38
Способы описания и Способы описания и изображения атомного изображения атомного строения кристаллов строения кристаллов Лекция 3 Лекция 3 Седельникова М.Б. Седельникова М.Б.

Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

  • Upload
    cruz

  • View
    87

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Способы описания и изображения атомного строения кристаллов. Лекция 3 Седельникова М.Б. Точечная группа симметрии-. Используется для описания внешней огранки кристалла Взаимодействие элементов симметрии – зеркальных плоскостей, - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Способы описания и Способы описания и изображения атомного изображения атомного строения кристалловстроения кристаллов

Лекция 3Лекция 3

Седельникова М.Б.Седельникова М.Б.

Page 2: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Точечная группа Точечная группа симметрии-симметрии-

Используется для описания Используется для описания внешней огранки кристаллавнешней огранки кристалла

Взаимодействие элементов Взаимодействие элементов симметрии – симметрии – зеркальных плоскостей, зеркальных плоскостей,

поворотных и инверсионных осей, поворотных и инверсионных осей, центра инверсии центра инверсии приводит к их приводит к их сочетанию и образованию 32 классов сочетанию и образованию 32 классов симметриисимметрии

Page 3: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Для описания внутреннего Для описания внутреннего строения кристалла строения кристалла

(кристаллической решетки)(кристаллической решетки)используются помимо перечисленных используются помимо перечисленных

трансляционныетрансляционные элементы элементы симметрии:симметрии:

Трансляция,Трансляция, Плоскость скользящего отражения,Плоскость скользящего отражения, Винтовые осиВинтовые оси

Page 4: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Элементы Элементы симметричностисимметричности

Все элементы симметрии, Все элементы симметрии, включающие в себя включающие в себя перенос, называются перенос, называются элементами элементами симметричностисимметричности

Page 5: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

В 1890 г. путём сочетания В 1890 г. путём сочетания всех элементов симметрии всех элементов симметрии

Е.С. Фёдоровым были Е.С. Фёдоровым были выведены 230 выведены 230 пространственных групп пространственных групп симметриисимметрии

Page 6: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Трансляция (параллельный Трансляция (параллельный перенос)перенос)

Page 7: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Плоскости скользящего Плоскости скользящего отраженияотражения

Осуществляют совместное действие отражения в плоскости и параллельного переноса

Page 8: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Обозначение:Обозначение: Обозначаются в формуле: Обозначаются в формуле:

аа, b, c, b, c – вдоль координатных осей; – вдоль координатных осей; n , d – n , d – по диагоналям (клиноплоскости)по диагоналям (клиноплоскости)

nn – – по диагонали нецентрированной грани;по диагонали нецентрированной грани;

d d – центрированной грани– центрированной граниd

Page 9: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Винтовые осиВинтовые оси

Винтовые оси Винтовые оси осуществляют совместное осуществляют совместное действие поворота и действие поворота и параллельного переносапараллельного переноса

Page 10: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Винтовые осиВинтовые оси

Page 11: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Пространственные группы Пространственные группы симметриисимметрии

Е.С. ФёдороваЕ.С. Фёдорова

Page 12: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Обозначение:Обозначение: В международных символах;В международных символах; На первом месте стоит буква, На первом месте стоит буква,

показывающая тип решётки Браве:показывающая тип решётки Браве:

P – P – примитивная,примитивная,

F – F – гранецентрированная,гранецентрированная,

I – I – объёмноцентрированная,объёмноцентрированная,

A, B, C – A, B, C – базоцентрированная в базоцентрированная в соответствующей ориентировкесоответствующей ориентировке

Page 13: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

При обозначении При обозначении элементов симметрии элементов симметрии предпочтение отдаётся предпочтение отдаётся плоскостям, в случае их плоскостям, в случае их отсутствия вводится отсутствия вводится символ осисимвол оси

Page 14: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Низшая категорияНизшая категория В триклинной и моноклинной В триклинной и моноклинной

сингониях с одним элементом сингониях с одним элементом симметрии его обозначение ставят симметрии его обозначение ставят после символа решётки:после символа решётки: С 2, С 2, PmPm

В моноклинной сингонии:В моноклинной сингонии: P2/m P2/m

В ромбической сингонииВ ромбической сингонии:: обозначаются элементы симметрии обозначаются элементы симметрии вдоль координатных направлений:вдоль координатных направлений:

Pmm2, Abm2, CmcmPmm2, Abm2, Cmcm

Page 15: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Средняя категорияСредняя категория После символа решётки ставят После символа решётки ставят

обозначение главной оси, обозначение главной оси, Затем обозначают плоскость, Затем обозначают плоскость,

параллельную главной оси,параллельную главной оси, Последняя буква – тип Последняя буква – тип

диагональной плоскости:диагональной плоскости:

I4I411/acd, P4/acd, P4112m, I42m, I411cdcd

В первом случае – обозначение В первом случае – обозначение плоскости, перпендикулярной плоскости, перпендикулярной главной осиглавной оси

Page 16: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

В гексагональной В гексагональной сингонии:сингонии:

Порядок букв сохраняется;Порядок букв сохраняется; После символа главной оси (6) - После символа главной оси (6) -

буква, символизирующая плоскость, буква, символизирующая плоскость, перпендикулярную главной оси перпендикулярную главной оси (если есть);(если есть);

Затем буква, обозначающая Затем буква, обозначающая плоскость, проходящую по длинной плоскость, проходящую по длинной диагонали ромба;диагонали ромба;

Последняя буква обозначает Последняя буква обозначает плоскость, проходящую по короткой плоскость, проходящую по короткой стороне ромбастороне ромба

Page 17: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Например: Например: C6/mmc, C6/mmc, P6/mmmP6/mmm

