кристалография / Ответы к кристалографие

1Кристаллические и аморфные тела. Кристаллы.Аморфными называются тела, физические свойства которых одинаковы по всем направлениям. Примерами аморфных тел могут служить куски затвердевшей смолы, янтарь, изделия из стекла. Аморфные тела являются изотропными  телами. Твердые тела, в которых атомы или молекулы расположены упорядоченно и образуют периодически повторяющуюся внутреннюю структуру, называются кристаллами. Кристаллические тела (кристаллы)- это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают упорядоченные положения в пространстве.  2.Закон Стено (1-ый закон кристаллографии) Первый (закон постоянства углов) гласит: углы между соответствующими гранями кристаллов одного и того же в-ва постоянны, грани при росте кристаллов передвигаются параллельно самим себе. 3.Принцип работы гониометров. Гониометр — прибор для измерения углов между гранями к-лов.  4.Важнейшие особеноости свойств кристаллов.Основные свойства кристаллов  –анизотропность, однородность, способность к самоогоранению и наличие постоянной температуры плавления определяются их внутренним строением. АнизотропностьЭто свойство называется еще неравносвойственностью. Выражается она в том, что физические свойства кристаллов (твердость, прочность, теплопроводность, электропроводность, скорость распространения света) неодинаковы по разным направлениям. Однородностьвыражается в том, что любые элементарные объемы кристаллического вещества, одинаково ориентированные в пространстве, абсолютно одинаковы по всем своим свойствам: имеют один и тот же цвет, массу, твердость и т.д. таким образом, всякий кристалл есть однородное, но в то же время и анизотропное тело. Постоянная температура плавления выражается в том, что при нагревании кристаллического тела температура повышается до определенного предела; при дальнейшем же нагревании вещество начинает плавиться, а температура некоторое время остается постоянной, так как все тепло идет на разрушение кристаллической решетки. 5.Условия образования многогранников в природе.В природе кристаллы образуются при различных геологических процессах из растворов, расплавов, паров, газов или из твердой фазы. Время от времени атомы, молекулы, ионы сталкиваются, образуя зародыши-микроскопические фрагменты будущей структуры. Для начала кристаллизации нужно, что бы зародыш достиг критической величины, т.е. содержал такое количество частиц, при котором присоединение следующей частицы сделало бы разрастание зародыша более выгодным, чем его распад. 6.Графики нагревания (охлаждения) кристаллических и аморфных веществ 7.Плоскогранный рост кристаллов.При относительно спокойных условиях кристаллизации и низких пересыщениях, в условиях достаточного свободного объема образуются монокристаллы свободного роста. Среди них выделяют следующие разновидности:Плоскогранные кристаллы. Это хорошо оформленные кристаллы, грани которых макроскопически гладкие, а ребра ровные и прямые. 8.Симметрия кристаллов. Виды симметрии. Сингонии. Симметрия кристаллов – наиболее общая закономерность, связанная со строением и свойствами кристаллического вещества. Каждый многогранник обладает определенной симметрией. Совокупность элементов симметрии, свойственная многограннику, называется видом симметрии. Всего выведено 32 вида симметрии. Сингонией называется группа видов симметрии, обладающих одним или несколькими одинаковыми элементами симметрии и имеющих одинаковое расположение кристаллографических осей. 9.Сложение элементов симметрии.В симметричных многогранниках операции симметрии сочетаются друг с другом, однако не все из этих сочетаний возможны. Например, L4 не может быть перпендикулярна осям L3 и L6. Теорема 1: При наличии двух пересекающихся плоскостей симметрии через линию их пересечения проходит ось симметрии, действие которой равноценно действию плоскостей, элементарный угол этой оси в 2 раза больше угла между плоскостями.Теорема 2 (Эйлера): При наличии лвух пересекающихся осей симметрии, через точку их пересечения проходит ось симметрии равнодействующая первым двум. Теорема доказывается на основе первой. Эта теорема также не доказана, т.к. существует алогизм.