Сингонии низшей группы

Триклинная сингония. Все три угла между кристаллографическими осями косые. Элементов симметрии (осей и плоскостей) или совсем нет или имеется один центр. Пример – моноэдр (рисунок 1 а).

Моноклинная сингония. Один угол между кристаллографическими осями косой, а два других прямые. Из 4 элементов симметрии могут быть: 1) одна ось второго порядка (L²) или 2) одна плоскость (Р), или 3) плоскость, ось второго порядка и центр: PL²C. Пример – диэдр или же ромбическая призма с двумя скошенными гранями (в противоположных концах) (рисунок 1 б).

Ромбическая сингония. Все три угла между кристаллографическими осями прямые. Кристаллы обычно представляют комбинацию призм и пирамид, часто имеющих в сечениях, перпендикулярных к двойной оси симметрии, форму ромбов (рисунок 1 в).

Сингонии средней группы

Тригональная сингония. Всегда существует одна ось третьего порядка (L³). Из элементов симметрии присутствуют центр, плоскости и оси порядка выше двух (L³ 3 L² PC).

Тетрагональная сингония. Всегда существует одна четверная ось (например, L⁴ 4 L² 5 PC). Кристаллы обычно удлиненного типа, представляющие комбинацию призм и пирамид с квадратными прямоугольными параллелепипедами в поперечнике. Пример – призма с квадратным поперечным се­чением (рисунок 1 г).

Гексагональная сингония. Имеется одна шестерная (L⁶) поворотная ось симметрии. Кристаллы обычно удлинены, имеют форму шестигранных приз. Пример – призма с правильным шестиугольником в поперечнике (рисунок 1 д).

Сингонии высшей группы

Кубическая сингония. Кристаллы кубической сингоний обладают наибольшим количеством элементов симметрии. Несколько осей выше второго порядка. Обязательно есть 4 L³. Пример – куб (рисунок 1е).

Рисунок 1 Простые формы, возможные в кристаллах

а – моноэдр, триклиниая сингония; б – диэдр, моноклинная син­гония; в – ромбический тетраэдр, ромбическая сингония; г – тетрагональная призма, тетрагональная сингония: д – гексагональная призма, гексагональная сингония; е – куб, кубическая сингония

Совокупность элементов симметрии, характерную для того или иного вида симметрии, можно записать весьма кратко в виде своего рода фор­мулы. В таблице 1 перечислены все 32 вида симметрии с соответствующими им формулами.

Таблица 1 32 вида симметрии кристаллов

Триклинная сингония
1	нет элементов симметрии	моноэдрический вид симметрии
2	С	пинакоидальный вид симметрии
моноклинная сингония
3	L2	диэдрический осевой вид симметрии
4	P	диэдрический безосевой вид симметрии
5	L2PC	призматический вид симметрии
ромбическая сингония
6	3L2	ромбо-тетраэдрический вид симметрии
7	L22P	ромбо-пирамидальный вид симметрии
8	3L23PC	ромбо-дипирамидальный вид симметрии
тетрагональная сингония
9	Л4	тетрагонально-тетраэдрический вид симметрии
10	L4	тетрагонально-пирамидальный вид симметрии
11	L44P	дитетрагонально-пирамидальный вид симметрии
12	L44L2	тетрагонально-трапецоэдрический вид симметрии
13	2L2Л42Р	тетрагонально-скаленоэдрический вид симметрии
14	L4PC	тетрагонально-дипирамидальный вид симметрии
15	L44L25PC	дитетрагонально-дипирамидальный вид симметрии
тригональная сингония
16	L3	тригонально-пирамидальный вид симметрии
17	L33P	дитригонально-пирамидальный вид симметрии
18	L33L2	тригонально-трапецоэдрический вид симметрии
19	Л6С	ромбоэдрический вид симметрии
20	Л63L23PC	дитригонально-скаленоэдрический вид симметрии
гексагональная сингония
21	L3P	тригонально-дипирамидальный вид симметрии
22	L33L24P	дитригонально-дипирамидальный вид симметрии
23	L6	гексагонально-пирамидальный вид симметрии
24	L66P	дигексагонально-пирамидальный вид симметрии
25	L66L2	гексагонально-трапецоэдрический вид симметрии
26	L6PC	гексагонально-дипирамидальный вид симметрии
27	L66L27PC	дигексагонально-дипирамидальный вид симметрии
кубическая сингония
28	4L33L2	пентагон-тритетраэдрический вид симметрии
29	4L33L26P	гексатетраэдрический вид симметрии
30	4L33LL23PC	дидодекаэдрический вид симметрии
31	3L44L36L2	пентагон-триоктаэдрический вид симметрии
32	3L44L36L29PC	гексаоктаэдрический вид симметрии

