Основы кристаллографии и теории роста кристаллов кристаллография. Что такое кристаллография Предмет, задачи, методы
Лекция 1.11 Основы кристаллографии и кристаллохимии
Введение
Кристаллохимия – наука, изучающая зависимость внутренней структуры и физических свойств кристаллов от химического состава. Кристаллохимия – наука о кристаллических структурах, базирующаяся главным образом на данных рентгеноструктурного анализа, а также нейтронографии и электронографии. Рентгеноструктурные исследования позволяют судить о мотиве расположения частиц в кристаллической структуре, с большой точностью измерять расстояния между атомами, ионами и молекулами. С помощью этих методов можно идентифицировать вещества, различать кристаллические и аморфные тела, определять размеры малых кристаллов, соединенных в агрегаты, ориентировать монокристаллы, исследовать деформации и напряжения кристаллов, изучать фазовые превращения, а также строение частично упорядоченных образований.
Физические свойства зависят не только от геометрии кристаллической структуры, но и от сил химического взаимодействия. Исследование природы связей в кристаллах развивались параллельно с изучением характера сил, действующих в газах и жидкостях между частицами (межмолекулярные силы) и в пределах молекул (внутримолекулярные силы). Исходя из кристаллохимических данных, можно рассчитать некоторые физические величины кристаллов (например, показатель преломления света, термическое расширение, сопротивление разрыву). Далеко не всегда экспериментальные данные находятся в согласии с теоретическими расчетами. Это связано с наличием дефектов в кристаллических структурах. Знание размеров частиц, из которых состоит кристаллическое тело, даже в некоторых случаях и без проведения эксперимента, при известном химическом составе позволяет предположить тип структуры.
Кристаллохимия – одна из тех пограничных наук, которые возникли в начале нашего века на пересечениях больших областей классического естествознания. Она связала между собой кристаллографию, науку по существу физическую, и химию. Как и другие пограничные науки (биохимия , геохимия , биофизика и т. п.), она обязана своим рождением той научной революции, которая последовала за открытиями строения атома, дифракции рентгеновских лучей кристаллами и созданием квантовой механики.
Кристаллохимия завершает исторический ряд естественнонаучных дисциплин: минералогия– кристаллография– химическая кристаллография – кристаллохимия.
Группы симметрии и структурные классы
Представления о симметрии очень важны как в связи с теоретическим, так и экспериментальным изучением строения атомов и молекул. Основные принципы симметрии применяются в квантовой механике, спектроскопии и для определения структуры при помощи дифракции нейтронов, электронов и рентгеновских лучей. Природа дает множество примеров симметрии, и это особенно очевидно, когда молекулы исследуются в равновесных конфигурациях. Для равновесной конфигурации атомы считаются фиксированными в их средних положениях. Когда существует симметрия, некоторые расчеты упрощаются, если ее принимать во внимание. Симметрией определяется также, может ли молекула быть оптически активной или иметь дипольный момент. Отдельные молекулы в отличие от кристаллических твердых тел не ограничены симметрией, которой они могут обладать.
Существует много способов описания симметрии системы. Химики обычно имеют дело с молекулами и при выяснении их симметрии прежде всего выбирают отправную точку в молекуле, затем рассматривают симметрию линий и плоскостей относительно этой точки (точечная симметрия). Точечную симметрию можно использовать и для описания симметрии кристаллов, но для них большое значение имеют также элементы симметрии бесконечных фигур (трансляционная симметрия). Точечная симметрия не должна нарушать требований трансляционной симметрии. Признание симметрии, присущей какому-либо объекту, есть следствие нашего повседневного опыта. Для описания симметрии молекул используются пять типов элементов симметрии: центр симметрии, ось собственного вращения, зеркальная плоскость, ось несобственного вращения и тождественный элемент. Каждый из этих элементов имеет связанную с ним операцию симметрии. Элементы имеют свои обозначения. Наряду с международной символикой в литературе по строению вещества, квантовой химии, спектроскопии широко используется символика Шенфлиса. В течение долгого времени для обозначения симметрии кристаллов использовалась формула симметрии (табл.1). После применения операции симметрии к молекуле ее положение может измениться. Но если это не так, то принято говорить, что молекула обладает операцией симметрии и соответствующим элементом симметрии. Набор элементов симметрии не может быть произвольным. Он подчиняется ряду теорем, знание которых существенно облегчает анализ симметрии фигуры.
Таблица 1
Пример плоскостей симметричности
Пример осей симметричности
https://pandia.ru/text/80/247/images/image005_8.jpg" width="321" height="197 id=">
Пространственная кристаллическая решетка
Таблица 2
Сингонии и типы решеток
Обозначения: Р – примитивная; А, В, С – базоцентрированные; I – объёмноцентрированная, F – гранецентрированная решётки; R – ромбоэдрическая решётка в гексагональной системе координат (дважды центрированная гексагональная). Четыре типа решёток Бравэ существуют только в ромбической сингонии, так как центрирование в других системах не всегда приводит к появлению нового типа решёток. Например, центрирование верхней и нижней граней тетрагональной Р-ячейки приводит к появлению новой Р - решётки с другой величиной отношения ребер а/с. если же в этой решетке занять центры всех граней, то получим объёмноцентрированную тетрагональную I-ячейку. В моноклинных решётках типа F или I можно несколько иным способом выбрать элементарную ячейку, что позволяет рассматривать их как решётки типа С. Центрирование элементарной ячейки в триклинных решётках не изменяет существа дела, так как тогда можно выбрать меньшую примитивную элементарную ячейку. Для описания решётки один из её узлов выбирается за начало координат. Все узлы решётки нумеруются по порядку вдоль координатных осей. Каждый узел характеризуется, следовательно, набором трех целых чисел ·mnp·, называемых индексами узла. Если заменить шесть скалярных параметров решётки тремя векторами: → → → c b a, то любую трансляцию можно записать с помощью вектора, проведённого из начала координат в соответствующий узел ·mnp· .
