Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Жалпы түсінік
Кристалдардың барлық қасиеттерін олардың химиялык құрамы мен геометриялық құрылысы аркылы айыруға бағытталған ғылымды кристаллохимия деп атайды.
Кристаллохимия бір жағынан физикалық химияға, екінші жағынан геохимияға байланысып жатқан кристаллографияның бір тарауы болып табылады. Кристаллохимия ғылымның жаңа бөлініп шыққан тарауы. Оның кейбір идеялары кристаллография ғылымында ерте кезден шыға бастаған. Мысалы, Стено заңы, Гаюи заңы, Е.С.Федоров еңбектері осы кристаллографияның бас қадамдары деуге болады.
Алайда бұл ғылымның жеке бөлініп шығып, өз алдына ғылми атаққа ие бола бастауы кристалдардың ішкі структурасын зерттеу істеріне, яғни рентгендік әдіске байланысты.
Кристалдардың ішкі структурасын, оны құрайтын атомдардың араларын рентген сәулесі арқылы өлшеу әдісі шыққан соң сол структура мен кристалдың физикалық және химиялық қасиеттерін байланыстыруға мүмкіндік туды.
Осының негізінде О.Гассельдің, В.М.Гольдшмидтың және басқалардың «Кристаллохимия» атты еңбектері шықты (ол 1936—1937 жылдары орысшаға аударылған).
Кристаллохимияның жарыққа шығуымен байланысты «Геохимия» ғылымы да жарыққа шықты (бұл жөніндегі В.М.Гольдшмидт, В.И.Вернадский, A.Е.Ферсман және баскалардың еңбектері жоғарыда айтылған).
Бұлармен қатар физикалық химия ғылымы дамып, кристаллохимияның көп мәселелерін жетілдірді. Бұл жөнінде А.Ф.Капустинский біраз еңбек сіңірді.
Рентген анализін қолданудың арқасында кристаллография ғылымының өзіне де көптеген жаңалықтар енді. Сол жаңалықтар да кристаллохимияға көп әсерін тигізді. Бұл жөнінде А.И.Китайгородский, В.Д Кузнецов, A.В.Шубников және басқалардың еңбектерін келтіруге болады.
Кристаллохимия — жаңа ғана аяқ басып келе жатқан жас ғылым.
Біз бұл жерде тек сол ғылымның негізін ғана береміз. Кристаллохимияның келешегі зор ғылым екендігін ескерте кетейік. Сондықтан онын, негізін білу қазіргі табиғат ғылымдарынын, барлық тарауына кажет.
Атомдық және иондық радиустар
Aтом ядросының оң заряды мен оның сыртындағы электрон қабығының теріс заряды тең болатынын білеміз. Егер ядро мен электрон қабығының заряды тең болмаса, онда атом зарядталған болады. Зарядталған атомды ион дейді. Теріс заряды артық ионды теріс немесе анион деп, оң заряды артық ионды оң зарядты ион немесе катион деп атайды.
Екі түрлі зарядты ион бір-біріне тартылатыны, аттас зарядтардың бір-бірінен қашықтауға тырысатыны бұрыннан мәлім. Басқаша айтқанда, анион мен катион арасында тарту күші немесе тебу күші болады.
Екі ион арасындағы тарту күші мен тебу күші теңгерілгенде ғана тұрақты берік кристалдар құрылмақ . Бұл екі күштіқ теңгерілуінің өлшем бірлігі екі ионның центр арасындағы ара қашықтығы болмақ.
Жалпы алғанда кристалдар құрылысындағы топталған бөлшектердің центрлері арасындағы ара қашықтықтар сол бөлшектердің өз ара әсер күштерінің теңгерілген нәтижесін көрсетеді.
Кристалдар құраушы атомдар мен иондардың өз ара әсер күштері бірдей емес, олай болса олардың ара қашықтығы да бірдей емес, сондықтан кристалдардың структурасы да бірдей болмайды.
Демек, химиялық құрамы әр түрлі заттардың кристалдық құрылысы да әр түрлі болады. Кристалдық құрылыстың ең басты элементі — бөлшектердің ара қашықтығы. Ара қашықтықты табу үшін әрбір атомның немесе ионның айналасында өзі әсер ететін меншікті өрісі бар деп есептеледі.
Осындай меншікті әсер өрісін атомдық немесе иондық сфера деп атайды. Ал оның радиусын атомдық немесе иондық радиус дейді.
Сонымен, әрбір атомның (ионның) центрі көршілес атомның (ионның) сфера бетіне ең жақын келетін ара қашықтығы (немесе өрісі) атомдық (иондық) радиус болып табылады.
Осы түсініктер бойынша кристалл құраушы әрбір белшектерді (атомдарды, иондарды) шар деп алуға болады. Ал кристалдың структурасы сол шарлардың өз ара орналасып қалану тәртібі деп қарастырылады.
Сонымен, атомдық (иондық) радиустар, бірінші жағынан, атомдардың табиғи қасиетіне байланысты болса, екінші жағынан, кристалдың геометриялық құрылысына байланысты. Демек, атомдық (иондық) радиус кристаллохимия ғылымында ең негізгі шамалардың бірі болып табылады. Рентген сәулесін қолдану арқылы осы шаманың табылуы ғылымға зор әсерін тигізді.
Шарлардың орналасуы және координациялық сан
Бірдей бөлшектерден тұратын кристалл құрылысын, мысалы жеке элементтердің кристалдарын, алып қарастырайық. Ондағы атомдардың барлығы бірдей, олардың сфералары да бірдей, сондықтан бірдей шарлардың тығыздалып орналасуын, яғни қалануын зерттейік.
