Закон Бравэ

Кристаллические тела в большинстве случаев образуются из плоскостей путём образования кристаллов из пересыщенных растворов или при кристаллизации расплавов.

Однако, известны случаи образования кристаллов непосредственно из газо- или парообразного вещества. Например, иней возникает из паров воды, из газообразных выделений вулканов осаждаются кристаллы серы, хлористого натрия и др.

Наконец, возможны и такие случаи, когда кристаллические образования возникают из твёрдых веществ. В качестве примера можно привести выделение кристаллов стекла (помутнение). В технике используют способность металлов к перекристаллизации, получая крупно- или монокристаллические образования.

Итак, при образовании кристаллов вначале возникают мельчайшие кристаллики, а затем они вырастают в более крупные кристаллы.

Установленно, что грани растущих кристаллов передвигаются параллельно самим себе от центра кристаллизации.

Вследствие этого углы между двумя любыми гранями остаются постоянными. При этом разные грани перемещаются с разной скоростью. Скоростью роста данной грани называется расстояние по нормали к ней, на которое она передвигается в единицу времени при росте кристалла (рис.1.6).

Различие в скоростях роста различных граней кристалла обуславливает его внешний облик: некоторые грани в процессе роста кристалла увеличиваются и становятся доминирующими, а другие грани постепенно уменьшаются в размерах и в конце концов могут совсем исчезнуть с поверхности кристалла. Из рис. 1.7 видно, что зарастают и исчезают те грани, которые имеют наибольшую скорость роста (грань ВС). В результате кристалл, как правило, покрывается гранями с малыми скоростями роста (при условии, что двухгранный угол между смежными гранями превышает 90⁰).

Рис. 1.6. Передвижение граней при росте кристалла: pq - скорость нарастания грани АВ, mn- скорость нарастания грани ВС

Чем отличаются грани с разными скоростями роста? Разные плоские сетки имеют неодинаковое строение, и различаются ретикулярной плотностью. Чем больше ретикулярная плотность, тем большее количество частиц примет строго упорядоченное расположение. Следовательно грани с малыми плотностями растут быстрее, т. е. кристаллы покрываются преимущественно гранями с большими ретикулярными плотностями.

Впервые это предположение высказал французский кристаллограф Бравэ. В настоящее время эта гипотеза подтверждается с помощью рентгеноструктурного анализа. Поэтому предположение Бравэ можно отнести к числу статистических законов.

Закон Бравэ формулируется следующим образом: “ Чем больше ретикулярная плотность плоской сетки, тем чаще она встречается в качестве реальной грани на кристаллах ”.

Рис. 1.7. Зарастание грани ВС, имеющей наибольшую скорость роста

Закон Бравэ часто нарушается, потому что на относительные скорости роста граней кроме ретикулярной плотности влияют другие физико-химические факторы. К ним относят концентрационные потоки, степень пересыщения раствора, давление и т. п.

Действие этих факторов приводит к появлению граней с малыми плотностями при одновременном уменьшении граней больших плотностей. Вследствие этого кристаллы одного и того же вещества могут иметь различное число граней, а так же отличаться величиной и формой одинаково расположенных граней. Но внутреннее строение всех этих кристаллов остаётся неизменным. Поэтому рёбра разных кристаллов данного вещества должны отвечать одинаковым плоским сеткам и рядам его кристаллической решётки. Углы между соответственными гранями и рёбрами у всех кристаллов сохраняются постоянными (закон постоянства углов кристаллов). Поэтому можно установить состав исследуемого кристалла, измеряя углы между его гранями и рёбрами.

Рис. 1.8. Кристаллы горного хрусталя

На рис. 1.8 изображено несколько кристаллов горного хрусталя, иллюстрирующих закон постоянства углов.

Дата добавления: 2014-01-06