shortcodes">
Все книги и пособия вы можете скачать абсолютно бесплатно и без регистрации.
NEW.
Грот П. Физическая кристаллография и введение к изучению кристаллографических свойств важнейших соединений. В 3-х частях. 1897 год, 854 стр. DJVU. 16.4 Мб.
Раритетное издание.
Физические свойства кристаллов.
Геометрические свойства кристаллов.
Кристаллографические вычисления. Приборы. Методы кристаллографических и кристаллофизических исследований.
Скачать
NEW.
Г.М. Кузмичева. Основные разделы кристаллографии. Учебное пособие. 2002 год, 95 стр. pdf. 2.1 Мб.
В учебном пособии рассмотрены основы геометрической
кристаллографии: формы и строение кристаллов, учение о симметрии.
Учебное пособие предназначено для занятий студентов по курсу
“Кристаллография”, “Кристаллохимия современных материалов”,
выполнения бакалаврских и магистерских работ.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать
Блистанов А.А. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики. Уч. потобие. 2000 год. 432 стр. djvu. 5.3 Мб.
Рассмотрены особенности получения, структура, ее дефекты и свойства кристаллов, используемых в лазерной, нелинейной и акустооптике. Кратко изложена физика явлений, лежащих в основе применения кристаллов, что позволяет обосновать критерий их качества. Теория явлений изложена на уровне, доступном для студентов-материаловедов и в то же время позволяющем оценивать свойства и качество кристаллов. Вопросы получения тонких кристаллических слоев весьма актуальны в связи с развитием интегральной оптики.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать
Блинов Ю.Ф., Серба П.В., Московченко Н.Н. Пособие по практическим занятиям по курсу "Кристаллография". 2005 год. 51 стр. pdf. 1.2 Мб.
В пособии приведены краткий теоретический конспект и практические задания к следующим вопросам курса "Кристаллография" или "Физика твердого тела": геометрия кристаллической решётки, кристаллографические индексы, кристаллографические проекции, преобразования симметрии, матричное описание операций симметрии, предельные группы, пространственные группы симметрии, дифракция рентгеновских лучей в кристаллах. К задачам приведены ответы. Разместил за теор. введения к разделам.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать
Огюст Браве. Кристаллографические этюды 1974 год. 419 стр. djvu. 5.8 Мб.
Огюст Браве является общепризнанным классиком в области теоретической кристаллографии. Ему мы обязаны созданием теории решетчатого строения кристаллов. Выведенные им 14 решеток представляют и сейчас математическую основу современной науки о кристаллах.
Перевод "Кристаллографических этюдов" дает полный текст всех кристаллографических работ О. Браве.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать
Багдасаров X. С. Высокотемпературная кристаллизация из расплава. 2004 год. 160 стр. djvu. 4.9 Мб.
В книге в ясной и сжатой форме обобщается теоретический и экспериментальный материал в области высокотемпературной кристаллизации из расплава. Рассматриваются физико-химические процессы, сопровождающие плавление и кристаллизацию вещества, а также методы и технологии выращивания тугоплавких кристаллов.
Книга адресована специалистам в области кристаллографии и смежных областях.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать
Бирман Дж. Пространственная симметрия и оптические свойства твердых тел. В 2-х томах.
Монография известного американского физика-теоретика Дж. Бирмана посвящена применению теории пространственных групп к анализу оптических свойств кристаллической решетки. Монография содержит последовательное изложение теории пространственных трупп и ее применения для исследования динамических и оптических свойств кристаллической решетки. Большое количество разобранных конкретных примеров делает книгу хорошим руководством по изучению практических приемов использования пространственной симметрии.
Том 1. 388 стр. 4.5 Мб. Первый том содержит изложение теории пространственных групп, методов их приведения, а также вопросов динамики кристаллической решетки.
Том. 350 стр. 4.5 Мб. Второй том посвящен теории колебаний кристаллической решетки и ее оптическим свойствам - инфракрасному поглощению и комбинационному рассеянию. С позиций теории симметрии рассматривается вопрос о критических точках функции распределения частот, определяющих особенности оптических спектров. Описывается применение всех результатов к кристаллам со структурой каменной соли и алмаза, представляющим собой важные примеры симморфной и несимморфиой пространственных групп. В конце книги дан краткий анализ роли эффектов, обусловленных нарушением симметрии дефектами или внешними полями.
Книга представляет интерес для широкого круга научных работников, преподавателей, аспирантов и студентов старших курсов, специализирующихся в области физики твердого тела.
Скачать T. 1.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать T. 2.
