Агрегаты кристаллических индивидов, двойники, эпитаксия

Эпитаксия — это закономерное нарастание одного кристаллического материала на другом (от греч. επι — на и ταξισ — упорядоченность), т. е. ориентированный рост одного кристалла на поверхности другого (подложки). Строго говоря, рост всех кристаллов можно назвать эпитаксиальным: каждый последующий слой имеет ту же ориентировку, что и предыдущий.

Двойниковыми кристаллами принято называть закономерное непараллельное срастание кристаллических индивидов одного минерала, связанных друг с другом осью или плоскостью симметрии, которых нет в одиночныхкристаллах. Благодаря этому двойники как правило имеют повышенную кристаллографическую симметрию.

Определение понятий минеральный индивид и минеральный агрегат имеет и прямое прикладное значение, так как служит отправным моментом для классификации структур и текстур руд.
Понятие "минеральный индивид" имеет две основные линии взаимосвязи с сопоставимыми понятиями, характеризующие его с различных сторон: одна из них с понятием минеральный вид, другая с понятием минеральный агрегат.

Индивид это образовавшееся в природе обособление однородного химического вещества, физически отделенное от других естественными поверхностями раздела. Здесь минеральный индивид выступает как конкретная форма минерального вида, минеральный вид как содержание данного индивида. Агрегат - скопление разобщенных, либо сросшихся индивидов, не обладающее при идеальном развитии четкими признаками симметричных фигур.

23. Распространение света в кристаллах высших, средних, низших сингоний.

К первой группе относятся минералы кубической сингонии. В высокосимметричных кристаллах кубической сингонии атомы, ионы и другие составляющие их частицы равномерно распределены в трех взаимно перпендикулярных направлениях, и потому световой луч распространяется в них во все стороны с одинаковой скоростью. Соответственно эти кристаллы имеют один показатель преломления, представляющий собой величину, обратную скорости распространения светового луча в какой-либо среде.

В кристаллах средних сингоний, имеющих, как мы уже знаем, одну кристаллографическую ось высшего порядка — тройную, четверную или шестерную — ориентированную вертикально (служащую осью с), световой луч раздваивается на два с разными свойствами. Один из них подчиняется обычным законам преломления света, т.е. имеет постоянную скорость распространения во всех направлениях в кристалле и, соответственно, постоянный показатель преломления; иными словами, на его поведении оптическая анизотропность кристалла не сказывается. Этот луч был назван Х.Гюйгенсом (1678; опубликовано в 1690) "обыкновенным" (о). Другой же луч в разных направлениях распространяется с различной скоростью, т.е. его показатель преломления зависит от направления в кристалле. Такой луч получил название "необыкновенного" (е).

В кристаллах низших сингоний оба луча, возникающие в результате поляризации проходящего сквозь них света, оказываются необыкновенными, но поляризованными во взаимно перпендикулярных плоскостях и с различными скоростями распространения в кристалле, т.е. с разными показателями преломления. В таких кристаллах существуют не одно, а два направления, распространяясь вдоль которых световой луч не раздваивается, — т.е. две оптических оси. Ввиду этого кристаллы низших сингоний называют оптически двуосными.

24. Принцип рентгеноструктурного анализа.

Целью рентгеноструктурного анализа является установление соответствия между атомной структурой исследуемого образца и пространственным распределением рентгеновского излучения, рассеянного образцом. Рентгеновское излучение представляет собой электромагнитные волны с длиной l в диапазоне от 10-9 до 10-12 м или от 1 до 0.001 нм. Такой же порядок величины имеют атомы и межатомные расстояния в твердых телах и жидкостях, поэтому о рассеянии рентгеновского излучения на веществе можно говорить как о дифракции. При этом решение прямой задачи – определения дифракционной картины по известному расположению атомов в образце – является хотя и сложной, но разрешимой проблемой, тогда как решение обратной задачи – восстановления расположения атомов в рассеивающем объекте по распределению дифрагированной интенсивности – наталкивается на ограничения фундаментального характера. Все развитие рентгеноструктурного анализа связано с попытками обойти эти фундаментальные ограничения, попытками вполне успешными, о чем свидетельствует множество расшифрованных структур. Рассеяние одним электроном. Электромагнитная волна характеризуется амплитудой E0 напряженности электрического поля, направлением распространения, частотой w или длиной волны l=c/w (где c – скорость света). Под действием электромагнитного излучения падающей плоской электромагнитной волны E=E0e -i(kx-wt) заряженная частица совершает вынужденные колебания и в случае когерентного рассеяния становится источником сферической волны той же частоты с амплитудой в точке наблюдения на расстоянии R равной: j w sin ( ( )) 2 2 0 c R i kR t sc e mc e E E - - - = - , где e – заряд частицы, m – ее масса, j – угол между вектором напряженности поля в падающей волне и направлением рассеяния. Рассеяние атомом. Если электромагнитная волна падает на атом с некоторым распределением электронной плотности r(r), поле рассеянной волны будет определяться суммированием произведений элементов объема, в котором распределена электронная плотность, на соответствующий фазовый множитель, учитывающий разность хода волны для разных элементов объема: r e d r R E E ikr sc 0 3 ~ ( ) ò r . Интеграл в этом выражении представляет собой Фурье-образ распределения электронной плотности в атоме и носит название атомного фактора рассеяния. Рассеяние на тяжелом ядре пренебрежимо мало, поэтому рассматривается только рассеяние на электронной плотности. При этом также предполагается, что, во-первых, за время элементарного акта рассеяния электронная конфигурация атома не изменяется, и, во- вторых, частоты собственных колебаний электронов много меньше частоты падающего излучения, т.е. электроны рассматриваются как свободные. Рассеяние на кристаллической решетке. Кристаллическая решетка характеризуется периодичностью расположения атомов в пространстве. Если электромагнитная волна с длиной l порядка межатомных расстояний падает на кристалл, заметная интенсивность рассеяния будет наблюдаться не во всех направлениях, а только лишь в тех, для которых выполнено определенное соотношение между длиной падающей волны и взаимной ориентацией кристалла и волнового вектора падающей волны. Это соотношение известно из теории интерференции волн и записывается в виде: 2d ×sinQ = nl , где d – расстояние между соседними плоскостями в семействе кристаллографических плоскостей, Q – угол между волновым вектором падающей волны, l – длина волны излучения. Эта формула носит название условия Вульфа-Брэгга и определяет направление возникновения дифракционных максимумов для исследуемого кристалла.

25. Кристаллические структуры, кристаллические решетки, элементарные ячейки.

кристаллическая структура, расположение атомов кристаллического вещества в пространстве. Наиболее характерное свойство кристаллической структуры - трехмерная периодичность. Обычно, говоря о кристаллической структуре, подразумевают среднее во времени расположение атомных ядер (так называемую статическую модель); более полная информация включает сведения об амплитудах и частотах колебаний атомов (динамическую модель), а также о распределении электронной плотности в межъядерном пространстве. Изучение кристаллической структуры и их связи со свойствами веществ составляет предмет кристаллохимии.

Кристаллические решётки веществ-это упорядоченное расположение частиц(атомов, молекул, ионов) в строго определённых точках пространства. Точки размещния частиц называют узлами кристаллической решётки.

Элементарная ячейка кристалла-часть атомной структуры кристалла, параллельными переносами к-рой (т р а н с л я ц и я ми) в трёх измерениях можно построить всю кристаллич. решётку. Э. я. имеет форму параллелепипеда, выбореё определяется симметрией кристаллов.