

ეს ნიმუში, მიღებული სტენო-ლომონოსოვი-რომი-დელილის მიერ, ყველაფრის საფუძველი იყო სამეცნიერო კვლევაიმდროინდელი კრისტალები და იყო საწყისი წერტილი შემდგომი განვითარებაკრისტალური მეცნიერებები. თუ წარმოვიდგენთ, რომ ბროლის სახეები მოძრაობენ თავის პარალელურად ისე, რომ ისინი ტოლი არიანმნიშვნელოვანი სახეები ერთიდაიგივე მანძილით გადავიდნენ ცენტრიდან, შედეგად მიღებული პოლიედრები იგივეს მიიღებს იდეალური ფორმა, რაც მიიღწევა მზარდი კრისტალით იდეალური, ანუ გარეგანი გავლენით არ გართულებული პირობების შემთხვევაში.

სიმეტრიის ელემენტები

სიმეტრია. მიუხედავად მისი აშკარა სიმარტივისა და რუტინისა, სიმეტრიის ცნება საკმაოდ რთულია. მისი უმარტივესი განმარტებით, სიმეტრია არის კანონზომიერება (რეგულარობა) ფიგურის იდენტური ნაწილების განლაგებისას. ეს სისწორე გამოიხატება: 1) ნაწილების ბუნებრივ გამეორებაში, როდესაც ფიგურა ბრუნავს, ხოლო ეს უკანასკნელი, როდესაც ბრუნავს, თითქოს შერწყმულია თავისთან; 2) ფიგურის ნაწილების სარკისებურ თანასწორობაში, როდესაც მისი ზოგიერთი ნაწილი სხვის სარკისებურად გამოიყურება.

ყველა ეს ნიმუში ბევრად უფრო ნათელი გახდება სიმეტრიის ელემენტების გაცნობის შემდეგ.

კარგად ჩამოყალიბებული კრისტალების ან კრისტალოგრაფიული მოდელების შესწავლით, ადვილია დადგინდეს შაბლონები, რომლებიც შეინიშნება კრისტალებში იდენტური სიბრტყეების და თანაბარი კუთხეების განაწილებისას. ეს შაბლონები მოდის კრისტალებში შემდეგი სიმეტრიის ელემენტების არსებობამდე (ცალკეულად ან გარკვეულ კომბინაციებში): 1) სიმეტრიის სიბრტყეები, 2) სიმეტრიის ღერძი და 3) სიმეტრიის ცენტრი.

ბრინჯი. 3. სიმეტრიის სიბრტყე

1. წარმოსახვითი სიბრტყე, რომელიც ყოფს ფიგურას ორ თანაბარ ნაწილად, რომლებიც დაკავშირებულია ერთმანეთთან, როგორც ობიექტი სარკეში მის გამოსახულებასთან (ან მარჯვენა ხელიმარცხნივ), დაურეკასიმეტრიის სიბრტყე და აღინიშნება ასოთი რ(ნახ. 3 - თვითმფრინავი) AB).

2. მიმართულება, რომლის გარშემოც ბრუნავს ყოველთვის ერთი და იგივე კუთხით, ბროლის ყველა ნაწილი სიმეტრიულად მეორდება. ნჯერ, ეწოდება სიმეტრიის მარტივი ან მბრუნავი ღერძი (ნახ. 4 და 5). ნომერი გვ,იმის ჩვენება, თუ რამდენჯერ შეინიშნება ნაწილების გამეორება ღერძის გარშემო ბროლის სრული (360°) ბრუნვის დროს, ეწოდება სიმეტრიის ღერძის რიგი ან მნიშვნელობა.

თეორიული მოსაზრებებიდან გამომდინარე, ამის დამტკიცება ადვილია p -რიცხვი ყოველთვის მთელი რიცხვია და რომ მხოლოდ მე-2, მე-3, მე-4 და მე-6 რიგის სიმეტრიის ღერძები შეიძლება არსებობდეს კრისტალებში.

ბრინჯი. 4. მე-3 რიგის სიმეტრიის ღერძი

სიმეტრიის ღერძი აღინიშნება ასოებით ლან გ,ხოლო სიმეტრიის ღერძის თანმიმდევრობა მითითებულია ზედა მარჯვნივ მოთავსებული ინდიკატორით. ასე რომ L 3აღნიშნავს მე-3 რიგის სიმეტრიის ღერძს; L 6- მე-6 რიგის სიმეტრიის ღერძი და ა.შ. თუ კრისტალში არის რამდენიმე ღერძი ან სიმეტრიის სიბრტყე, მაშინ მათი რიცხვი მითითებულია კოეფიციენტით, რომელიც მოთავსებულია შესაბამისი ასოს წინ. დიახ, 4ლ 3 3ლ 2 6პნიშნავს, რომ კრისტალს აქვს ოთხი მე-3 რიგის სიმეტრიის ღერძი, სამი მეორე რიგის სიმეტრიის ღერძი და 6 სიმეტრიის სიბრტყე.