Вайнштейн, Чернов, Шувалов. Современная кристаллография. в 4-х томах. 1979-1981 годы. djvu.
Том 1. Симметрия кристаллов. Методы структурной кристаллографии. 395 стр. 7.5 Мб.
Том 2. Структура кристаллов. 367 стр. 8.2 Мб.
Том 3. Образование кристаллов. 411 стр. 8.4 Мб.
Том 4. Физические свойства кристаллов. 507 стр. 9.3 Mб.
В первом томе дана общая характеристика кристаллического вещества, рассмотрена теоретическая основа кристаллографии - учение о симметрии, изложены методы исследования структуры кристаллов. Второй том посвящен строению кристаллов - их атомной, электронной и реальной микроскопической структуре. В третьем томе систематически изложены современные представления о механизме зарождения и роста кристаллов. Отражены как теоретические, так и экспериментальные аспекты проблемы.В четвертом томе изложены физические свойства кристаллов, причем рассмотрение их ведется с точки зрения кристаллофизики, что отличает это рассмотрение от традиционного подхода к физическим свойствам кристаллов на основе физики твердого тела. Основное внимание обращено на анизотропию свойств кристаллов, их связь с точечной и пространственной симметрией, с атомной и реальной структурой кристаллов. Описание физических свойств кристаллов ведется с помощью тензорного аппарата кристаллофизики.
. . . . . . . . . .Скачать 1 . . . . . . . . . .Скачать 2 . . . . . . . . . .Скачать 3 . . . . . . . . . .Скачать 4
Васильев Д.М. Физическая кристаллография. 2-е изд. 1981 год. 256 стр. djvu. 2.5 Мб.
Приведены некоторые данные из курса математики, включая абстрактную теорию групп, знание которых необходимо для изучения современной кристаллографии, а также указаны приемы работы с кристаллографическими проекциями. Точечная и трансляционная симметрия кристаллической среды излагается с теоретико-групповых позиций. Изложена теория представлений кристаллографических групп. Тензорное описание физических свойств кристаллов дается в бескоординатной и координатной форме. Рассмотрены происхождение сил связи в молекулах и кристаллах, а также основные принципы строения идеальных и реальных кристаллов с дефектами.
Учебное пособие предназначено для студентов вузов металлургических специальностей. Может быть использовано для самостоятельного изучения основ кристаллографии аспирантами и инженерами-физиками, работающими в области физики твердого тела и физического материаловедения.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать
Пауль Грот. Физическая кристаллография и введение к изучению кристаллографических свойств важнейших соединений. 1897 год. 311+248+276 стр. 3 файла djvu в одном архиве 16.4 Мб.
Фундаментальный труд одного из крупнейших учёных-кристаллографов конца XIX - начала XX века.
Под редакцией и с дополнениями Ф. Левинсона-Лессинга
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать
Егоров -Тисменко Ю.К. Кристаллография и кристаллохимия Учебник. 2005 год. 589 стр. PDF. 32.2 Мб.
Книга М. Борна и Хуана Куня, посвященная теории кристаллических решеток, лежащей в основе современной физики твердого
тела, содержит систематическое изложение методов математического описания кристаллических решеток и многочисленных
применений теории к объяснению физических свойств кристаллов (упругие, тепловые, оптические, электрические и др.).
По глубине и полноте изложения книга является лучшей из имеющихся в настоящее время монографий по указанным вопросам.
Книга рассчитана на широкий круг физиков, химиков и инженеров, работающих в различных областях физики твердого тела
(кристаллофизика, физика полупроводников, свойства диэлектриков и.металлов и т. д.). Для М. Борна нет срока давности.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать
Карпов С.В. Физика фононов. 2006 год. 139 стр. doc в архиве 4.1 Мб.
1. АТОМНЫЕ СИЛЫ В КРИСТАЛЛАХ И УПРУГИЕ СВОЙСТВА. 2. УПРУГИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ. 3. КОЛЕБАНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ЦЕПОЧЕК. 4. КОЛЕБАНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ. 5. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СОСТОЯНИЯ КРИСТАЛЛОВ.
6. АНГАРМОНИЗМ КОЛЕБАНИЙ.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .скачать
Келли, Гровс. Кристаллография и дефекты в кристаллах. 1979 год. 496 стр. djv. 7.1 Мб.
Книга написана очень просто. Для ее понимания достаточно знания основ математики. Чрезвычайно полезна для студентов, аспирантов, преподавателей, работников исследовательских лабораторий и институтов, а также инженеров практиков.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать
Ф. Китайгородский. Кристаллы. 1950 год. fb2. 703 Kб.
Книгу, которая написана на школьном уровне, стоит предварительно прочитать при изучении физики твердого тела (темы строение кристаллов). Например, симметрия кристаллов объяснена так, что ее не понять невозможно.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать
Дж. Най. Физические свойства кристаллов. 1967 год. 386 стр. djvu. . 3.3 Мб.
