ванный на плавлении пылинок исходного вещества, падающих в пламени гремучего газа на затравку и т. д. Все эти методы обеспечивают в наст, время возможность детального изучения свойств одиночных кристаллов и их применения в технике: оптике, радиотехнике, электротехнике, точной механике.
Закон постоянства углов. Кристаллы одного и того же вещества могут отличаться друг от друга своей величиной, числом граней и ребер и формой граней. Наблюдая разнообразные формы кристаллов кварца, датский ученый Николай Стеной в 1669 заметил, что все кристаллы этого минерала могут быть приведены в такое положение в пространстве, когда несколько граней и ребер одного кристалла станут в параллельное положение с гранями и ребрами в других кристаллах (рис. 18). Из этих наблюдений следует, что углы между соответственными гранями и ребрами в кристаллах одного и того же вещеРис. 18. Кристаллы квар
ства равны друг другу. ца в параллельном полоВ этом и состоит зажении. кон постоянства углов.
Применяя его к одному и тому же кристаллу в различных стадиях роста, можно придать закону постоянства углов более точную формулировку: во время роста кристалла его грани перемещаются параллельно самим себе, отчего углы между ними не меняются. Этот закон остается справедливым во всех случаях, когда кристаллы вырастают в такой обстановке, которая гарантирует им многогранную форму. В’ тех случаях, когда кристаллический иттдивидуум вырастает не в форме многогранника, а, напр.^в форме шара или иной, лишенной плоскостей форме, этот закон, очевидно, теряет свой смысл. Одним из важных практических следствий закона постоянства углов является возможность определения вещества по углам кристалла. После длинной и интересной истории развития самой техники измерения кристаллов (гониометрия) мы в наст, время, после работ Федорова, Болдырева и других, можем считать эту задачу кристаллографической диагностики вещества в основном решенной.
Факторы, влияющие на форму кристаллов.
Все факторы, к-рые оказывают то или иное влияние на форму растущих кристаллов, можно разделить на две резко отличающиеся друг от друга категории. К первой категории, случайных, относятся такие факторы, к-рые не связаны с самим механизмом процесса кристаллизации и влияние к-рых принципиально может быть устранено целиком. Например, если кристалл во время роста лежит на дне кристаллизатора на какой-либо из своих граней, то на этой грани, естественно, не может или почти не может отлагаться кристаллизующееся вещество; подвешивая кристалл на нитке, мы целиком устраняем влияние этого фактора. Заставляя кристалл вращаться около горизонтальной оси, можно в значительной мере устранить также и влияние на форму кристаллов концентрационных потоков, возникающих в растворе, благодаря действию силы тяжести, заставляющей более тяжелые (т. е. более холодные или более концентрированные) участки жидкости опускаться вниз, а более легкие — подниматься вверх. Ко второй категории относятся факторы, присущие самому процессу кристаллизации и от него неотъемлемые, это — тем 142
пература, давление и химический состав кристаллизационной среды. Мы будем называть их существенными факторами. Влияние температуры кристаллизации, вернее, степени предварительного переохлаждения, на форму образующихся кристаллов удобно наблюдать под микроскопом в поляризованном свете на салоле.
Если вести кристаллизацию при температуре, близкой к температуре плавления (30—42°), то образующиеся кристаллы имеют форму ромбов, при температуре ниже 23° образуются «лодочки». В интервале 23—30° вырастают промежуточные формы. Влияние химического состава легко показать на кристаллах обыкновенной соли, к-рая из чистого водного раствора кристаллизуется в кубах, а из раствора, содержащего мочевину, — в октаедрах. Хлорноватокислый натр (NaC103) из чистого водного раствора выпадает в форме кубов, а из раствора, содержащего сернокислый натр, — в тетраедрах. Объяснение влияния химических примесей на форму кристаллов видят в изменении вязкости раствора, в химических взаимодействиях между раствором и примесью, в адсорбции кристаллическими гранями добавляемых веществ.
Идеальная форма кристаллов. Та форма, которую принимает кристалл тогда, когда при его росте полностью устранены случайные факторы, называется идеальной. На практике весьма часто можно встретить кристаллы, по форме близкие к идеальной. В такой форме обращает на себя внимание то, что она обычно состоит из нескольких сортов равных между собой граней, напр. кристалл квасцов обычно имеет три сорта граней: шесть восьмиугольных, восемь шестиугольных и двенадцать четырехугольных (рис. 19). Если мы возьмем только восьмиугольные грани и продолжим их до взаимного пересечения, то Рис. 19. Идеальная кристалла получим куб; сделав то же форма квасцов и разложесамое с шестиугольными ние ее на простые гранями, получим октаедр; формы: а — -куб, Ь — октаедр и с — ромбичетырехугольные грани об
ческий додекаедр. разуют при взаимном пересечении многогранник, называемый ромбическим додекаедром. Многогранники, состоящие из равных граней, называются простыми формами. Идеальная форма обычно является комбинацией простых форм. Теоретически можно обосновать возможность существования для кристаллов не более 47 типичных простых форм (рис. 20).
Кристаллографическое
равенство
граней.
Привычное понятие геометрического равенства не совпадает с понятием равенства в К. Предмет и его зеркальное изображение (правая и левая рука) в геометрии считаются неравными друг другу, в К. — равными. С другой стороны, две фигуры, к-рые при воображаемом наложении друг на друга совпадают всеми своими точками, в геометрии всегда считаются равными, а в К. — только тогда, когда обе фигуры обладают одинаковыми физическими свойствами. Наилучшим критерием кристаллографического равенства граней служат одинаковые фигуры травления, к-рые получаются при действии слабых растворителей на исследуемой грани. На рис. 21 показана микрофотография фигур травления на разных гранях кристалла
