ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Коротко о кристаллах и кристаллографии из "Репортаж из мира сплавов (Библ, Квант 71) " До сих пор в этой главе мы довольно строго придерживались хронологии. Но теперь ее придется нарушить, чтобы рассказать о кристаллах. Мы уже активно пользовались этим термином, надеясь, что читатель в целом представляет себе, что такое кристалл. Однако кристаллы заслуживают большего внимания и сами по себе, и в целях лучшего понимания дальнейшего. [c.68] Геометрически правильная внешняя форма природных кристаллов привлекала внимание мыслителей еще в античные времена. Но основателем современных представлений о кристаллах считается французский ученый Рене Жюст Гаюи (1743—1822). [c.68] Он получил церковное образование и в 27 лет был возведен в сан аббата. Только после этого он все более и более серьезно стал отдаваться естественно-научным занятиям. В 1784 году аббат Гаюи ушел в отставку и с этого момента безраздельно посвятил с бя исследованию природы. [c.68] К моменту начала расшифровки структуры кристаллов возможные типы структур были уже выведены на кончике пера . Это существенно облегчило проведение структурного анализа. [c.70] Мы не будем рассказывать о математических методах кристаллографии, а приведем только ряд результатов, которые окажутся в дальнейшем полезными. [c.70] Самый простой вид кирпичика (более строгое название — элементарная ячейка)—это куб с атомами, расположенными в вершинах (рис. 25,а). Приставляя элементарные кубические ячейки друг к другу, можно получить периодическую трехмерную сетку из атомов, которая называется кристаллической решеткой. Места же расположения атомов в ней называются узлами кристаллической решетки. [c.70] Как вы думаете, сколько атомов приходится на одну элементарную ячейку На первый взгляд кажется, что восемь — по одному на каждую вершину. Однако это не так. Посмотрите еш,е раз на строение кристаллической решетки (рис. 25, а). Легко понять, что каждый атом принадлежит восьми соседним элементарным ячейкам. У каждой из них, следовательно, в монопольном владении остается лишь 1/8 атома. Умножая 8 на 1/8, получаем 1. Только один атом в действительности приходится на элементарную ячейку. [c.70] Из-за формы своей элементарной ячейки вышеописанная решетка получила название простой кубической. Выбрав другой вариант элементарной ячейки, можно получить и другую решетку. Возьмем, например, в качестве строительного материала не кубики, а прямоугольные параллелепипеды с квадратным основанием — тетрагоны (рис. 25,6). Сложенная из них решетка так и называется — тетрагональная. [c.70] Еще один, более сложный вариант элементарная ячейка представляет собой правильную шестиугольную прямоугольную призму — гексагон (рис. 25,в). Соответствующая решетка называется гексагональной. [c.71] Конечно, этим все возможности построения кристаллических решеток отнюдь не исчерпываются. Нетрудно придумать немало других вариантов. Одно из важнейших направлений математической кристаллографии как раз и занимается перечислением возможных типов кристаллических структур. [c.71] Теперь вновь вернемся к трем упомянутым нами элементарным ячейкам — кубу, тетрагону и гексагону. С точки зрения кристаллографии важнейшее различие между ними — их разная симметрия. Поясним это на примере. Проведем через центр куба ось. [c.71] По определению ось, поворот вокруг которой на 360 / переводит фигуру саму в себя, называется поворотной осью п-го порядка. В этих терминах куб имеет три поворотные оси 4-го порядка (рис. 26, а). [c.72] Этим его симметрия не описывается полностью. Можно еще выделить четыре оси 3-го порядка, каждая из которых совпадает с одной из пространственных диагоналей. [c.72] У тетрагона совсем другая симметрия. Осей 4-го порядка у него всего одна и еще две оси 2-го порядка (рис. 26,6). [c.72] Свой характерный элемент симметрии имеется и у гексагона. Им является проходящая через центры оснований поворотная ось 6-го порядка (рис. 26,в). [c.72] Естественно, что кристаллическая решетка обладает всеми элементами симметрии своей элементарной ячейки. Например, если в простой кубической решетке через центр любой из элементарных ячеек провести ось и повернуть вокруг нее всю решетку на 90°, то решетка перейдет сама в себя. Каждый узел окажется на позиции другого узла и не возникнет ни новых узлов, ни вакантных позиций на месте старых. [c.72] Вернуться к основной статье