Книга, написанная известным английским кристаллографом Дж. Наем, посвящена вопросам связи физических свойств кристаллов с их симметрией. Изложены основы геометрической кристаллографии, теория электрических, магнитных, тепловых, упругих и оптических свойств кристаллов; имеются полезные задачи и упражнения. Эта книга является единственным в мировой литературе учебным пособием по современной тензорной кристаллофизике, широко используемым при изучении физики твердого тела, кристаллофизики и отдельных их разделов в ряде университетов и физико-технических вузов. Кроме того, она стала необходимым справочным руководством для специалистов по кристаллофизике и физике твердого тела. В настоящем втором издании учтены изменения, внесенные автором при переизданиях книги в Англии.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать
Пинскер 3.Г. Рентгеновская кристаллооптика. 1982 год, 390 стр. djvu. 4.7 Мб.
Книга посвящена изложению динамического рассеяния рентгеновских лучей в идеальных кристаллах и кристаллах с постоянным градиентом деформации. Она является 2-м, переработанным и дополненным изданием книги «Динамическое рассеяние рентгеновских лучей в идеальных кристаллах» (М.: Наука, 1974). С возможной полнотой изложена теория рассеяния в прозрачных и поглощающих кристаллах, включая муар и другие интерференционные эффекты, в приближении падения как плоской монохроматической волны, так и волнового пакета. При атом используется также современная обобщенная форма теории. Многоволновое рассеяние рассмотрено с общих принципов, позволяющих вычислить основные параметры при любом числе отраженных волн.
Книга содержит также изложение и классических и современных экспериментальных методов и результатов, опубликованных до 1978-1980 гг.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать
Г.М. Попов. И.И. Шафрановский. Кристаллография. 1972 год. 352 стр. djvu. 5.0 Мб.
Учебник содержит краткое изложение основ науки о кристаллах: общие понятия о свойствах и строении твердого кристаллического вещества, основы геометрии, физики и химии кристаллов. Описан ряд кристаллографических методов.
При подготовке учебника к переизданию в него были внесены исправления и существенные дополнения с учетом последних достижений науки.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать
Проблемы современной уристаллографии. Сборнмк статей. 1975 год. 406 стр. djvu. 5.9 Мб.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать
Дж. Рейсленд. Физика фононов. 1975 год. 368 стр. djvu. . 4.2 Мб.
Автор книги Дж. Рейсленд - сотрудник физического факультета университета в Эссексе (Англия) - известен своими
работами в области динамики решетки. Автору удалось в доступной форме изложить принципиальные основы, методы и применения динамики решетки к широкому кругу вопросов физики кристаллов. Данная книга выгодно отличается от других, посвященных фононам, «физичностыо» изложения даже в главах, наиболее насыщенных математическим формализмом.
Книга доступна не только теоретикам, но и экспериментаторам. Она будет полезна учащимся (студентам и аспирантам)
и специалистам, уже работающим в различных областях физики твердого тела и ее приложений.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать
Сонин А.С. Курс макроскопической кристаллофизики: Учеб. пособ. 2006 год. 256 стр. djvu. 3.1 Мб.
Излагаются современные основы макроскопической кристаллофизики. Книга написана в соответствии с концепцией об определяющей роли симметрии в изучении физических свойств кристаллов, разработанной академиком А.В. Шубниковым. Первая часть книги посвящена симметрии как специфическому методу кристаллофизики. Рассмотрена симметрия пространственных
геометрических и материальных фигур, морфологическая симметрия кристаллов и текстур, симметрия математических величин. Заканчивается эта часть рассмотрением симметрии физических явлений и основных законов кристаллофизики. Во второй части с помощью метода симметрии рассмотрены электрические, оптические, магнитные, механические и пьезоэлектрические свойства
кристаллов. Отдельно рассмотрена термодинамика кристаллов, позволяющая устанавливать связь между различными физическими эффектами в кристаллах. Заключение посвящено практической важности кристаллофизики.
Для студентов физических специальностей университетов и инженеров, работающих с кристаллами.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать
Татарский В.Б. Кристаллооптика и иммерсионный метод исследования минералов.1965, 306 стр. djvu. 4.1 Мб.
Книга Виталия Борисовича Татарского "Кристаллооптика и иммерсионный метод исследования минералов" относится к жемчужинам учебной литературы. Она написана удивительно четко и логично, простым и емким языком, каким владели классики геологии XX века.
Книга состоит из двух частей. Первая часть посвящена изложению основ кристаллооптики и методам определения диагностических свойств минералов в прозрачных шлифах. Кроме стандартных методов определения углов погасания, углов спайности, знака удлинения, максимальной интерференционной окраски, определения осности, угла между оптическими осями (угол 2V), плеохроизма и дисперсии в книге приведено множество нестандартных методов и приемов. Краткость изложения этого раздела не в ущерб полноте и ясности понимания.
Во второй части книги изложены основы иммерсионного метода. Сегодня, он все реже применяется в минералогической практике, будучи практически вытесненным методами локального анализа. Однако, для целого ряда задач минералогии иммерсионный метод остается незаменимым.
После прочтения книги В.Б.Татарского возникает понимание, целостная картина.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать
Я.С. Уманский и др. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. 1982 год. 632 стр. djv. 6.7 Мб.
Приведены необходимые для применения дифракционных методов сведения по кристаллографии. Рассмотрены теоретические основы и практическое использование дифракции рентгеновских лучей, электронов и нейтронов для изучения структуры кристаллов и металлических материалов. Изложены принципы и применение просвечивающей, дифракционной и растровой электронной микроскопии. Описаны методы локального элементного анализа, основанные на различных видах взаимодействия быстрых электронов с веществом.
