ПРИНЦИП ПЛОТНЕЙШЕЙ УПАКОВКИ АТОМОВ И ИОНОВ

Для объяснения структуры и форм кристаллов используют упрощенное представление о том, что форма всех атомов и ионов является шаром(различного диаметра) и эти шары, соприкасаясь друг с другом, заполняют весь объем кристалла. Такое упрощение помогает образно представлять и характеризовать различные структуры.

Существует несколько способов плотнейшей укладки шаров равного диаметра в пространстве. Положим друг на друга два слоя плотно соприкасающихся шаров (слой А и слой В). Третий слой (С) можно положить на слой В поразному: в одном случае он может повторить позицию слоя А, а в другом шары третьего слоя займут неповторимую позицию .СИх затем можно перекрыть четвертым слоем, повторяющим позицию слоя А. В первом случае получается двухслойная плотнейшая упаковка (типа АВ АВ АВ…) – это гексагональный характер симметрии. Во втором случае повторяемость будет типа АВС АВС АВС… – это кубический характер симметрии. Существует много порядков повторяемости слоев в плотнейшей укладке шаров, но все они будут вариантами этих двух упаковок.

Структуры многих минералов можно рассматривать как плотнейшую упаковку крупных анионов, а меньшие по размеру катионы располагаются в пустотах между анионами.

Плотно уложенные шары занимают лишь74 % заполняемого объема, а остальные 26 % приходится на пустоты между ними. Существует два типа пустот:

1.меньшие по объему пустоты располагаются между четырьмя шарами, их называют тетраэдрическими;

2.большие по объему пустоты, ограниченные шестью шарами, называются октаэдрические.

Эти пустоты могут вместить почти все обычные катионы, за исключени-

ем щелочных и щелочноземельных. Поэтому во многих минералах различные катионы могут занимать одинаковые структурные позиции.

Примером плотнейшей двухслойной упаковки является корунд. В нем крупные ионы кислорода (ионный радиус 0,132 нм) образуют плотнейшую упаковку 2/3 октаэдрических пустот, в которой занято атомами алюминия, тетраэдрические пустоты свободны.

Из всего, что мы сказали, следует вывод о том, что все многообразие структур минералов зависит от следующих факторов:

1.типа плотнейшей упаковки, размера и валентности атомов ее образующих;

2.набора атомов, т.е. химического состава минерала;

3.узора заселения пустот.

Число минералов с идеальными плотнейшими упаковками относительно невелико, т. к. такие постройки возможны только для минералов с ненаправленными химическими связями – металлической или ионной (например, самородные металлы или галит). Большинство же минералов имеет смешанный тип

18