Теорема 3: При наличии оси чётного порядка и центра инверсии появляются плоскости симметрии перпендикулярные этой оси. Любая чётная ось тоже является двойной осью. Теорема 4: При наличии оси n-го порядка и перпендикулярной к ней оси второго порядка, имеется nосей второго 10.Принцип вывода видов симметрии.Кристаллические многогранники не могут иметь произвольного сочетания элементов симметрии в силу взаимодействия этих элементов. Кол-во возможных элементов симметрии в кристаллах-32, и называются они- виды симметрии. Зная теоремы сложения элементов симметрии, мы можем вывести все возможные виды симметрии. Принцип вывода прост: задаем простейшие наборы элементов симметрии и из этих простейших наборов, с помощью теорем сложения получаем полные наборы элементов симметрии. Возможны 7 наборов не выводимых друг из друга с помощью теорем сложения. 11.Принцип стереографического проектирования. Сетка Вульфа. В кристаллографии для пространственного изобра­жения изучаемых кристаллов, их элементов симметрии и элементов ограничения используются различные про­екции. Наиболее часто применяются стереографическая (от греч. «стерсос» — пространственный, объемный) проекции. Сетка Вульфа в кристаллографии — стереограмма градусной сетки на сфере при точке зрения на экваторе сферы. Меридианы и параллели сетки Вульфа играют только вспомогательную роль как проекции дуг больших и малых кругов.

12.Простые формы. Принцип вывода. Простая форма — совокупность граней, выводящихся друг из друга элементами симметрии точечной группы.Простые формы можно получчать размножением исходной грани, задаваемой в разные положения относительно элементов симметрии. 13.Закон Вейса.(2-й закон кристаллографии) Закон поясов— всякая плоскость, параллельная двум пересекающимя ребрам кристалла (принадлежащая двум его зонам), представляет собой возможную грань кристалла, а всякое направление, параллельное линии пересечения двух граней кристалла, - его возможное ребро. 14.закон Гаюи (третий закон кристаллографии) Закон целых чисел – двойные отношения параметров двух любых граней кристалла равны отношению целых небольших взаимно простых чисел. Если за координатные оси OX, OY, OZ выбрать некоторые рёбра кристалла, то взаимные наклоны граней кристалла таковы, что отрезки, отсекаемые ими на осяхкоординат, относятся как целые числа l, m, n,  15.Символы граней кристаллов.Символы граней—это числа, указывающие*^ в условной системе записи ориенти­ровку граней в пространстве. Для их определения сначала кристаллам придают стан­дартную установку, затем выбирают на них единичную грань.Единичная грань—это грань, пересекающая все положительные концы координатных осей х, у, г, во-вторых, отсекающая на них отрезки, которые принима­ются за единицу измерения 16.Скорость роста и ретикулярная плотность граней кристаллов.Скорость роста грани – величина нормали, на которую переместилась данная грань за единицу времени. Анизотропия свойств кристаллов проявляется в разных скоростях роста. Например, грани с наибольшей ретикулярной плотностью  растут с наименьшей скоростью. Поэтому грань ВС со временем исчезает, т.к. скорость ее роста меньше скорости роста граней AB и CD. 17.Символы ребер, соотношение между символами граней и ребер.Любая прямая однозначно фиксируется двумя точками, причем, т.к. в кристалле всякое направление можно перенести параллельно самому себе в начало координат, это начало принимают за одну из точек. Отношение координат любой другой точки на этой прямой, измеренныхпараметрами единичной грани по соответствующим осям, и будет ее символом. Таким образом для обозначения направления кристалла используются символы Вейса(r,s,t). 18.Точное определение символов граней кристаллов Для точного определения символов грани обычно используется теорема косинусов Вульфа. Согласно этой теореме, индексы символа грани прямо пропорциональны косинусам углов, которые составляют нормаль к данной грани с соответствующими осями координат. За единицу измерения косинусов для каждой оси надо принимать косинус угла, который образует с данной осью нормаль к единичной грани. 19.