Билет 25.

Закон Браве

Грани кристаллов соответствуют плоским сеткам с максимальной плотностью упаковки частицами (максимальной ретикулярной плотностью). Параметры граней реальных кристаллов определяются плотностью упаковки частицами.

Способы изображения структур кристаллов. Метод Белова-Полинга.

Метод Белова-Полинга моделирует строение кристаллических структур способом плотнейших упаковок. Шары, образующие плотнейшую упаковку принадлежат анионам (более электроотрицательным атомам). Если соединить центры тяжестей этих шаров без промежутков. Тетраэдров получаем вдвое больше чем октаэдров. Идея метода в том, что модель составляется только из пустот, заполненных катионами. Не заполненные катионами пустоты на модели вообще не указываются, либо указываются, но не закрашиваются (закрашиваются в иной цвет). От аниона остается лишь его центр. Катион мыслится в центре изображенного полиэдра. Поскольку взаимное расположение октаэдрических и тетраэдрических пустот в различных ПУ отличается и является однозначной характеристикой типа ПУ с описанием геометрии заполнения тех или иных пустот позволяет составить представление об атомной структуре кристалла.

Билет 26.

Индексы граней по Вейсу и Миллеру.

Единичная грань – грань, отмечающая на координатных осях единичный отрезок.

Любую другую грань с параметрами ОА, ОВ и ОС можно выразить по закону целых чисел через отношения

ОА/а₀ : ОВ/b₀ : ОС/с₀

p : q : r = 2:4:4 (например)

Целые числа прямо пропорциональные отношениям параметров граней называются индексами Вейса. Обратные индексам Вейса – индексы Миллера.

h:k:l = 1/p : 1/q : 1/r

h:k:l = ½ : ¼ : ¼ = 2:1:1

Если грань параллельна координатной оси, то соответствующий индекс обращается в нуль.

Индексы Миллера записываются без пробелов и закрыты в скобках:

Круглые скобки – индекс одной отдельной грани.

Фигурные скобки – индекс простой формы.

Символы Миллера для координатных плоскостей всегда содержат два нуля и одну единицу.

Если грань параллельна какой либо координатной плоскости то единичный отрезок устремляется на бесконечность, и соответствующий индекс Миллера равен нулю.

Индексы Миллера для граней отсекающих на координатных осях равные отрезки равны единице.

Типы кристаллических структур силикатов. Координационные, островные, цепочечные, ленточные, слоистые и каркасные структуры.

Кристаллохимия силикатов разделяется на две части:

1. Брэгговский раздел – объясняет строение силикатов с мелкими катионами и строительной единицей [SiO₄]^4-

2. Беловский раздел – объясняет строение силикатов с крупными катионами и строительной единицей [Si₂O₇]^6-

Алюмосиликаты – соединения, в которых кроме кремния в тетраэдрическом окружении имеется алюминий.

Не стоить путать силикаты алюминия (дистен, топаз, жадеит) с алюмосиликатами (лейцит, полевые шпаты, нефелин). У первых алюминий алюминий играет роль катиона. У слюд алюминий играет двойственную роль.

Основой кристаллохимии силикатов является их структурный мотив – кремнекислородные, алюмокремнекислородные тетраэдры и их комбинации – координационные полиэдры.

Третье правило Полинга гласит, что существование ребер и особенно граней, общих для двух анионных полиэдров, в координационной структуре уменьшает ее стабильность. Четвертое правило: в кристаллах, содержащих различные катионы, те из них, которые имеют большую валентность и малое координационное число, стремятся не иметь общих друг с другом элементов полиэдров.

Объединение кремнекислородных тетраэдров через общие кислородные вершины приводит к большому числу разнообразных кремнекислородных мотивов, которые и были положены в основу традиционной кристаллохимической классификации силикатов. Ниже после названия силикатной группы указываются отношения Si:O.

Силикаты с конечными кремнекислородными мотивами:

А) Ортосиликаты островные 1:4 [SiO₄]^4-Изолированные среди катионов кремнекислородные тетраэдры. Оливин, гранат.

Б) Диортосиликаты 1:3,5 [Si₂O₇]^6-Сдвоенные изолированные кремнекислородные тетраэдры. Эпидот, геммиморфит.

В) Триортосиликаты 1:3,33 [Si₃О₁₀]^8- Строенные тетраэдры. Гидроксид-тетраоксосиликат иттрия.

Кристаллы характеризуются изометричной формой, изометричность увеличивается от триорто- до ортосиликатов, высокой твердостью, проявляются большей частью при метаморфических процессах.

Г) Кольцевые метасиликаты 1:3 [Si₃O₉]^-4. Кремнекислородные тетраэдры образуют замкнутую циклическую структуру. Берилл, турмалин, диоптаз. Характеризуются принадлежностью к средней категории тригональной или гексагональной сингонии. Часто имеют полярную ось высшего порядка. Размер ведущих катионов обычно небольшой.

Силикаты с бесконечными кремнекислородными мотивами.

А) Цепочечные метасиликаты 1:3 [SiO₃]^-Бесконечная цепочка ряд кремнекислородных тетраэдров. Пироксеновые ряды: Авгит – Эгирин, Диопсид – Геденбергит, Энстатит – Гиперстен. Характеризуются спайностью под 90⁰.

Б) Ленточные 1:2,75 [Si₃O₁₁]^6-Сдвоенная цепочечная бесконечная структура. Всевозможные амфиболы: роговая обманка, тремолит, нефрит, чароит. Спайность под 120⁰.

В) Слоистые 1:2,5 [Si₂O₅]^6-Бесконечный слой кремнекислородных тетраэдров. Тальк, серпентин, глинистые минералы, слюды, хлорит. Кристаллы уплощенного и чешуйчатого облика, Силы сцепления сильнее внутри слоя, нежели между слоями.

Г) Каркасные 1:2 [SiO₂]^2-Бесконечный каркас из кремнекислородных тетраэдров. Полевые шпаты. Нефелин. Цеолиты. Спайность по двум направлениям: совершенная и средняя до несовершенной.