სიმეტრიის მარტივი ღერძების გარდა შესაძლებელია რთული ღერძებიც. ეგრეთ წოდებული სარკე-ბრუნვის ღერძის შემთხვევაში, პოლიედრონის ყველა მისი ნაწილის გასწორება საწყის პოზიციასთან ხდება არა მხოლოდ ერთი ბრუნვის შედეგად რაღაც a კუთხით, არამედ ერთდროული არეკვლის შედეგად. წარმოსახვითისიბრტყეზე პერპენდიკულარული. რთული სიმეტრიის ღერძი ასევე აღინიშნება ასოებით L,მაგრამ მხოლოდ ღერძის მაჩვენებელი მოთავსებულია ბოლოში, მაგალითად, L4.კვლევამ აჩვენა, რომ კრისტალურ პოლიედრებს შეიძლება ჰქონდეს 2, 4 და 6 სახელების ან რიგის რთული ცულები, ანუ L 2. , L 4და L 6.

ბრინჯი. 5. პოლიედონი მე-2 რიგის სიმეტრიის ღერძით

იგივე ბუნების სიმეტრიის მიღწევა შესაძლებელია ინვერსიის ღერძის გამოყენებით. ამ შემთხვევაში, სიმეტრიული ოპერაცია შედგება 90 ან 60° კუთხით ღერძის გარშემო ბრუნვისა და სიმეტრიის ცენტრის გავლით გამეორებისგან.

ამ სიმეტრიული მოქმედების პროცესი შეიძლება ილუსტრირებული იყოს შემდეგი მაგალითით: იყოს ტეტრაედონი (ტეტრაედონი), რომლის კიდეები ABდა CDორმხრივი პერპენდიკულარული (სურ. 6). როდესაც ტეტრაედონი ბრუნავს 180°-ით თავისი ღერძის გარშემო ლ i4, მთელი ფიგურა შეესაბამება თავდაპირველ პოზიციას, ანუ ღერძს ლ i4 , არის მეორე რიგის სიმეტრიის ღერძი (L 2).სინამდვილეში, ფიგურა უფრო სიმეტრიულია, რადგან ბრუნვა დაახლოებით იგივე ღერძზეა 90°-ით.

და წერტილის შემდგომი მოძრაობა ასიმეტრიის ცენტრის მიხედვით გადაიყვანს მას წერტილამდე დ.ანალოგიურად, პერიოდი INემთხვევა წერტილს თან.მთელი ფიგურა შეესაბამება მის თავდაპირველ პოზიციას. ეს კომბინირებული ოპერაცია შეიძლება განხორციელდეს ყოველ ჯერზე ფიგურის ღერძის გარშემო ბრუნვით ლ i4 90°-ით, მაგრამ სავალდებულო გამეორებით სიმეტრიის ცენტრში. არჩეული ღერძის მიმართულება ლ i4 და იქნება მე-4 რიგის ინვერსიის ღერძის მიმართულება ( ლ i4 = გ i4 ).

ბრინჯი. 6. პოლიედონი სიმეტრიის ოთხმაგი ინვერსიული ღერძით (Li4)

ინვერსიული ღერძების გამოყენება ზოგიერთ შემთხვევაში უფრო მოსახერხებელი და ნათელია, ვიდრე სარკე-მბრუნავი ღერძების გამოყენება. ისინი ასევე შეიძლება დაინიშნოს როგორც G i3; G i4 ; G i6; ან როგორ L i3 ;L i4 ; ლ i6

ბროლის შიგნით არსებულ წერტილს, თანაბარ მანძილზე, საიდანაც საპირისპირო მიმართულებით არის თანაბარი, პარალელური და ზოგადად შებრუნებული სახეები, ეწოდება სიმეტრიის ცენტრს ან შებრუნებული თანასწორობის ცენტრს და აღინიშნება ასოებით. თან(ნახ. 7). ამის დამტკიცება ძალიან ადვილია c =L i2

ე.ი. რომ შებრუნებული თანასწორობის ცენტრი ჩნდება კრისტალებში როცარომლებსაც აქვთ მე-2 რიგის რთული სიმეტრიის ღერძი. აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ რთული სიმეტრიის ღერძები არის ამავე დროს სახელის ნახევარი მარტივი სიმეტრიის ღერძი, ე.ი.შესაძლო აღნიშვნები L 2 i4 ;L 3 i6 .თუმცა საპირისპირო დასკვნაარ შეიძლება გაკეთდეს, რადგან მარტივი სიმეტრიის ყველა ღერძი არ იქნება აუცილებლად ორჯერ დიდი რთული სიმეტრიის ღერძი.სახელები.

რუსმა მეცნიერმა A.V. Gadolin-მა 1869 წელს დაამტკიცა, რომ კრისტალებში შეიძლება არსებობდეს ზემოაღნიშნული სიმეტრიის ელემენტების მხოლოდ 32 კომბინაცია (კომბინაციები), რომლებსაც უწოდებენ კრისტალოგრაფიულ კლასებს ან სიმეტრიის ტიპებს. ყველა მათგანი გვხვდება ბუნებრივ ან ხელოვნურ კრისტალებში.

