Как выглядят минералы.
Но как бы то ни было, именно симметрия пространственной решетки (или, что то же самое, — симметрия ее элементарной ячейки) представляет собой истинную симметрию кристалла. Она подчас расходится с его внешней (морфологической) симметрией — иногда в сторону повышения, но чаще — в сторону понижения симметрии. Нередко в результате рентгенографического исследования выясняется, что видимая морфологическая симметрия минерала является лишь кажущейся, причем различие между ней и действительной симметрией может быть весьма существенным. Причин тому много: тут и двойни-кование, обычно повышающее внешнюю (кажущуюся) симметрию, и несовершенство внутреннего строения реальных кристаллов, обусловленное дислокациями, дефектами, связанными с вхождением в структуру посторонних примесей или со смещением атомов из своих позиций в узлах решеток, и усложнение химического состава, и разная степень порядка-беспорядка в расположении материальных частиц разного сорта в структуре, и т.д.
Надо сказать о том, что некоторые типы решеток Бравэ выводятся из других (например, гексагональная — из ромбической базоцентрированной; ромбоэдрическая — из объемно- или гранецентрированной кубической), и такие связи между пространственными решетками находят выражение в довольно распространенных в мире минералов случаях, когда ромбоэдрические кристаллы имеют псевдокубический, а ромбические — псевдогексагональный облик. Нередки также случаи, когда кристалл минерала, имеющий, судя по внешнему облику, ромбическую симметрию, оказывается на поверку моноклинным, или же, обладая по своей морфологии полной (голоэдрической) гексагональной симметрией, оказывается тригональным; и т.д. Подчас в результате рентгенографического исследования приходится менять привычную морфологическую установку кристаллов какого-либо минерала, а с нею и символы его граней, что вносит путаницу в справочники. Впрочем, для громадного большинства минералов, более или менее распространенных, все такие расхождения между внешней и внутренней симметрией уже выяснены, урегулированы и описаны в справочной литературе.
Структура галмта NaCI в шариковом (а) и полиэдрическом (в) изображении, а также в виде плотной шаровой упаковки (б).
Любая расшифровка кристаллической структуры начинается с установления типа решетки и ее симметрии, т.е. пространственной группы; вслед за тем должна быть выделена элементарная ячейка и определены (измерены) ее параметры (часто их называют также параметрами решетки). Но это — лишь начало сложного и длительного процесса расшифровки реальной кристаллической структуры. Его конечный итог — выяснение вида и числа материальных частиц (атомов, ионов и их группировок), входящих в элементарную ячейку, что находит выражение в структурной (кристаллохимической) формуле минерала, с указанием числа формульных единиц в ячейке (Z). Кроме того, требуется установить взаимное расположение этих частиц в пространстве, т.е. дать их позиционные координаты. Определяется структурный мотив решетки и структурный тип кристалла. Для каждого сорта частиц находится число ближайших соседей (называемое координационным числом — КЧ) и определяется форма координационного полиэдра (многогранника). Наконец, подлежит выяснению также степень структурной упорядоченности решетки, т.е. того, насколько регулярно (упорядоченно) распределены разные сорта частиц по их структурным позициям (от этого может зависеть и симметрия решетки, т.е. пространственная группа).
Понятие о координационных полиэдрах, введенное Л.Полингом, было использовано Н.В.Беловым и его школой для наглядного графического изображения кристаллических структур. В центре каждого полиэдра обычно располагается катион, в его вершинах — анионы. За рубежом, однако, предпочитают другой способ изображения кристаллических структур — в виде шариковых моделей (обычно в двух или трех проекциях); каждый атом (ион) в них-представляется как шарик, причем величина таких шариков для частиц разного сорта различна и пропорциональна реальным соотношениям объемов этих частиц в кристаллах (конечно, с многократным увеличением). Каждый из двух способов графического представления структуры кристаллов имеет свои достоинства и недостатки. На рис. 2А.12. и 2А.13. для примера показаны одни и те же структуры (структурные типы галита и сфалерита) в шариковом и полиэдрическом изображении. В структуре галита K4Na, =КЧС1_=6 (координационные полиэдры — октаэдры); в структуре сфалерита K4Zn»==K4s, =4 (тетраэдры).
В любом случае графическое изображение кри-сталлической структуры в определенном масштабе становится возможным лишь на основе ее полной расшифровки, с выяснением всех моментов, перечисленных выше, так что подобный чертеж является по существу окончательным результатом расшифровки (или, как часто говорят, "решения") структуры.
Структура сфалерита ZnS в шариковом (а) и полиэдрическом (6) изображении. Структурный мотив координационный.
<1> <2> <3> <4> <5> <6> <7> <8> <9> <10> <11> <12> <13> <14> <15> <16> <17> <18> <19> <20> <21> <22> <23> <24> <25> <26> <27> <28> <27> <29> <30> <31> <32> <33> <34> <35>