Бірдей шарлардың тығыздалып қалануының екі түрлі әдісі бар. Атомдардын, екі қабатының қалануында бұл екі әдістің бір-бірінен айырмашылығы болмайды. Тек атомдардың үшінші қабаты орналасқанда ғана бұл әдістер шарлардың кубтық тығыз қалануы және шарлардың гексагондық тығыз қалануы болып екіге бөлінеді.
Осы екі түрлі қалану әдісін түсіндіру үшін мынадай мысал қарастырайық.
Егер горизонталь жазықтықта жатқан шарларды бір-біріне түйістіріп тығыз орналастыратын болсақ, онда бірінші тізбектегі шарлардың аралығына екінші тізбектегі шарлар келіп, шахмат қатарын құрған болар еді. Әрбір үш шардың центрін түзу сызықпен қоссақ үш қабырғасы тең үшбұрыш, әрбір төрт шардың центрін түзу сызықпен коссақ ромб, әрбір алты шардың центрін түзу сызықпен қоссақ алты қырлы форма шығады.
Осы түрлі шұқыр жөнінде үшінші қабатты екі түрлі жағдайда орналастыруға болады.
Үшінші қабаттағы шарлар тесік шұқырлардың үстіне тура, келсе, онда кубтық тығыз қалану болады. Ал үшінші қабаттағы шарлар бітеу шұқырлардың үстіне тура келсе, онда гексагондық тығыз калану болады.
Кубтық тығыз қаланғанда шарлардың центрлері бірінің үстіне бірі дәл келетін қабаттардың араларында екі аралық қабат болады.
Гексагондық тығыз қаланғанда жұп қабаттардың шарлары бірінің астына бірі дәл келіп отырады; ал тақ қабаттардың шарлары да солай орналасқан. Демек, мұнда бір аралық қабат болады.
Көп элементтердің структурасы осы айтылған екі формада болатыны жоғарыда айтылды. Мысалы, кубтық тығыз қалану (жақ орталықты куб) түрінде құрылған металдарға мыс, күміс, платина, алтын т. б. жатады. Гексагондық тығыз қаланған элементтерге жататындар: бериллий, магний, мырыш т. б.
Тығыз қалану структурасы тек жеке элементтерде ғана емес, сонымен қатар күрделі қосындыларда да көп кездеседі. Мысалы ірі сфералы иондар (көбінесе аниондар) өз ара тығыз каланғанда, олардың араларындағы бос орындарға ұсақ сфералы иондар (көбінесе катиондар) орналасады.
Ірі сфералар араларындағы бос орындарды негізінде екі түрге бөледі: тәрт шардын, арасындағы «тетраэдрлік қуыстар», алты шардың арасындағы «октаэдрлік қуыстар».
Тығыз қаланған шарлардың саны мен октаэдрлік қуыстардың саны бірдей болады, тетраэдрлік қуыстардың саны шарлардың санынан екі есе артық келеді.
Структура құрушы бөлшектердің кеңістікте өз ара орналасуын оңай түсіндіру үшін «координацкялық сан» деген ұғым енгізіледі.
Әрбір атомның айналасында бірдей қашықтықта орналасқан ең жакын атомдардың санын координациялық сан деп атайды.
Жоғарыда айтылған кубтық және гексағондық тығыз қалану структураларында әрбір атомның айналасында бірдей қашықта орналасқан 12 атом болады. Олай болса бірдей шарлардың тығыз қалану структураларында координациялық сан 12. Мысалы, мыс, күміс, алтын сияқты кубтық структуралы металдардың немесе магний, мырыш сияқты гексагондық структуралы металдардың әрбір атомдарының айналасында бірдей қашықтықта орналасқан 12 атом болады.
Структура құрушы шарлардың радиустары әр түрлі болып келсе, оларды тығыздап қалау заңы басқаша болады. Мұндай жағдайда координациялық сан структураға кіретін аниондар мен катиондардың радиус айырмаларына байланысты.
Анион мен катионның радиустары неғұрлым бір-біріне жақындай берсе, координациялық сан да соғұрлым көбейе береді. Керісінше, осы иондардың радиус айырмасы неғұрлым қашықтай берсе, координациялық сан да соғұрлым азая береді.
Кристалдық симметриялық решетка заңы бойынша координациялық сандар көбінесе 2, 3, 4, 6, 8, 12 болады.
Аниондар мен катиондар радиусының қарым-қатынастары қандай болғанда координациялық сан қанша болатынын геометриялық жолмен шығаратын ереже бар (Магнус ережесі, 1922).
Катион шардың радиусын Rк әрпімен, аниондікін Ra әрпімен белгілейік. Мысалы, катионның айналасында октаэдрдың бұрыштары сияқтанып қоршаған 6 анион бар, яғни онын, координациялық саны 6. Мұндағы квадраттың қабырғасы 2Ra + 2Rк, диагоналы 2Ra + 2Ra болады, демек:
(2Ra + 2Rк)
=4Rк.
Кейінгі теңдікті қысқартып, ықшамдағанда
Ra : Rк = - 1=0,41
Координациялық саны алтыға тең структураның тұрақты шегі осы көрсетілген екі шаманың бірі, яғни 0,41 немесе 2,41 саны болып табылады.
Кристаллохимияның кейбір заңдары
Біз жоғарыда кристаллографиялық заңдарды дұрыс түсіну үшін атомдар мен иондарды формасы өзгермейтін түзу шар деп қарадық . Ал тереңірек талдай келгенде, расында, бірсыпыра атомдар мен иондардың радиустары азды-көпті өзгереді. Ол өзгерістердің себептері мыналар:
- оң заряд көбейген сайын иондық радиус кемиді, теріс заряд көбейген сайын ол артады;
- температура жоғарылаған сайын, қысым күші кеміген сайын атомдық (иондық) радиустар кебінесе үлкейеді;
- электрлік өрістің әсерінен ионның формасы өзгереді, ол деформацияға ұшырайды. Айналадағы өзімен аттас емес иондардың электрлік әсерінен иондар формаларының өзгеруін поляризация деп атайды.