Учебник предназначен для студентов металлургических и политехнических вузов, специализирующихся в области металлофизики, металловедения и физико-химических исследований материалов. Может быть полезен инженерам-исследователям, работающим в области физического металловедения и физико-химических ислледований, технологии производства и обработки металлических материалов.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать
В.С. Урусов. Теоретическая кристаллхимия. 1987 год. 275 стр. PDF. 14.2 Мб.
В учебнике, подготовленном в соответствии с программой, утвержденной Министерством высшего и среднего специального образования СССР, на временном уровне систематически изложены основы теоретической кристаллохимии. Впервые дается исторический очерк развития химической кристаллографии и кристаллохимии После описания важнейших для кристаллохимии свойств атомов и их связей в кристаллической структуре излагаются приемы описания атомного строения кристалла. Отдельные главы посвящены основным категориям кристаллохимии: морфотропии и структурной гомологии, полиморфизму и политипизму, изоморфизму.
Книга по существу о физике, а не о химии.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать
Е.С.Федоров. Начала учения о фигурах. 1953 год. 420 стр. djvu. 5.0 Мб.
Публикуемый в настоящем издании первый крупный труд тениального русского ученого Евграфа Степановича Федорова „Начала учения о фигурах" занимает исключительное положение в его научном наследии. В этом труде заложены основания большинства его главнейших достижений по геометрической кристаллографии и теории структуры кристаллов.
Первые два отдела книги содержат изложение учения об открытых и сомкнутых фигурах, которое послужило основанием для последующего развития учения о формах кристаллов; третий отдел, посвященный изложению учения о симметрии фигур, явился основой развития Е. С. Федоровым учения о симметрии кристаллического строения, и, наконец, четвертый отдел, в котором излагается федоровское учение о выполнении плоскости и пространства, положен Е. С. Федоровым как фундамент при разработке им теории структуры кристаллов.
Появление в конце прошлого века „Начал" Е. С. Федорова по праву признается крупнейшими авторитетами русской и мировой науки как переломный момент в развитии кристаллографии, когда она из описательной науки („служанки минералогии") превратилась в строгую и самостоятельную науку ю кристаллическом веществе, его строении, свойствах и условиях образования. Все последующее бурное развитие кристаллографии в XX в., связанное с открытием точных методов определения структуры кристаллов путем изучения диффракции рентгеновых лучей, явилось триумфом созданной Е. С. Федоровым теории структуры кристаллов.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать
Е.С.Федоров. Симметрия и структура кристаллов. 1949 год. 646 стр. djvu. 12.6 Мб.
Несмотря на то, что вопросы симметрии как чисто геометрические входят в область математики вообще и аналитической геометрии в частности, чистые математики почти не коснулись этой области, и громадный успех ее почти целиком есть результат труда минералогов и физиков. Но и последние до сего времени не пытались пользоваться для решения вопросов симметрии аналитическим методом, а мне, решившемуся на это, пришлось натолкнуться на ошибку в самых основах современной аналитической геометрии, состоящую в том, что геометрическое построение, определяющее величину одной из независимых косоугольных координат, производится в зависимости от положения двух других осей этой системы координат. Для решения задач, которыми до сих пор занимается общая теория аналитической геометрии, ошибка эта имеет не столько практический, сколько
философский характер; она состоит в сущности лишь в усложнении понятия о независимой координате, так как независимая
переменная заменяется функцией от нее же самой и двух других независимых переменных. Ниже в моем изложении выведен и вид этой функции. Таким образом существовавшая до сих пор в изложении начал аналитической геометрии ошибка (ошибка только по отношению к самым началам; для специальных целей зависимое построение координат может быть даже полезным, как это указано ниже) не могла быть причиною каких-либо ошибочных выводов, но является задержкою при решении вопросов, не
предвиденных чистыми математиками.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать
Е.С.Федоров. Правильное деление плоскости и пространства. 1979 год. 272 стр. djvu. 5.1 Мб.
Монография академика Е.С.Федорова (1853-1919) «Правильное деление плоскости и пространства» была издана в 1899 г. на немецком языке и в русском переводе появляется впервые. Она в наиболее полном виде содержит изложение классических исследований гениального русского кристаллографа и геометра в области разбиения плоскости и пространства, которые разрабатывались им в качестве основы теории структуры кристаллов.
Появление в самом конце прошлого века этой монографии Е.С.Федорова признается крупнейшими авторитетами русской и мировой науки как важнейший этап в развитии геометрической теории пространства, в создании учения о параллелоэдрах, как основы строения кристаллов.
Книга сопровождается примечаниями, а также статьями И.И.Шафрановского и В.А.Франк-Каменецкого «Учение о параллелоэдрах и теория правильных систем фигур в творчестве Е.С.Федорова», Б.Н.Делоне, Р.В.Галиулина и М.И.Штогрина «Современная теория правильных разбиений евклидова пространства», освещающих роль и место учения Е.С.Федорова о разбиении пространства в современной кристаллографии и математике. Завершается она статьей И.И.Шафрановского и В.А.Франк-Каменецкого «Е.С.Федоров и его научное наследие», а также полной библиографией трудов о Е.С.Федорове.
