Г.Б. Бокий - Кристаллохимия (1157627), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Для жидкого состояния такое многообразие совсем нв характерно, а для газов — невозможно. Если взять, например, обычную поваренную соль, то легко увидеть даже без микроскопа отдельные кристаллики. Каждый кристаллик есть вещество ЖаС), но одновременно он имеет и черты индивидуума. Он может быть большим или малым, кубическим илн прямоугольно — параллелепипедальным, по-разному ограненным и т, д. В жидкости нельзя увидеть отдельных индивидуумов — капель, в кристаллическом жв веществе они ви- ДИМЫ. Если посмотреть под микроскопом металлический шлиф (рис. 5), то и в нвм обнаруживаются отдельные кристаллики с присущими им индивидуальными чертами. Если мы хотим подчеркнуть, что имеем дело с одиночным, отдельным кристаллом — с кристаллическим индивидуумом, то мы называем его монояристаллом. Под термином гкристаллз во многих книгах подразумевается как одиночный кристалл, так и кристаллическое вещество.

Чтобы подчеркнуть, что иногда мы имеем дело со скоплением многих кристаллов, пользуются термином кристаллический агрегат. Показанный на рис. 5 металлический шлиф является хорошим примером кристаллического агрегата. В нем отдельные кристаллы почти не огранеиы. Это часто имеет место при быстрой кристаллизации, начавшейся одновременно во многих точках расплава. Растущие кристаллы являются препятствием друг другу и мешают правильному огранению каждого из них. Ряс.

4. Разлкчлые способы упаковки однородных частиц Рис. б. Фотография мвталлячвскоге юля. фа с болыпим уввлачезием в. Кристаллография Кристаллография занимается изучением многообразия кристаллов, каи ботаника — многообразием растений,. химия — химических соединений и т. п. Она выявляет признаки единства (законы) в атом многообразии; исследует свойства и строение (структуру) одиночных кристаллов и кристаллических агрегатов. Кристаллография изучает протекающие в кристаллах явления, взаимодейстие кристалла со средой, изменения,происходящие в кристаллах под влиянием тех или иных воздействий. Одним словом, кристаллография является наукой, всесторонне изучающей кристаллическое вещество.

Обычно кристаллографию делят на три раздела: геометрическая кристаллография, химическая кристаллография (кристаллохимия) и фнзичвс- ная кристаллография (кристаллофивика). Последние два раздела могут изучаться независимо друг от друга, ио оба они базируются на первом, без знания которого невозможно их рациональное изложение. В силу того что кристаллическое вещество, в отличие от других, некрнсталлических веществ, имеет упорядоченную атомную структуру и анизотропно, методы кристаллографии резко отличаются от методов других наук.

Симметрия проявляется во внешней форме кристаллов, в их структуре, в физических явлениях, протекающих в кристаллах, во взаимодействии кристалла с окружающей средой, в изменениях, претерпеваемых кристаллом под влиянием внешних воздействий. Поэтому особенностью метода кристаллографии является последовательное применение принципа симметрии во всех случаях. Благодаря этому весьма специфическому методу кристаллография является самостоятельной наукой, связанной с друтими частичным совпадением задач и предмета исследования в конкретных случаях. Нельзя изучать кристаллическое вещество вне процесса его образования, вне связи с жидкой и газообразной фазой. Эти процессы изучает физическая химия, так как любой процесс или положение равновесия аависят от физико-химических условий среды.

Относительное расположение атомов и молекул в кристаллическом веществе зависит от качества самих атомов, от их химической природы. Отсюда тесная связь с химией, особенно со стереохимией, Атомы и молекулы в кристаллах образуют геометрически правильные комплексы. Совокупность их определяет форму кристаллов в виде многогранников, Многогранники же изучаются математикой и, в первую очередь, геометрией. Очевидна, конечно, связь кристаллографии с физикой, особенно с теми ее разделами, которые занимаются изучением различных свойств твердых тел. В последние годы интенсивно развивается промышленность, использующая монокристаллы с различными свойствами: оптическими, электрическими, механическими и т.

и. Связь кристаллографии с химией, физической химией и физикой настолько тесная, что не позволяет провести даже условных границ между этими науками. Очевидна связь кристаллографии и с геологическими дисциплинами, прежде всего с минералогией, геохимией и петрографней. Подавляющее количество минералов крнсталлично, и так как многие из них известны в виде хорошо образованных кристаллов, то на заре своей истории кристаллография рассматривалась как часть минералогии, Внешняя форма кристаллов остается до сих пор важнейшим диагностическим признаком минералов. А крнсталлохимическое исследование атомных структур минералов является основой современной нх систематики.

