Кристаллография две лекции. Кристаллография. Тесты 810 тестов таблица и так далее так далее Обязательно писать
 Скачать 108.78 Kb.
|
|
22.09.2022 Структурная геология Оценка за посещение За тесты 8-10 тестов таблица и так далее так далее… Обязательно писать Кристаллография – наука о кристаллах, о процессах и их образовании, об их внешней форме, внутреннем строении и физических свойствах. Она связана с закономерностями развития земли, с процессами, происходящих в глубинах геосфер. По уродливым кристаллам узнают, в каких условиях формировался минерал. Минерал – это природное хим. Соединение с определенной кристаллической структурой. Слово кристалл произошло от греческого (кристаллос), во времена древнегреческого поэта Гомера означавшего прозрачный лёд. Этапы развития кристаллографии 1-й период – эмпирический (или собирательный) почти до начала XIX века – период постепенного накопления фактического материала, выявление и осмысления особенностей кристаллов; 2-й период – теоретический (или объяснительный) XIX – век, период интенсивного теоретического исследования форм и теоретических законов внутреннего строения кристаллов (до 1912 года). 3-й современный период – экспериментальный с отчетливым прикладным направлением (с 1912). Агрикола рекомендовал использовать кристаллический формы кристаллов в качестве вспомогательных признаков, позволяющих определять минералы. Подробно описал предположение о связи правильной шестиугольной формы снединое с плоскостной укладкой шарообразных частиц вещества. Этим он заложил основы геометрии плотнейших шаровых упаковок. Представление учёных средневековья Николя Стенон, (1669). Формулирование принципа роста кристаллов. Постоянство двугранных углов кристаллов кварца (Зарождение кристаллографии). Открытие основного закона кристаллографии – закона постоянства углов. Эразм Бартолини, (1669). Открытие двулучепреломления в кристаллах кальция СаСо3 (зарождение кристаллофизики) Ж.Б. Ромэ де Лиль, 1783 г. Закон постоянства двугранных углов кристаллов. Иоганн Гессель (1830). Трактат «Кристаллометрия». Вывод 32 групп симметрии. Огюст Бравэ (1885). Отказ от идеи Гаюи о многогранниках как строительных кирпичиках кристалла. Вывод 14 типов пространственных решеток как окончательный результат. Типы кристаллографии Геометрическая кристаллографии рассматривает и изучает: Вопросы симметрии формы кристаллов определяет положение граней и других элементов кристалла в пространстве. Химическая кристаллография изучает зависимость химических свойств от особенностей кристаллического строения минералов. Физическая кристаллография рассматривает электрические оптические механические и другие свойства кристаллов и их зависимость от симметрии и состава. Эта ветвь кристаллографии при… Строение вещества Все твердые вещества, тела, условно подразделяют на: Кристаллические Аморфные Кристаллические вещества – вещества, обладающие кристаллической структурой, т.е. строгим закономерным расположением атомов (ионов) в кристаллической решетке минерала Аморфные вещества (≈ 2%) характеризуются беспорядочной структурой. Здесь отсутствует закономерное расположение атомов. Эти вещества изотропны. Метамиктные минералы (от греч. Metamiktos – смешанный) – это минералы переходные от кристаллических к аморфным, при этом сохраняется их внешняя кристаллическая форма. Причины перехода: Наличие радиоактивных элементов, под действием которых разрушается кристаллическая решетка. Слабы по связям катионные и анионные группы Внешние факторы (повышение окислительного потенциала, выщелачивание катионов и др.), которые помогают ускорить процессы перехода вещества. Этот переход сопровождается разупорядочением или распадом структуры, поглощением энергии и связан с воздействием радиоактивного распада урана и тория, находящихся в составе метамиктных минералов. Кристалл – это твердое тело, выросшее в природных или лабораторных условиях в виде выпуклых многогранников с более или менее плоскими гранями и прямолинейными ребрами. В природе существуют: А) Монокристаллы – это одиночные однородные кристаллы, имеющие форму правильных многоугольников и обладающие непрерывной кристаллической решеткой Б) Поликристаллы – это кристаллы, состоящие из многочисленных, сросшихся между собой кристаллов. Кристалл состоит из ионов атомов молекул которые геометрически правильно расположены в пространстве и являются узлами пространственной решетки. Пространственная решетка – это структура для которой характерным является регулярное расположение частиц с периодической повторяемостью в трех измерениях. Узлы - отдельные точки центры тяжести атомов ионов. Ряды – совокупность узлов лежащих на одной прямой в которые периодически повторяются. Промежутки ряда – расстояние между узлами. Плоская сетка – совокупность узлов, расположенных в одной плоскости, т.