Экзаменационные вопросы по курсу минералогии с основами кристаллографии
 Скачать 343 Kb.
|
|
Билет 25. Закон Браве Грани кристаллов соответствуют плоским сеткам с максимальной плотностью упаковки частицами (максимальной ретикулярной плотностью). Параметры граней реальных кристаллов определяются плотностью упаковки частицами. Способы изображения структур кристаллов. Метод Белова-Полинга. Метод Белова-Полинга моделирует строение кристаллических структур способом плотнейших упаковок. Шары, образующие плотнейшую упаковку принадлежат анионам (более электроотрицательным атомам). Если соединить центры тяжестей этих шаров без промежутков. Тетраэдров получаем вдвое больше чем октаэдров. Идея метода в том, что модель составляется только из пустот, заполненных катионами. Не заполненные катионами пустоты на модели вообще не указываются, либо указываются, но не закрашиваются (закрашиваются в иной цвет). От аниона остается лишь его центр. Катион мыслится в центре изображенного полиэдра. Поскольку взаимное расположение октаэдрических и тетраэдрических пустот в различных ПУ отличается и является однозначной характеристикой типа ПУ с описанием геометрии заполнения тех или иных пустот позволяет составить представление об атомной структуре кристалла. Билет 26. Индексы граней по Вейсу и Миллеру. Единичная грань – грань, отмечающая на координатных осях единичный отрезок. Любую другую грань с параметрами ОА, ОВ и ОС можно выразить по закону целых чисел через отношения ОА/а0 : ОВ/b0 : ОС/с0 p : q : r = 2:4:4 (например) Целые числа прямо пропорциональные отношениям параметров граней называются индексами Вейса. Обратные индексам Вейса – индексы Миллера. h:k:l = 1/p : 1/q : 1/r h:k:l = ½ : ¼ : ¼ = 2:1:1 Если грань параллельна координатной оси, то соответствующий индекс обращается в нуль. Индексы Миллера записываются без пробелов и закрыты в скобках: Круглые скобки – индекс одной отдельной грани. Фигурные скобки – индекс простой формы. Символы Миллера для координатных плоскостей всегда содержат два нуля и одну единицу. Если грань параллельна какой либо координатной плоскости то единичный отрезок устремляется на бесконечность, и соответствующий индекс Миллера равен нулю. Индексы Миллера для граней отсекающих на координатных осях равные отрезки равны единице. Типы кристаллических структур силикатов. Координационные, островные, цепочечные, ленточные, слоистые и каркасные структуры. Кристаллохимия силикатов разделяется на две части:
Алюмосиликаты – соединения, в которых кроме кремния в тетраэдрическом окружении имеется алюминий. Не стоить путать силикаты алюминия (дистен, топаз, жадеит) с алюмосиликатами (лейцит, полевые шпаты, нефелин). У первых алюминий алюминий играет роль катиона. У слюд алюминий играет двойственную роль. Основой кристаллохимии силикатов является их структурный мотив – кремнекислородные, алюмокремнекислородные тетраэдры и их комбинации – координационные полиэдры. Третье правило Полинга гласит, что существование ребер и особенно граней, общих для двух анионных полиэдров, в координационной структуре уменьшает ее стабильность. Четвертое правило: в кристаллах, содержащих различные катионы, те из них, которые имеют большую валентность и малое координационное число, стремятся не иметь общих друг с другом элементов полиэдров. Объединение кремнекислородных тетраэдров через общие кислородные вершины приводит к большому числу разнообразных кремнекислородных мотивов, которые и были положены в основу традиционной кристаллохимической классификации силикатов. Ниже после названия силикатной группы указываются отношения Si:O. Силикаты с конечными кремнекислородными мотивами: А) Ортосиликаты островные 1:4 [SiO4]4- Изолированные среди катионов кремнекислородные тетраэдры. Оливин, гранат. Б) Диортосиликаты 1:3,5 [Si2O7]6- Сдвоенные изолированные кремнекислородные тетраэдры. Эпидот, геммиморфит. В) Триортосиликаты 1:3,33 [Si3О10]8- Строенные тетраэдры. Гидроксид-тетраоксосиликат иттрия. Кристаллы характеризуются изометричной формой, изометричность увеличивается от триорто- до ортосиликатов, высокой твердостью, проявляются большей частью при метаморфических процессах. Г) Кольцевые метасиликаты 1:3 [Si3O9]-4. Кремнекислородные тетраэдры образуют замкнутую циклическую структуру. Берилл, турмалин, диоптаз. Характеризуются принадлежностью к средней категории тригональной или гексагональной сингонии. Часто имеют полярную ось высшего порядка. Размер ведущих катионов обычно небольшой. Силикаты с бесконечными кремнекислородными мотивами. А) Цепочечные метасиликаты 1:3 [SiO3]- Бесконечная цепочка ряд кремнекислородных тетраэдров. Пироксеновые ряды: Авгит – Эгирин, Диопсид – Геденбергит, Энстатит – Гиперстен. Характеризуются спайностью под 900. Б) Ленточные 1:2,75 [Si3O11]6- Сдвоенная цепочечная бесконечная структура. Всевозможные амфиболы: роговая обманка, тремолит, нефрит, чароит. Спайность под 1200. В) Слоистые 1:2,5 [Si2O5]6- Бесконечный слой кремнекислородных тетраэдров. Тальк, серпентин, глинистые минералы, слюды, хлорит. Кристаллы уплощенного и чешуйчатого облика, Силы сцепления сильнее внутри слоя, нежели между слоями. Г) Каркасные 1:2 [SiO2]2- Бесконечный каркас из кремнекислородных тетраэдров. Полевые шпаты. Нефелин. Цеолиты. Спайность по двум направлениям: совершенная и средняя до несовершенной. Билет 27. Индексы Миллера в ортогональной трехосной системе координат. Правило возрастания индексов. Чем круче угол наклона к оси, тем выше индекс Миллера для этой оси. Ортогональная трехосная система координат характерна для ромбической, тетрагональной и кубической сингоний. Приводится три индекса Миллера, характеризующие координатные параметры граней. Гетеровалентный и изовалентный изоморфизм. Факторы изоморфизма. Изоморфизм – способность катионов одного химического элемента заменять катионы другого элемента в структуре минерала. Фактором является сходный размер замещающихся ионов, а также заряд. Гетеровалентный изоморфизм – замещение катионов химического элемента катионами элемента, которые имеют другой заряд, нежели первый. Изоморфный ряд – альбит – олигоклаз – андезин – лабрадор – битовнит – анортит. Изовалентный изоморфизм – заряд замещающего иона равен заряду заменяемого: ряд форстерит – фаялит. Фактором изоморфизма является структура минерала, точнее способность структуры к присоединению катионов разных элементов. Билет 28. Символы граней тригональных и гексагональных кристаллов. Система осей также является ортогональной. Индексы Миллера вводятся по аналогии с трехосной системой координат. Отличие состоит в том, что вводится четвертая ось u, лежащая в плоскости x,y и перпендикулярная z. Горизонтальные оси образуют между собой угол 1200 Для единичной грани возможны два случая: А) Грань, отсекающая равные отрезки на двух соседних горизонтальных осях, образующих друг с другом угол 600, проходит параллельно третьей горизонтальной оси. Символ: (10-11) Б) Грань отсекает на смежных осях равные отрезки и ортогональна третьей. Символ: (11-21)C Отрезок, отсекаемый на вертикальной оси вдвое меньше. Полиморфизм. Параморфозы. Энантиотропные и монотропные превращения. Явление автотропии – существования химического соединения в двух или нескольких модификациях, различающихся между собой кристаллическими структурами, а, следовательно, и физическими свойствами, и есть полиморфизм. Аллотропия – полиморфизм простых веществ. Энантиотропное превращение – точка перехода из одной модификации в другую лежит ниже температуры плавления вещества. Существует температура, при которой обе модификации находятся в равновесии. Превращение обратимо. Например моноклинная и ромбическая модификации серы. Монотропное превращение – точка температуры перехода из одной модификации в другую лежит выше температуры плавления. Переход необратим, может осуществиться только при разрушении структуры, или при повышении давления. Например: кальцит – арагонит, графит – алмаз. Псевдоморфоза (параморфоза) – в ходе перестройки структуры внешняя форма не успевает за изменением структуры и остается первоначальной. Если химический состав остается без изменения то такое явление называется параморфизмом, если же изменяется, то псевдоморфизмом. Билет 29. Символы ребер. Закон Вейса. Символы рядов или ребер – символы кристаллографических направлений. Координаты какого либо узла N, выраженного через единичные отрезки и приведенные к целым числам, называют индексами узла. Они же являются индексами ряда ON. Символ ребра записывается в квадратных скобках. Ребра соответствуют наиболее упакованным рядам. Индекс ребра определяет направление вектора параллельного данному. Поясом или зоной называется совокупность граней кристалла, пересекающихся по параллельным ребрам. Закон Вейса: Грани кристаллов располагаются зонами и каждая грань принадлежит по крайней мере двум зонам. Пьезоэлектрические и пироэлектрические свойства кристаллов. Пьезоэлектричество – способность кристаллов электризоваться при механических деформациях и деформироваться в электрическом поле. Возникает только у кристаллов, имеющих полярные направления. Типичный пример кварц – полярные оси второго порядка. Вдавливание и растяжение вдоль одной из осей приводят к перераспределению зарядов и возникновению разности потенциалов. Пироэлектричество – способность кристалла нагреваться при нагревании. Возможно у кристаллов обладающих единичным направлением – турмалин. |