Концентрационные потоки, формы реальных кристаллов. Универсальный принцип Кюри. Концентрационные потоки - [concentratio - сосредоточение] - в кристаллографии, потоки, возникающие в пересыщенном растворе во время роста кристаллов. Соприкасаясь с растущим кристаллом, пересыщенный раствор частично отдает ему избыток растворенного вещества. При этом концентрация раствора в пограничной с кристаллом зоне уменьшается. Уменьшение концентрации связано также с выделением тепла, ;в большинстве случаев происходящим при кристаллизации. Все это уменьшает удельный вес раствора в дворике кристаллизации по сравнению с остальным раствором, что вызывает появление восходящих струек.Форма реальных кристаллов обычно отличается от идеальной формы (габитуса.  20.Реальные кристаллы способы определения их симметрии. реальныйкристалл, содержащий соответствующий набор дефектов и имеющий искажения, обусловленные условиями роста. Грани каждой простой формы характеризуются собственной скульптурой, что позволяет отличать грани разных простых форм друг от друга. Кроме этого, подобные наблюдения существенно облегчают определение симметрии минерала. Исследование кристаллических многогранников, различных минералов показвает, что ассиметричное развитие граней одной и той же простой формы во многом зависит от положения и оринтировкикристалловна месте их образования ( внутри жил, пустот и тд.) согласно принципу Кюри, симметрия окружающей среды как бы отпечатывается на формирующимся в ней объекте. При этом элементы симметрии среды накладываются на симметрию данного объекта. Последний в результате сохраняет только те элементы своей симметрии , которые совпадают с элементами симметрии среды. 21.Минералогические разновидности простых форм ! РАЗНЫЕ ЧЕРТИ НА ГРАНЬЯХ 22.Агрегаты кристаллических индивидов, двойники, эпитаксия. Эпитаксия — это закономерное нарастание одного кристаллического материала на другом (от греч. επι — на и ταξισ — упорядоченность), т. е. ориентированный рост одного кристалла на поверхности другого (подложки). Строго говоря, рост всех кристаллов можно назвать эпитаксиальным: каждый последующий слой имеет ту же ориентировку, что и предыдущий.  Двойниковыми кристаллами принято называть закономерное непараллельное срастание кристаллических индивидов одного минерала, связанных друг с другом осью или плоскостью симметрии, которых нет в одиночныхкристаллах. Благодаря этому двойники как правило имеют повышенную кристаллографическую симметрию. Индивид это образовавшееся в природе обособление однородного химического вещества, физически отделенное от других естественными поверхностями раздела. Здесь минеральный индивид выступает как конкретная форма минерального вида, минеральный вид как содержание данного индивида. Агрегат - скопление разобщенных, либо сросшихся индивидов, не обладающее при идеальном развитии четкими признаками симметричных фигур. 

23. Распространение света в кристаллах высших, средних, низших сингоний. К первой группе относятся минералы кубической сингонии. В высокосимметричных кристаллах кубической сингонии атомы, ионы и другие составляющие их частицы равномерно распределены в трех взаимно перпендикулярных направлениях, и потому световой луч распространяется в них во все стороны с одинаковой скоростью. В кристаллах средних сингоний, имеющих, как мы уже знаем, одну кристаллографическую ось высшего порядка — тройную, четверную или шестерную — ориентированную вертикально, световой луч раздваивается на два с разными свойствами. Один из них подчиняется обычным законам преломления света, т.е. имеет постоянную скорость распространения во всех направлениях в кристалле и, соответственно, постоянный показатель преломления; иными словами, на его поведении оптическая анизотропность кристалла не сказывается.. Другой же луч в разных направлениях распространяется с различной скоростью, т.е. его показатель преломления зависит от направления в кристалле. В кристаллах низших сингоний оба луча, возникающие в результате поляризации проходящего сквозь них света, оказываются необыкновенными, но поляризованными во взаимно перпендикулярных плоскостях и с различными скоростями распространения в кристалле, 24.Принцип рентгеноструктурного анализа.