Кристаллография

Кристаллогра́фия — наука о кристаллах, их структуре, возникновении и свойствах. Она тесно связана с минералогией, физикой твёрдых тел и химией. Исторически кристаллография возникла в рамках минералогии, как наука, описывающая идеальные кристаллы

.

Содержание

История науки

Почтовая марка СССР, 1966 год:
VII международный конгресс кристаллографов

Истоки кристаллографии можно усмотреть ещё в античности, когда греки предприняли первые попытки описания кристаллов. При этом большое значение придавалось их форме. Греками же была создана геометрия, выведены пять платоновых тел и сконструировано множество многогранников, позволяющих описывать форму кристаллов

.
  • 1611 год — трактат «О шестиугольных снежинках» немецкого астронома и математика И. Кеплера. Кеплера иногда называют ранним предшественником структурной кристаллографии.
  • Как самостоятельная дисциплина кристаллография была изложена французским минералогом Жаном Батистом Луи Роме-де-Лилем (Rome de l’Isle) в 1772 году в сочинении «Опыт кристаллографии». Позднее Жан Батист Луи Роме-де-Лилем переработав и расширив это сочинение, опубликовал его в 1783 году под названием «Кристаллография, или описание форм, присущих всем телам минерального царства».
  • Ренэ-Жюст Гаюи нашёл весьма важный закон о рациональности разрезов по осям, который имеет значение для всего строения кристалла. Независимо друг от друга он и шведский химик Торберн Бергман выяснили, что из всех кристаллов известковых шпатов можно вырубить кристалл основной формы, тем самым открыли существование плоскостей спайности.
  • В 1830-е Иоганн Гессель и независимо в 1869 Аксель Гадолин доказали, что в К. возможны лишь 32 вида симметрии, подразделённые в 6 сингонний[1].

Первым в России предпринял точные кристаллографические исследования Н. И. Кокшаров, а получил полную классификацию кристаллографической группы Е. С. Фёдоров

.

Основные понятия кристаллографии

Для описания симметрии многограниников и кристаллических решеток в кристаллографии установлена следующая иерархия терминов

:

Кроме того, используются термины

:

Пирамиды роста

Пирами́ды ро́ста — пирамиды, основаниями которых служат грани кристалла, а общей вершиной — начальная точка роста

.

Реальный кристалл во многих случаях целесообразно рассматривать как совокупность пирамид роста, поскольку очень часто физические свойства пирамид роста с основаниями, принадлежащим к различным простым формам, оказываются различными. Это подтверждается существованием у многих природных кристаллов структуры песочных часов, случаями закономерной оптической аномалии у кристаллов кубической системы и пр

.

Симметрия

Симме́три́я кристаллов (др.-греч. συμμετρία «соразмерность», от μετρέω — «меряю»)- это закономерная повторяемость в пространстве одинаковых граней, ребер и углов фигуры, которая может совмещаться сама с собой в результате одного или нескольких отражений. Для описания симметрии пользуется воображаемыми образами — точками, прямыми, плоскостями, называемыми элементами симметрии

.

Плоскость симметрии (P) — это воображаемая плоскость, которая делит фигуру на две симметрично равные части, расположенные друг относительно друга как предмет и его зеркальное отражение. Ось симметрии (L) — прямая линия, при вращении вокруг которой повторяются равные части фигуры, то есть она самосовмещается. Число совмещений при повороте на 360° определяет порядок оси симметрии (n). Центр симметрии (С) — точка внутри кристалла, в которой пересекаются и делятся пополам все линии, соединяющие соответственные точки на его поверхности

.

Вид симметрии

Категория Низшая Средняя Высшая
Сингония Триклинная Моноклинная Ромбическая Тетрагональная Тригональная Гексагональная Кубическая
Примитивный L1 L4 L3 L6 4L33L2
Центральный C L4PC L3C = Li3 L6PC 4L33L23PC
Планальный P L22P L44P L33P L66P 3Li44L36P
Аксиальный L2 3L2 L44L2 L33L2 L66L2 3L44L36L2
План-аксиальный L2PC 3L23PC L44L25PC L33L23PC = Li33L23P L66L27PC 3L44L36L29PC
«Инверсионно-примитивный» Li4 Li6 =L3+^ P
«Инверсионно-планальный» Li42L22P Li63L23P

См. также

Примечания

  1. Болдырев А. К. Кристаллография, ОНТИ.- М.- Л.- Грозный — Новосибирск: ГорГеоНефтеИздат, 1934

Литература

  • Уэвелль В. История индуктивных наук от древнейшего и до настоящего времени. В трех томах. Т.III. История кристаллографии. СПб., 1869.
  • Шубников А. В. У истоков кристаллографии. М., 1972.-52 с.
  • Шафрановский И. И. История кристаллографии в России. М.- Л., 1962.-416 с.
  • Шафрановский И. И. История кристаллографии (с древнейших времен до начала XIX столетия). Л., «Наука», 1978.-297 с.
  • Шафрановский И. И. Кристаллография в СССР: 1917—1991/ Отв. ред. Н. П. Юшкин. -СПб., 1996.
  • Burke J.G. Origins of the science of crystals. University of California, Los Angeles, 1966. 198 p.

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.