Кристалл

Этим именем называют однородное твердое тело, имеющее природную форму многогранника, физические свойства которого по различным направлениям, вообще говоря, различны, но подчинены определенным законам (симметрии); по направлениям же, параллельным между собой, все свойства одинаковы. Тела, обладающие теми же физическими особенностями, как и К., но не имеющие правильного огранения, называются кристаллическими индивидуумами. [В последнее время некоторые кристаллографы кристаллами называют твердые тела и не имеющие формы многогранников, лишь бы внутренние свойства их удовлетворяли приведенному выше определению.]. К. есть также индивидуум, но имеющий форму многогранника; таким образом различие К. и кристаллического индивидуума только внешнее. Скопления кристаллических индивидуумов называются кристаллическими аггрегатами. Между правильно и всесторонне образованным кристаллом и кристаллическим телом случайной неправильной формы существует ряд переходных форм, так что строгое разграничение их становится во многих случаях затруднительным. Правильное огранение К. зависит от правильного расположения частиц твердого тела под влиянием присущих им внутренних (частичных) сил, а также и внешних условий. Вследствие этого между формой К. и различными физическими его свойствами существует известное соотношение. Особенно резко эта связь проявляется в спайности, когда плоскости наименьшего сцепления вполне совпадают с плоскостями огранения К., напр. у каменной соли, являющейся обыкновенно в виде кубов, весьма легко обнаруживается способность раскалываться по направлениям плоскостей куба, у кальцита — по основному ромбоэдру и пр.; на плоскостях кристаллов нередко наблюдаются рисунки, форма и расположение которых согласуется с внутренним строением и т. д. Выше приведенное определение К. и кристаллического индивидуума справедливо только в самой общей форме; если же рассматривать отдельно взятые свойства, то можно встретить исключения, т. е. какое-нибудь свойство окажется совершенно неизменным по всем направлениям, — вещество в данном отношении будет вполне изотропно, таковы напр. световые явления в целой группе кристаллов, относящихся к правильной системе. Но нет кристаллов, у которых бы все свойства были одинаковы по всем направлениям. Встречаются иногда многогранники, "кристаллы", у которых не видно никакой связи между внешней формой и внутренним строением. Такие тела называются ложными кристаллами или псевдоморфозами (см.). Кристаллы встречаются не только в минеральном царстве, но и в продуктах лабораторий, фабрик и заводов, в продуктах деятельности растительных и животных организмов, напр. К. сахара, поваренной соли, К. в растительных клеточках и пр. Как в природе, в земной коре, так и всюду они образуются при определенных условиях: при переходе вещества из подвижного состояния в неподвижное, т. е. из газо-и парообразного и жидкого (раствора или расплавленной массы) в твердое (кристаллизация). Так, из водяных паров при охлаждении образуется снег, который состоит из мелких кристалликов; из расплавленного висмута или серы, при остывании, или же из раствора поваренной соли, квасцов и пр., при выпаривании или охлаждении, выделяются К. названных веществ. Во внешней форме К., как и во всяком многограннике, различают следующие элементы: плоскости или грани, ребра и углы (плоские, плоскостные и телесные). Форма и характер граней чрезвычайно разнообразны: то они бывают ровны, гладки и блестящи, то матовы, покрыты штрихами, возвышениями и углублениями; реже — сильно изогнуты, как, напр., у алмаза и гипса. На одних плоскостях наблюдается одна твердость, на других — другая и пр. Те плоскости, которые имеют одинаковый физический и кристаллографический характер, называются равнозначными. Если К. ограничен плоскостями одинаковыми (равнозначными), то он назыв. простой формой, таковы К. известкового шпата (см. Изв. шпат, фиг. 2, 3, 4), граната (см. Гранат, фиг. 1). Если же плоскости различны, то К. будет представлять сложную форму или комбинацию, состоящую из сочетания нескольких простых форм, таковы: некоторые К. известк. пшата (см. Известковый шпат, фиг. 1), кварца, корунда, киновари, кордиерита и пр. Ребра на К. большей частью прямые, иногда же изогнуты, как напр. у алмаза. Грани, встречаясь вместе, образуют различные углы, величина которых для данного определенного вещества постоянна, и служит для него одним из характерных признаков. Постоянство гранных углов есть основной закон кристаллографии, точно установленный известным кристаллографом Гаюи. Для измерения их существуют приборы, называемые гониометрами (см.). Кристаллографические элементы (ребра, грани и углы) находятся между собою в следующем числовом отношении: F+Е=K+2, в котором F обозначает число граней, Е — углов и K — ребер. Форма К. весьма разнообразна, однако, давно замечено, что расположение и характер элементов К. подчинены известной законности выражающейся в симметрии (см. Симметрия в К.), степень которой различна. На основании этого различия, а с другой стороны сходства, К. могут быть соединены в известные группы, кристаллические системы, которые, в свою очередь, подразделяются на отделения или классы. Всех систем принимают шесть, вмещающих в себе 32 класса или отделения. Почти все они найдены эмпирически и подтверждены математическим путем, предусматривающим сверх сего некоторые новые. Системы имеют следующие названия и характеристики (подробности в отдельных системах): 1) трехклиномерная или "асимметрическая" содержит в себе К., в которых или совсем не наблюдается симметрии или имеются двойные оси и к ним перпендикулярные плоскости сложной симметрии; проводят три неравные, встречающиеся под косыми углами, кристаллические оси; напр., К. медного купороса, аксинита; альбита. 2) Одноклиномерная или "моносимметрическая" система характеризуется присутствием двойной оси симметрии и плоскости симметрии, которые могут находиться одновременно; проводят три неравные кристаллические оси, из которых две образуют косой угол, а третья им перпендикулярна; примеры: правая и левая винная кислота, сера (из расплавленной массы), авгит, ортоклаз и пр. 3) Ромбическая система. Присутствуют одна или три взаимно перпендикулярные двойные оси симметрии, к которым присоединяются еще плоскости симметрии (две или три); проводят три неравные взаимно перпендикулярные кристаллические оси; напр., сера (самородная), винный камень, струвит, сурмяной блеск. 4) Квадратная система обнимает К. с одной четверной осью симметрии; могут присутствовать и другие элементы симметрии; проводят три взаимно перпендикулярные кристаллические оси, из которых две равны между собой; наприм., вульфенит, медный колчедан, сернокислый никель и др. 5) Гексагональная система [Грот делает из нее две системы: тригональную и гексагональную.]; имеется тройная ось симметрии; она же есть в то же время и шестерная ось сложной симметрии; могут присутствовать также в различном числе и плоскости симметрии, но не больше семи; можно провести четыре кристаллические оси, из которых три равные пересекаются под углом в 60°, а четвертая им перпендикулярна. Прим.: кальцит, киноварь, турмалин, берилл, диоптаз и пр. 6) Кубическая или правильная система обладает самой высшей симметрией. У нее имеются четыре тройных оси симметрии; кроме того могут находиться три или шесть двойных осей симметрии; три четверных, три, шесть и девять плоскостей симметрии, можно провести три равные и взаимно перпендикулярные кристаллические оси. Примеры: пирит, каменная соль, блеклые руды, алмаз, шпинель и др. См. Schönilies, "Kryslallsysteme und Krystallstructur" (1891); Ch. Soret, "Elements de Cristallographie physique" (1893); P. Grolh, "Physikalische Krystallographie" (1894); Е. Федоров, "Краткое руководство по кристаллографии" (1891); его же, "Начала учения о фигурах" (1885); его же, "Симметрия правильных систем фигур" (1890); Bravais, "Etudes cristallographiques" (1863); H. Кокшаров, "Лекции минералогии" (1863).

