Кристалічна ґратка

Кристалічна ґратка

Кристалічна ґратка у Вікісховищі

Кристалічна ґратка

Кристалі́чна ґра́тка — геометрично правильне розміщення атомів (йонів, молекул), властиве речовині, що перебуває в кристалічному стані. Просторові фігури (наприклад, паралелепіпеди) у вершинах яких розміщено атоми, називаються комірками кристалічної ґратки, регулярна нескінченна система геометричних точок (вузлів ґратки), що є ідеально періодичною в трьох вимірах простору; існує 14 основних типів просторових ґраток.

Примітивна комірка

Найменша комірка кристалічної ґратки, зсувом якої можна відтворити весь кристал, називається примітивною коміркою.

У випадку простої ґратки, у якій всі атоми одного сорту, примітивна комірка містить один атом.

Типи кристалічних ґраток та їх параметри

Найменша комірка, яка зберігає усі елементи симетрії кристала, називається елементарною коміркою.

Навіть у випадку кристала з одним сортом атомів елементарна комірка містить кілька атомів. Наприклад, кристал заліза має кубічну об'ємноцентровану ґратку із 2 атомами в елементарній комірці. При високих температурах залізо переходить у фазу з ґранецентрованою кубічною ґраткою із 4 атомами в елементарній комірці.

Типи просторових ґраток

Кристалічні системи (Сингонія)	14 ґраток Браве
триклінна
моноклінна	примітивна	базоцентрована
ромбічна	примітивна	базоцентрована	об'ємноцентрована	гранецентрована
гексагональна
тригональна
тетрагональна	примітивна	об'ємноцентрована
кубічна	примітивна	об'ємноцентрована	гранецентрована

Основні параметри кристалічних ґраток:

• період або параметр ґратки дорівнює довжині ребра ґратки у напрямі головних осей кристалічної ґратки;
• координаційне число (К) характеризує щільність пакування ґратки, визначає кількість найближчих і рівновіддалених атомів у певній кристалічній ґратці;
• базис — це кількість атомів (іонів), що належать до однієї ґратки;
• атомний радіус — це половина відстані між центрами найближчих атомів у кристалічній ґратці певної кристалічної системи;
• коефіцієнт компактності — це відношення об'єму, що займають атоми (іони), до всього об'єму ґратки даного типу.

Дефекти кристалічної ґратки

Дефекти кристалічної ґратки. а — незаповнений вузол (вакансія); б — власний атом між вузлами; в — чужорідний атом між вузлами; г — чужорідний атом у вузлі; д — йон з аномальним зарядом.

Розташування структурних елементів у кристалічних ґратках мінералів рідко відповідає цій класичній картині, яка характеризується послідовним розташуванням у ґратці атомів або йонів (так звані ідеальні кристали). На противагу ідеальним кристалам, для яких характерне правильне розташування і періодичність атомів або йонів, реальні кристали відрізняються рядом відхилень — дефектів кристалічної ґратки (дислокацій). Згідно з загальноприйнятою класифікацією, розрізняють такі дефекти кристалічної ґратки (мал.):

• пустий вузол, створений внаслідок випадання з ідеальної ґратки атома або йона;
• власний атом або йон ґратки, розташований між її вузлами;
• чужорідний атом або йон, розташований між вузлами ґратки;
• чужорідний атом, який заміщає власний атом ґратки;
• йон у ґратці в нормальному стані, але з аномальним зарядом.

Дефекти Френкеля

Дефекти кристалічних ґраток, що полягають у розміщенні певної кількості атомів чи йонів у міжвузлях, причому частина вузлів може залишитись незайнятою.

Дефекти Шоткі

Дефекти кристалічних ґраток, що полягають у перенесенні певної кількості атомів чи йонів з вузлових позицій усередині кристала на його поверхню, частина вузлів відповідно залишається незайнятою.

Викривлення ґратки

Структурний безлад, що виникає з неправильного розташування елементарних комірок у кристалі.

Енергія ґратки

• 1. Зміна внутрішньої енергії (ΔU при 0 К) в процесі взаємного віддалення елементів структури кристала з віддалі, на якій вони знаходяться в кристалі в рівноважному стані, до нескінченності.
• 2. Енергія, яка виділяється при уявному процесі, в якому ізольовані йони, які знаходились на нескінченній віддалі один від одного, зблизились з утворенням кристала йонної сполуки.

Див. також

• Комірка Вігнера-Зейтца
• Індекси Міллера
• Сингонія
• Елементарна комірка кристала
• Кристалізація
• Число формувальних одиниць в елементарній комірці
• Топотактичний перехід
• Блок мозаїчної структури

Література

• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
• Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк: Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0
• Лазаренко Є. К., Винар О. М. Мінералогічний словник, К.: Наукова думка. — 1975. — 774 с.