3. Прості форми кристалів.

В идеальных условиях кристаллы образуются в виде многогранников с различным количеством граней. По внешнему виду они делятся на две группы: - ограненные одинаковыми по форме и размеру гранями; - ограненные различными по форме и размеру гранями.

Кристаллы первой группы называются простыми формами, кристаллы второй - комбинациями.

Простой формой называется совокупность одинаковых по внешней форме и размеру граней, связанных между собой элементами симметрии и обладающих идентичными структурными особенностями и физико-химическими свойствами.

Среди простых форм различают открытые и закрытые.

Открытые формы характеризуются тем, что их грани не закрывают пространство со всех сторон; закрытые - полностью закрывают. Простая форма, грани которой размещаются наклонно относительно всех осей и плоскостей симметрии, называется общей. Простая форма, грани которой размещаются перпендикулярно (или параллельно) хотя бы к одной оси симметрии, называется частной формой.

На реальных кристаллах установлено 47 основных простых форм, причем каждой сингонии и каждому виду симметрии свойственна своя группа простых форм с определенным комплексом элементов симметрии.

4. Класифікація кристалічних речовин за зв’язком між атомами та структурою.

Тип зв'язку між елементарними частинками в твердому тілі (кристалі) визначається електронною будовою атомів, які взаємодіють. Найважливіші зв'язки: іонний, ковалентний і металевий. Тип зв'язку істотно впливає на властивості матеріалу.

Іонний зв'язок виникає між різнорідними атомами, наприклад натрію і хлору, один з яких віддає свій валентний електрон і перетворюється у позитивно заряджений іон (Nа + ), а інший приймає електрон і стає негативно зарядженим іоном (Сl - ). Отже, іонний зв'язок обумовлюється електростатичною взаємодією протилежно заряджених іонів. Такий зв'язок типовий для неорганічних сполук. У більшості випадків іонні кристали – діелектрики.

Ковалентний зв'язок створюється за рахунок об'єднання валентних електронів сусідніх атомів у одному енергетичному рівні (зовнішній орбіті). Об'єднані електрони належать водночас обом атомам і перебувають на спільній орбіті. Ці електрони мають протилежно скеровані спіни і взаємодіють як два електромагніти. Ковалентний зв'язок утворюють як однорідні атоми (кремній, вуглець в кристалічній ґратці алмазу), так і різнорідні (залізо - вуглець у хімічній сполуці Fе3С, алюміній - азот у хімічній сполуці AlN). Ковалентний зв'язок дуже 4 міцний. Багато кристалів з таким зв'язком відзначаються високою температурою плавлення, значною твердістю (карбіди, нітриди) і суттєвою зносостійкістю.

Металевий зв'язок реалізується за рахунок електростатичної взаємодії між позитивно зарядженими іонами та негативно зарядженими вільними електронами. Валентні електрони атомів металу порівняно легко втрачають зв'язок зі своїми ядрами, утворюючи так званий електронний газ. Металевий зв'язок не скерований в одному напрямку. Добра електро- і теплопровідність металів забезпечується вільними електронами. Існування водночас нейтральних й іонізованих атомів та вільних електронів є основою уявлень щодо особливого типу міжатомного зв'язку, притаманного тільки металам, - металевого. У металі постійно відбувається обмін електронами між нейтральними та іонізованими атомами, завжди є певна кількість електронів, що на даний момент не належать якомусь з атомів. Якщо створити у металі різницю потенціалів, рух електронів набуде певного напрямку і виникне електричний струм. Наявністю вільних (колективізованих) електронів пояснюють існування спільних для всіх металів властивостей (пластичність, непрозорість, блиск, високі електро- і теплопровідність), а їх кількістю - різний ступінь "металевості" окремих металів.

Під структурою кристала (кристалічною структурою) розуміють конкретне просторове розташування матеріальних час- тинок (атомів, іонів, молекул і їхніх груп), що його утворюють. Ці частинки називають також структурними частинками. У кристалічній структурі положення частинок збігаються з вузла- ми ґратки, яка її відображає, або частинки розташовуються навколо вузлів симетричними групами.

Класифікацію структур за залежністю будови від хімічного складу речовини. Це так звана стехіометрична класифікація структур. За даною систематикою кристалічні структури зібра- но в такі групи:

1. А-елементи;

2. В-сполуки типу АВ (наприклад, NaCl, CsCl);

3. С-сполуки типу ( , ) AB2 CaF2 TiO2 ;

4. D-сполуки типу ( ) AnB m Al2O3 ;

5. Е-сполуки, що складаються більше ніж із двох сортів атомів без радикалів або комплексних іонів ( , ) CuFeS2 PbFCl ;

6. F-сполуки з двох- чи триатомними іонами ( , ) NaHF2 KCNS ;

7. G-сполуки з чотириатомними іонами ( , ) CaCO3 NaClO3 ;

8. Н-сполуки з п’ятиатомними іонами ( , 5 ) CaSO4 CaSO4 ⋅ H2O ;

9. L-сплави;

10. S-силікати.

Часто сполуки однієї стехіометрії (наприклад, АВ) утворю- ють різні структури. Тому кожна з 10 структурних (стехіометри- чних) груп містить низку нумерованих структурних типів (на- приклад: В1, .. В12; С1,.. С19). Деякі структурні типи поділяють на підтипи, що відображає нижній малий цифровий індекс (на- приклад: 3 12 DO ; L ). Отже, кожна кристалічна структура має символ. Він складається з великої латинської літери (структурна група), великої цифри (структурний тип) та може мати малий цифровий індекс (підтип).