Ионның радиусы неғұрлым үлкен болса, заряды неғұрлым аз болса, оның поляризациясы соғұрлым күшті болады. Мұндай қасиеттер көбінесе аниондарда кездеседі. Сондықтан поляризация көбінесе аниондарда болады.
Катиондардың радиусы кішірек, зарядтары күштірек келеді. Сондықтан олар поляризацияға ұшырай қоймайды, бірақ айналасындағы аниондардың поляризацияға ұшырауына себепші болады.
Осы айтылғандардың барлығын еске ала келіп кристаллохимияның негізгі заңын В.М.Гольдшмидт былай деп көрсетті: кристалдың құрылысы оны құраушы бөлшектердің санымен, олардың өлшемдерінің қатыстарымен және поляризациялық қасиетімен анықталады.
П.Грот заңы бойынша заттың химиялық құрамы неғұрлым жабайы болса, оның симметриясы соғұрлым жоғары болады.
П. Грот заңы тек жуық мөлшермен алынған заң. Алайда көп жерде ол дәл келеді. Мысалы, 27 элемент кубтық сингонияда кристалданады, 8 элемент гексагондық сингонияда, 13 элемент осы екі сингонияда бірдей кристалданады.
Кристалдардың структуралық типтері
Кристалдарды геометриялық формаларына қарай бөлумен катар оларды кұраушы бөлшектер мен бөлшектердің араларындағы күштердің түріне қарай да беледі. Біз бұл жерде осы мәселені физика-химиялық негізде кеңейтейік.
Бөлшектер арасындағы құрастыру күштеріне карай кристалдардың ішкі структурасы мынадай болып бөлінеді.
- Металл кристалдары — атомдар арасында еркін ауысып жүретін электрондардың атқаратын ролі басым структура. Бұған мысалға барлық күшті металдар алынады (мыс, алтын, магний т.б.).
- Коваленттік немесе гомеополюстық (атомдық ) байланысты кристалдaр — ортақ валентті байланысы бар кристалдар деген сөз. Мұнда кершілес екі атомның арасында ортақ екі электроннан тұратын байланыс «көпірше» пайда болады. Мұндай байланыстар алмаз, кристалдарының решеткасында болады.
- Иондық немесе гетерополюстық байланысты кристалдар — аниондар мен катиондардан құралған кристалдар. Бұған мысалға ас тұзын және басқа тұздарды алуға болады. Табиғи минерал қосындылардың көп түрлері осы иондық структураға жатады. Ионды радикал, ионды комплекс және қабатты құрылыстар аталатын қосындылар да осы типтің күрделі түрі.
- Молекулалық кристалдар (Ван-дер-Ваальстық байланысты кристалдар) — молекула бөлшектерінен құралған кристалдар. Молекулалар арасындағы байланыстар әр түрлі болады. Солардың ішінде ең көп кездесетін түрі электр зарядының тең бөлінбегендігі, яғни Ван-дер-Ваальс күші. Молекулалар арасындағы тартылыс күші әлсіз келеді, сондықтан мұндай құрылысты кристалдар оңай балқығыш, ұшпалы келеді. Молекулалық структура көбінесе органикалық заттарға тән.
Кристалдардың осы айтылған структуралық типтерінен басқа, оларды құрайтын бөлшектердің ез ара топтану түріне қарай да бөлуге болады. Солардың бірі — У.Л.Брагг ұсынған силикаттардың структуралық түрлерге белінуі. Әрбір кремний ионының айналасын қоршаған төрт оттегі ионы « түрінде орналасады.
Барлық силикаттардың структурасын осы негізінде шығаруға болады. Мысалы, оларды жеке , тетраэдр са- қинасы, тетраэдр тізбегі, тетраэдр лентасы, тетраэдр парағы, тетраэдр каркасы деп айырады.
Иондардың осылай орналасуы көбіне кристалдардың сырт формасы мен қасиеттерін көрсетеді. Мысалы, тізбекті структурадан асбест (тас кендір), парақты структурадан слюда, каркасты структурадан кварц т. б. құрылады.
Изоморфизм
Изоморфизм деген сөз тең формалық деген мағынада, немесе оны изоструктуралық— тең структуралық деп атауға болады. Химиялық құрамы және геометриялық формалары біркелкі заттардың ертіндіден кристалдық түрінде бірінің орнына бірі бөлінуін изоморфизм дейді.
Изоморфизм беретін заттардың химиялық құрамы жағында да ұқсастық болады. Мысалы, көмір қышқыл тұздары, яғни карбонаттар изоморфизм береді; кальцит (СаС03) , магнезит (MgC03 ) , смитсонит (ZnC03) , сидерит (FеС03) , доломит [CaMg(C03)2] сияқты минералдар да изоморфизм береді. Бұлардың барлығы тригондық сингинияда кристалданады да, жымдастығы әдемі ромбоэдр түрінде болады. Ромбоэдрлардың бұрыштары да бір-біріне ете жақын келеді.
Тең формалық заңның негізгі түсінігі атомдық және иондық радиустардың қатысына келіп тіреледі. Атомдық (иондық) радиустары жақын заттардың формалары да жақын болады.
Изоморфизм бар жерде тең формалас заттардан үздіксіз аралас қоспалар пайда болады.