კრისტალოგრაფიული ცულები. პარამეტრები და ინდექსები

ბროლის აღწერისას, სიმეტრიის ელემენტების მითითების გარდა, აუცილებელია მისი ცალკეული სახეების პოზიციის დადგენა სივრცეში. ამისათვის ისინი იყენებენ ანალიტიკური გეომეტრიის ჩვეულ მეთოდებს, ამავე დროს ბუნებრივი კრისტალური პოლიედრების თავისებურებების გათვალისწინებით.

ბრინჯი. 7. კრისტალი სიმეტრიის ცენტრით

კრისტალოგრაფიული ღერძები შედგენილია ბროლის შიგნით, იკვეთება ცენტრში და უმეტეს შემთხვევაში ემთხვევა სიმეტრიის ელემენტებს (ღერძი, ბროლის სიბრტყეები ან მათზე პერპენდიკულარული). კრისტალოგრაფიული ღერძების რაციონალური არჩევანით, ბროლის სახეები, რომლებსაც აქვთ იგივე გარეგნობა და ფიზიკური თვისებები, იღებენ ერთსა და იმავე ციფრულ მნიშვნელობას და თავად ღერძები გადის ბროლის დაკვირვებული ან შესაძლო კიდეების პარალელურად. უმეტეს შემთხვევაში, ისინი შემოიფარგლება სამი ღერძით I, II და III,ნაკლებად ხშირად საჭიროა ოთხი ღერძის დახატვა - I, II, III და IV.

სამი ღერძის შემთხვევაში ერთი ღერძი მიმართულია დამკვირვებლისკენ და აღინიშნება I ნიშნით (სურ. 8), მეორე ღერძი მიმართულია მარცხნიდან მარჯვნივ და აღინიშნება II ნიშნით, ბოლოს კი მესამე ღერძი. მიმართულია ვერტიკალურად და აღინიშნება III ნიშნით.

ზოგიერთ სახელმძღვანელოში I ღერძი ეწოდება X, IIღერძი - Y, და IIIღერძი - ზ.თუ არსებობს ოთხი ღერძი, I ღერძი შეესაბამება A ღერძს; U და IVღერძი -ღერძი ზ.

დამკვირვებლისკენ მიმართული ღერძების ბოლოები, მარჯვნივ და ზევით, დადებითია, ხოლო დამკვირვებლისგან მარცხნივ და ქვევით მიმართული - უარყოფითი.

ბრინჯი. 8. ბროლის სახეები კოორდინატულ ღერძებზე

გაუშვით თვითმფრინავი რ(ნახ. 8) ჭრის სეგმენტებს კრისტალოგრაფიულ ღერძებზე ა, ბდა თან.ვინაიდან კრისტალური პოლიედრები განისაზღვრება მხოლოდ თითოეული სიბრტყის სახის კუთხით და დახრილობით, და არა სიბრტყეების ზომებით, შესაძლებელია ნებისმიერი სიბრტყის თავის პარალელურად გადაადგილებით, გაიზარდოს და შემცირდეს პოლიედრონის ზომები (რაც არის ხდება ბროლის ზრდის დროს). ამიტომ, თვითმფრინავის პოზიციის მითითება რარ არის საჭირო სეგმენტების აბსოლუტური მნიშვნელობების ცოდნა ა, ბდა თან,არამედ მხოლოდ მათი დამოკიდებულება ა: ბ: გ.იგივე ბროლის ნებისმიერი სხვა სიბრტყე იქნება დანიშნული როგორც ზოგადი შემთხვევა ა': ბ': გ'ან ა": ბ": გ".

დავუშვათ, რომ ა'-ტა; b' = nb; c' = rs; a" = t'a; b" = n'b; c" = p's,ე.ი. ჩვენ გამოვხატავთ ამ სიბრტყეებისთვის კრისტალოგრაფიული ღერძების გასწვრივ სეგმენტების სიგრძეებს რიცხვებით, რომლებიც სიბრტყის კრისტალოგრაფიული ღერძების გასწვრივ სეგმენტების სიგრძის ჯერადია. R,ორიგინალს ან ერთეულს უწოდებენ. რაოდენობები t, p, p, t', p', p'ეწოდება შესაბამისი სიბრტყის რიცხვითი პარამეტრები.

კრისტალურ პოლიედრებში, რიცხვითი პარამეტრები არის მარტივი და რაციონალური რიცხვები.

კრისტალების ეს თვისება აღმოაჩინა ფრანგმა მეცნიერმა აიუიმ 1784 წელს და მას "პარამეტრების რაციონალურობის კანონი" უწოდეს.

ბრინჯი. 9. ელემენტარული პარალელეპიპედი და ერთეული სახე

როგორც წესი, პარამეტრებია 1, 2, 3, 4; რაც უფრო დიდია რიცხვები, რომლებიც გამოიყენება პარამეტრების გამოსახატავად, მით ნაკლებია შესაბამისი სახეები.

