Układ krystalograficzny

Układ krystalograficzny – system klasyfikacji kryształów ze względu na układ wewnętrzny cząsteczek w sieci krystalicznej. Układ krystalograficzny definiuje się także jako zespół klas symetrii, których elementy powodują jednakowe ograniczenia stałych sieciowych komórki elementarnej sieci przestrzennej[1]. System wyróżnia siedem układów, w których wyróżnia się 32 klasy krystalograficzne.

Ogólne informacje

Uznany podział wyróżnia sześć układów krystalograficznych (regularny, heksagonalny, tetragonalny, rombowy, jednoskośny i trójskośny). Ze względów tradycjonalnych można spotkać podziały z dodatkowym układem trygonalnym, który w rzeczywistości jest komórką romboedryczną układu heksagonalnego[1]. Układ cząstek wynika po części ze struktury chemicznej cząsteczki. Większość kryształów przyjmuje formę regularnego wielościanu. Zewnętrzny kształt kryształu (monokryształu) jest odzwierciedleniem jego struktury wewnętrznej. Wewnątrz kryształu atomy, jony i cząsteczki są uporządkowane przestrzennie w określony, regularny sposób.

Elementami symetrii budowy kryształów są:

Wyróżnia się następujące układy krystalograficzne

Istnieją substancje niemające struktury krystalicznej – amorficzne (bezpostaciowe), zwane też szkłami, np. opal. Mimo iż nie są minerałami, są przedmiotem badań mineralogii. Nazywa się je mineraloidami.

Z reguły jednemu związkowi chemicznemu odpowiada jedna klasa krystalograficzna, chociaż niektóre minerały o jednakowym składzie chemicznym mają różną budowę wewnętrzną i należą do różnych klas krystalograficznych. Zjawisko to definiuje się jako polimorfizm.

Przykładowe formy polimorficzne (alotropowe):

Charakterystyka układów

Charakterystyka układów krystalograficznych[2]
UkładJednostki osioweKąty między osiami
regularnya = b = cα = β = γ = 90°
tetragonalnya = b ≠ cα = β = γ = 90°
rombowya ≠ b ≠ cα = β = γ = 90°
jednoskośnya ≠ b ≠ c ≠ aα = γ = 90°; β ≠ 90°
trójskośnya ≠ b ≠ c ≠ aα ≠ β ≠ γ ≠ α
α, β, γ ≠ 90°
heksagonalnya = b ≠ cα = β = 90°; γ = 120°
trygonalny
(romboedryczny)
a = b ≠ c
(a = b = c)
α = β = 90°; γ = 120°
(α = β = γ ≠ 90°)

Sieć Bravais’go

Układ krystalograficzny opisuje się często za pomocą sieci Bravais’go. Jest to sposób wypełnienia przestrzeni przez wielokrotne powtarzanie operacji translacji komórki elementarnej. Sieci Bravais’go uzyskiwane są przez złożenie siedmiu układów krystalograficznych i czterech sposobów centrowania (P – prymitywne; C – centrowanie na podstawach; F – centrowanie na wszystkich ścianach; I – centrowanie przestrzenne). Jeżeli rozpatruje się układ trygonalny jako romboedryczną wersję układu heksagonalnego to jest on oznaczany przez literę R. Spośród teoretycznie możliwych 28 (7 · 4) sposobów występuje tylko 14[3]:

UkładLiczba możliwościMożliwe sieci Bravais’go
Regularny3prymitywna (P), przestrzennie centrowana (I), ściennie centrowana (F)
Tetragonalny2prymitywna (P), przestrzennie centrowana (I)
Rombowy4prymitywna (P), przestrzennie centrowana (I), ściennie centrowana (F), centrowana na podstawach (C)
Jednoskośny2prymitywna (P), centrowana na podstawach (C)
Trójskośny1prymitywna (P)
Heksagonalny1prymitywna (P)
Trygonalny[a]1prymitywna (P)
Typy sieci Bravais’go
Rodzina
krystalograficzna[b][3]
Układ
krystalograficzny
Typ komórki
Bravais’go[3]
Symbol
Pearsona
[3]
Główne translacje[3]Liczba
węzłów[c][3]
Geometria
komórki elementarnej
trójskośnyTriclinic.svg
jednoskośnyMonoclinic.svg
Base-centered monoclinic.svg
rombowyOrthorhombic.svg
tetragonalnyTetragonal.svg
heksagonalnyheksagonalnyHexagonal latticeFRONT.svg
trygonalny[d] Rhombohedral.svg
regularnyCubic.svg
Cubic-body-centered.svg
Cubic-face-centered.svg

Zobacz też

Uwagi

  1. W niektórych podziałach występuje jako odmiana romboedryczna układu heksagonalnego.
  2. Zgodnie z podziałem Tablic Międzynarodowych.
  3. Liczba węzłów przypadających na jedną komórkę elementarną.
  4. W niektórych podziałach występuje jako osobny układ trygonalny/romboedryczny.

Przypisy

  1. a b Trzaska Durski Z., Trzaska Durska H.: Podstawy krystalografii. Warszawa: OW Politechniki Warszawskiej, 2003, s. 141–143. ISBN 83-7207-438-0.
  2. Krystalografia. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2007. ISBN 978-83-01-14704-4.
  3. a b c d e f Trzaska Durski Z., Trzaska Durska H.: Podstawy krystalografii. Warszawa: OW Politechniki Warszawskiej, 2003, s. 55–57. ISBN 83-7207-438-0.

Media użyte na tej stronie

Cubic-face-centered.svg
Autor: Original PNGs by Daniel Mayer and DrBob, traced in Inkscape by User:Stannered, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Face-centered cubic crystal structure
Monoclinic.svg
Autor: Original PNGs by Daniel Mayer, traced in Inkscape by User:Stannered, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Monoclinic crystal structure.
Orthorhombic-face-centered.svg
Autor: Original PNGs by User:Rocha, traced in Inkscape by User:Stannered, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Face-centered orthorhombic crystal structure.
Cubic.svg
Autor: Original PNGs by Daniel Mayer, traced in Inkscape by Stannered, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Simple cubic crystal structure
Cubic-body-centered.svg
Autor:
Vector:
, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Body-centered cubic crystal structure
Base-centered monoclinic.svg
Autor: Original PNGs by DrBob, traced in Inkscape by User:Stannered, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Base-centered monoclinic crystal structure.
Tetragonal-body-centered.svg
Autor: Original PNGs by User:Rocha, traced in Inkscape by User:Stannered, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Body-centered tetragonal crystal structure.
Hexagonal latticeFRONT.svg
Autor: Bor75, Licencja: CC BY-SA 3.0
Hexagonal lattice cell. View from the front
Tetragonal.svg
Autor: Original PNGs by Daniel Mayer, traced in Inkscape by User:Stannered, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Tetragonal crystal structure
Triclinic.svg
Autor: Original PNGs by DrBob, traced in Inkscape by User:Stannered, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Triclinic crystal structure.
Orthorhombic.svg
Autor: Original PNGs by Daniel Mayer, traced in Inkscape by User:Stannered, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Orthorhombic crystal structure.
Rhombohedral.svg
Autor: Created by Daniel Mayer, traced by User:Stannered, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Rhombohedral crystal structure.
Orthorhombic-base-centered.svg
Autor: Original PNGs by DrBob, traced in Inkscape by User:Stannered, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Base-centered orthorhombic crystal structure.
Orthorhombic-body-centered.svg
Autor: Original PNGs by DrBob, traced in Inkscape by User:Stannered, Licencja: CC-BY-SA-3.0
Body-centered orthorhombic crystal structure.