Кристаллогра́фия — наука о кристаллах, их структуре, возникновении и свойствах. Она тесно связана с минералогией, физикой твёрдого тела и химией. Исторически кристаллография возникла в рамках минералогии, как наука, описывающая идеальные кристаллы.
Задачей кристаллографии является изучение строения, физических свойств кристаллов, условий их образования, разработка методов исследования и определения вещества по кристаллической форме, физическим особенностям и тому подобного. В кристаллографии выделяют направления работ:
- физическая кристаллография: изучает физические свойства кристаллов — механические, тепловые, оптические;
- геометрическая кристаллография: изучает формы кристаллов;
- кристаллогенез: изучает образование и рост кристаллов;
- кристаллохимия: изучает связь между химическим составом вещества и его структурой.
История науки
править._Emblem_-_Crystals._Artificially_Grown_up_Crystal_of_Quartz_and_Structure_of_Scheelite_Mineral).jpg)
VII международный конгресс кристаллографов
Истоки кристаллографии можно усмотреть ещё в античности, когда греки предприняли первые попытки описания кристаллов. При этом большое значение придавалось их форме. Греками же была создана геометрия, выведены пять платоновых тел и сконструировано множество многогранников, позволяющих описывать форму кристаллов.
- 1611 — трактат «О шестиугольных снежинках» немецкого астронома и математика И. Кеплера. Кеплера иногда называют ранним предшественником структурной кристаллографии.
- 1669 — Стенсен, Нильс выдвинул закон (Закон Стено) или «закон постоянства углов кристаллов», который утверждает, что углы между соответствующими гранями кристаллов одинаковы для всех экземпляров одного минерала при одинаковых условиях (температура и давление).
- Как самостоятельная дисциплина кристаллография была изложена французским минералогом Жаном Батистом Луи Роме-де-Лилем (фр. Jean-Baptiste Romé de Lisle) в 1772 году в сочинении «Опыт кристаллографии». Позднее Жан Батист Луи Роме-де-Лиль переработав и расширив это сочинение, опубликовал его в 1783 году под названием «Кристаллография, или описание форм, присущих всем телам минерального царства».
- Ренэ-Жюст Гаюи нашёл весьма важный закон о рациональности разрезов по осям, который имеет значение для всего строения кристалла. Независимо друг от друга он и шведский химик Торберн Бергман выяснили, что из всех кристаллов известковых шпатов можно вырубить кристалл основной формы, тем самым открыли существование плоскостей спайности.
- В 1830-е Иоганн Гессель и независимо в 1869 Аксель Гадолин доказали, что в К. возможны лишь 32 вида симметрии, подразделённые в 6 сингоний[1].
Первым в России предпринял точные кристаллографические исследования Н. И. Кокшаров, а получил полную классификацию кристаллографической группы Е. С. Фёдоров.
В 1947 году основан Международный союз кристаллографов.
Основные понятия кристаллографии
правитьДля описания симметрии многогранников и кристаллических решёток в кристаллографии установлена следующая иерархия терминов:
- Три категории симметрии
Кроме того, используются термины:
- Простая форма
- Индексы грани
- Кристаллическая решётка
- Обратная решётка
- Кристаллическая структура
- Элементарная ячейка
- Изоморфизм (химия)
- Полиморфизм кристаллов
- Метаморфизм
Пирамиды роста
правитьПирами́ды ро́ста — пирамиды, основаниями которых служат грани кристалла, а общей вершиной — начальная точка роста.
Реальный кристалл во многих случаях целесообразно рассматривать как совокупность пирамид роста, поскольку очень часто физические свойства пирамид роста с основаниями, принадлежащим к различным простым формам, оказываются различными. Это подтверждается существованием у многих природных кристаллов структуры песочных часов, случаями закономерной оптической аномалии у кристаллов кубической системы и пр.
Симметрия
правитьСимме́три́я кристаллов (др.-греч. συμμετρία «соразмерность», от μετρέω — «мерю») — закономерная повторяемость в пространстве одинаковых граней, рёбер и углов фигуры, которая может совмещаться сама с собой в результате одного или нескольких отражений. Для описания симметрии пользуется воображаемыми образами — точками, прямыми, плоскостями, называемыми элементами симметрии.
