успешно описывает распределение атомъв в структурах без обособленных группировок1. Если их можно выделить (см.следующий раздел), то оно не применимо. Так, в. слоистой структуре графита каждый атом С имеет в том же слое трех ближайших

лят атомы С на два сорта: один с двумя соседями, другой с двенадцатью соседями в соседних слоях.

5. СТРУКТУРНЫЕ ЕДИНИЦЫ КРИСТАЛЛА. МОТИВ СТРУКТУРЫ

сталлической структуры в другую. Выделение структурных единиц по их кристаллохимическим и геометрическим признакам позволяет определить характерные черты строения кристалла —

мотив структуры.

Если я кристалле все атомы связаны друг с другом одинаковыми .или близкими по типу химическими связями и их КЧ одинаковыил и близки,тег о о структура называется изодесмической (или го-модесмической). Примерами изодесмических структур яв-

ляются структуры металлов, ионных (NaCl, шпинель) или ковалентных (алмаз) веществ. Структурными единицами таких кристаллов служат собственно сами атомы, образующие трехмерную сетку приблизительно равноценных связей. Изодесмические структуры можно разделитьндв а а основных вида: координационные

(точнее— координационно-равные)*и каркасныеВ . первых координация атомов одинакова (NaCl)ли и приблизительно одинакова (шпинель) во всех направлениях. Во втором случае одинаковые

1Й6

пичным примером являются молекулярные органические кристаллы, в которых атомы внутри молекулы связаны прочными кова-

измерениях; структуры, в которых они отчетливо выделяются, на-

неорганических веществ (Ь, рис. 16, НС1 и т. п.). Сложные неорга-

нические вещества редко кристаллизуются в молекулярных структурах. Один из немногих примеров таких структур приве-

ден на рис.64.

Протяженность структурных группировок отдельных направ-

лениях можно характеризовать числом измерений трехмерного пространства k, в которых они ограничены. Следовательно, число m = 3 — k указывает на число

ленточные (k = 2, m=\) и островные ( = 3, т = 0) структуры. Пред-

ставителей кристаллических структур со всеми этими мотивами можно найтив структурной минералогии силикатов (смгл.VI . ,

разд. 6).

Наряду со структурами, которые можно отнести вполне однозначнок одномуи з указанных типов, существуюти промежуточные структуры с не очень четко выраженными группировками,

а также с группировками, разного типа — гибридные мотивы.

157

Гибридными называются структуры, в которых упорядочений

чередуются слои разной химической природы (Органова, Дриц, 1972). Например, в структуре валлериита чередуются сульфидные

слои состава (Fe,Си) 82и бруситовые слои (Mg,eF ) (ОН)2.

Среди слоистых минералов весьма распространены смешаннослойные структуры,в которых чередуются слои разного типа. Так,в слоистых силикатах могут переслаиваться слюдистые, хло- ритов-ые и монтмориллонитовые пакеты. В минералах серии бастнезит — синхизит установлено различное чередование слоев со-

ралов и неорганических кристаллов со смешанными анионными радикалами. Так,тригональная структура минерала стилуэлита

CeB[SiO4]O представляет собой сочетание островного и цепочечного мотивов: винтовые цепочкии з ВО4-тетраэдров, протягивающиеся вдоль оси с, инкрустированы с внешней стороны одиноч-

ными 51О4-тетраэдрами.

6. ПОЛИЭДРИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУР

(МЕТОД ПОЛИНГА —БЕЛОВА)

В 1929гЛ . . Полинг предложил удобныйи наглядный метод моделирования кристаллических структур, которые подчиняются

законам плотнейших шаровых упаковок. Согласно этому подходу,

плотнейшая упаковка образуется более крупными по размеру

Основная идея полиэдрического метода Полинга заключается в том,что в модели из тетраэдров и октаэдров сохраняются лишь те многогранники, внутри которых находятся катионы. Незасе-

ленные катионами полиэдры либо вообщен е изображают, либо делают прозрачными. Таким образом, от шара плотнейшей упа-.