თუ კრისტალოგრაფიულ ღერძებს ავირჩევთ ისე, რომ ისინი ელემენტარული პარალელურად იყვნენ ბროლის კიდეებთან, მაშინ სასაზღვრო სეგმენტებიეს ცულები, რომლებიც მოწყვეტილია ორიგინალური ბროლის სახით (სახე პ), განსაზღვრეთ მოცემული კრისტალური ნივთიერების ძირითადი უჯრედი.

გასათვალისწინებელია, რომ დაბალი სიმეტრიის მქონე კრისტალებისთვის ხშირად საჭიროა კრისტალოგრაფიული ღერძების ირიბი სისტემის მიღება. ამ შემთხვევაში, აუცილებელია მიუთითოთ კუთხეების მნიშვნელობები კრისტალოგრაფიულ ღერძებს შორის, მათი აღნიშვნა (ალფა), p (ბეტა) და y (გამა). ამ შემთხვევაში I ეწოდება კუთხე III და II ღერძებს შორის, რ- შორის კუთხე III და I(ე.წ. მონოკლინიკური კუთხე), am - კუთხე I და II ღერძებს შორის (სურ. 9).

ნახ. 8 საცნობარო თვითმფრინავი რწყვეტს სეგმენტებს შესაბამის ღერძებზე ა, ბდა თანან მათი მრავლობითი.

ნებისმიერმა სხვა სიბრტყემ უნდა მოწყვიტოს სეგმენტი I ღერძის გასწვრივ, რომელიც არის ჯერადი A, II ღერძის გასწვრივ - b-ის მრავალჯერადი და III ღერძის გასწვრივ - მრავალჯერადი თან.

ასე რომ თვითმფრინავი რმოწყვეტს სეგმენტებს a, 2bდა 2c, და თვითმფრინავი R" -სეგმენტები 2a, 4bდა Zs და ა.შ. a, 6 და c-ის კოეფიციენტები, რომლებიც პარამეტრია, შეიძლება იყოს მხოლოდ რაციონალური სიდიდეები.

რაოდენობები ა, ბდა c ან მათი თანაფარდობა არის მოცემული კრისტალის დამახასიათებელი მუდმივები და ეწოდება ღერძულ ერთეულებს.

სიბრტყეების აღნიშვნა სეგმენტების გასწვრივ კრისტალოგრაფიულ ღერძებზე ზოგადი ხედიბოლო დრომდე დომინირებდა მეცნიერებაში მეოთხედი XIXგ., მაგრამ შემდეგ გზა დაუთმო სხვებს.

ამჟამად მილერის მეთოდი გამოიყენება ბროლის სახეების პოზიციის აღსანიშნავად, რადგან ის წარმოადგენს უდიდეს კომფორტს კრისტალოგრაფიულ გამოთვლებში, თუმცა ერთი შეხედვით ეს გარკვეულწილად რთული და ხელოვნური ჩანს.

როგორც ზემოთ აღინიშნა, ორიგინალი ან "ერთეული" სიბრტყე განსაზღვრავს ღერძულ ერთეულებს და, თუ იცის პარამეტრები t:n:pნებისმიერი სხვა თვითმფრინავი, შეიძლება განისაზღვროს ამ უკანასკნელის პოზიცია. კრისტალოგრაფიული გამოთვლებისთვის უფრო ხელსაყრელია ნებისმიერი სახის პოზიციის დახასიათება არა მის მიერ გაკეთებული სეგმენტების პირდაპირი თანაფარდობით კრისტალის კრისტალოგრაფიულ ღერძებზე „ერთეული“ სახის სეგმენტებთან, არამედ შებრუნებული თანაფარდობით, ე.ი. , გაყავით ერთი სახის მიერ შედგენილი სეგმენტის ზომა განსაზღვრული სახის მიერ შექმნილ სეგმენტზე .

აშკარაა, რომ მიღებული თანაფარდობები ასევე გამოისახება მთელი რიცხვებით, რომლებიც ჩვეულებრივ აღინიშნება ასოებით h, კდა ლ. ამრიგად, ნებისმიერი სახის პოზიცია შეიძლება ცალსახად გამოიხატოს სამი რაოდენობით სთ, კდა ლ, რომელთა ურთიერთობა შებრუნებულია სახის მიერ სამ კრისტალოგრაფიულ ღერძზე შედგენილი სეგმენტების სიგრძის თანაფარდობასთან და თითოეული ღერძის გასწვრივ, ზოგად შემთხვევაში, იმ სეგმენტებს (ერთეულ სეგმენტებს), რომლებსაც ერთეული სახე აკეთებს შესაბამის ღერძებზე. უნდა იქნას მიღებული. თუ კრისტალოგრაფიულ ღერძებად ავიღებთ მიმართულებებს, რომლებიც ემთხვევა სიმეტრიის ღერძებს ან ნორმალურებს სიმეტრიის სიბრტყეებს ან, თუ ასეთი სიმეტრიის ელემენტები არ არსებობს, ბროლის კიდეებს, მაშინ სახეების მახასიათებლები შეიძლება გამოიხატოს მარტივი სახით. და მთელი რიცხვები, და ერთი ფორმის ყველა სახე გამოისახება მსგავსი გზით.