Вместе с двумя вышедшими ранее в этой же серии классическими трудами Е.С.Федорова («Начала учения о фигурах», 1953 г., и «Симметрия и структура кристаллов», 1949 г.) эта книга составит трехтомник избранных трудов Е.С.Федорова по геометрии пространства, симметрии и структуре кристаллов.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Скачать
Шаскольская М.П. Кристаллография. Учебное пособие. 2-ое изд. доп. перераб. 1984 год. 376 стр. djv. 7.1 Мб.
В книге излагаются вопросы классической кристаллограйфии, кристаллохимии, кристаллофизтки. Подробно рассматриваются вопросы применения кристаллов в технике.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Скачать
А.В. Шубников. Образование кристаллов. 1947 год. 49 стр. djvu. 6.8 Мб.
В книге нет сложных формул. Но все основные понятия хорошо и очень понятно объяснены физически с помощью каотинок и графиков.
Кристаллография и минералогия, Основные понятия, Бойко С.В., 2015.
Дано понятие о правильных кристаллических многогранниках, их симметрии. ее элементах и преобразованиях, кристаллографической системе координат. Обозначены общие закономерности образования, роста и растворения кристаллов, приведены наиболее распространенные формы минеральных индивидов и минеральных агрегатов. Показана суть кристаллооптического метода диагностики минералов. Раскрыто содержание основных понятий минералогии. приведен краткий очерк ее истории, классификация процессов минералообразования и охарактеризован каждый из них. Рассмотрены общие положения оценки внутреннего строения минералов и даны описания их наиболее распространенных в земной коре классов.
Глава 1. КРИСТАЛЛОГРАФИЯ.
Кристаллография (греч. krystallos - лед и grapho - пишу, описываю) -наука об атомно-молекулярном строении, симметрии, физических свойствах, образовании и росте кристаллов. Впервые термин «кристаллография» применен в 1719 году для описания горного хрусталя (прозрачная разновидность кварца) в работе швейцарского исследователя М.А. Капеллера (1685-1769).
Кристаллы - твердые тела, атомы или молекулы которых образуют упорядоченную периодическую структуру. Для таких структур существует понятие «дальний порядок» - упорядоченность в расположении материальных частиц на бесконечно больших расстояниях («ближний порядок» -упорядоченность на расстояниях близких к межатомным - аморфные тела). Кристаллы обладают симметрией внутренней структуры, симметрией внешней формы, а также анизотропией физических свойств. Они представляют собой равновесное состояние твердых тел - каждому веществу", находящемуся при определенной температуре и давлении, в кристаллическом состоянии соответствует своя атомная структура. При изменении внешних условий структура кристалла может измениться.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Кристаллография
1.1. Краткий очерк истории кристаллографии
1.2. Геометрическая кристаллография.
1.2.1. Симметрия кристаллов
1.2.2. Простые формы кристаллов
1.2.3. Понятие о кристаллографической системе координат, символах граней и простых форм
1.3. Кристаллогенезис
1.3.1. Понятие о химических связях и межмолекулярных взаимодействиях
1.3.2. Рост кристаллов
1.3.3. Влияние параметров среды кристаллизации на габитус кристаллов. Понятие о растворении кристаллов
1.4. Морфология минералов
1.4.1. Вырожденные формы роста кристаллов
1.4.2. Геометрические комбинации индивидов
1.4.3. Расщепленные минеральные индивиды
1.5. Морфология минеральных агрегатов
1.6. Основные понятия кристаллооптики
1.6.1. Физические понятия, используемые в кристаллооптике для диагностики минералов и горных пород
1.6.2. Понятие о кристаллооптическом методе изучения минералов и горных пород
Глава 2. Минералогия
2.2. Характеристика некоторых основополагающих терминов
2.3.1. Эндогенные процессы минералообразования
2.3.2. Экзогенные процессы минералообразования
2.4. Общая характеристика наиболее распространенных в земной
2.4.1. Понятие об оценке кристаллохимического строения минералов
2.4.2. Силикаты
2.4.3. Окислы и гидроокислы
2.4.4. Карбонаты
2.4.5. Фосфаты
2.4.6. Галоиды
2.4.7. Сульфаты
2.4.8. Сульфиды
2.4.9. Самородные элементы
Контрольные вопросы и задания
Заключение
Библиографический список
Приложения.
По кнопкам выше и ниже «Купить бумажную книгу» и по ссылке «Купить» можно купить эту книгу с доставкой по всей России и похожие книги по самой лучшей цене в бумажном виде на сайтах официальных интернет магазинов Лабиринт, Озон, Буквоед, Читай-город, Литрес, My-shop, Book24, Books.ru.
Кристаллография это наука о кристаллах: об их форме, происхождении, структуре, химическом составе и физических особенностях. Она является одной из научных дисциплин геологического цикла, наиболее тесно связанная с минералогией , находящаяся на стыке их и химии, математики, физики, биологии и т. д. Имеет и теоретическое, и прикладное значение.
История
Развитие кристаллографии подразделяют на три этапа: эмпирический (собирательный), теоретический (объяснительный), современный (прогностический).
Первые кристаллографические наблюдения относятся к античным временам. В древней Греции были предприняты первые попытки описания кристаллов с акцентом на их форму. Этому способствовало создание геометрии, пяти платоновых тел и множества многогранников.