Изучение внешних форм минералов и отнесение их к тому или иному виду симметрии имеет существенное значение по той причине, что все свойства минералов тесно связаны с их структурой. Эмпирическим путем выведены законы, касающиеся особенностей кристаллов: закон плоскогранности и прямореберности кристаллов, закон постоянства углов, закон рациональности отношений параметров и ряд других. Эти законы позволяют ближе понять процессы роста и развития кристаллических форм, присущих тем или иным минералам.

Особенно большое значение имеет закон постоянства углов. Этот закон, известный как закон Стено-Ломонсова-Роме-Делиля, формулируется следующим образом: углы между соответственными гранями (и ребрами) во всех кристаллах одного и того же вещества постоянны. При росте кри­сталлов, в зависимости от условий, форма, число и размеры граней могут изменяться, углы же между соответственными гранями растущего кристалла остаются неизменными.

Материальные частицы, слагающие кристаллические вещество, расположены в определенном порядке, они не заполняют полностью все простран­ство, а отстоят на некотором расстоянии друг от друга, образуя как бы скелет каждого кристалла. Расстояния между частицами (атомами, иона­ми и молекулами) для каждого данного направления в кристалле по­стоянны.

Такое правильное, закономерное расположение частиц в кристалле, называется кристаллической или пространственной решеткой.

Рисунок 2 Структура кристаллической решетки некоторых минералов

а – галит; б—графит; в – алмаз

В зависимости от характера частиц, лежащих в узлах ре­шетки, последняя бывает атомной, ионной и молекулярной. Так, кристалли­ческая решетка галита (каменной соли) состоит из ионов металла Na и га­лоида СI, располагающихся в вершинах элементарных кубов попеременно, в шахматном порядке (рисунок 2).

Решетка кристаллов графита состоит из ато­мов углерода С, расположенных плоскими слоями, причем в каждом слое они находятся в вершинах правильных шестиугольников. Расстояние между атомами в плоскости равно i, 43 А (знаком А обозначается единица длины, ангстрем; 1А=10^-8 см), расстояние между плоскостями = 3,35, А (см. рисунок 2). Поэтому слои легко скользят один относительно другого. Те же атомы С, расположенные так, что каждая частица окружена четырьмя соседними, образующими вершины тетраэдра, дают вещество с совершенно иными свойствами, а именно алмаз (см. рисунок 2). Способность одного и того же хи­мического соединения при изменении внешних факторов (главным образом температуры) кристаллизоваться в различных кристаллографических фору­мах с изменением физических свойств называется. Кроме того, в природных условиях достаточно широко распространено явление изоморфизма, под которым понимается, свойство родственных по химическому составу веществ кристаллизоваться в близких формах, образуя кристаллы переменного состава, так называемые смешанные кри­сталлы. Примером такого замещения одного элемента другим может служить MgCO₃ – FeCO₃ (магнезит и сидерит). Изоморфные замещения при высоких температурах происходят в более широких пределах, чём при низких.

Многие кристаллы построены чрезвычайно сложно; выяснение строения кристаллической решетки для естественных, а также и искусственных кри­сталлов составляет важную задачу современной кристаллографии.