Заттардың кристаллдық және аморфты құрылымы

Табиғатта қатты минералдар кристалды және аморфты құрылымды болып келеді. Қатты минералдардың басым көпшілігінің құрылымы кристаллды, ал аморфты құрылымды минералдар сирек кездеседі (минералдардың 2% ғана құрайды).

Кристаллды құрылымды минералдардың ұсақ бөлшектері (атомдар, иондар, молекулалар) реттеліп, белгілі бір заңдылықпен кеңістікте орналасқан болады, ал аморфты құрылымы бар минералдарда осы ұсақ бөлшектер қалай болса солай, белгілі бір заңдылықты сақтамай орналасқан болып келеді.

6 – сурет. Кристаллдық торлардың негізгі типтері

а, б - атомды (а – алмаз, б – графит); в, г – ионды (в – ас тұзы, г – кремний қышқылды тетраэдрлер торы); д – молекулалы (капрон).

Минералдардың кристаллографиялық негізгі қасиеттері: олардың дұрыс ішкі құрамы, кристаллдық торының болуы. Бұл қасиет заттардың бөлшектерінің (атом, молекулдер, иондар) бір-біріне қатынасты нақтылы орындары болуына байланысты. Элементарлы бөлшектер арасындағы аралықтар өзгермейді, сол себепті байланысты заттардың элементарлы бөлшектері кеңістікте заңды түрде қайталанады және қатал дұрыс геометриялы құрылымы бар, заттың кристалдық торын құрайды. Ренгеноскопты және электронографиялық әдістермен келесі кристаллдық торлар анықталды: 1) атомды торлар (алмаз, графит, күкірт), заттардың атомдарының алмасуымен құрылған, 2) заттардың иондарының алмасуымен құрылатын аниондар мен катиондардың иондық торлары (галит, пирит ж.б.). 3) молекулалы торлар (күрделі), олар заттар молекулаларының алмасуынан құрылады. Бұл кристаллды торлар органикалық заттарға тән (6-сурет). Кристаллды заттардың анизотроптік қасиеті байқалады. Бұл қасиет минералдардың, кристаллдар орналасу бағытының өзгеруіне байланысты қасиеттерінің де өзгеруі мен сипатталады (электр өткізу, түсі, жымдастық, қаттылық т.б.). Мысалы слюдада, жымдастық кристаллдық тордың түздіктеріне параллельді бағытта байқалады; түздіктерге көлденең бағытта ол байқалмайды. Анизатроптігін сақтағанда кристаллдық заттардың біртектігі де сақталады, яғни кристаллдың бөлшегі барлық қасиеттерін сақтайды. Аморфты құрылымды минералдардың (заттардың) физикалық қасиеттері кез келген бағытта өзгеріссіз, бір қалыпты болады. Олардың осы қабілетін изотроптік қасиет дейді.

Кристаллды заттар құрылысы заңды түрде қалыптасқандықтан, дұрыс көп қырлы дене (многогранник) кристалл құрайды. Мысалы кварц алты қырлы кристалл, галит – куб тәрізді, кальцит ромб тәрізді кристалл құрайды (7 - сурет).

7 – сурет. Табиғи минералдардың кристаллдары

а – кварц; б – галит; в – кальцит.

8 – сурет. Симметрия осі

а – екінші реттік; б – үшінші реттік; в – төртінші реттік; г – алтыншы реттік; д – екінші реттің үш осі; е – төртінші реттің үш осі; ж – алты қырлы призманың симметрия остерінің орналасуы.

Минералдар кристаллдарында қырлы бұрыштардың тұрақтылығының арқасында симметрия байқалады. Симметрия – белгілі бір бағытта айналғанда кристаллдың қырланған элементтерінің дұрыс қайталануы.

Симметрия элементтері: симметрия осі, симметрия жазықтығы және симметрия ортасы.

Симметрия осі – 360⁰ айналғанда өзінің алғашқы қалпын сақтайтын сызық. Симметрия осі L әрпімен белгіленеді (8-сурет).

9 - сурет. Симметрияның жазықтығы және ортасы.

А – симметрия жазықтығы; б,в,г,д – симметрияда тоғыз жазықтықтың текшеде орналасуы; е – симметрия жазықтығының үш қырлы призмада орналасуы; ж – симметрия жазықтығының және ортасының болмауы.

Симметрия жазықтығы – кристаллды бірдей екі бөлікке бөлетін жазықтық. Р әрпімен белгіленеді (9 - сурет).

Симметрия ортасы – барлық диагональдар өтетін орталық нүкте. Ол С әрпімен белгіленеді. Кристаллда симметрия ортасы бірден артық болмайды.

Табиғатта симметрияның 32 түрі белгілі. Симметрияның бұл 32 түрі құрылуына қарай жеке топтарға бөлінеді, ол симметрия жүйесі немесе сингония деп аталады (10 - сурет).

10 – сурет. Кристаллдардың негізгі формалары.

а-е – кубті сингония (жоғарғы); ж-м – орташа сингония (гексагональды – ж, е; тригональды – з, и; тетрагональды – к, м); н-р – төменгі сингония (ромб тәрізді – н; моноклинді – о, п; триклинді – р).

Сингония 7 түрге бөлінеді: 1-триклинді, 2 - моноклинді, 3 - ромб тәрізді, 4 -тригональды, 5 - гексагональді, 6 - тетрагональді (квадратты), 7 - куб тәрізді.

Кристаллдардың даму дәрежесіне және симметрия элементінің сипатына қарай сингония 3 санатқа бөлінеді: жоғары, орта және төмен.

Жоғары сингонияға куб тәрізді сингония жатады.

Орта сингонияға гексагональді, тетрагональді және тригональді топтар жатады.

Төменгі сингонияға ромб тәрізді, моноклинді және тетраклинді топтар жатады.