27.12.2020

Энантиоморфизм кристаллической структуры кварца


Класс кристаллов, к которому относится кварц, характеризуется энантиоморфизмом. Этим термином (от греческих слое энантиос — противоположный и морфозис — форма) обозначаются соотношения между двумя идентичными, но не совместимыми объектами, каждый из которых является зеркальным отражением другого. В структурном отношении кварц принадлежит к той или другой из этих двух энантиоморфных пространственных групп, причем на основании признаков и терминологии, описавших ниже, для структурно правых кристаллов применяется обозначение Р312, а для структурно левых кристаллов — Р322

Однако энантиоморфизм кварца всегда описывался на основании морфологических, оптических и других зависящих от структуры характеристик, увязанных друг с другом в систему рядом условных положений.

Эти повсеместно применяющиеся и принятые в настоящей работе правила описания энантиоморфизма кварца согласуются с морфологическим критерием Вейсса. Однако характер энантиоморфизма, выявляющийся по видимым морфологическим и другим признакам, который можно назвать условным, противоположен характеру энантиоморфизма кристаллической структуры. Таким образом, морфологически правый кристалл в структурном смысле является левым, и наоборот. Поэтому термины «правый» и «левый» в том смысле, в каком они используются в настоящей книге и в литературе вообще, относятся к условному энантиоморфизму и заведомо неверны в приложении к внутренней структуре кварца.

Энантиоморфизм кварца в кристаллической структуре выражается в спиральном расположении тетраэдров SiО4 или атомов Si в направлении осей третьего порядка, как это показано для части кристаллической структуры на фиг. 9. Здесь уместно вспомнить основное правило в отношении этого явления, так называемое правило спирали или винта, которое наилучшим образом можно понять по аналогии с действием штопора. Спираль штопора правосторонняя, если он входит в пробку при движении от наблюдателя и при этом вращается по движению часовой стрелки. Если ось спирали расположена вертикально и перпендикулярно к линии зрения, то спираль, или резьба, правостороннего штопора направлена вверх и направо. Почти все штопоры, шурупы и т. п. имеют правостороннюю спираль, или резьбу, и называются правосторонними. Это обусловлено главным образом тем, что у большинства людей сильнее развита правая рука.

В структуре кварца, показанной на фиг. 9, атомы распределяются по левосторонней спирали, и в структурном отношении этот кварц описывается как левосторонний. Однако этот же кварц мог бы быть описан как правосторонний на основании некоторых традиционных признаков, характеризующих морфологию кристалла и направление вращения плоскости поляризации при прохождении света через кристалл в направлении к наблюдателю. Вследствие центросимметрии дифракции рентгеновских лучей (закон Фридела) установление энантиоморфной группы кварца возможно лишь с применением специальных рентгеновских методов. Однако, как обнаружили совсем недавно, характер энантиоморфизма структуры кварца можно определить по аномальному рассеиванию, возникающему в том случае, когда атомы в кристалле (в данном случае атомы Si) обладают характерной абсорбцией точно в длинноволновой части монохроматического излучения, использованного для получения дифракционного эффекта. Теоретическое рассмотрение этого явления свидетельствует, что структурно левый кварц, обладающий соответствующим винтовым расположением атомов, должен проявлять признаки правого в морфологии кристаллов и обычных оптических свойствах.

Это соотношение между энантиоморфизмом структуры, с одной стороны, и энантиоморфизмом, проявляющимся в форме кристаллов, и вращением плоскости поляризации, с другой стороны, было предсказано Ниггли в 1926 г.





Яндекс.Метрика