Кристалічна структура мінералів. Кристалохімічна позиція, структурний тип і структурний мотив

У розділі 4 ми розглянули, як тип хімічного зв’язку впливає на внутрішню будову і властивості мінералів. Якщо розглянемо мінерал-самородний метал, складений одним сортом металу, наприклад самородне залізо, то внутрішня структура цього мінералу буде характеризуватися найщільнішою упаковкою. Атоми Fe будуть періодично повторюватися через одну і ту ж віддаль у трьох напрямках. Розміщення їх у просторі буде підпорядковано законам симетрії. Для опису структури можна скористатися принципом суперпозиції ­– якщо візьмемо початковий атом у точці із координатами (0,0,0) і будемо переміщуватися у просторі на міжатомну віддаль a, то всі точки із координатами (na, na, na), де n – ціле число, будуть повторенням цієї точки. Таке зміщення – трансляція – дозволяє відтворити структуру самородного заліза.

Кристалічна структура мінералу, як і любого кристалічного твердого тіла, утворюється шляхом трансляції всіх типів позицій атомів, характерних для даного мінералу у відповідності із властивими йому симетрійними законами.

а)	б) в)
г)	д)
Рис. 5.1. <SPAN STYLE="font-family: Times New Roman">Способи зображення кристалічних структур флюориту CaF2 і кварцу SiO2. а) кулькова щільно упакована модель розріджена модель поліедрична модель модель анізотропії атомних зміщень із реальним співвідношенням іонних радіусів - маскує симетрію структури і розташування атомів, показує заповнення простору; б) і г)(«кульки і дротики») - безмасштабна, відображає взаємне розміщення атомів у просторі, співвідношення міжатомних віддалей; катіони зображуються меншими ніж аніони, тому така модель не дає уявлення про ступінь заповнення простору в), на якій зображені координаційні (полінговські) поліедри; дозволяє наглядно відтворити просторові структури, що створюються певними кристалохімічними позиціями; д)– виконується на основі розрідженої моделі і показує теплові коливання атомів у структурі

Тип позиції атома в подальшому будемо називати кристалохімічною позицією.

Кристалічну структуру мінералу можна зображати у вигляді масштабованих моделей, в яких кристалохімічні позиції зображені у вигляді куль або поліедрів певного кольору (рис. 1).

Що необхідно знати для того, щоб зобразити структуру:

1. кількість кристалохімічних позицій
2. якими атомами заселена кожна позиція і в якій пропорції
3. координати кристалохімічних позицій в елементарній комірці
4. симетрійні закони, за якими відбувається трансляція елементарної комірки (клас симетрії, просторова група)