რაოდენობები სთ, რომდა ლ სახეების ინდექსებს უწოდებენ, მათ კოლექციებს კი სახის სიმბოლოებს. სახის სიმბოლო ჩვეულებრივ აღინიშნება ზედიზედ დაწერილი ინდექსებით, ყოველგვარი პუნქტუაციის ნიშნების გარეშე და ჩასმული ფრჩხილებში. (hbl).ამავე დროს, ინდექსი თეხება I ღერძს, ინდექსს კ ko II და ინდექსი ლ III-მდე. ცხადია, ინდექსის მნიშვნელობები არის ღერძზე სახის მიერ გაკეთებული სეგმენტის საპასუხო მნიშვნელობები. თუ სახე კრისტალოგრაფიული ღერძის პარალელურია, მაშინ შესაბამისი ინდექსი არის ნული. თუ სამივე ინდექსი შეიძლება შემცირდეს იმავე რაოდენობით,

მაშინ ასეთი შემცირება უნდა მოხდეს, გახსოვდეთ, რომ ინდექსები ყოველთვის მარტივი და მთელი რიცხვებია.

სახის სიმბოლო, თუ გამოიხატება რიცხვებით, მაგალითად (210) იკითხება: ორი, ერთი, ნული. თუ სახე აკეთებს სეგმენტს ღერძის უარყოფითი მიმართულებით, მაშინ შესაბამისი ინდექსის ზემოთ მოთავსებულია მინუს ნიშანი, მაგალითად (010). ეს სიმბოლო იკითხება შემდეგნაირად: ნული, მინუს ერთი, ნული.

შიდა აგებულებიდან გამომდინარე, განასხვავებენ კრისტალურ და ამორფულ მყარებს.

კრისტალურიეწოდება მყარი, რომელიც წარმოიქმნება სივრცეში გეომეტრიულად სწორად განლაგებული მატერიალური ნაწილაკებისგან - იონები, ატომები ან მოლეკულები. მათი მოწესრიგებული, რეგულარული განლაგება ქმნის კრისტალურ გისოსს სივრცეში - გაუთავებელი სამგანზომილებიანი პერიოდული წარმონაქმნი. იგი განასხვავებს კვანძებს (ცალკეულ წერტილებს, ატომებისა და იონების სიმძიმის ცენტრებს), რიგებს (კვანძების ერთობლიობა, რომლებიც დევს იმავე სწორ ხაზზე) და ბრტყელ ბადეებს (სიბრტყეები, რომლებიც გადიან ნებისმიერ სამ კვანძში). კრისტალების გეომეტრიულად სწორი ფორმა განისაზღვრება, პირველ რიგში, მათი მკაცრად რეგულარული შიდა სტრუქტურით. ბროლის ბადეები შეესაბამება ნამდვილი ბროლის სახეებს, ბადეების გადაკვეთები - რიგები - კრისტალების კიდეებს, ხოლო კიდეების გადაკვეთები - კრისტალების წვეროებს. ყველაზე ცნობილი მინერალები და ქანები, ქვის სამშენებლო მასალების ჩათვლით, კრისტალური მყარია.

ყველა კრისტალს აქვს რამდენიმე საერთო ძირითადი თვისება.

სტრუქტურის ერთგვაროვნება- ატომების ურთიერთგანლაგების იგივე ნიმუში მისი ბროლის გისოსის მოცულობის ყველა ნაწილში.

ანისოტროპია -განსხვავება კრისტალების ფიზიკურ თვისებებში (თბოგამტარობა, სიმტკიცე, დრეკადობა და ა.შ.) ბროლის ბადის პარალელური და არაპარალელური მიმართულებების გასწვრივ. კრისტალების თვისებები ერთნაირია პარალელურ მიმართულებებში, მაგრამ განსხვავებული არაპარალელური მიმართულებით.

საკუთარი თავის შეზღუდვის უნარიიმათ. იღებენ რეგულარული პოლიედრონის ფორმას, როდესაც კრისტალები თავისუფლად იზრდება.

სიმეტრია- ბროლის ან მისი ნაწილების გაერთიანების შესაძლებლობა გარკვეული სიმეტრიული გარდაქმნებით, რომლებიც შეესაბამება მათი სივრცული გისოსების სიმეტრიას.

ამორფულიან მინერალოიდები არის მყარი ნივთიერებები, რომლებსაც ახასიათებს მის შემადგენელი ნაწილაკების (ატომები, იონები, მოლეკულები) მოუწესრიგებელი, ქაოტური განლაგება, მაგალითად, მინა, ფისი, პლასტმასი და ა.შ. ამორფულ ნივთიერებას ახასიათებს იზოტროპული თვისებები, მკაფიოდ განსაზღვრული დნობის წერტილის და ბუნებრივი გეომეტრიული ფორმის არარსებობა.

