О природе минералов 1 Введение

Глава 4 ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ
МИНЕРАЛОВ
4.1 Введение
В гл. 2 мы говорили о химических свойствах мине-
ралов, задаваясь вопросом, почему минерал име-
ет четко определенную химическую формулу и
какие причины приводят к вариациям его хими-
ческого состава. В гл. 3 были рассмотрены зако-
ны кристаллографии, используемые при описании
структур. В этой главе мы познакомимся с ме-
тодами, применяемыми минералогами и кристал-
лографами для изучения кристаллической струк-
туры минералов, т. е. пространственного располо-
жения в элементарной ячейке атомов, входящих
в структурную формулу. Главные из этих мето-
дов основаны на дифракции рентгеновских лучей
и других видов излучения, которая вызывается
плоскостями атомов, входящих в структуру ми-
нерала. Детально определить строение кристал-
лической структуры минерала по эксперименталь-
но полученной дифракционной картине достаточ-
но трудно, но эту картину можно использовать
для целей идентификации. Соответствующие экс-
перименты относительно несложны. Важное ме-
сто в изучении структуры занимает определение
ее симметрии, для чего используется дифракци-
онная картина, а не морфология кристалла. По-
скольку методы рентгеновской дифракции приме-
няются наиболее широко, мы начнем знакомство с
ними с рассмотрения природы рентгеновских лу-
чей, а затем перейдем к ознакомлению с дифрак-
цией нейтронов и электронов. В последнем случае
с помощью применения магнитных линз в просве-
чивающем электронном микроскопе оказывается
возможным получать прямое изображение струк-
туры.
В 1912 г. Фридрих, Книппинг и фон Лауэ уста-
новили, что, проходя через кристалл, рентгенов-
ские лучи рассеиваются, и с этого момента начал-
ся мощный прогресс в науке XX в. Почти сра-
зу же У. Л. Брэгг показал, что рассеянные лу-
чи можно рассматривать как результат отраже-
ния от плоскостей атомов, входящих в кристал-
лическую структуру. Он также продемонстриро-
вал, каким образом по дифракционной картине
можно определить пространственное расположе-
ние атомов на этих плоскостях и, следователь-
но, в кристаллической структуре. За последние
80 лет были детально изучены структуры почти
всех минералов, а также большого числа неорга-
нических, органических и биологически важных
соединений. За эти исследования, выполненные на
уровне открытый, в 1914 г. Лауэ была присужде-
на Нобелевская премия по физике, а У.Л.Брэгг
и его отец У.Г.Брэгг получили такую же награ-
ду в 1915 г. Не менее 14 Нобелевских премий
было присуждено за открытия, сделанные с ис-
пользованием рентгеновского структурного ана-
лиза кристаллов и тесно связанных с ним ме-
тодов (рассматриваемых ниже), что свидетель-
ствует о их большом значении для современной
науки.
С минералогической точки зрения основным
результатом работ по дифракции рентгеновских
лучей явилось установление того факта, что
структура минералов имеет более фундаменталь-
ное значение, чем его химический состав. На сме-
ну идеи о молекулах, смешанных в определенных
массовых соотношениях, как основы классифика-
ции минералов, пришли представления о конкрет-
ной структуре с заданным набором атомов соот-
ветствующего размера и заряда, занимающих в
ней определенные позиции (узлы). Факторы, уп-
равляющие такой расстановкой атомов, описыва-
лись в гл. 2.

---