4.Структури реальних кристалів, простих сполук.

Основною властивістю ідеального кристалу є трансляційна симетрія, тобто періодичне повторення у просторі однакових структурних одиниць. Трансляційна симетрія неможлива у обмеженому кристалі. Але у природі існує багато кристалічних структур, які є регулярними, але не строго періодичними. До таких структур відносяться кристали із осями симетрії, яких не може бути за наявності трансляційної симетрії, наприклад, 5-ї, 7-ї та деяких інших.

         Атоми можуть цілком закономірно утворити кристалічну структуру, яка не є ідеальною. На рисунку наведена структура, яка має одну вісь симетрії п’ятого порядку. Нижня площина із кульок будується таким чином, що кульки утворюють концентричні пентагони. Верхня площина теж складаються із концентричних пентагонів, але атоми розташовані у проміжках між атомами нижнього шару. Ця двійка шарів може складатись у стопку, повторюючись до нескінченності.

Багато з'єднання з певною часткою іонності зв'язків і з не надто великим відношенням розмірів аніону і катіона мають тетраедричних конфігурацію найближчих со ¬ сивій. На рис. 1.31,6 зображена структура цинкової обманки (або сфалерита) з'єднання 2п8 (елементів II і VI груп). Таку ж структуру мають і з'єднання елементів III і V, а також I і VII груп. Сфалерит відрізняється від алмазу тільки тим, що дві його р. ц. к.-підгратки складаються з різних атомів; тому найближчими сусідами атомів цинку є чотири атома сірки і, навпаки, найближчими сусідами атома сірки виявляються чотири атома цинку. Дванадцять ближайших сусідів атома цинку в другій координаційній сфері - також атоми цинку, оскільки в другій Координаційної сфері м. ц. к.-решітки міститься саме дванадцять сусідів.

Вже в структурі алмазу були відсутні багато властивостей симетрії, характерні для примітивного куба; ще менше елементів симетрії в структурі сфалериту. Оскільки центр інверсії у такої структури відсутня, площини (111) і (П1) не еквівалентні. У 2п5 площину (111) складена тільки з атомів цинку, в той час як площину (Т1Т)-з атомів сірки.

5.Дифракція в кристаллах

Кристал - це тверде тіло, що складається з безлічі однакових атомів, розташованих стрункими рядами. Як можна розташувати цей лад атомів, щоб, відбиваючи у даному напрямку даний пучок світла (рентгенівських променів), електронів, нейтронів, чого завгодно, отримати сильний максимум? Щоб випробувати сильне відображення, промені, розсіяні від усіх атомів, повинні бути у фазі один з одним. Не може бути так, щоб точно половина хвиль була у фазі, а половина - у протифазі, тоді всі хвилі зникнуть. Потрібно, стало бути, знайти поверхні постійної фази; це, як ми вже пояснювали раніше, площини, що утворюють рівний кут з початковим і кінцевим напрямками (фіг. 38.4).

Якщо ми розглянемо дві паралельні площини, як показано на фіг. 38.4, то хвилі, розсіяні на них, виявляться у фазі тільки тоді, коли різниця відстаней, пройдених фронтом хвилі, буде дорівнювати цілому числу довжин хвиль. Ця різниця, як легко бачити, дорівнює 2d sinQ, де d - відстань між площинами. Отже, умова когерентного відображення має вид

Якщо, скажімо, кристал такий, що атоми в ньому укладаються на площинах, які відповідають умові (38.9) з n = 1, то буде спостерігатися сильне відображення. Якщо, з іншого боку, існують інші атоми тієї ж природи (і розташовані з тієї ж щільністю) якраз посередині між шарами, то на цих проміжних площинах станеться розсіювання рівної сили; воно інтерферує з першим і погасить його. Тому d у виразі (38.9) має означати відстань між сусідніми площинами; не можна взяти дві площини, розділені п'ятьма шарами, і застосувати до них цю формулу!