Мысалы, магнезит пен сидерит араласқанда үздіксіз аралық қоспалардың көп түрлері пайда болады. Қоспада қай металл көп болса, сол металл алға қойылып, арасына үтір қойылады. Мысалы, сидерит көп болса (Fе,Mg)C03, магнезит көп болса (Mg,Fе)С03 болып жазылады. Үтір қойылу себебі Fе мен Mg өз ара бір элементтің атомындай роль атқарады. Бұл қосындыларда темірдің иондық радиусы 0,83А, магнийдікі — 0,78А, демек, бұлар бір-біріне тақау. Егер атомдық (иондық) радиустары онан гөрі алшақтау болса, онда үздіксіз қоспалар емес, тек тен структуралы қосынды пайда болады. Мұның мысалы доломит. Кальцит пен магнезит арасында үздіксіз изоморфтық қосылыстар бола қоймайды, өйткені кальцийдін, иондық радиусы (1,06А) магнийдікінен (0,78А) едәуір үлкен. Доломитта Са мен Mg арасында үтір қойылмайды, өйткені ол изоморфтық қосынды емес, химиялық тұрақ ы қосынды.
Морфотропизм. Заттың химиялық құрамы өзгеруімен қатар соған сәйкес структурасының да өзгеруін морфотропизм дейді. Морфотроптық өзгерістер химиялық жағынан ұқсас заттарда, бір элементтің орнына екінші элемент айырбасталғанда жиі болады. Морфотропизм көбінесе изоморфтық жағдайда кездеседі, сондықтан оны изоморфизмнің бір түрі деп қарайды. Бірақ изоморфизм болуы мүмкін емес кейбір жағдайларда да морфотропизм бола алады.
Полиморфизм
Құрамы бірдей заттардың әр түрлі структура құруын полиморфизм дейді. Полиморфизм — көп формалылық деген сөз, бұл изоморфизмға қарама-қарсы түсінік.
Полиморфизмнің ең айқын мысалына көміртегін алуға болады. Куб формасында кристалданған көміртегі — алмаз, гексагон формасында кристалданған көміртегі — графит. Бұл екі минералдың химиялық тегі бір ғана көміртегі бола тұрса да, кристалдық формалары әр түрлі болғандықтан физикалық қасиеттері де әр түрлі болады.
Алмаз — дүние жүзіндегі ең қатты зат, түсі көбінесе тамаша мөлдір келеді. Онымен тас кеседі, жер бұрғылайды.
Графит — өте жұмсақ зат, ол қолға жұғады, қағазға жазылады, түсі қара сұр.
Басқа заттардың да осы сияқты мысалдары бар. Күкірттің гексагондық, ромбылық және моноклиндік формалары болады.
Кальцит (СаСО3) минералының кристалдық формасы тригондық сингонияға жатады. Химиялық құрамы дәл сондай, бірақ кристалдық формасы ромбылық сингонияға жататын тағы бір минерал бар, оны арагонит деп атайды.
Пирит деп аталатын күкіртті немесе темірлі колчедан (FeS2) куб формасында немесе пентагон-додекаэдр формасында кристалданады. Химиялық құрамы дәл осындай, бірақ формасы ромбылық сингонияға жататын тағы бір минералды марказит деп атайды.
Полиморфизмнің тамаша бір мысалын кварц модификациясынан (яғни түрлерінің өзгеруінен) көруге болады.
Кремний тотығынан тұратын кварц (SiO2) минералының бірнеше формалары бар. Олардың ішінде ең белгілілері — кварц, тридимит, кристобалит, халцедон. Алғашқы үшеуі темен температуралы (α), жоғары тепмературалы (β) болып тағы екіге бөлінеді: α-кварц, β-кварц, α-тридимит, β-тридимит, α-кристобалит, β-кристобалит. Сонымен, бір кварц жеті түрлі формада кристалданады.
Ең темен температурасынан бастағанда 0°-тан 575°-ка дейін α-кварц (және майда кристалды халцедон) пайда болады. Мұның формасы тригондық сингония (тригон-трапецоэдр) болады. Онан жоғары 585—870° аралығында β-кварц тұрақты болады. Ол гексагондық сингонияға (гексагон-трапецоэдрге) жатады.
Онан да жоғары температурада (870°-тен 1470°-қа дейін) β-тридимит тұрақты болады. α-тридимит ромбылық сингонияға, β-тридимит гексагондық сингонияға жатады, яғни сол формаларда тұрақты болады.
Онан жоғары градуста, 1710 градусқа дейін тұрақты болатын β-кристобалит. α-кристобалит тригондык сингонияның псевдокуб формасына жатады. β-кристобалит кубтық сингонияға жатады (октаэдр). Кремний тотығы 1710 градустан жоғары температурада сұйық шыны түріне айналады.
Көп уақыт сақталған α-тридимит қалыпты атмосфералық кысымның өзінде-ақ біртіндеп α-кварцқа , ал β-тридимит β-кварцқа айналады. Кварцтың, тридимиттің және кристобалиттын α және β түрлері де сол сияқты бірі-біріне айналып отырады. Мұндай мысалдар толып жатыр.
Бір заттың бірнеше полиморфтық модификациясының болуы олардың әр түрлі физика-химиялық жағдайда құралғанын көрсетеді.
Қорыта келгенде кристаллохимияның негізі былай тұжырымдалады: кристалдардың геометриялық, физикалық және химиялық сипаттамаларының басын бір жерге қосып, барлығынын негізінде бір тұтас ғылым саласын тудыру.
