Kristallografiya, kristallokimyo va mineralogiya

Strukturaviy kristallografiya. Fazoviy panjara deb kristallarning tasavvur etilgan ichki qonuniy tuzilishi tasvirlangan faraziy shakliga aytiladi. Har qaysi kristall o‘zini tashkil etuvchi moddiy nuqtalarning shu kristallga hos joylashish tartibi, ya’ni fazoviy panjara elementar yacheykasining - kristall strukturasiga cheksiz takrorlanuvchi parallepipedlarning shakli, katta kichikligi bilan harakterlanadi. Har qaysi modda kristalliga hos ravishda elementar yacheykalar bir-biridan qirralarining /a, v, c/ uzunligi bilan va shu qirralar orasidagi burchagi -  qiymati bilan bir biridan farq qiladi (rasm 1).

. Kristall davriy ichki qonuniy tuzilishiga ega bo‘lib, bu qonuniyat kristall hosil qiluvchi kimyoviy birikma tarkibiga kiradigan molekula, atom, ionlarning, boshqacha qilib aytganda, shu kristall tuzilishini tashkil etuvchi moddiy nuqtalarning davriy, ma’lum tartib bilan cheksiz takrorlanishida o‘z aksini topadi. Bunday qonuniy ichki tuzilishni "fazoviy panjaralar" shaklida tasavvur qilish mumkin va tushuntira olamiz. Kristallarning yuqorida keltirilgan xususiyatlari ulardagi mana shu ichki qonuniy tu-zilishining ko‘zga ko‘rinadigan oqibatlaridir.

Amorf moddalar ichki, uzluksiz qonuniy tuzilishga ega bo‘lmaydi va yuqorida sanab o‘tilgan xususiyatlar ularda mutlaqo ko‘rinmaydi. Masalan, shisha amorf moddadir. 2-rasmda kristallning fazoviy panjarasi, tekis to‘ri ko‘r-satilgan. Fazoviy panjarada ionlar yoki umuman shu fazoviy panjaralarni tashkil etuvchi birlik — moddiy nuqtalarning joylashgan o‘rni fazoviy panjara tugunchalaridir (A°, A, A'A"... nuqtalar). Bu tugunchalarni birlashtiruvchi to‘g‘ri chiziq — fazoviy panjaraning qatori va bir tekislikda yotgan o‘zaro kesishuvchi qatorlardan iborat to‘r (katak) fazoviy panjaraning tekis to‘ri deb ataladi. Uchlarida joylashgan fazoviy pan-jara tugunchalari bilan tashkil etilgan parallelopiped fazoviy panjaraning kichik bo‘lagiga fazoviy panjaraning elementlar yacheykasi deb aytiladi (2-rasm).

2- rasm. Elementar yacheyka:

a, v, c - qirralari;

 a, v, c qirralari orasidagi burchak.

Demak, kristallning tasavvur etilgan ichki qonuniy tuzilishi tasvirlangan faraziy shaklga fazoviy panjara, deb aytiladi. har qaysi kristall o‘zini tashkil etuvchi moddiy nuqtalarning shu kristallga xos joylashish tartibi, ya’ni fazoviy panjara elementar yacheykasining, kristall tuzilishida cheksiz takrorlanuvchi parallelopipedning shakli katta-kichikligi bilan ajralib turadi. Har qaysi modda kristalliga xos ravishda elementar yacheykalar qirralarining (o₀, v₀, s,) uzunligi bilan va shu qirralar orasidagi burchak — a, /?, u qiymati bilan bir-biridan farq qiladi.

Ilk bor buni 1848 yilda Ogyust Brave olimi tomonidan ko‘rsatildi.

3-rasm. Kristallarning 14 hil fazoviy panjaralari mavjud (rasm 2)Fazoviy panjaralarning turlari: 1- triklin; 2, 3 - mono-klin; 4, 5, 6, 7 - rombik; 8 - geksagonal; 9 - romboedrik; 10, 11 - tetra-gonal; 12, 13, 14 - kubik.

Kristallar biri-biridan simmetrlik darajasi bilan simmetriya elementlarining turi va soni bilan farq qiladi. Lekin ko‘pincha turli-tuman shakldagi, tashqi qiyofasi kurini boshqa-boshqa bo‘lgan kristallar ham, masalan, oktaedr bilan kub bir hil simmetriya elementlariga ega bo‘ladi. Shuning uchun kristallarning geometrik tekshirishda simmetriya elementlari bilan bir qatorda geometriya shaklini ham o‘rganishga zaruriyat tug‘iladi.

Erkin o‘sayotgan kristall nihoyat har hil yoki bir hil ko‘rinishdagi, bir necha yonlar bilan chegaralaniladi. Shunga qarab kristall shakllarini sodda yoki murakkab kombinatsiya deb ataladi. Kristallning shakli faqat bir turli yonlaridan tashkil topgan bo‘lsa, bunday kristallning shakli sodda shakl deyiladi. Kub, tetraedr, dipiramidalar sodda shakllarning misollari bula oladi.