Некоторые кристаллографические методики исследования играют важную роль в геологических дисциплинах; так, например, кристаллооптический анализ является сейчас основным методом петрографии. й Ф. Равиревтраиеииевть иривтиииичевиого иещевтиа В давние времена считалось, что кристаллы представляют собой большую редкость. Действительно, нахождение в природе крупных однородных кристаллов — явление нечастое. Однако мелкокристаллнческие вещества встречаются весьма часто. Выше было сказано, что твердое состояние материи обычно эквивалентно кристаллическому состоянию.

Так, например, почти все горные породы: граниты, песчаники, известняки и т. п. кристалличны. Кристалличны почти все руды, являющиеся сырьем металлургическойпромышленности. Кристалличны также и те продукты металлургической промышленности, которые получаются в результате переработки руд,— ное металлы и их сплавы. Ив мелких кристалликов состоят также все строительные материалы. Большинство твердых продуктов химической промышленности также крис таллично ~квасцы, селитра, купорос, сода, нафташш и т. д.), а жидкие химические продукты, например ряд продуктов нефтяных проиаводств или неорганические кислоты, легко могут быть получены в кристаллическом состоянии при низких температурах, По мере совершенствования методов исследования (сначала визуальные методы, затем микроскопия, рентгеновский анализ, электронография и т.

п.) кристалличными оказывались вещества, считавшиеся до того аморфными. Сейчас мы знаем, что даже некоторые части организма кристалличны, например роговица глаза. Рентгеноструктурное и кристаллохимическое исследование белков и вирусов выросло в особое научное направление. Несомненно дальнейшее внедрение кристаллографических методов исследования в химию и биологию.

$6. Враетвллаэепаа. Ирваввелетве аеаевравтвллев Особое место в кристаллографии занимает кристаллизация. Процессы получения кристаллов из газообразных, жидких и твердых фаз изучаются сейчас весьма интенсивно. Они нужны не только для развития теории фазовых переходов. Сейчас мы являемся свидетелями интенсивного роста промьппленности монокристаллов во всем мире. Многообразие кристаллов и их специфические свойства в настоящее время интенсивно используются в науке и технике. Известно, например, что для изготовления оптических призм и линз, пропускающих ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, используются монокристаллы ХаС1, Е|Г, СаГа, Б10з и др. Получить эти вещества в виде крупных совершенных монокристаллов — задача весьма трудная.

Между темтехникатребует от нас с каждым днем все больших и больших количеств новых монокристаллов. Широкое распространение получили в промьппленностк пьезокристаллы кварца ЯРОь сегнетовой соли С~Н40зКМа 4НзО н др. Для точных приборов, в частности для часов, подшипники изготовляются из рубинов — А)зОз с небольшой примесью СгзОз. Новый скачок в развитии промьппленности монокристаллов рубинов проиаошел после того, как они стали использоваться в качестве лазеров. Применение различных кристаллов для квантовых генераторов, люминесцентных кристаллов и монокристаллов полупроводников уже создало целую эпоху в науке и промышленности. Получение кристаллов обычно связано с применением сверхчистых веществ, поэтому задачи кристаллографов, химиков и физиков слились в этой проблеме воедино. Следовательно, специалистам, работающим в области производства монокристаллов, а также студентам химических вузов и факультетов, готовящимся к подобной работе, необходимо знание основ кристаллографии и особенно — кристаллохимии.

ГЛАВА П ЗАПОИ ПОСТОЯНСТВА ДВУТРАННЫХ в'г ЛОВ В КРИСТАЛЛАХ Х Первые работы, ивеважеиаые азучеиию виеыиея фораы араеталлев Хорошо ограненные кристаллы очень давно привлекали внимание человечества. Нахоя1дение их в природе в древности связывалось с фантастическими представлениями. Хорошо образованные кристаллы наделялись особыми мистическими свойствами.

Им приписывалась способность исцелять от болезней или, наоборот, вызывать некоторые заболевания, влиять на судьбу человека и т. п. Такое особое отношение к кристаллам способствовало их коллекционированию, а последнее вызывало более детальные наблюдения их формы, что и привело, в конце концов, к настоящим научным обобщениям. Уже в 79 г. нашего летоисчисления Плиний Старший упоминает о плоскогранности и прямореберности кристаллов. Этот вывод и может считаться первым обобщением геометрической кристаллографии. С тех пор на протяжении многих столетий весьма медленно и постепенно накапливался материал, позволивший в конце ХЧ1П в. открыть важнейший закон геометрической кристаллографии — закон постоянстваа двугранных углов в кристаллах.

Этот закон связывается обычно с именем французского ученого Роме де Л'Иля, который в 1783 г. опубликовал монографию, содержащую обильный материал по измерению углов природных кристаллов. Для кристаллов каждого вещества (минерала), изученного им, оказалось справедливым положение, что углы между соответственными гранями во всех кристаллах одного и того же вещества являются постоянными. Заслуга Роме де Л'Иля как раз и заключается в том, что он распространил закон постоянства углов на все вещества, кристаллы которых ои мог достать и измерить, Эта работа явилась плодом всей его долгой жизни.

Характеристики

Список файлов книги