Дереккөздер
- Кристаллография, минералогия, петрография. Бұл кітап Абай атындағы Қазақтың мемлекеттік педагогты институтының, география факультетінде оқылған лекциялардың негізінде жазылды, 1990. ISBN 2—9—3 254—69
| Бұл мақаланы Уикипедия сапа талаптарына лайықты болуы үшін уикилендіру қажет. |
уикипедия, wiki, кітап, кітаптар, кітапхана, мақала, оқу, жүктеу, тегін, тегін жүктеу, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, сурет, музыка, ән, фильм, кітап, ойын, ойындар, ұялы, андроид, iOS, apple, ұялы телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ДК, веб, компьютер
KristallohimiyaZhalpy tүsinikKristaldardyn barlyk kasietterin olardyn himiyalyk kuramy men geometriyalyk kurylysy arkyly ajyruga bagyttalgan gylymdy kristallohimiya dep atajdy Kristallohimiya bir zhagynan fizikalyk himiyaga ekinshi zhagynan geohimiyaga bajlanysyp zhatkan kristallografiyanyn bir tarauy bolyp tabylady Kristallohimiya gylymnyn zhana bolinip shykkan tarauy Onyn kejbir ideyalary kristallografiya gylymynda erte kezden shyga bastagan Mysaly Steno zany Gayui zany E S Fedorov enbekteri osy kristallografiyanyn bas kadamdary deuge bolady Alajda bul gylymnyn zheke bolinip shygyp oz aldyna gylmi atakka ie bola bastauy kristaldardyn ishki strukturasyn zertteu isterine yagni rentgendik әdiske bajlanysty Kristaldardyn ishki strukturasyn ony kurajtyn atomdardyn aralaryn rentgen sәulesi arkyly olsheu әdisi shykkan son sol struktura men kristaldyn fizikalyk zhәne himiyalyk kasietterin bajlanystyruga mүmkindik tudy Osynyn negizinde O Gasseldin V M Goldshmidtyn zhәne baskalardyn Kristallohimiya atty enbekteri shykty ol 1936 1937 zhyldary orysshaga audarylgan Kristallohimiyanyn zharykka shyguymen bajlanysty Geohimiya gylymy da zharykka shykty bul zhonindegi V M Goldshmidt V I Vernadskij A E Fersman zhәne baskalardyn enbekteri zhogaryda ajtylgan Bularmen katar fizikalyk himiya gylymy damyp kristallohimiyanyn kop mәselelerin zhetildirdi Bul zhoninde A F Kapustinskij biraz enbek sinirdi Rentgen analizin koldanudyn arkasynda kristallografiya gylymynyn ozine de koptegen zhanalyktar endi Sol zhanalyktar da kristallohimiyaga kop әserin tigizdi Bul zhoninde A I Kitajgorodskij V D Kuznecov A V Shubnikov zhәne baskalardyn enbekterin keltiruge bolady Kristallohimiya zhana gana ayak basyp kele zhatkan zhas gylym Biz bul zherde tek sol gylymnyn negizin gana beremiz Kristallohimiyanyn keleshegi zor gylym ekendigin eskerte ketejik Sondyktan onyn negizin bilu kazirgi tabigat gylymdarynyn barlyk tarauyna kazhet Atomdyk zhәne iondyk radiustarAtom yadrosynyn on zaryady men onyn syrtyndagy elektron kabygynyn teris zaryady ten bolatynyn bilemiz Eger yadro men elektron kabygynyn zaryady ten bolmasa onda atom zaryadtalgan bolady Zaryadtalgan atomdy ion dejdi Teris zaryady artyk iondy teris nemese anion dep on zaryady artyk iondy on zaryadty ion nemese kation dep atajdy Eki tүrli zaryadty ion bir birine tartylatyny attas zaryadtardyn bir birinen kashyktauga tyrysatyny burynnan mәlim Baskasha ajtkanda anion men kation arasynda tartu kүshi nemese tebu kүshi bolady Eki ion arasyndagy tartu kүshi men tebu kүshi tengerilgende gana turakty berik kristaldar kurylmak Bul eki kүshtik tengeriluinin olshem birligi eki ionnyn centr arasyndagy ara kashyktygy bolmak Zhalpy alganda kristaldar kurylysyndagy toptalgan bolshekterdin centrleri arasyndagy ara kashyktyktar sol bolshekterdin oz ara әser kүshterinin tengerilgen nәtizhesin korsetedi Kristaldar kuraushy atomdar men iondardyn oz ara әser kүshteri birdej emes olaj bolsa olardyn ara kashyktygy da birdej emes sondyktan kristaldardyn strukturasy da birdej bolmajdy Demek himiyalyk kuramy әr tүrli zattardyn kristaldyk kurylysy da әr tүrli bolady Kristaldyk kurylystyn en basty elementi bolshekterdin ara kashyktygy Ara kashyktykty tabu үshin әrbir atomnyn nemese ionnyn ajnalasynda ozi әser etetin menshikti orisi bar dep esepteledi Osyndaj menshikti әser orisin atomdyk nemese iondyk sfera dep atajdy Al onyn radiusyn atomdyk nemese iondyk radius dejdi Sonymen әrbir atomnyn ionnyn centri korshiles atomnyn ionnyn sfera betine en zhakyn keletin ara kashyktygy nemese orisi atomdyk iondyk radius bolyp tabylady Osy tүsinikter bojynsha kristall kuraushy әrbir belshekterdi atomdardy iondardy shar dep aluga bolady Al kristaldyn strukturasy sol sharlardyn oz ara ornalasyp kalanu tәrtibi dep karastyrylady Sonymen atomdyk iondyk radiustar birinshi zhagynan atomdardyn tabigi kasietine bajlanysty bolsa ekinshi zhagynan kristaldyn geometriyalyk kurylysyna bajlanysty Demek atomdyk iondyk radius kristallohimiya gylymynda en