Плоскость симметрии (P) — это воображаемая плоскость, которая делит фигуру на две симметрично равные части, расположенные друг относительно друга как предмет и его зеркальное отражение. Ось симметрии (L) — прямая линия, при вращении вокруг которой повторяются равные части фигуры, то есть она самосовмещается. Число совмещений при повороте на 360° определяет порядок оси симметрии (n). Центр симметрии (С) — точка внутри кристалла, в которой пересекаются и делятся пополам все линии, соединяющие соответственные точки на его поверхности.
| Категория | Низшая | Средняя | Высшая | |||||
| Кристаллическая система | Триклинная | Моноклинная | Ромбическая | Тетрагональная | Тригональная | Гексагональная | Кубическая | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Примитивный | L1 | L4 | L3 | L6 | 4L33L2 | |||
| Центральный | C | L4PC | L3C = Ł3 | L6PC | 4L33L23PC | |||
| Планальный | P | L22P | L44P | L33P | L66P | 3Ł44L36P | ||
| Аксиальный | L2 | 3L2 | L44L2 | L33L2 | L66L2 | 3L44L36L2 | ||
| План-аксиальный | L2PC | 3L23PC | L44L25PC | L33L23PC = Ł33L23P | L66L27PC | 3L44L36L29PC | ||
| «Инверсионно-примитивный» | Ł4 | Ł6 =L3P⊥ | ||||||
| «Инверсионно-планальный» | Ł42L22P | Ł63L23P | ||||||
2014 — Международный год кристаллографии
править3 июля 2012 года Генеральная Ассамблея ООН на своей 66-й сессии постановила провозгласить 2014 год Международным годом кристаллографии.
В обоснование принятого решения в резолюции Генеральной Ассамблеи подчёркивается роль изучения и прикладного использования кристаллографии в современном мире и указывается на важное значение научных достижений в области кристаллографии. Упоминается также, что в 2014 году отмечается столетие зарождения современной кристаллографии[2].
Ведущую роль в проведении года кристаллографии сыграл Международный союз кристаллографов[3].
См. также
править- Кристаллохимия
- Кристаллофизика
- Классификация кристаллических решёток
- Кристаллографическая точечная группа симметрии
- Трансляция (кристаллография)
- Закон постоянства углов — суть его заключается в том, что все кристаллы, которые принадлежат к одной много-морфной модификации (политипным видоизменениям) данного вещества, имеют одинаковые углы между соответствующими рёбрами и гранями (см. Нильс Стенсен).
Примечания
править- ↑ Болдырев А. К. Кристаллография, ОНТИ.- М.- Л.- Грозный — Новосибирск: ГорГеоНефтеИздат, 1934
- ↑ Резолюция, принятая Генеральной Ассамблеей 3 июля 2012 года. ООН. Дата обращения: 5 февраля 2014. Архивировано из оригинала 22 февраля 2014 года.
- ↑ International year of crystallography Архивная копия от 9 февраля 2014 на Wayback Machine (англ.) Официальный сайт
Литература
править- Земятченский П. А. Кристаллология // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Уэвелль В. История индуктивных наук от древнейшего и до настоящего времени. В трёх томах. Т. III. История кристаллографии. СПб., 1869.
- Шубников А. В. У истоков кристаллографии. М., 1972. - 52 с.
- Шафрановский И. И. История кристаллографии в России. М. - Л., 1962. - 416 с.
- Шафрановский И. И. История кристаллографии (с древнейших времён до начала XIX столетия). Л., «Наука», 1978. - 297 с.
- Шафрановский И. И. Кристаллография в СССР: 1917—1991 / Отв. ред. Н. П. Юшкин. - СПб., 1996.
- Аншелес О. М. Вычислительные и графические методы кристаллографии. Л. : Изд-во Ленингр. ун-та, 1939. — 299 с.
- Burke J. G. Origins of the science of crystals. University of California, Los Angeles, 1966. 198 p.
Ссылки
править
Для улучшения этой статьи желательно:
|