Способы описания и изображения атомного строения...
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 PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/1.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/2.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/3.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/4.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/5.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/6.jpg)
Трансляция (параллельный Трансляция (параллельный перенос)перенос)
![Page 7: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/7.jpg)
Плоскости скользящего Плоскости скользящего отраженияотражения
Осуществляют совместное действие отражения в плоскости и параллельного переноса
![Page 8: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/8.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/9.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/10.jpg)
Винтовые осиВинтовые оси
![Page 11: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/11.jpg)
Пространственные группы Пространственные группы симметриисимметрии
Е.С. ФёдороваЕ.С. Фёдорова
![Page 12: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/12.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/13.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/14.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/15.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/16.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/17.jpg)
Например: Например: C6/mmc, C6/mmc, P6/mmmP6/mmm
![Page 18: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/18.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/19.jpg)
Плотнейшие шаровые Плотнейшие шаровые упаковкиупаковки
![Page 20: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/20.jpg)
Типы пустот в Типы пустот в плотнейших шаровых плотнейших шаровых
упаковкахупаковках
![Page 21: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/21.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/22.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/24.jpg)
III группаНекоторые каркасные силикатыСодалит Na4[Al3Si3O12]Cl
II группаСиллиманит (лент) – Al[AlSiO4]O
гексагональн. ПУ
![Page 25: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/25.jpg)
IV группа
Большинство силикатов:Циркон ZrSiO4
Гранат Ca3Al2[SiO4]3
Полевые шпаты K[AlSi3O8]
![Page 26: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/26.jpg)
Структурные единицы Структурные единицы кристаллакристалла
![Page 27: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/27.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/28.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/29.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/30.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/31.jpg)
Классификация структурКлассификация структур
ККкоордина-
ционные
островные
цепочечные
каркасные
слоистые
![Page 32: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/32.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/33.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/34.jpg)
ЦепочечныеЦепочечные
Структура рутила
![Page 35: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/35.jpg)
СлоистыеСлоистые
![Page 36: Способы описания и изображения атомного строения кристаллов](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/36.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/37.jpg)
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](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022031722/56814f6a550346895dbd211d/html5/thumbnails/38.jpg)
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