Kristallning shakli bir necha hil, turli tuman ko‘rinishdagi yonlardan tashkil topgan bo‘lsa, u murakkab shakl (kombinatsiya) deyiladi. Masalan, piramidalar va prizmalar, chunki ularning asoslari bir hil - piramida yoki prizma, hosil qiladigan yonlar esa boshqa hil ko‘rinishga ega bo‘ladi. Bundan tashqari sodda shaklllarining o‘zi ham ikki hil ochiq va yopiq shakllarda bo‘ladi.

Kristall faqat bir hil yonlar bilan chegaralangan bo‘lsa, kristallarning biri-biri bilan kesishmaydigan bir hil yonlarini kesishguncha davom ettirilgandan keyin, ular kristall ustini har hil tomonidan o‘rab kelsa, bunday yonlardan tuzilgan shaklni yopiq shakl deyiladi. Masalan, kub bir hil 6ta to‘g‘ri to‘rtburchakli yonlardan iborat.

Ochiq shakllar yopiq shakllarning aksi bo‘lib, bunda kristallning bir turli yonlari kristall ustini har tomonlama o‘rab kelmaydi. Shunga o‘xshash bir-biri bilan yondoshmaydigan shunday yonlarni bir-biri bilan kesishguncha davom ettirganda ham kristall usti bir hil yonlar bilan o‘ralmaydi. Demak, har qanday sharoitda ham kristall ustini har tomonlama o‘rab kelmaydigan bir turli yonlardan iborat shakl - ochiq shakldir. Masalan, prizmalar va piramidalar. Shu prizma yoki piramidalar tashkil qiluvchi yonlar o‘zaro kesishar ekan, bularning asoslari ochiq qoladi. Shuningdek, bundagi asoslarni o‘zi ham har tomonlama ochiqdir. Ochiq sodda shakllarning bittasini o‘zi bir butun kristall shaklini hosil qila olmaydi. Bir butun kristall shakli hosil bo‘lishi uchun ochiq sodda shakllarning soni 2ta yoki undan ortiq bo‘lishi kerak.

Kristallarda ochiq shakllarning o‘zi ham, yopiq shakllarning o‘zi ham, ochiq shakllar bilan birga yopiq shakllar ham kombinatsiyalar murakkab shakllar hosil qilishi mumkin. Kristall shakllarining har biri kristalldagi sodda shakllarning tashqi qiyofasiga, shu shaklni tashkil etuvchi yonlarning bir-biriga nisbatan tutgan o‘rniga va nihoyat, bularning o‘zi esa shu shakldagi mavjud simmetriya elementlariga bog‘liq.

230 ta Fedorov fazoviy gruppasi. Bir moddaning muayyan sharoitlarda yuzaga kelgan bir hil modifikatsiyasi kristall shakllaridagi mos yonlari (qirralari) orasidagi burchagi, o‘sha kristallning tashqi qiyofasi va katta kichikligidan qat’iy nazar, doimiy - o‘zgarmasdir.

Bu kristallografiyaning birinchi muhim geometrik qonunidir. Shu qonunga asosan, kristall shakllarning mos yonlari orasidagi burchakiga qarab, ularning qanday modda kristali ekanligini juda ko‘p vaqt oladigan va qimmatga tushadigan kimyoviy analizini o‘tkazmasdan bilish mumkin. Bunday usul Ye.S. Fedorov tomonidan ishlab chiqilgan va shu sohada mahsus qo‘llanma - aniqlovchi yozilgan. Bundan tashqari, kristallning bir qismi - burchagi topilgan holda, o‘sha kristall shaklining geometrik qiyofasini ko‘z oldiga keltirishda va ularni hisoblab chiqishda ham shu qonunga asoslanadi. Bu qonunning nazariy asosi kristallarning paydo bo‘lishi va rivojlanishi jarayoni bilan bog‘liq - ularning ichki qonuniy tuzilishidir. Ma’lumki, o‘sish - rivojlanish jarayonida kristallarning yonlari avvalgi holatiga parallel ravishda suriladi. Bu demak kristallning shakli qanchalik katta yoki kichik bo‘lmasin, ularning yonlari orasida burchak boshlang‘ich - kristall paydo bo‘la boshlagan davridagi shakl yonlari orasidagi burchak bilan tengdir, ya’ni bu burchaklar fazoviy panjara elementar yacheykasi burchaklari bilan, bular esa shu kristallni tashkil etuvchi kimyoviy modda tarkibi bilan bog‘liqdir. Simmetriyaning 32 hili bilan Bravening 14 translyasiya panjaralari birgalikda 230 Fedorov fazoviy panjaralarini tashkil etadi.