4.Морфологія, властивості та елементи симетрії кристалів.

Кристали — це тверді тіла, що мають природну форму багатогранників і характеризуються закономірним розміщенням у просторі елементарних частинок (атомів, іонів, молекул).

Елементарні частинки утворюють у кристалах так звану кристалічну решітку, розташовуючись в її вузлах. Для аморфних тіл характерна невпорядкованість їхніх складових частин. У кристалічній решітці мінералів одні атоми чи іони можуть заміщуватись іншими з близькими атомними радіусами. Таке явище називається ізоморфізмом. Часто одні й ті самі за хімічним складом речовини можуть утворювати різні кристалічні решітки (поліморфізм).

Головними властивостями кристалів є анізотропність, однорідність, здатність самоогранюватися й симетрія.

Анізотропність кристалів виявляється у тому, що значення одних і тих самих фізичних параметрів (наприклад, твердість, тепло- електропровідність), виміряних у різних напрямках, будуть різними. Це явище ілюструється відомим дослідом, коли кристал гіпсу покривають парафіном і торкаються до нього гарячою голкою. При цьому парафін плавиться навколо голки у вигляді еліпса, а не кола, що вказує на різну теплопровідність гіпсу в різних напрямках. Аморфні тіла ізотропні, тобто властивості їх у всіх напрямках практично однакові.

Однорідність виявляється у тому, що кожна окремо взята ділянка (частина) кристала має один і той самий хімічний склад і, відповідно, ті самі властивості, що й цілий кристал.

Здатність до самоогранення. При вільному зростанні кристали утворюються у вигляді правильних багатогранників різної геометричної форми. Розрізняють такі морфологічні елементи кристалів: грані — тобто площини, що обмежують кристал; ребра — лінії, по яких перетинаються суміжні грані; вершини — точки, в яких перетинаються ребра кристала; гранні кути, що утворені суміжними гранями.

Закон постійності гранних кутів полягає у тому, що гранні кути між відповідними гранями у кристалах одного і того самого мінерала постійні. Гранні кути вимірюються за допомогою спеціальних приладів — гоніометрів, що дає змогу діагностувати мінерали у найдрібніших кристаликах.

Під симетрією кристалів розуміють закономірну повторюваність елементів їхнього огранення (граней, ребер, вершин) у просторі. Це можна спостерігати при уявному перетині кристала площиною, обертанні його навколо уявної осі, а також зіставленні розміщення окремих його елементів щодо центра. Площина, вісь і центр — елементи симетрії кристала (рис. 1).

Площина симетрії — уявна площина, що поділяє кристал на дві дзеркально рівні частини. Вісь симетрії — уявна лінія, при обертанні навколо якої на 360 ° кристал суміщається сам із собою кілька разів. Кількість суміщень називається порядком осі симетрії. Відомі осі симетрії другого, третього, четвертого і шостого порядків. Центром симетрії (або інверсії) називається точка всередині кристала, в якій перетинаються й діляться навпіл усі прямі лінії, що сполучають однакові (відповідні) елементи його поверхні. Вона позначається буквою С. У кристалі може бути лише один центр симетрії. У кожному кристалі існує певна сукупність елементів симетрії чи певна їхня комбінація. У кристалах можливі лише 32 комбінації елементів симетрії, названі кристалографічними класами, або видами симетрії. Наприклад, у кубі є три осі симетрії четвертого порядку, чотири осі третього порядку, шість осей другого порядку, дев’ять площин і центр симетрії.