მინერალების კრისტალური ფორმების შესწავლამ აჩვენა, რომ კრისტალების სამყარო გამოირჩევა სიმეტრიით, რაც მკაფიოდ ჩანს მათი დაფარვის გეომეტრიულ ფორმაში.

ობიექტი ითვლება სიმეტრიულად, თუ ის შეიძლება გაერთიანდეს საკუთარ თავთან გარკვეული გარდაქმნებით: ბრუნვები, ანარეკლები სარკის სიბრტყეში, ანარეკლი სიმეტრიის ცენტრში. გეომეტრიულ გამოსახულებებს (დამხმარე სიბრტყეები, სწორი ხაზები, წერტილები), რომელთა დახმარებით მიიღწევა გასწორება, სიმეტრიის ელემენტებს უწოდებენ. მათ შორისაა სიმეტრიის ღერძი, სიმეტრიის სიბრტყეები, სიმეტრიის ცენტრი (ან ინვერსიის ცენტრი).

სიმეტრიის ცენტრი (აღნიშვნა C) არის სპეციალური წერტილი ფიგურის შიგნით, რომლის გაყვანისას ნებისმიერი სწორი ხაზი შეხვდება ფიგურის იდენტურ და ინვერსიულ ნაწილებს მისგან თანაბარ მანძილზე. სიმეტრიის სიბრტყე (აღნიშვნა P) არის წარმოსახვითი სიბრტყე, რომელიც ყოფს ფიგურას ორ თანაბარ ნაწილად ისე, რომ ერთი ნაწილი მეორის სარკისებური გამოსახულებაა. სიმეტრიის ღერძი არის წარმოსახვითი სწორი ხაზი, როდესაც მის გარშემო ბრუნავს გარკვეული კუთხით, ფიგურის იდენტური ნაწილები მეორდება.

ღერძის გარშემო ბრუნვის უმცირეს კუთხეს, რომელიც მიდის ასეთ გასწორებამდე, ეწოდება სიმეტრიის ღერძის ბრუნვის ელემენტარული კუთხე. "A".მისი მნიშვნელობა განსაზღვრავს სიმეტრიის ღერძის რიგითობას "p",რომელიც უდრის ფიგურის 360°-ით სრული ბრუნვის დროს თვითგასწორების რაოდენობას (გვ = 360/A).სიმეტრიის ღერძები აღინიშნება ასოებით ლციფრული ინდექსით, რომელიც მიუთითებს ღერძის წესრიგზე - Ln.დადასტურებულია, რომ მხოლოდ მეორე ცულები ( ლ 2), მესამე ( ბბ), მეოთხე (ბ 4)და მეექვსე რიგი (L 6).ცულები მესამე L 3, მეოთხე L 4და მეექვსე L 6შეკვეთა ითვლება უმაღლესი რიგის ღერძებად.

ინვერსია-მბრუნავი (ან ინვერსია) (აღნიშვნა L in)ისინი წარმოსახვით ხაზს უწოდებენ, როდესაც მის გარშემო ბრუნავენ გარკვეული კუთხით, შემდგომი ასახვით ფიგურის ცენტრალურ წერტილში, რადგან სიმეტრიის ცენტრში ფიგურა შერწყმულია საკუთარ თავთან. კრისტალებისთვის ნაჩვენებია, რომ შესაძლებელია მხოლოდ შემდეგი რიგის ინვერსიული ღერძების არსებობა Ln, L a, L iV L i4 , ლ i6. კრისტალური პოლიედრონის სიმეტრიის ელემენტების სრულ კომპლექტს სიმეტრიის ტიპი ეწოდება. არსებობს მხოლოდ 32 სიმეტრიის კლასი (ცხრილი 1.1). თითოეულ მათგანს ახასიათებს საკუთარი სიმეტრიის ფორმულა. იგი შედგება კრისტალური სიმეტრიის ელემენტებისაგან, რომლებიც იწერება ზედიზედ შემდეგი თანმიმდევრობით: სიმეტრიის ღერძები (უფრო მაღალიდან ქვედა რიგებამდე), სიმეტრიის სიბრტყეები, სიმეტრიის ცენტრი. მაგალითად, კუბის სიმეტრიის ფორმულა არის 3Z 4 4L 3 6Z 2 9PC (სამი მეოთხე რიგის ღერძი, ოთხი მესამე რიგის ღერძი, ექვსი მეორე რიგის ღერძი, ცხრა სიმეტრიის სიბრტყე, სიმეტრიის ცენტრი).

