Закон Бравэ

Кристаллические тела в большинстве случаев образуются из плоскостей путём образования кристаллов из пересыщенных растворов или при кристаллизации расплавов.

Однако, известны случаи образования кристаллов непосредственно из газо- или парообразного вещества. Например, иней возникает из паров воды, из газообразных выделений вулканов осаждаются кристаллы серы, хлористого натрия и др.

Наконец, возможны и такие случаи, когда кристаллические образования возникают из твёрдых веществ. В качестве примера можно привести выделение кристаллов стекла (помутнение). В технике используют способность металлов к перекристаллизации, получая крупно- или монокристаллические образования.

Итак, при образовании кристаллов вначале возникают мельчайшие кристаллики, а затем они вырастают в более крупные кристаллы.

Установленно, что грани растущих кристаллов передвигаются параллельно самим себе от центра кристаллизации.

Вследствие этого углы между двумя любыми гранями остаются постоянными. При этом разные грани перемещаются с разной скоростью. Скоростью роста данной грани называется расстояние по нормали к ней, на которое она передвигается в единицу времени при росте кристалла (рис.1.6).

Различие в скоростях роста различных граней кристалла обуславливает его внешний облик: некоторые грани в процессе роста кристалла увеличиваются и становятся доминирующими, а другие грани постепенно уменьшаются в размерах и в конце концов могут совсем исчезнуть с поверхности кристалла. Из рис. 1.7 видно, что зарастают и исчезают те грани, которые имеют наибольшую скорость роста (грань ВС). В результате кристалл, как правило, покрывается гранями с малыми скоростями роста (при условии, что двухгранный угол между смежными гранями превышает 90⁰).

Чем отличаются грани с разными скоростями роста? Разные плоские сетки имеют неодинаковое строение, и различаются ретикулярной плотностью. Чем больше ретикулярная плотность, тем большее количество частиц примет строго упорядоченное расположение. Следовательно грани с малыми плотностями растут быстрее, т. е. кристаллы покрываются преимущественно гранями с большими ретикулярными плотностями.

Впервые это предположение высказал французский кристаллограф Бравэ. В настоящее время эта гипотеза подтверждается с помощью рентгеноструктурного анализа. Поэтому предположение Бравэ можно отнести к числу статистических законов.

Закон Бравэ формулируется следующим образом: “Чем больше ретикулярная плотность плоской сетки, тем чаще она встречается в качестве реальной грани на кристаллах”.

Закон Бравэ часто нарушается, потому что на относительные скорости роста граней кроме ретикулярной плотности влияют другие физико-химические факторы. К ним относят концентрационные потоки, степень пересыщения раствора, давление и т. п.

Действие этих факторов приводит к появлению граней с малыми плотностями при одновременном уменьшении граней больших плотностей. Вследствие этого кристаллы одного и того же вещества могут иметь различное число граней, а так же отличаться величиной и формой одинаково расположенных граней. Но внутреннее строение всех этих кристаллов остаётся неизменным. Поэтому рёбра разных кристаллов данного вещества должны отвечать одинаковым плоским сеткам и рядам его кристаллической решётки. Углы между соответственными гранями и рёбрами у всех кристаллов сохраняются постоянными (закон постоянства углов кристаллов). Поэтому можно установить состав исследуемого кристалла, измеряя углы между его гранями и рёбрами.

На рис. 1.8 изображено несколько кристаллов горного хрусталя, иллюстрирующих закон постоянства углов.