negizgi shamalardyn biri bolyp tabylady Rentgen sәulesin koldanu arkyly osy shamanyn tabyluy gylymga zor әserin tigizdi Sharlardyn ornalasuy zhәne koordinaciyalyk sanBirdej bolshekterden turatyn kristall kurylysyn mysaly zheke elementterdin kristaldaryn alyp karastyrajyk Ondagy atomdardyn barlygy birdej olardyn sferalary da birdej sondyktan birdej sharlardyn tygyzdalyp ornalasuyn yagni kalanuyn zerttejik Birdej sharlardyn tygyzdalyp kalanuynyn eki tүrli әdisi bar Atomdardyn eki kabatynyn kalanuynda bul eki әdistin bir birinen ajyrmashylygy bolmajdy Tek atomdardyn үshinshi kabaty ornalaskanda gana bul әdister sharlardyn kubtyk tygyz kalanuy zhәne sharlardyn geksagondyk tygyz kalanuy bolyp ekige bolinedi Osy eki tүrli kalanu әdisin tүsindiru үshin mynadaj mysal karastyrajyk Eger gorizontal zhazyktykta zhatkan sharlardy bir birine tүjistirip tygyz ornalastyratyn bolsak onda birinshi tizbektegi sharlardyn aralygyna ekinshi tizbektegi sharlar kelip shahmat kataryn kurgan bolar edi Әrbir үsh shardyn centrin tүzu syzykpen kossak үsh kabyrgasy ten үshburysh әrbir tort shardyn centrin tүzu syzykpen kossak romb әrbir alty shardyn centrin tүzu syzykpen kossak alty kyrly forma shygady Osy tүrli shukyr zhoninde үshinshi kabatty eki tүrli zhagdajda ornalastyruga bolady Үshinshi kabattagy sharlar tesik shukyrlardyn үstine tura kelse onda kubtyk tygyz kalanu bolady Al үshinshi kabattagy sharlar biteu shukyrlardyn үstine tura kelse onda geksagondyk tygyz kalanu bolady Kubtyk tygyz kalanganda sharlardyn centrleri birinin үstine biri dәl keletin kabattardyn aralarynda eki aralyk kabat bolady Geksagondyk tygyz kalanganda zhup kabattardyn sharlary birinin astyna biri dәl kelip otyrady al tak kabattardyn sharlary da solaj ornalaskan Demek munda bir aralyk kabat bolady Kop elementterdin strukturasy osy ajtylgan eki formada bolatyny zhogaryda ajtyldy Mysaly kubtyk tygyz kalanu zhak ortalykty kub tүrinde kurylgan metaldarga mys kүmis platina altyn t b zhatady Geksagondyk tygyz kalangan elementterge zhatatyndar berillij magnij myrysh t b Tygyz kalanu strukturasy tek zheke elementterde gana emes sonymen katar kүrdeli kosyndylarda da kop kezdesedi Mysaly iri sferaly iondar kobinese aniondar oz ara tygyz kalanganda olardyn aralaryndagy bos oryndarga usak sferaly iondar kobinese kationdar ornalasady Iri sferalar aralaryndagy bos oryndardy negizinde eki tүrge boledi tәrt shardyn arasyndagy tetraedrlik kuystar alty shardyn arasyndagy oktaedrlik kuystar Tygyz kalangan sharlardyn sany men oktaedrlik kuystardyn sany birdej bolady tetraedrlik kuystardyn sany sharlardyn sanynan eki ese artyk keledi Struktura kurushy bolshekterdin kenistikte oz ara ornalasuyn onaj tүsindiru үshin koordinackyalyk san degen ugym engiziledi Әrbir atomnyn ajnalasynda birdej kashyktykta ornalaskan en zhakyn atomdardyn sanyn koordinaciyalyk san dep atajdy Zhogaryda ajtylgan kubtyk zhәne geksagondyk tygyz kalanu strukturalarynda әrbir atomnyn ajnalasynda birdej kashykta ornalaskan 12 atom bolady Olaj bolsa birdej sharlardyn tygyz kalanu strukturalarynda koordinaciyalyk san 12 Mysaly mys kүmis altyn siyakty kubtyk strukturaly metaldardyn nemese magnij myrysh siyakty geksagondyk strukturaly metaldardyn әrbir atomdarynyn ajnalasynda birdej kashyktykta ornalaskan 12 atom bolady Struktura kurushy sharlardyn radiustary әr tүrli bolyp kelse olardy tygyzdap kalau zany baskasha bolady Mundaj zhagdajda koordinaciyalyk san strukturaga kiretin aniondar men kationdardyn radius ajyrmalaryna bajlanysty Anion men kationnyn radiustary negurlym bir birine zhakyndaj berse koordinaciyalyk san da sogurlym kobeje beredi Kerisinshe osy iondardyn radius ajyrmasy negurlym kashyktaj berse koordinaciyalyk san da sogurlym azaya beredi Kristaldyk simmetriyalyk reshetka zany bojynsha koordinaciyalyk sandar kobinese 2 3 4 6 8 12 bolady Aniondar men kationdar radiusynyn karym katynastary kandaj bolganda koordinaciyalyk san kansha bolatynyn geometriyalyk zholmen shygaratyn erezhe bar Magnus erezhesi 1922 Kation shardyn radiusyn Rk әrpimen aniondikin Ra әrpimen belgilejik Mysaly kationnyn ajnalasynda oktaedrdyn buryshtary siyaktanyp korshagan 6 anion bar yagni onyn koordinaciyalyk sany 6 Mundagy kvadrattyn kabyrgasy 2Ra 2Rk diagonaly 2Ra 2Ra bolady demek 2Ra 2Rk 2 displaystyle sqrt 2 4Rk Kejingi tendikti kyskartyp ykshamdaganda Ra Rk 2 displaystyle sqrt 2 1 0 41 Koordinaciyalyk sany altyga ten strukturanyn turakty shegi osy korsetilgen eki shamanyn biri yagni 0 41 nemese 2 41 sany bolyp tabylady Kristallohimiyanyn kejbir zandaryBiz zhogaryda kristallografiyalyk zandardy durys tүsinu үshin