Кристаллическая решётка - присущее находящемуся в кристаллическом состоянии веществу правильное пространственное расположение атомов (ионов, молекул), характеризующееся периодической повторяемостью в трёх измерениях.
Нельзя смешивать понятия кристаллическая структура и кристаллическая решетка. Первый термин относится к реальной картине атомного строения кристалла, второй - к геометрическому образу, описывающему трехмерную периодичность в размещении атомов (или иных частиц) в кристаллическом пространстве. Различие между ними вытекает хотя бы из того, что существует огромное количество разнообразных кристаллических структур, которым соответствует всего лишь 14 решеток Бравэ. Необходимым следствием этого является то, что одна и та же ячейка Бравэ может описывать различные на первый взгляд кристаллические структуры.
Благодаря такой периодичности для описания кристаллической структуры достаточно знать размещение атомов в элементарной ячейке. Её повторением путём параллельных дискретных переносов (трансляций) образуется вся структура кристалла. В соответствии с симметрией кристалла его элементарная ячейка имеет форму косоугольного или прямоугольного параллелепипеда, трехугольной, четырехугольной или шестиугольной призмы, куба.
Наличием у кристаллов кристаллической решётки объясняются анизотропия свойств кристаллов, плоская форма их граней, постоянство углов и другие законы кристаллографии. Изучение геометрии и измерение углов кристалла даёт информацию о параметрах углов его элементарной ячейки.
Кристаллическая структура не является статической конструкцией. Образующие её атомы или молекулы колеблются около определённых положений равновесия. Характер этих колебаний зависит от симметрии, координации атомов, энергии межатомных связей. С повышением температуры колебания частиц усиливаются, что приводит к разрушению кристаллической решётки и к переходу вещества из кристаллического в жидкое состояние.
Структура реального кристалла всегда отличается от идеальной схемы его кристаллической структуры. Грани кристаллов соответствуют плоским сеткам, рёбра - рядам, а вершины углов - узлам пространственной решётки. Пространственная решётка имеет бесконечное множество плоских сеток, рядов и узлов. Но реальным граням могут соответствовать лишь те плоскости кристаллической решётки, которые имеют наибольшую ретикулярную плотность, т.е. на которых на единицу площади приходится наибольшее число составляющих её частиц (атомов, ионов). Таких плоских сеток сравнительно немного, поэтому кристаллы имеют ограничения в отношении числа возможных граней и простых форм.
Помимо всегда имеющих место тепловых колебаний атомов, трансляционно «равные» атомы могут в действительности отличаться по атомному номеру (изоморфизм) или по массе ядра. Кроме того, в реальном кристалле всегда имеются многочисленные разного рода дефекты: примесные атомы, вакансии, дислокации и проч., что приводит к формированию блочно-мозаичного строения или к расщеплению кристалла во время роста.
Более подробное рассмотрение понятий "структура" и "решетка" проведено в обзоре Ю.К.Егорова-Тисменко
Литература:
- Шубников А. В., Флинт Е. Е., Бокий Г. Б., Основы кристаллографии. М.— Л., 1940.
- Белов Н. В. Структура ионных кристаллов и металлических фаз, М., 1947.
Статья
Обсуждение