SAMOCVET.com - ВСЕ О КАМНЯХ И МИНЕРАЛАХ

Кристаллы могут быть совершенно разных форм и размеров. Многие из них поражают своей симметрией. Но почему так происходит? Чему кристаллы обязаны своей красивой формой?

Многие вещества могут находиться в кристаллическом состоянии. При этом большая часть кристаллов завораживает своим видом: как будто их кропотливо вытачивал человек, а не создавала природа. Интересно, что, например, кристаллы висмута образуют ровные симметричные структуры, а кристаллы поваренной соли выглядят довольно неровно. Почему?

Если рассмотреть внутреннюю структуру вещества в кристаллическом состоянии, окажется, что оно состоит из повторяющихся элементов. Эти элементы называются элементарными ячейками. Как правило, элементарные ячейки имеют форму параллелепипеда, и атомы служат основой для кристаллической решетки.

Большая часть элементарных ячеек обладает той или иной симметрией. Кристаллическая решетка может совпадать с собой при повороте на 90 или 180 градусов (поворотная симметрия) или отражении относительно горизонтальной или вертикальной плоскости (зеркальная симметрия). Всего существует 230 пространственных групп, описывающих симметрию решеток.

При образовании кристалла из раствора атомы начинают сразу выстраиваться в упорядоченную структуру, образуя первые элементарные ячейки. После образования первой элементарной ячейки кристаллической решетки следующие атомы располагаются на гранях элементарной ячейки не в случайном порядке, а повторяют ее форму. Первая ячейка «обрастает» соседями, в точности повторяющими ее структуру. Но мало того, что все элементарные ячейки внутри кристалла одинаковы, его внешний вид также становится похожим на структуру одной элементарной ячейки из-за равномерного роста атомов на ее гранях.

Но это верно только в случае монокристаллов. Когда мы выращиваем кристаллы соли из перенасыщенного раствора, то получаем множество соединенных между собой кристалликов. Отсюда и неправильная форма таких структур. Просто в процессе выращивания существует сразу несколько центров, вокруг которых начинают расти элементарные ячейки. Если добиться того, чтобы центр был один, то весь кристалл обязательно принимает форму своей элементарной ячейки. Монокристалл поваренной соли (NaCl) представляет собой ровный параллелепипед.