atomdar men iondardy formasy ozgermejtin tүzu shar dep karadyk Al terenirek taldaj kelgende rasynda birsypyra atomdar men iondardyn radiustary azdy kopti ozgeredi Ol ozgeristerdin sebepteri mynalar on zaryad kobejgen sajyn iondyk radius kemidi teris zaryad kobejgen sajyn ol artady temperatura zhogarylagan sajyn kysym kүshi kemigen sajyn atomdyk iondyk radiustar kebinese үlkejedi elektrlik oristin әserinen ionnyn formasy ozgeredi ol deformaciyaga ushyrajdy Ajnaladagy ozimen attas emes iondardyn elektrlik әserinen iondar formalarynyn ozgeruin polyarizaciya dep atajdy Ionnyn radiusy negurlym үlken bolsa zaryady negurlym az bolsa onyn polyarizaciyasy sogurlym kүshti bolady Mundaj kasietter kobinese aniondarda kezdesedi Sondyktan polyarizaciya kobinese aniondarda bolady Kationdardyn radiusy kishirek zaryadtary kүshtirek keledi Sondyktan olar polyarizaciyaga ushyraj kojmajdy birak ajnalasyndagy aniondardyn polyarizaciyaga ushyrauyna sebepshi bolady Osy ajtylgandardyn barlygyn eske ala kelip kristallohimiyanyn negizgi zanyn V M Goldshmidt bylaj dep korsetti kristaldyn kurylysy ony kuraushy bolshekterdin sanymen olardyn olshemderinin katystarymen zhәne polyarizaciyalyk kasietimen anyktalady P Grot zany bojynsha zattyn himiyalyk kuramy negurlym zhabajy bolsa onyn simmetriyasy sogurlym zhogary bolady P Grot zany tek zhuyk molshermen alyngan zan Alajda kop zherde ol dәl keledi Mysaly 27 element kubtyk singoniyada kristaldanady 8 element geksagondyk singoniyada 13 element osy eki singoniyada birdej kristaldanady Kristaldardyn strukturalyk tipteriKristaldardy geometriyalyk formalaryna karaj bolumen katar olardy kuraushy bolshekter men bolshekterdin aralaryndagy kүshterdin tүrine karaj da beledi Biz bul zherde osy mәseleni fizika himiyalyk negizde kenejtejik Bolshekter arasyndagy kurastyru kүshterine karaj kristaldardyn ishki strukturasy mynadaj bolyp bolinedi Metall kristaldary atomdar arasynda erkin auysyp zhүretin elektrondardyn atkaratyn roli basym struktura Bugan mysalga barlyk kүshti metaldar alynady mys altyn magnij t b Kovalenttik nemese gomeopolyustyk atomdyk bajlanysty kristaldar ortak valentti bajlanysy bar kristaldar degen soz Munda kershiles eki atomnyn arasynda ortak eki elektronnan turatyn bajlanys kopirshe pajda bolady Mundaj bajlanystar almaz kristaldarynyn reshetkasynda bolady Iondyk nemese geteropolyustyk bajlanysty kristaldar aniondar men kationdardan kuralgan kristaldar Bugan mysalga as tuzyn zhәne baska tuzdardy aluga bolady Tabigi mineral kosyndylardyn kop tүrleri osy iondyk strukturaga zhatady Iondy radikal iondy kompleks zhәne kabatty kurylystar atalatyn kosyndylar da osy tiptin kүrdeli tүri Molekulalyk kristaldar Van der Vaalstyk bajlanysty kristaldar molekula bolshekterinen kuralgan kristaldar Molekulalar arasyndagy bajlanystar әr tүrli bolady Solardyn ishinde en kop kezdesetin tүri elektr zaryadynyn ten bolinbegendigi yagni Van der Vaals kүshi Molekulalar arasyndagy tartylys kүshi әlsiz keledi sondyktan mundaj kurylysty kristaldar onaj balkygysh ushpaly keledi Molekulalyk struktura kobinese organikalyk zattarga tәn Kristaldardyn osy ajtylgan strukturalyk tipterinen baska olardy kurajtyn bolshekterdin ez ara toptanu tүrine karaj da boluge bolady Solardyn biri U L Bragg usyngan silikattardyn strukturalyk tүrlerge belinui Әrbir kremnij ionynyn ajnalasyn korshagan tort ottegi iony tүrinde ornalasady Barlyk silikattardyn strukturasyn osy negizinde shygaruga bolady Mysaly olardy zheke tetraedr sa kinasy tetraedr tizbegi tetraedr lentasy tetraedr paragy tetraedr karkasy dep ajyrady Iondardyn osylaj ornalasuy kobine kristaldardyn syrt formasy men kasietterin korsetedi Mysaly tizbekti strukturadan asbest tas kendir parakty strukturadan slyuda karkasty strukturadan kvarc t b kurylady IzomorfizmIzomorfizm degen soz ten formalyk degen magynada nemese ony izostrukturalyk ten strukturalyk dep atauga bolady Himiyalyk kuramy zhәne geometriyalyk formalary birkelki zattardyn ertindiden kristaldyk tүrinde birinin ornyna biri bolinuin izomorfizm dejdi Izomorfizm beretin zattardyn himiyalyk kuramy zhagynda da uksastyk bolady Mysaly komir kyshkyl tuzdary yagni karbonattar izomorfizm beredi kalcit SaS03 magnezit MgC03 smitsonit ZnC03 siderit FeS03 dolomit CaMg C03 2 siyakty mineraldar da izomorfizm beredi Bulardyn barlygy trigondyk singiniyada kristaldanady da zhymdastygy әdemi romboedr tүrinde bolady Romboedrlardyn buryshtary da bir birine ete zhakyn keledi Ten formalyk zannyn negizgi tүsinigi atomdyk zhәne iondyk radiustardyn katysyna kelip tireledi Atomdyk iondyk radiustary zhakyn zattardyn formalary