Драгоценные камни

Разнообразие по форме кристаллов очень велико. Кристаллы могут иметь от четырех до нескольких сотен граней. Но при этом они обладают мечательным свойством - какими бы ни были размеры, форма и число граней одного и того же кристалла, все плоские грани пересекаются друг с другом под определенными углами. Углы между подобными гранями всегда по природе одинаковы. Кристаллы каменной соли могут иметь различную форму,такую как, форму куба, призмы или тела более сложной формы параллелепипеда, но всегда грани всех кристалов пересекаются под прямым углом. Грани кварца преобладают формой неправильных шестиугольников, но междугранные углы всегда сто двадцать градусов. В 1669 г. нашли закон постоянства углов, датским ученым Николаем Стено, до сих пор является важнейшим законом науки о кристаллах которая носит название, кристаллография. Измерение углов между гранями кристаллов несет очень важное практическое значение, так как по полученным результатам этих измерений во многих случаях может быть правильно определена природа минерала. Наиболее простым прибором для измерения углов кристалла является (прикладной) гониометр. Использовать гониометр возможно только при исследовании больших кристаллов, небольшая и вероятность совпадения и точность измерений, выполненных при его помощи.В лабораторных условиях измерение углов между гранями кристаллов обычно проводят при помощи сложнейших и тонких приборов.Кристаллики геометрически верной формы встречаются в природе достаточно редко. Одновременное действие неблагоприятных причинных факторов, как колебание температуры, теснота окружения вследствии награмождения соседними теламиотносительной твердости, не позволяют приобрести характерную форму растущему кристаллу . Кроме того, значительная часть кристаллов, имевших в далеком прошлом совершенную огранку, успела утратить ее под действием воды, ветра, трения о другие твердые тела. Так, многие округлые прозрачные зерна, которые можно найти в прибрежном песке, являются кристаллами кварца, лишившимися граней в результате длительного трения друг о друга. Существует несколько способов, позволяющих узнать, является ли твердое тело кристаллом. Самый простой из них, но очень малопригодный для использования, был открыт в результате случайного наблюдения в конце XVIII в. Французский ученый Ренне Г. нечаянно уронил один из кристаллов своей коллекции. Обратив внимание и досконально рассмотрев осколки кристалла, он заметил, что многие из кусочков представляют собой уменьшенные копии исходного образца. Замечательное присущее свойство многих кристаллов при дроблении давать осколки, по форме подобные исходному кристаллу, позволило ученому высказать гипотезу: все кристаллы состоят из плотно уложенных рядами маленьких, невидимых в микроскоп, частиц, имеющих присущую данному веществу правильную геометрическую форму. Различностное количество форм подобных геометрическим Ренне объяснил не только многообразие форм «кирпичики», из которых они состоят, но и различные способы их укладки. Гипотеза ученого верно отразила сущность явления- плотное и упорядоченное расположение элементов структурных кристаллов, но не дала ответа на целый ряд важных вопросов. Существует ли предел сохранению формы? Если существует, то что представляет собой самый маленький «кирпичик»? Имеют ли атомы и молекулы вещества форму многогранников? Еще в XVIII в. Роберт Гук- английский ученый и Христиан Гюйгенс голландский ученый обратили внимание на возможность построения многогранников правильной формы из укладываемых плотно шаров. Ученые предположили, что из шарообразных частиц построены кристаллы—молекул или атомов . Согласно этой гипотезе внешние формы кристаллов являются следствием индивидуальности плотной упаковки молекул (атомов). Независимо от них к такому же выводу пришел в 1748 г. великий русский ученый М. В. Ломоносов. Каждый шар при плотной укладке в единый плоский слой оказывается окруженным другими шестью шарами, их центры образуют шестиугольник правильной формы. Если вести по лункам между шарами первого слоя укладку второго слоя , то как и первый,второй слой окажется таким же, только относительно малюсеньким в пространстве. Укладка может быть осуществлена двумя способами третьего слоя шаров . 1-способ. в лунки, находящиеся точно над шарами первого слоя укладываются шары третьего слоя , и оказывается точной копией первого , третий слой . При последующем повторе укладки слоев первым способом получается структура, которая носит название гексагональная плотноупакованная структура. Во 2-ом способе не находящиеся точно над шарами первого слоя , шары третьего слоя укладываются в лунки . При таком способе упаковки вырисовывается структура, которая носит название кубическая плотноупакованная структура. Обе упаковки дают степень заполнения объема семдесят четыре процента. При укладке шаров ряд за рядом способом гексагональной плотной упаковки можно получить правильную шестигранную призму, второй способ упаковки ведет к возможности построения куба из шаров. Никакой другой способ расположения шаров в пространстве при отсутствии их деформации большей степени заполнения объема не дает. Если при построении кристаллов из атомов или молекул действует принцип плотной упаковки, то, казалось бы, в природе должны встречаться кристаллы только в виде шестигранных призм и кубов. Кристаллы этой формы действительно являются очень распространеными. Гексагональная плотная упаковка атомов может соответствовать таким , например,как форме кристаллов цинка,кадмия , магния. Кубическая плотная упаковка соответствует форме кристаллов меди,серебра, алюминия, золота и другим металлам. Но такими двумя формами многообразность мира кристаллов вовсе не ограничивается. Разнообразность явления форм кристаллов, которые не соответствуют принципу плотной упаковки равных по размеру шаров, может иметь разнличные причины. Во-первых, кристалл может быть построен с соблюдением принципа плотной упаковки, из молекул, из атомов разных размеров ,которые имеют форму, сильно отличающуюся от шароподобных . Атомы О и Н имеют форму шара. При взаимодействии двух атомов водорода и одного атома кислорода происходит проникновение электронных оболочек друг в друга. Поэтому молекула воды имеет форму, облака правильной формы.Направленность связей определяется структурностью внешней электронной оболочки атомов,только в следствии соединения атомных кристаллов , в кристаллах из молекул — строением молекул. При затвердевании воды плотная упаковка ее молекул не может осуществляться тем же способом, что и упаковка равновеликих шаров. Во - вторых, отличие упаковки атомов или молекул от плотнейшей может быть объяснено существованием более сильных связей между ними по определенным направлениям. Разобраться В связи с этим часто применяется способ отображения строения кристаллов при помощи кристаллической решетки. Решотка представляет собой сетку в пространстве, узлы которой совпадают с положением центров атомов (молекул) в кристалле. в устройстве кристаллов, пользуясь только объемными моделями их строения, довольно трудно.Такие объекты можна просматривать насквозь, но нельзя ничего узнать по ним о размерах частиц,форме слагающихся кристаллов.