Кристаллическая структура
Обычно минералы представляют собой кристаллы различной формы и состава. Было обнаружено, что форма кристаллов играет важную роль в идентификации типа минералов. Наука об исследование кристаллов называется кристаллографией и является важной областью исследований. Ученые, занимающиеся этой тематикой, исследуют не только природные кристаллы, но и кристаллы, полученные путем сплавов металлов, соединения химических веществ и других синтетических материалов. Часто, для исследований применяются различные кристаллографических инструменты, например, такие как рентгеновский спектрометр. С его помощью можно обнаруживать и различать новые минералы, а также проверять и корректировать принадлежность образцов, тому или иному классу. Только благодаря использованию таких инструментов стало возможным исследовать кристаллическую структуру веществ.
Как обычная кристаллография может помочь в определение минералов? Кристаллическая структура минерала, расположение его компонентов атомов и/ или ионов, отвечает за внешнюю форму кристалла. Редко когда кристалл имеет уникальную кристаллическую форму. Чаще всего минерал имеет кристаллическую структуру, которая характерна для определенного класса минералов. Минералы в одном классе характеризуются еще и другими свойствами, такими как: расщепление, блеск, твердость и цвет. Комплексная оценка этих характеристик позволяет лучше понять, что за минерал перед Вами.
В хорошо сформированных кристаллах, например в кристаллах граната или циркона, хорошо видны системы подобных друг другу граней. Расположение этих подобных граней определяет симметрию кристалла ( т.е. симметрию его внутренней атомной структуры). Все кристаллы одного и тоже вещества имеют одинаковую симметрию, но у кристаллов разных веществ симметрия может быть различной. Так, гранат имеет очень высокую симметрию, циркон - несколько меньшую, а ортоклаз и аксинит – еще более низкую симметрию. Элементы симметрии, присущие кристаллам, делятся на три типа.
1) В приведенных примерах каждой грани кристалла соответствует подобная и параллельная грань на его противоположной стороне, и о таких кристаллах говорят, что у них имеется центр симметрии.
Однако в ряде веществ рост кристаллов происходит так, что по меньшей мере некоторые грани не имеют параллельных одинаковых граней,- у них нету центра симметрии. Примерами могут служить кристаллы сфалерита и турмалина.
2) Плоскость симметрии. Такой плоскостью кристалл можно мысленно разделить на две совершенно одинаковые части, но кристаллографическое понимание плоскости симметрии отличается от чисто геометрического понимания плоскости симметрии одним важным ограничением. Две части кристалла не только должны быть одинаковыми, но они должны располагаться относительно плоскости симметрии, как предмет и его зеркальное отражение. Так, например, в ортоклазе имеется одна плоскость симметрии, а кварце и аксипите нет ни одной.
3) Ось симметрии. Если кристалл поворачивается вокруг такой оси, он совмещается сам с собой за полный оборот n раз. Число n называется порядком оси. В кристаллах бывают оси симметрии четырех порядков:
n=2 – совмещение происходит через 180 градусов- двойная ось
n=3 – совмещение происходит через 120 градусов- тройная ось
n=4 – совмещение происходит через 90 градусов- тетрагональная ось
n=6 – совмещение происходит через 60 градусов- гегсагональная ось
Как и в отношении плоскостей симметрии, различные вещества могут иметь самые разнообразные сочетания осей симметрии. Различные сочетания осей симметрии дают основу для классификации кристаллов.