е. в двух измерениях. Тогда элементарная ячейка будет представлять собой плоский атомный узор виде параллелограмма. Основой строения кристалла служит так называется элементарная кристаллическая ячейка – многогранник наименьших размеров, последовательным переносом которого вместе с частицами, находящимися внутри этого многогранника можно построить весь кристалл. Типы решеток Атомная ионная молекулярная металлическая Типы решеток Свойства кристаллов: Однородность Анизотропность Способность к самоогранению Однородность. Однородным называется тело, которые во всем объеме обнаруживает одинаковые свойства Анизотропность – тела, у которых физ. и хим. Свойства одинаковы в параллельных направлениях и не одинаковы в напареллельных. Примеры анозотропности Слюда-спайность Гранит – прочность Способность к самоогранению – это способность вещества приобретать форму многогранника при свободном росте в соответствующей среде Способность самоограняться, как и первые два свойства, является следствием правильного внутреннего строения кристаллических вещества. Основные элементы огранения кристаллов являются: Вершины, двугранные углы, ребра, грани. Элементы огранения кристаллов Вершины – точки пересечения ребер или схождение торжественных граней. Отвечают узлам решетки Грани – это плоскости ограничивающие многогранник. Они отвечают плоским стекам. Ребра – линии пресечения граней. Отвечают рядам Двугранный угол образован двумя пересекающимися гранями Формула Эйлера  Закон постоянства углов – основной закон кристаллографии Рост кристаллов осуществляется всегда наложением новых сеток, поэтому углы между одинаковыми гранями всегда остаются постоянны (Стенон, Николай, 1638-87). Грани кристалла могут изменяться по своей форме и относительным размерам, на их взаимные наклоны постоянны и неизменны для каждого рода кристаллов. Общая формулировка закона Стено-Ломоносова-Ромэ-де Лиля звучит: Во всех кристаллах, принадлежащих одной полиморфной модификации данного вещества, при обязательных условиях, углы между одинаковыми гранями всегда остаются постоянны. Ганиометры класс измерительных приборов для высокоточного измерения углов. Объекты измерения и способы измерения могут быть самыми различными, от конечностей человека до световых потоков (гониофотометр). Исторически первые гониометры были вариациями транспортира с одной или несколькими передвижными частями. Позднее и в применении к отдельным областям науки речь идёт о разных приборах, объединённых одним названием и сутью измерения (угол между чем-либо). Кристаллохимических анализ Федорова на основе постоянства углов позволяет определить. Химических состав вещества исходя из гониометрического измерения его кристаллов Внутреннее строение кристаллов (по внешне форме кристалла можно судить о его расположении частиц в его решетке) Вицинальные грани – плоские участки, положение которых слегка отклонение от плоскости самой грани, на которой они развиваются Симметрия кристаллов Кристаллическая симметрия (соразмерность) – это закономерная повторяемость в расположении предметов или частей (снежинки, крылья бабочек) Симметричной называется такая фигура, отдельные части которой мысленно могут быть совмещены друг с другом посредством симметрического преобразования. Закономерную повторяемость можно заметить, если: 1. рассечь кристалл плоскостью симметрии 2. вращать его вокруг определенной оси 3. сопоставить расположение элементов ограничения кристалла относительно точки, лежащей внутри него Воображаемые плоскости, прямые линии и точки, с помощью которых модно обнаружить симметрию называются элементами симметрии. Плоскость симметрии - это плоскость, которая делит фигуру на две зеркально равные части расположенные относительно друг друга как предмет и его зеркальное отражение Подобное отражению предмета в зеркале все точки тела, лежащие по одну сторону такой плоскости повторяются на равном расстоянии по другую сторону её. Плоскости симметрии могут располагаться следующим образом: Проходить через середины граней перпендикулярно им Проходить вдоль ребер, образуя ровные углы с одинаковыми гранями и ребрами Лежать перпендикулярно ребрам Осью симметрии (L) – прямая линия, при вращении вокруг которой на 360 градусов все элементы ограничения кристалла совмещаются с равными им, а весь кристалл как бы совмещается сам с собой. Элементарный угол поворота это наименьший угол поворота вокруг оси, который приводит фигуру к сомосовмещению. Порядок оси n определяется по формуле n=360/. Таким образом Осью симметрии второго порядка L2 является такая ось, при повороте вокруг которой элементы ограничения кристалла повторяются два раза т.