В дальнейшем кристаллография развивалась в рамках минералогии в составе единого геологического научного направления. При этом она являлась исключительно прикладной дисциплиной, так как, по утверждению Р.Ж. Гаюи 1974 г., была наукой о законах огранения кристаллов.
И. Кеплера, создавшего в 1611 г. трактат «О шестиугольных снежинках», считают предшественником структурной кристаллографии.
В 1669 г. Я. Стеноп вывел принцип роста кристаллов, в соответствии с которым данный процесс происходит не изнутри, а путем наложения на поверхность приносимых жидкостью извне частиц. Также он отметил отклонение реальных кристаллов от идеальных многогранников.
В том же году Н. Стенсеном был сформулирован «закон постоянства углов кристаллов». В дальнейшем его же выводили многие независимые исследователи.
Термин «кристаллография» для обозначения науки о кристаллах впервые предложил в 1723 г. М. Капеллер. Таким образом, накопление знаний происходило до XIX в.
В качестве самостоятельной дисциплины кристаллография была описана в 1772 г. Ж. Б. Луи Роме-де-Лилем. К тому же, благодаря его трудам, в 1783 г. был окончательно утвержден закон постоянства углов. Так, он отметил, что возможно изменение граней кристаллов по форме и размерам, однако углы их взаимного наклона постоянны для каждого вида.
В начале существования кристаллографии в качестве отдельной научной напдисциплины наиболее интенсивно развивалось ее геометрическое направление.
Для измерения углов кристаллов М. Караижо создал специализированный прибор — прикладной гониометр, на основе чего зародился первый кристаллографический метод — гониометрия.
К.С. Вейссом был выведен закон зон (зависимость между положением ребер и граней), а Рэнэ-Жюст Гаюи сформулировал закон рациональности разрезов по осям, а также открыл плоскости спайности. В то же время последнее открытие было совершено Т. Бергманом.
В 1830 г. И. Гессель и в 1869 г. А. Гадолин определили наличие 32 видов симметрии и подразделили их на 6 сингоний.
В 1855 г. О. Браве вывел 14 типов пространственных решеток, а также ввел два элемента симметрии (центр и плоскость симметрии) и сформулировал определение симметричной фигуры.
П. Кюри определил семь предельных групп симметрии и зеркальные оси симметрии. На основе этого был сделан вывод о том, что симметрия определяет внешнюю форму кристалла, и всего существует девять ее элементов.
В 1855 г. Е.С. Федоров также вывел 32 класса симметрии и занялся нахождением определяющих расположение атомов, ионов, молекул в кристаллах геометрических законов.
В XX в. началось интенсивное развитие физического (кристаллофизики) и химического (кристаллохимии) направлений, благодаря открытию дифракции рентгеновских лучей в кристаллах У.Л. Брэггом и Г.В. Вульфом, созданию метода рентгеноструктурного анализа и первым расшифровкам кристаллических структур в 1913 г. У.Г. и У.Л. Брэггами.
Таким образом, на втором этапе развития кристаллографии происходило исследование форм кристаллов и выяснение законов их строения.
Современная наука
В настоящее время кристаллография наиболее интенсивно развивается в экспериментальном и прикладном направлениях.
Данная дисциплина включает следующие разделы:
- кристаллофизику - исследует физические особенности кристаллов: оптические, тепловые, механические, электрические,
- геометрическую - рассматривает их формы, метрические параметры кристаллической решетки, углы и периоды повторяемости элементарной ячейки, устанавливает законы огранения и разрабатывает методы описания,
- кристаллогенез - изучает формирование и рост кристаллов,
- кристаллохимию - исследует связь физических особенностей с химическим составом, закономерности расположения атомов в кристаллах, химические связи между ними, атомную структуру,
- структурную - изучает атомно-молекулярное строение кристаллов,
- обощенную - использование структурных и симметрийных закономерностей кристаллографии в рассмотрении свойств и строения конденсированного вещества: жидкостей, аморфных тел, полимеров, надмолекулярных структур, биологических макромолекул.
В кристаллографии существует система понятий для дифференциации многогранников и кристаллических решеток. Она включает в иерархическом порядке категории симметрии, сингонии, кристаллографические (кристаллические) системы, решетки Браво, классы (виды) симметрии, пространственные группы.
Основным среди них считают сингонии . Это кристаллографические категории, в которые объединяют кристаллы на основе наличия определенного набора элементов симметрии. Нужно отметить, что существует путаница между терминами «сингония», «система решетки» и «кристаллическая система», в связи с чем часто их применяют как синонимы. Всего существует семь сингоний: триклинная, моноклинная, ромбическая, тригональная, тетрагональная, гексагональная, кубическая. Первые три относятся к низшей категории, вторые три к средней и последняя к высшей. Категории выделяют на основе равенства трансляций либо количества осей высшего порядка.
Теоретическую основу кристаллографии составляет учение о симметрии кристаллов . Изучение процессов их образования, таких как зарождение, молекулярная кинетика движения фазовой границы, массо- и теплоперенос при кристаллизации, формы роста, дефектообразование, осуществляется с позиций физико-химической кинетики, статистической и макроскопической термодинамики.
К прикладным вопросам относят изучение структуры реальных кристаллов, их дефектов, условий формирования, влияния на их свойства, синтеза.
