 |
|
Особенности кристаллич строения. Решетки Браве
Свойства кристаллов определяются особенностями строящих кристаллическую решетку атомов и молекул, силами связей и взаимным расположением в пространстве – структурой кристалла. Структуру кристалла изображают в виде решетки, в узлах которой находятся структурные единицы, соединенные воображаемыми линиями. Идеальные кристаллы (монокристаллы) характеризуются свойствами однородности и анизотропии. Однородность определяет неизменность свойств при перемещении точки измерения на расстояние, кратное периодам решетки. Анизотропия - зависимость свойств от направлений. Реальные вещества являются поликристаллическими и в них анизотропия не проявляется. Кристаллы характеризуются координационным числом, постоянной решетки и энергией. Координационное число - число структурных единиц, непосредственно примыкающих к какой-либо структурной единице кристалла. Чем больше координационное число, тем плотнее упаковка кристалла, т.е. тем большую долю объема занимают структурные единицы вещества. Постоянная решетки характеризует расстояния между центрами структурных единиц, занимающих узлы в кристалле в направлении характеристических осей. Энергией кристаллической решетки называют энергию, необходимую для разрушения одного моль кристалла и удаления частиц за пределы их взаимодействия. Основным свойством пространственной кристаллической решетки является трехмерная периодичность, когда можно выделить три некомпланарных вектора a, b и c. Параллелепипед, построенный на векторах a, b и c называют элементарной ячейкой. Элементарная ячейка является наименьшим структурным элементом кристалла. Кристаллические решетки делят на семь типов по форме элементарной ячейки. Эти типы называют сингониями. Выделяют семь основных сингоний решеток: кубическая, гексагональная, тетрагональная, тригональная, ромбическая, моноклинная, триклинная. Элементарные ячейки различаются не только сингонией, но и возможным расположением узлов в центре граней или объема параллелепипеда повторяемости. Кроме основных типов элементарных ячеек существует еще семь ячеек, производных от основных. Таким образом, всего известно 14 типов решеток, которые называют решетками Бравэ. В некоторых из них нет дополнительных узлов – такие решетки называют примитивными (обозначаются символом Р). Другие относятся к гранецентрированным А, В или С (А, В, С – грани параллелепипеда повторяемости). Центрирование по всем граням одновременно обозначают символом F, а центрирование по объему – символом I. Кристаллические ячейки характеризуются определенными параметрами: длиной трех ребер (a, b, c) и величиной углов между этими ребрами (a, b, g). Сингонии, параметры элементарных ячеек и типы ячеек приведены в таблице. Для описания свойств симметрии используют представления об элементах симметрии, к которым относят центр симметрии, плоскость симметрии и ось симметрии. Центром симметрии называют точку внутри элементарной ячейки, в которой делятся пополам отрезки, соединяющие тождественные точки ячейки. Центр симметрии имеется в большинстве встречающихся кристаллов, иногда он бывает единственным элементом симметрии. Плоскость симметрии делит ячейку на две половины, которые являются зеркальным отражением друг друга. Осью симметрии называется такая ось, вращением вокруг которой на 360° можно привести элементарную ячейку в положение, не отличающееся от первоначального.