სიმეტრიისა და კრისტალოგრაფიული მიმართულებების მიხედვით, სიმეტრიის 32 სახეობა იყოფა სამ კატეგორიად: ქვედა, შუა, უფრო მაღალი. ყველაზე დაბალი კატეგორიის კრისტალები ყველაზე ნაკლებად სიმეტრიულია თვისებების გამოხატული ანიზოტროპიით და არ აქვთ სიმეტრიის ღერძი მეორე რიგის მაღლა. საშუალო კატეგორიის კრისტალებს ახასიათებთ მთავარი ღერძის არსებობა, რომელიც ემთხვევა 2-ზე მაღალი რიგის სიმეტრიის ღერძს, ე.ი. 3, 4 ან 6 რიგის ღერძით, მარტივი ან შებრუნებული. უმაღლესი კატეგორიის კრისტალებისთვის საჭიროა მე-3 რიგის ოთხი ღერძის არსებობა. სამი კატეგორია დაყოფილია 7 სისტემად. სინგონია აერთიანებს კრისტალებს იგივე სიმეტრიით და კრისტალოგრაფიული ღერძების ერთნაირი განლაგებით. ყველაზე დაბალ კატეგორიაში შედის ტრიკლინიკური, მონოკლინიკური და ორთორმბული სისტემები, საშუალო - ტრიგონალური, ტეტრაგონალური და ექვსკუთხა, ხოლო უმაღლესი - კუბური.

კრისტალების შიდა სტრუქტურის წესრიგი, მასში სამგანზომილებიანი პერიოდულობის არსებობა მატერიალური ნაწილაკების განლაგებაში განსაზღვრავს კრისტალების სწორ გარეგნულ ფორმას. თითოეულ მინერალს აქვს საკუთარი სპეციფიკური ბროლის ფორმა, მაგალითად, კლდის კრისტალებს აქვთ ექვსკუთხა პრიზმების ფორმა, რომლებიც შემოსაზღვრულია ექვსკუთხა პირამიდებით. ქვის მარილის, პირიტის და ფტორიტის კრისტალები ხშირად გვხვდება კარგად განვითარებული კუბური ფორმით. კრისტალური პოლიედრონის მარტივი ფორმა არის თანაბარი (ფორმით და ზომით) სახეების ერთობლიობა, რომლებიც ერთმანეთთან არის დაკავშირებული მისი სიმეტრიის ელემენტებით. კომბინირებული ფორმა არის ორ ან მეტ მარტივ ფორმაში მოჭრილი პოლიედონი. სულ დადგინდა 47 მარტივი ფორმა: უმცირეს კატეგორიაში - 7 მარტივი ფორმა, შუაში - 25, უმაღლესში - 15. სახეების ფარდობითი პოზიცია სივრცეში განისაზღვრება კოორდინატთა ღერძებთან და ზოგიერთ საწყისთან მიმართებაში. სახე, კრისტალოგრაფიული სიმბოლოების გამოყენებით. თითოეული მარტივი ფორმა ან მარტივი ფორმების კომბინაცია აღწერილია სიმბოლოების სიმრავლით, მაგალითად, კუბისთვის სიმბოლოები მისი ექვსი სახეა: (100), (010), (001), (100), (010) და 001. ).

ცხრილი 1.1

	სინგონია	სიმეტრიის სახეები
		პრიმიტიული	ცენტრალური		ღერძული	პლანაქსიალური	ინვერსია-პრიმიტიული	ინვერსია - გეგმური
	ტრიკლინიკა
	მონოკლინიკა
	რომბისებრი					3ლ 2 3ც
	ტრიგონალური					1_з31_ 2 საჰაერო თავდაცვის სისტემა
	ტეტრაგონალური
	ექვსკუთხა							L i6 3L 2 3P=L 3 3L 2 4P
	კუბური	41_з31_ 2	4ლ 3 3 ლ 2 3 ც	4L 3 3L 2 6P	3ლ 4 4ლ 3 6ლ 2	3ლ 4 4ლ 3 6ლ 2 9 ც

მინერალებს, რომლებსაც ახასიათებთ კრისტალური სტრუქტურა, აქვთ გარკვეული ტიპის კრისტალური გისოსები, რომლებშიც ნაწილაკები შენარჩუნებულია ქიმიური ბმებით. ვალენტური ელექტრონების კონცეფციიდან გამომდინარე, არსებობს ოთხი ძირითადი ტიპი ქიმიური ბმა: 1) იონური ან ჰეტეროპოლარული (ჰალიტის მინერალი), 2) კოვალენტური ან ჰომეოპოლარული (ალმასის მინერალი), 3) მეტალიკი (ოქროს მინერალი), 4) მოლეკულური ან ვან დერ ვაალსი. ბმის ბუნება გავლენას ახდენს კრისტალური ნივთიერებების თვისებებზე (მყიფეობა, სიმტკიცე, სიმყუდროვე, დნობის წერტილი და ა.შ.). კრისტალი შეიძლება შეიცავდეს ერთი ტიპის ბმას (ჰომოდესმიური სტრუქტურა) ან რამდენიმე ტიპს (ჰეტეროდესმიური სტრუქტურა).

