Кристаллохимическое описание опала (на примере β-Кварца)

β-Кварц

Ему соответствует карточка в картотеке МИНКРИСТ № 3896.

Пространственная группа β-кварца: P 6₂22; Параметры решетки можно описать следующими данными: а= 5.01 А, с= 5.47 А. Молярная масса SiO₂ равна: М(SiO₂) = 60 г/моль, число формульных единиц в элементарной ячейке равняется 3. Координационное число атомов кремния по кислороду= 4, чему соответствует координационный многогранник – тетраэдр. В случае кислорода, то у него координационное число по атомам кремния= 2 и расположены в форме гантели. Расчет рентгеновской плотности:

;

А= 1.66 * 10^-24 моль – пересчетный коэффициент

Так как сингония – гексагональная то объем элементарной ячейки рассчитывается по формуле:

V_э.я. = а² * с * = 118.903 * 10^-24 см³, а следовательно плотность будет равна:

= 2.513 г/см³

β-кварц относится к группе каркасных кремнеземов. Каждый кислород тетраэдра является в этой структуре мостиковым, а сами тетраэдры представляют собой трехмерный каркас.

Плотнейшей упаковки не наблюдается.

Штрихрентгенограмма и соответствующая ей CPDS – карта

β-кварца представлены ниже:

Где ось ординат - это интенсивность (I/I₀), выраженная в %;

Ось абсцисс – межплоскостное расстояние d(hkl).

Более подробные данные рентгено-фазового анализа:

Длина волны для расчетных поликристалл-рентгенограмм: Cu=1.54056

Тэта-интервал для CPDP: T/I = 1-45.

Кристаллографическое описание опала (на примере β-кварца)

Кварц(Опал)

Структурный тип: высокотемпературный β-кварц, его формула: SiO₂. Кварц относится в средней категории гексагональной сингонии, у него аксиальный вид симметрии(24 вид симметрии). Пространственную группу кварца можно описать: P 6₂22. Его кристалл образован двумя простыми формами огранения. Это:

1. гексагональная призма

2. гексагональная дипирамида

Также в кристалле имеется одно единичное направление (вдоль оси симметрии 6-го порядка).

Параметры ячейки у β-кварца: а= 5.01Ангстрем; b= 5.01Ангстрем; с= 5.47Ангстрем; Углы между осями: α=β=90^о; γ=120^о

По данным базы Минкрист:

Длина волны для расчетных поликристалл-рентгенограмм: Cu=1.54056;

Расчетная плотность составляет: p = 2.52г/см³;

Потенциальная энергия решетки (рассчитана согласно Leslie Glasser and H.Donald Brooke Jenkins"Lattice Energies and Unit Cell Volumes of Complex Ionic Solids" J. Am. Chem.Soc., Vol. 122, No. 4, 2000): 12325 кДж/моль;

"Ионная сила" ½ Σ n_iz_i²= 12

В программе d3d crystal построены одно основное изображение кристалла, а также четыре возможных других формы, которые могут быть или есть в нем.

Отличие β-кварца от опала.

Отличается он, во-первых, кристаллической структурой, так как опал не образует кристаллов, он – аморфный. Опал, благодаря его внутренней структуре, обладает опалесценцией (рассеяние попадающего света в виде радужной игры цветов). Излом у опала – неровный, в отличие от раковистого излома у кристаллического β-кварца. Твердость опала: от 5.5 до 6.5, что немного уступает семёрке по твердости β-кварца. Скорее всего, это из-за того, что в нем присутствуют молекулы воды. В опале, из-за его стекловатой(аморфной) структуры, могут присутствовать не только кристаллы β-кварца, а могут быть и другие. Это может быть тридимит, кристобалит, α-кварц и т.д.