а«тело» шара разрезаетсян а части, з которых складываются

октаэдрыи тетраэдры (см. рис. 61).

158

Этим простым методом может быть изображено большое чис-

ло важнейших структурных типов. Так, структура Li2вO, которой

мелкие ионы Li+ заполняют все тетраэдрические пустоты кубиче-

ской плотнейшей упаковки из атомов кислорода, представляется

укладкой непрозрачных (цветных) тетраэдров, переложенных про-

зрачными (пустыми) октаэдрами (рис.66).

В противоположность этому Б полиэдрической модели струк-

турного типа галита NaCl при том же взаимном расположении

полиэдров прозрачны тетраэдры и непрозрачны октаэдры (рис.67).

В структуре типа пирротина FeS — никелина NiAs октаэдры сочленяются друг с другом гранями и оставляют свободными

тетраэдрические пустоты, также имеющие общую грань (рис. 68). Такие октаэдры, разделяющие общие грани, образуют бесконеч-

ные колонки (стержни), которые проходят через всю структуру

этому, кроме тетраэдров и октаэдров, в моделях Н. В. Белова в качестве KJ1 катионов появляются самые разнообразные много-

гранники (кубы, тригональные призмы, различные' восьмидве-

надцатигранники), причем с различной степенью искажения соот-

159

турой флюорита кати-

ноы просто меняются

местами с анионами.

На рис. 72 пред-

ставлена полиэдричес-

кая модель молибдени-

та MoS2. Хорошо видны слоии з тригональных призм, заполнен-

ных (заштрихованных)

через одну, переложен-

ны х пустыми (прозрачными) слоями из

тетраэдров и октаэдров. Это указывает на то, что атомы серы не образуют сплошной

плотнеишеи упаковки—

161

7. СТРУКТУРНЫЙ ТИП. ИЗОСТРУКТУРНОСТЬ, АНТИИЗОСТРУКТУРНОСТЬ,

координатами. Например, такие химически различные вещества, как NaCl, KF, CaO, PbS, EuTe и другие, изоструктурны между

собой и относятся к структурному типу NaCl, Fm3m (В1). Таким

образом, единственное различие кристаллических структур изо-

структурных веществ заключается в разных значениях параметров элементарных ячеек.

С этой точки зрения антиизоструктурными оказываются веще-

ства, в кристаллических структурах которых одни и те же правильные системы точек заняты противоположными по химическим

т. е. все изосгруктурные вещества принадлежат к одному и тому же структурному типу.

Затруднения при отнесении кристаллических структур к одному структурному типу возникают при рассмотрении множества

структурах атомная координация или относительное расположение атомов может меняться или не меняться в зависимости от конкретных величин этих параметров. Так,в кубической струк-

туре типа шпинели MgAl2C>4 (пространственная группа Fd3m)

атомы кислорода занимают положениес координатами иии. Значение меняетсяв реальных структурахо т 0,36д о 0,40,чт но е приводит, однако, к изменению КЧ. Они не изменяются и при

таких структурных искажениях, которые приводятк понижению

симметрии структуры шпинели. Так, расщепление d-уровней пе-

163

реходных металлов со снятием их вырождения приводит к иска-

риды) со шпинелеподобной структурой изотипны, т. е. принадлежат к структурному типу шпинели, хотя в строгом смысле они

не изоструктурны.

В тех случаях, когда параметры структуры различаются более

существенно, изотипность может исчезнуть. Часто встречающийся

пример такого рода дают структуры пирита FeS и твердой угле-

кислоты СО2 (рис. 73). Обе эти структуры относятся к простран-

КЧ(С)=2, КЧ(О) = 1 и кристаллическая двуокись углерода имеет типичную молекулярную -структуру. Общими между обеими структурами остаются лишь симметрия и мотив расположения молекулярных группировок Sи2 СО—2 п о тройным непересекающимся осям (рис. 73).

164