Page 18: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Высшая категорияВысшая категория В кубической сингонии цифра 3 В кубической сингонии цифра 3

символизирует оси 3-го порядка;символизирует оси 3-го порядка; Цифра или буква перед цифрой 3 Цифра или буква перед цифрой 3

определяют ось или плоскость, определяют ось или плоскость, параллельную грани куба;параллельную грани куба;

Знак после цифры 3 определяет ось Знак после цифры 3 определяет ось или плоскость, параллельную или плоскость, параллельную диагональной трансляции (если диагональной трансляции (если таковой нет, место остаётся пустым): таковой нет, место остаётся пустым): P432, P32, I4mP432, P32, I4m

Page 19: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Плотнейшие шаровые Плотнейшие шаровые упаковкиупаковки

Page 20: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Типы пустот в Типы пустот в плотнейших шаровых плотнейших шаровых

упаковкахупаковках

Page 21: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Плотнейшие упаковки в Плотнейшие упаковки в силикатахсиликатах

II Структуры, которые подчиняются Структуры, которые подчиняются ПУПУ

IIII Структуры с лишними анионными Структуры с лишними анионными шарамишарами

IIIIII Структуры, в которых ПУ имеют Структуры, в которых ПУ имеют пустотыпустоты

IVIV Структуры, не подчиняющиеся ПУСтруктуры, не подчиняющиеся ПУ

Page 22: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

I группаФорстерит гексагональная ПУ

Mg2SiO4

Амфиболы кубическая ПУ(Тремолит) Ca2Mg5[Si8O22](OH)2

Пироксены кубическая ПУ(Диопсид) CaMg[Si2O6]

Но Са - крупный катион (0.99 нм)

Октаэдр →→ к томсоновскому кубу (КЧ 8)

Page 23: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов
Page 24: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

III группаНекоторые каркасные силикатыСодалит Na4[Al3Si3O12]Cl

II группаСиллиманит (лент) – Al[AlSiO4]O

гексагональн. ПУ

Page 25: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

IV группа

Большинство силикатов:Циркон ZrSiO4

Гранат Ca3Al2[SiO4]3

Полевые шпаты K[AlSi3O8]

Page 26: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Структурные единицы Структурные единицы кристаллакристалла

Page 27: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Структуры Структуры изодесмические изодесмические

(гомодесмические)(гомодесмические) Если в кристалле все атомы Если в кристалле все атомы

связаны одинаковыми или связаны одинаковыми или близкими по типу близкими по типу химическими связями и их химическими связями и их КЧ одинаковы или близкиКЧ одинаковы или близки

Page 28: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Например:Например:

- металлы- металлы- ионные кристаллыионные кристаллы

(шпинели, (шпинели, NaCl)NaCl)- ковалентные кристаллыковалентные кристаллы

((алмаз)алмаз)

Структурными единицами Структурными единицами

таких кристаллов служат сами атомытаких кристаллов служат сами атомы

Page 29: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Структуры Структуры анизодесмические анизодесмические

(гетеродесмические(гетеродесмические))Если в кристалле Если в кристалле

присутствуютприсутствуют

связи разного типа и связи разного типа и появляютсяпоявляются

устойчивые отдельные устойчивые отдельные

группировки атомовгруппировки атомов

Page 30: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Например:Например:- Молекулярные органические Молекулярные органические

кристаллы;кристаллы;

- Прочные структурные Прочные структурные группировки в неорганических группировки в неорганических кристаллах: кристаллах:

SiOSiO444-4-, CO, CO33

2-2-, SO, SO442-2-

Page 31: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Классификация структурКлассификация структур

ККкоордина-

ционные

островные

цепочечные

каркасные

слоистые

Page 32: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Координационные Координационные структурыструктуры

Координация атомов одинакова Координация атомов одинакова или приблизительно одинакова во или приблизительно одинакова во всех трёх направлениях (шпинели, всех трёх направлениях (шпинели, NaClNaCl, , AlAl22OO33))

Есть плотнейшая упаковкаЕсть плотнейшая упаковка

Page 33: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

ОстровныеОстровные Присутствуют отдельные Присутствуют отдельные

группировки атомов: группировки атомов: SOSO442-2-, CO, CO33

2-2- , , SiOSiO44

4-4-

- ангидрит- ангидрит

- кальцит- кальцит

- островные силикаты- островные силикаты

Page 34: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

ЦепочечныеЦепочечные

Структура рутила

Page 35: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

СлоистыеСлоистые

Page 36: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

КаркасныеКаркасные Одинаковые структурные Одинаковые структурные

группировки образуют группировки образуют пространственную конструкцию с пространственную конструкцию с пустотамипустотами

Нет плотнейшей упаковкиНет плотнейшей упаковки

Page 37: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Гибридные структурыГибридные структуры

СмешаннослойныеСмешаннослойные – чередуются слои – чередуются слои разного типа: слюдистые, хлоритовые, разного типа: слюдистые, хлоритовые, монтмориллонитовые пакеты;монтмориллонитовые пакеты;

СмешаннорядныеСмешаннорядные, например , например ленточно-цепочечные силикаты – ленточно-цепочечные силикаты – промежуточные между пироксенами и промежуточные между пироксенами и амфиболамиамфиболами

Page 38: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов

Стилуэлит СеСтилуэлит СеB[SiOB[SiO44]O]O

В структуре сочетаются В структуре сочетаются островной и цепочечныйостровной и цепочечный мотив: мотив:

винтовые цепочки из ВОвинтовые цепочки из ВО44 – – тетраэдров вытянуты вдоль оси С;тетраэдров вытянуты вдоль оси С;

в цепочки с внешней стороны в цепочки с внешней стороны встраиваются одиночные встраиваются одиночные SiOSiO44 – – тетраэдрытетраэдры