მინერალების ფაქტობრივი შემადგენლობა და სტრუქტურა განსხვავდება იდეალურისგან, გამოხატული ქიმიური ფორმულებიდა მინერალური ფორმირების სტრუქტურული დიაგრამები. მათი ვარიაციები განიხილება პოლიმორფიზმისა და იზომორფიზმის თეორიული ცნებების ფარგლებში. პოლიმორფიზმი- ქიმიური ნაერთის სტრუქტურის გარდაქმნა მისი შეცვლის გარეშე ქიმიური შემადგენლობაგარე პირობების გავლენის ქვეშ (ტემპერატურა, წნევა, გარემოს მჟავიანობა და ა.შ.). არსებობს ორი სახის გადასვლები: შექცევადი - ენანტიოტროპული (სხვადასხვა მოდიფიკაცია Si0 2: კვარცი - ტრიდიმიტი - კრისტობალიტი) და შეუქცევადი - მონოტროპული (მოდიფიკაცია C: გრაფიტი - ბრილიანტი). თუ ასეთი გადასვლა ხდება პირველადი მინერალის კრისტალების ფორმის შენარჩუნებისას, მაშინ ხდება ფსევდომორფები. პოლიმორფიზმის კიდევ ერთი ტიპი, პოლიტიპია, გამოწვეულია იდენტური ორგანზომილებიანი ფენების გადანაცვლებით ან ბრუნვით, რაც იწვევს სტრუქტურული ჯიშების წარმოქმნას. იზომორფიზმი- მინერალის ქიმიური შემადგენლობის ცვლილება (ერთი იონის ან იონური ჯგუფის სხვა იონით ან იონების ჯგუფით ჩანაცვლება) მისი კრისტალური სტრუქტურის შენარჩუნებისას. ასეთი ჩანაცვლების აუცილებელი პირობაა ერთმანეთის შემცვლელი იონების ქიმიური თვისებებისა და ზომების მსგავსება. არსებობს იზოვალენტური (იონებს ან ატომებს, რომლებიც ერთმანეთს ცვლიან, აქვთ იგივე ვალენტობა) და ჰეტეროვალენტური (შემცვლელ იონებს აქვთ სხვადასხვა ვალენტობა, მაგრამ შენარჩუნებულია სტრუქტურის ელექტრული ნეიტრალიტეტი) იზომორფიზმი. იზომორფიზმის შედეგად წარმოქმნილ ცვლადი შემადგენლობის ქიმიურ ნაერთებს მყარ ხსნარებს უწოდებენ. წარმოქმნის მექანიზმიდან გამომდინარე, მყარი ხსნარები გამოირჩევიან ჩანაცვლებით (იონების ერთი ტიპი ნაწილობრივ იცვლება მეორეთი), ინტერსტიციული (დამატებითი იონები შეჰყავთ სტრუქტურის სიცარიელეებში - ინტერსტიციუმი) და გამოკლებით (კრისტალური მედის ზოგიერთი ადგილია. უფასო). იზომორფული ჩანაცვლებები მყარ ხსნარებში იყოფა სრულ და შეზღუდულებად (კრისტალურ სტრუქტურაში მინარევების ჩართვა გარკვეულ ფარგლებში). ჩანაცვლების ხარისხი დამოკიდებულია იონების ქიმიური თვისებებისა და ზომების მსგავსებაზე, აგრეთვე მყარი ხსნარის წარმოქმნის თერმოდინამიკურ პირობებზე: რაც უფრო ახლოს არის ქიმიური თვისებები და მით უფრო მცირეა ფარდობითი განსხვავება იონურ რადიუსებში და მით უფრო მაღალია. სინთეზის ტემპერატურა, მით უფრო ადვილია იზომორფული მყარი ხსნარების წარმოქმნა.

კრისტალური მყარი ხასიათდება მატერიალური ნაწილაკების გარკვეული განლაგებით სივრცეში ან სტრუქტურულ ტიპში (ნახ. 1.1). იგივე სტრუქტურული ტიპის კრისტალები იდენტურია მსგავსებამდე; ამიტომ აღწერისთვის მითითებულია ბროლის გისოსის სტრუქტურული ტიპი და პარამეტრები (განზომილებები). ყველაზე გავრცელებული სტრუქტურული ტიპებია: მარტივ ნივთიერებებს ახასიათებს სპილენძის, მაგნიუმის, ალმასის (სურ. 1.1ა) და გრაფიტის (ნახ. 1.16) სტრუქტურული ტიპები; ბინარული ნაერთებისთვის ტიპი AB - სტრუქტურული ტიპები Na Cl(ნახ. 1. 1c), CsCl,სფალერიტი ZnS,ვურციტი ZnS,ნიკელი NiAs,ორობითი კავშირებისთვის, როგორიცაა AB 2 -ფლუორიტის სტრუქტურული ტიპები CaF2,რუტილი Ti0 2,კორუნდი A1 2 0 3 ,პეროვსკიტი SaTYu 3,სპინელები MgAl 2 0 4 .

ბრინჯი. 1.1 ბროლის გისოსები: ა) ბრილიანტი, ბ) გრაფიტი, გ) ქვის მარილი