21.05.02 (С) С1.Б.27 "Кристаллография и минералогия" (Колегов П. П.)

Древние греки и последующие ученые называли словом κρυςταλλος, которое состоит из двух слов κρυος – холод и οτελλεσθαι – застывать, горный хрусталь. Они думали, он образовался изо льда, который застыл при очень низких температурах и стал устойчив на дневной поверхности.

В XVII веке ученые (Иоганн Кеплер, 1619; Роберт Хук, 1965) стали высказывать мнение о систематическом строение кристаллов. Думая, что они состоят из правильно расположенных шарообразных частиц.

В 1669 году Нильс Стенсен (Николай Стенон, Николас Стено, Николо Стенон) открыл первый закон и основной закон кристаллографии – закон постоянства углов.

В 1774 году Рене Жюст Аюи (неправильно Гаюи) открыл второй закон кристаллографии – закон целых чисел.

Миллер стал применять в кристаллографии методы аналитической геометрии и создал рациональную символику для обозначения граней при помощи индексов.

Каранжо в 1782 году изобрел прикладной гониометр.
Волластоном в 1809 году был изобретен отражательный гониометр.
Исследования Н. И. Кокшарова (1818-1892) по измерению углов граней в кристалле были настолько тщательными и гониометрически точными, что они не потеряли своего значения до настоящего времени и приводятся в многочисленных справочниках и руководствах по минералогии и кристаллографии.

В начале XIX века были заложены основы учения о симметрии кристаллов, открытие закона поясов, разработка классификации кристаллов.

Гесселем в 1830 году были выведены все возможные для кристаллов виды симметрии.

В 1867 году А. В. Гадолин сделал геометрически правильный вывод 32 видов симметрии кристаллов.

Со второй половины XIX века начинается отделение кристаллографии от минералогии в отдельную науку. Это главным образом связано с появлением новых инструментов исследования кристаллов, а также получение кристаллов искусственным путем.

Федоров Евграф Степанович был крупным кристаллографом мира, им создана теория параллелоэдров, выведено 230 пространственных групп, открыт закон кристаллографических пределов. Также им в 1889 году был изобретен двукружный гониометр (и в дальнейшем изобретение столика Федорова), который получил все мировое применение и стал основным инструментом в кристаллографии.

Вульф Георгий Викторович является кристаллографом-физиком. Он провел важные исследования по теории роста кристаллов, по жидким кристаллам. Им был разработан простой и быстрый метод вычисления характеристик кристаллов и граней с помощью разработанной им сферической проекции. Сетка Вульфа применяется в настоящее время, как самая рациональная и удобная.

Немало важную роль в развитие кристаллографии сыграло открытие рентгеновских лучей (1895). В 1912 году Макс фон Лауэ доказал волновую природу рентгеновских лучей и ретикулярную структуру кристаллов, использовав естественный кристалл как дифракционную решетку (за что получил Нобелевскую премию в 1914). Это стало новым витком развития кристаллографии.

Кристаллография – наука о кристаллах, изучающая их возникновение и рост, внешнюю форму, внутреннее строение и физические свойства.
Задачи кристаллографии: 1 – Описание и классификация кристаллов; 2 – определение вещества по формам кристаллов; 3- изучение строения вещества.

Кристалл – это твердое тело, образующиеся в природных или лабораторных условиях, и имеющих ретикулярное (решетчатое) строение, в виде правильных многогранников. Геометрически правильная форма кристаллов обусловливается, прежде всего, строго закономерным внутренним строением.

Под внутренним строением понимается закономерное распределение атомов химических элементов в виде пространственной решетки.

Точки пересечения линий называется узлами, узлы соединенные прямой – рядом, а плоскости образованные тремя узлами, не лежащих в одном ряде, плоскостными сетками.

Многогранники ограничиваются тремя составляющими: грани, ребра, вершины. Данные элементы связаны закономерностью – «грани+вершины=ребра+2»

Основные свойства кристаллов:
1. прямореберность и плоскогранность;
2. анизотропия в разных направлениях;
3. однородность в равных направлениях.

Главные отличия кристаллических веществ от аморфных. На рост кристаллов влияют следующие факторы:
1. концентрационные потоки – кристалл растет с нижней части;
2. колебания температуры – растворение кристалла при высоких температурах;
3. степень пересыщения раствора – сильно пересыщенные растворы дают не однородные кристаллы;
4. примеси, введенные в раствор – примеси влияют очень сильно, меняя форму кристаллов;
5. вязкость раствора – рост за счет диффузии в вершинах кристалла с образованием скелетных форм.