Кристаллическая ось — линия, проведенная известным образом в К. Таких линий можно провести значительное число, но обыкновенно выбирают три взаимнопересекающиеся под тем или другим углом. Выбор их ограничивается общим правилом, чтобы эти линии были параллельны ребрам (существующим или только возможным) К.; кроме того, если имеются оси и плоскости симметрии, стараются совмещать их друг с другом, т. е. чтобы оси симметрии были в то же время и кристаллическими осями, и чтобы последние лежали в плоскости симметрии. Кристаллические оси можно рассматривать также как отрезки координатных осей, лежащие внутри К. Плоскость, в которой лежат две из трех кристаллические оси, называется плоскостью осей. Для примера возьмем К. авгита (фиг. 1); выберем на нем три пары плоскостей r, l, t и проведем внутри К. линии, параллельные ребрам, образованным указанными плоскостями, т. е. линию ZZ, параллельную ребру плоскостей r и l; линию ХХ, параллельную ребру между t и l, и линию YY, параллельную ребру между r и l; отрезки проведенных линий, т. е. линий ZZ₁, ХХ₁ и YY₁, лежащие внутри К. авгита, и будут его кристаллическими осями. При рассматривании какого-либо К. его ставят таким образом, чтобы одна ось направлялась вертикально, другая шла прямо к наблюдателю и, наконец, третья — ему параллельно (так показано и на рис.).

Кристаллическая ось.

Подробности приводятся в кристаллических системах.

П. З.