Федоровские пространственные группы симметрии (230 групп), принципы их вывода.
Сочетания элементов симметричности дают 230 пространственных (Федоровских) групп симметрии
Пространственной группой симметрии называется совокупность всех возможных элементов симметрии кристаллической структуры.
Обозначения групп симметрии:
1. Тип решетки Бравэ
1. Если в одном направлении есть плоскости скользящего и зеркального отражения, то вводится простая плоскость.
3. Если в одном направлении есть и плоскости и оси, то в символе указывается плоскость.
4. Если на какой-то позиции нет элемента, то пишут цифру «1».
5. Перпендикулярность элементов обозначается «/».
6
.
Порядок расположения символов при
обозначении пространственных групп
аналогичен системе, которая использовалась
для обозначения точечных групп.
Ф ормальное описание структуры кристалла
Ренгеноструктурный анализ. Формула Вульфа-Брэгга.
Рентгенострукту́рный ана́лиз (рентгенодифракционный анализ) — один из дифракционных методов (Дифракцио́нные ме́тоды — совокупность методов исследования атомного строения вещества, использующих дифракцию пучка фотонов, электронов или нейтронов, рассеиваемого исследуемым объектом. )исследования структуры вещества. В основе данного метода лежит явление дифракции рентгеновских лучей на трехмерной кристаллической решетке.
Я
вление
дифракции рентгеновских лучей на
кристаллах
открыт Лауэ,
теоретическое обоснование явлению дали
Вульф
и Брэгг
(условие
Вульфа-Брэгга). Как метод,
рентгеноструктурный анализ разработан
Дебаем
и Шеррером.
Метод позволяет определять атомную структуру вещества, включающую в себя пространственную группу элементарной ячейки, ее размеры и форму, а также определить группу симметрии кристалла.
Рентгеноструктурный анализ и по сей день является самым распространенным методом определения структуры вещества в силу его простоты и относительной дешевизны.
Условие Вульфа-Брэгга определяет направление максимумов дифракции упруго рассеянного на кристалле рентгеновского излучения. Выведено в 1913 независимо У. Л. Брэггом и Г. В. Вульфом. Имеет вид:
где d — межплоскостное расстояние, θ — дифракционный угол , n — порядок отражения, λ — длина волны.
Нейтронографический и электронографический анализы.
2 8.Правило Гольшмидта(многообразие кристаллических структур)
Различие и многообразие кристаллических структур зависит от химической природы и числа структурных единиц, размеров атомов или ионов, сил связи между ними, степени поляризации.
Типы химической связи в кристаллах
Каждый тип связи налагает определенные требования на геометрию структуры, на физические и химические свойства кристалла.
Гомо- (изо) десмические кристаллы – с одним типом связи
Гетеро- (анизо-) десмические – с несколькими типами связей.
Ионная связь
Связь ненаправленная (малонаправленная), играет очень важную роль в структурах минералов.
Правила Полинга (1929 г.):
1.Заряды каждого иона в структуре должны быть уравновешены зарядами их непосредственных соседей или, по крайней мере, находящихся от него на близком расстоянии – правило электронейтральности.
2.Наличие общих ребер (тем более граней) в структурных полиэдрах уменьшает устойчивость структуры**.
Металлическая связь
Связь симметрична, не направлена. Нет насыщаемости.
Характерна только для конденсированного твердого состояния.
Большие координационные числа (8-12), плотные упаковки.
Ковалентная связь
Полярная и неполярная
Насыщаемая, направленная. Малые координационные числа, отсутствие плотнейших упаковок.
Донорно-акцепторная связь (координационная связь).
Электростатическая связь.
Дальнее взаимодействие электронейтральных частей в структуре минерала. Ненаправленная.
Возникает в результате дипольных взаимодействий. Значение имеет:
ориентационный эффект (полярные молекулы / комплексы);
индукционный эффект (поляризующее воздействие электрических полей соседних молекул)
дисперсионный эффект (мгновенные диполи);
С
амая
сильная форма электростатической связи
– водородная.