Кристаллографию считают промежуточной дисциплиной. Наиболее тесно она связана с минералогией, так как зародилась в качестве ее раздела. Помимо этого, она связана с петрологией и прочими геологическими дисциплинами . Кристаллография расположена на пересечении геологических наук, органической химии, математики, физики, радиотехники, химии полимеров, акустики, электроники и связана с молекулярной биологией, металловедением, прикладным искусством, материаловедением и т. д. Связь со многими из данных наук обусловлена общностью подхода к атомному строению вещества и близостью дифракционных методик.
Предмет, задачи, методы
Предметом данной науки являются кристаллы. Ее задачи состоят в исследовании их происхождения, структуры, химических и физических особенностей, происходящих в них процессов, взаимодействия с окружающей средой, изменений в результате различных воздействий.
Кроме того, сфера исследования кристаллографии включает анизотропные среды или вещества с близкой к кристаллической атомной упорядоченностью: жидкие кристаллы, кристаллические текстуры и т. д., а также агрегаты из микрокристаллов (поликристаллы, керамики, текстуры). К тому же она занимается внедрением теоретических достижений в практическую сферу.
Одним из специфических методов кристаллографии является гониометрия. Он состоит в применении для описания, объяснения и предсказания особенностей кристаллов и происходящих в них процессов углов между гранями. Также это позволяет идентифицировать кристаллы путем определения симметрии. Особо высоким значением гониометрия обладала до открытия дифракции рентгеновских лучей, так как являлась основным методом кристаллографии.
Помимо этого, к кристаллографическим методам относятся черчение и расчет кристаллов, их выращивание и измерение, оптическое исследование, рентгеноструктурный, кристаллохимический, электронографический анализы, нейтронографию, электронографию, оптическую спектроскопию, электронную микроскопию, электронный парамагнитный резонанс, ядерный магнитный резонанс и др.
Образование и работа
Кристаллографии обучают в рамках минералогии на геологических специальностях. Кроме того, существует отдельная специальность, которая ввиду узкоспецилизированности встречается крайне редко.
Кристаллографы работают в научно-исследовательской сфере в НИИ и лабораториях.
Заключение
Кристаллография изначально являлась исключительно прикладной дисциплиной, достижения которой использовались в ювелирном деле. Самостоятельной наукой она стала в XIX в. В настоящее время сфера исследования кристаллографии включает происхождение, свойства, состав, связь с окружающей средой кристаллов и кристаллоподобных веществ и происходящих в них процессов. Ввиду узкоспециализированности данная специальность встречается крайне редко, а профессия востребована в научно-исследовательской сфере.
Кристаллография – наука о кристаллах, кристаллических природных телах. Она изучает форму, внутреннее строение, происхождение, распространение и свойства кристаллических веществ.
Основные свойства кристаллов – анизотропность, однородность, способность к самоогоранению и наличие постоянной температуры плавления определяются их внутренним строением.
Кристаллы — это все твердые тела, имеющие форму многогранника, возникающую в результате упорядоченного расположения атомов. Кристаллографию называют наукой о кристаллах, кристаллических природных телах. Она изучает форму, внутреннее строение, происхождение, распространение и свойства кристаллических веществ. Кристаллами называют все твердые тела, имеющие форму многогранника, возникающую в результате упорядоченного расположения атомов. Примерами хорошо образованных кристаллов могут служить кубики …
Рубрика:Известно более пяти тысяч видов кристаллов. Они имеют разную форму и разное число граней. Формой кристалла называют совокупность всех его граней. Простой формой в кристаллографии называют совокупность одинаковых граней, связанных между собой элементами симметрии. Среди простых форм различают закрытые формы, которые замыкают часть пространства полностью, например куб, октаэдр; открытые простые формы, например, различные призмы, пространство …
Рубрика:Сингония (от греч. σύν, «согласно, вместе», и γωνία, «угол» - дословно «сходноугольность») - одно из подразделений кристаллов по признаку формы их элементарной ячейки. Сингония включает группу классов симметрии, обладающих одним общим или характерным элементом симметрии при одинаковом числе единичных направлений. Различают семь сингоний: кубическую, тетрагональную (квадратную), тригональную, гексагональную, ромбическую, моноклиническую, триклиническую.
Рубрика:«Симметрия» в переводе с греческого означает «соразмерность» (повторяемость). Симметричные тела и предметы состоят из равнозначных, правильно повторяющихся в пространстве частей. Особенно разнообразна симметрия кристаллов. Различные кристаллы отличаются большей или меньшей симметричностью. Она является их важнейшим и специфическим свойством, отражающим закономерность внутреннего строения.
Рубрика:С точки зрения геометрической кристаллографии, кристалл представляет собой многогранник. Чтобы охарактеризовать форму кристаллов, воспользуемся понятием элементов ограничения. Внешняя форма кристаллов слагается из трех элементов ограничения: граней (плоскостей), ребер (линии пересечения граней) и гранных углов.
Рубрика:Кристаллы возникают при переходе вещества из любого агрегатного состояния в твердое. Главным условием образования кристаллов является понижение температуры до определенного уровня, ниже которого частицы (атомы, ионы), потеряв избыток теплового движения, проявляют присущие им химические свойства и группируются в пространственную решетку.