da zhakyn bolady Izomorfizm bar zherde ten formalas zattardan үzdiksiz aralas kospalar pajda bolady Mysaly magnezit pen siderit aralaskanda үzdiksiz aralyk kospalardyn kop tүrleri pajda bolady Қospada kaj metall kop bolsa sol metall alga kojylyp arasyna үtir kojylady Mysaly siderit kop bolsa Fe Mg C03 magnezit kop bolsa Mg Fe S03 bolyp zhazylady Үtir kojylu sebebi Fe men Mg oz ara bir elementtin atomyndaj rol atkarady Bul kosyndylarda temirdin iondyk radiusy 0 83A magnijdiki 0 78A demek bular bir birine takau Eger atomdyk iondyk radiustary onan gori alshaktau bolsa onda үzdiksiz kospalar emes tek ten strukturaly kosyndy pajda bolady Munyn mysaly dolomit Kalcit pen magnezit arasynda үzdiksiz izomorftyk kosylystar bola kojmajdy ojtkeni kalcijdin iondyk radiusy 1 06A magnijdikinen 0 78A edәuir үlken Dolomitta Sa men Mg arasynda үtir kojylmajdy ojtkeni ol izomorftyk kosyndy emes himiyalyk turak y kosyndy Morfotropizm Zattyn himiyalyk kuramy ozgeruimen katar sogan sәjkes strukturasynyn da ozgeruin morfotropizm dejdi Morfotroptyk ozgerister himiyalyk zhagynan uksas zattarda bir elementtin ornyna ekinshi element ajyrbastalganda zhii bolady Morfotropizm kobinese izomorftyk zhagdajda kezdesedi sondyktan ony izomorfizmnin bir tүri dep karajdy Birak izomorfizm boluy mүmkin emes kejbir zhagdajlarda da morfotropizm bola alady PolimorfizmҚuramy birdej zattardyn әr tүrli struktura kuruyn polimorfizm dejdi Polimorfizm kop formalylyk degen soz bul izomorfizmga karama karsy tүsinik Polimorfizmnin en ajkyn mysalyna komirtegin aluga bolady Kub formasynda kristaldangan komirtegi almaz geksagon formasynda kristaldangan komirtegi grafit Bul eki mineraldyn himiyalyk tegi bir gana komirtegi bola tursa da kristaldyk formalary әr tүrli bolgandyktan fizikalyk kasietteri de әr tүrli bolady Almaz dүnie zhүzindegi en katty zat tүsi kobinese tamasha moldir keledi Onymen tas kesedi zher burgylajdy Grafit ote zhumsak zat ol kolga zhugady kagazga zhazylady tүsi kara sur Baska zattardyn da osy siyakty mysaldary bar Kүkirttin geksagondyk rombylyk zhәne monoklindik formalary bolady Kalcit SaSO3 mineralynyn kristaldyk formasy trigondyk singoniyaga zhatady Himiyalyk kuramy dәl sondaj birak kristaldyk formasy rombylyk singoniyaga zhatatyn tagy bir mineral bar ony aragonit dep atajdy Pirit dep atalatyn kүkirtti nemese temirli kolchedan FeS2 kub formasynda nemese pentagon dodekaedr formasynda kristaldanady Himiyalyk kuramy dәl osyndaj birak formasy rombylyk singoniyaga zhatatyn tagy bir mineraldy markazit dep atajdy Polimorfizmnin tamasha bir mysalyn kvarc modifikaciyasynan yagni tүrlerinin ozgeruinen koruge bolady Kremnij totygynan turatyn kvarc SiO2 mineralynyn birneshe formalary bar Olardyn ishinde en belgilileri kvarc tridimit kristobalit halcedon Algashky үsheui temen temperaturaly a zhogary tepmeraturaly b bolyp tagy ekige bolinedi a kvarc b kvarc a tridimit b tridimit a kristobalit b kristobalit Sonymen bir kvarc zheti tүrli formada kristaldanady En temen temperaturasynan bastaganda 0 tan 575 ka dejin a kvarc zhәne majda kristaldy halcedon pajda bolady Munyn formasy trigondyk singoniya trigon trapecoedr bolady Onan zhogary 585 870 aralygynda b kvarc turakty bolady Ol geksagondyk singoniyaga geksagon trapecoedrge zhatady Onan da zhogary temperaturada 870 ten 1470 ka dejin b tridimit turakty bolady a tridimit rombylyk singoniyaga b tridimit geksagondyk singoniyaga zhatady yagni sol formalarda turakty bolady Onan zhogary gradusta 1710 graduska dejin turakty bolatyn b kristobalit a kristobalit trigondyk singoniyanyn psevdokub formasyna zhatady b kristobalit kubtyk singoniyaga zhatady oktaedr Kremnij totygy 1710 gradustan zhogary temperaturada sujyk shyny tүrine ajnalady Kop uakyt saktalgan a tridimit kalypty atmosferalyk kysymnyn ozinde ak birtindep a kvarcka al b tridimit b kvarcka ajnalady Kvarctyn tridimittin zhәne kristobalittyn a zhәne b tүrleri de sol siyakty biri birine ajnalyp otyrady Mundaj mysaldar tolyp zhatyr Bir zattyn birneshe polimorftyk modifikaciyasynyn boluy olardyn әr tүrli fizika himiyalyk zhagdajda kuralganyn korsetedi Қoryta kelgende kristallohimiyanyn negizi bylaj tuzhyrymdalady kristaldardyn geometriyalyk fizikalyk zhәne himiyalyk sipattamalarynyn basyn bir zherge kosyp barlygynyn negizinde bir tutas gylym salasyn tudyru DerekkozderKristallografiya mineralogiya petrografiya Bul kitap Abaj atyndagy Қazaktyn memlekettik pedagogty institutynyn geografiya fakultetinde okylgan lekciyalardyn negizinde zhazyldy 1990 ISBN 2 9 3 254 69Bul makalany Uikipediya sapa talaptaryna lajykty boluy үshin uikilendiru kazhet