е. Через 180 градусов Осью симметрии третьего порядка L2 является ось, при повороте вокруг которой элементы ограничения кристалла повторяются через каждые 120 градусов или три раза за полный поворот Осью симметрии четвертого порядка L2 является такая ось, при повороте вокруг которой В кристаллических многогранниках возможны оси симметрии 1,2,3,4,6 порядков Основной закон симметрии кристаллов гласит: «В кристаллах невозможны оси симметрии 5-го и выше 6-го» Кристаллическая решетка всех минералов обладает двумя важными свойствами: Первое – повторяемость некоего минимального набора атомов в пространстве. Второе свойства кристаллической решетки – наличие у минералов повторной оси симметрии. Инверсия оси симметрии представляю собой сочетание оси вращения и одновременного отражения в центре симметрии. Инверсионной осью кристалла называется линия. При вращении вокруг которой на некоторый определенный угол и последующим отражении в центральной точнее многогранника (как в центре симметрии) совмещаются одинаковые элементы ограничения. При определении осей симметрии необходимо помнить: А. через вершины многогранника могут проходить любые оси симметрии Б. в центрах граней перпендикулярно им могут выходить любые оси В. В серединах ребер могут выходить только оси Л2 Сложение элементов симметрии - Ось L6 может присутствовать только в единственном числе - если одномерно имеют оси L6 и L2, то они должны быть перпендикулярны друг другу, а число осей L2 обязательно должно быть равно 6 - Ось L3 присутствует в единственном числе, если число их равно 4 - ось L4 присутствует ил в единственном числе или в количестве трех взаимно перпендикулярных осей; - при наличии в кристалле 4L3 и 3L4 обязательно должны быть так же 6L2 (соединяющие попарно середины противоположных ребер куба); - если же в кристалле только одна L и одна Р, то они должны обязательно быть взаимно перпендикулярны. - при наличии оси симметрии и проходящих через нее плоскостей симметрии число плоскостей должны быть таким каков порядок оси например: в кубе имеются оси L2 L3 L4, через которые проходят плоскости симметрии Р. Следовательно, сумма плоскостей в кубе равна 3+2+4=9. - инверсионные оси так же могут находиться в кристалла либо в единичном числе, либо в комбинации с осями L2, перпендикулярными к ним, и плоскостями симметрии, проходящими через Li. Центр симметрии (С) – точка внутри кристалла, от которой в диаметрально противоположных направлениях и на равных расстояниях располагаются одинаковые элементы огранения кристалла. Если у многогранника для каждой грани находится равное и параллельное (или обратно параллельное грани) то тогда он обладает центром симметрии. Для обозначения элементов симметрии используется символика Браве. Складывается из перечисленных всех элементов симметрии Формула симметрии – это перечень всех элементов симметрии, сделанных в виде символов Наглядная и простая символика Браве (СБ) не является общепринятой в связи с тем, что она громоздка, не привязана к системе координат, не описывает всех особенностей симметричных преобразований (правые или левые повороты и др. Международные обозначения классов симметрии кристаллов n – ось симметрии (123456); n– инверсионная ось симметрии (346); m – плоскость симметрии; nm – ось симметрии порядка n и плоскость симметрии m параллельны; n/m – единственная плоскость m перпендикулярна оси n; n2 – сколько плоскостей или осей второго порядка существуют совместно с главной осью; (n/m)m=n/mm – ось симметрии порядка n, плоскость симметрии m, направленная перпендикулярная оси (поперечная плоскость симметрии), а так же n продольных плоскостей симметрии. Международной системе обозначений - сначала записывают цифру – символ главной оси симметрии (2, 3, 4, 6), - затем столько раз пишут символы m или 2, сколько плоскостей или осей второго порядка существуют совместно с главной осью. Если ось второго порядка перпендикулярна к плоскости (2/m), то центр неизменно возникнет. Кристаллографические категории, сингонии и классы Деление кристаллов на кристаллографические категории производится в зависимости от числа особых (единичных) направлений. Особым или единичным направлением кристалла называется такое направление которое не может быть повторено ни одним из его элементов симметрии Единичное направление в кристалле может быть - несколько - Одно В кристалле может быть несколько единичных направлений Одно единичное направление Для четырёхгранной пирамиды, основание которой представляет собой квадрат, особым направлением является ось симметрии 4-го порядка Симметрично-равное направление – это направление, повторяющее что-то Положение единичных направлений относительно элементов симметрии: 1. В присутствии единичных направлений возможен центр симметрии лежащий в середине фигуры 2. единичное направление может располагаться перпендикулярно плоскости симметрии или быть совмещен с ней. 3. единичное направление моет располагаться перпендикулярно оси симметрии второго порядка или моет быть совмещено с осью любого порядка. Полная совокупность всех элементов симметрии определяет вид симметрии. Всего установление 32 вида симметрии кристаллографического класса). Виды симметрии Примитивные, состоящие только из какой-либо одной оси симметрии Центральные, состоящие только из какой-либо одной оси симметрии, центра симметрии Планальные, состоящие из одной оси симметрии, центра симметрии и плоскости симметрии Аксиальные, состоящие из осей симметрии различных наименований Планаксиальные, состоящие из комбинации плоскостей симметрии и различных осей симметрии Инверсионно-примитивные, в которых единичное направление совмещено с инверсионной осью Инверсионно-планальные, в которых кроме единичного направления, совпадающего с инверсионной осью имеется плоскость симметрии, идущая вдоль него. |