Целью рентгеноструктурного анализа является установление соответствия между атомной структурой исследуемого образца и пространственным распределением рентгеновского излучения, рассеянного образцом. Рентгеновское излучение представляет собой электромагнитные волны с длиной  в диапазоне от 10-9 до 10-12 м. от 1 до 0.001 нм. Такой же порядок величины имеют атомы и межатомные расстояния в твердыхтелах жидкостях,поэтому о рассеянии рентгеновского излучения на веществе можно говорить как о дифракции. 25.Кристаллические структуры, кристаллические решетки, элементарные ячейки.кристаллическая структура, расположение атомов кристаллического вещества в пространстве. Обычно, говоря о кристаллической структуре, подразумевают среднее во времени расположение атомных ядер; Кристаллические решётки веществ-это упорядоченное расположение частиц(атомов, молекул, ионов) в строго определённых точках пространства. Точки размещния частиц называют узлами кристаллической решётки. Элементарная ячейка кристалла часть атомной структуры кристалла который повторяеться переодично 26.Решетки и ячейки Браве. Бравэ были сформулированы 3 правила выбора элементарных ячеек: *Симметрия элементарной ячейки должна соответствовать симметрии кристалла. *Элементарная ячейка должна иметь максимальное число равных ребер и равных углов. *При условии выполнения двух первых правил элементарная ячейка должна иметь минимальный объем. Решеткой или системой трансляций Браве называется набор элементарных трансляций или трансляционная группа, которыми может быть получена вся бесконечная кристаллическая решётка. Все кристаллические структуры описываются 14 решётками Браве, число которых ограничивается симметрией. 27.Изоморфизм.При изоморфизме разные, хотя и сходные по химическому составу, вещества кристаллизуются в близких в геометрическом отношении структурах. Помимо геометрического сходства структур, обусловленного близостью объемных размеров структурных единиц для изоморфных кристаллов необходимо сходство типа химической связи и типа структуры. 28.Изоморфные замещения, условия изоморфных замещений. Замещения изоморфные— одна из характеристик структуры минерала, под которой понимают замещения части  ионов какой-либо плоскости в структуре минерала на другие ионы, с близкимрадиусом, но другой валентностью. Характерны замещения 4А1⁺³ на 3A1⁺³ и 1Mg⁺² в октаэдрических этажахминералов; 8Si⁺⁴ на 7Si⁺³ и 1А1⁺³ в тетраэдрических. При этом на соответствующем участке структурыминерала возникает избыточный отрицательный заряд, который компенсируется обычно металлическимиионами или ионами и молекулами воды. 29.Атомные и ионные эффективные радиусы. При изучении структуры кристалла обращают внимание на расстояния между структурными единицами. В связи с этим существенно установить те минимально допустимые расстояния, на которые могут приблизиться друг к другу две такие структурные единицы. С этой целью мысленно к каждому атому или иону приписывают некоторую сферу действия, внутрь которой никакие другие атомы или ионы проникать не могут. Такая сфера носит название атомной или ионной сферы, а ее радиус- атомного или ионного эффективного радиуса. Эффективный атомный(ионный) радиус равен минимальному расстоянию, на которое центр сферы данного атома (иона) может приблизиться к поверхности сфер соседних атомов (ионов) 30.Плотнейшие упаковки. Пустоты в плотнейших упаковках. Плотнейшие упаковки- формы расположения атомов в кристаллической решётке, которые характеризуются наибольшим числом атомов в единице объёмакристалла Они характерны для,большинства металлов, а также для кристаллизованных инертных газов. Структуры многих неорганических (ионных) кристаллов представляют собой Плотнейшие упаковки шаровых анионов (с большими ионными радиусами, в пустотах которых распределяются мелкие катионы.При наложении второго слоя таким образом, чтобы над лункой первого слоя находился шар второго слоя, можно выделить два типа пустот, различающихся по координационному окружению:- над лункой первого слоя находится шар второго слоя — тетраэдрическая пустота — Т;- пустота второго слоя находится над пустотой первого слоя — октаэдрическая пустота — О. 31.Полиморфизм. Причины полиморфизма.Полиморфи́змкриста́ллов (от др.-греч. πολύμορφος «многообразный») — способность вещества существовать в различных кристаллических структурах, называемых полиморфными модификациями. Разные свойства у онинаковых вешеств напр. Графит и алмаз