Отличия физических свойств кристаллических и аморфных тел обусловлены разным расположением молекул. В кристалле молекулы расположены в строгом порядке. Можно точно предсказать расположение молекул, находящихся на больших расстояниях, по взаимному расположению
|
нескольких соседних молекул. Говорят, что расположение молекул в кристалле обладает дальним порядком. Расположение молекул образуют правильную пространственную решетку, в узлах которой находятся молекулы. В аморфном материале дальнего порядка нет. Только между ближайшими соседями выдерживается некоторая закономерность относительного расположения - имеет место ближний порядок. Через узлы кристаллической решетки можно проводить различные системы плоскостей. Наиболее плотно заполненные плоскости - это и есть плоскости спайности. Плоскости спайности удалены друг от друга на наибольшее расстояние по сравнению с другими системами плоскостей. По этой причине при раскалывании молекулы кристалла отделяются именно по этим плоскостям. Расстояния между плоскостями тем меньше, чем менее заполнены эти плоскости молекулами (см. рисунок).
При пропускании рентгеновского света через кристалл происходит дифракция на системе кристаллических плоскостей, подобная дифракции на дифракционной решетке. Рефлексы рассеянного света располагаются в правильную картину, по которой можно восстановить взаимное расположение молекул. При рассеянии на аморфном образце никакой правильной картины не возникает. Получается просто мутное центральное пятно.
|
Самая яркая черта расположения молекул в кристаллической решетке состоит в наличии трансляционной симметрии. Существует система направлений, перемещения кристалла вдоль которых на определенные расстояния совмещают кристалл сам с собой. Любое перемещение, обладающее таким свойством, можно получить из трех векторов - векторов трансляций. На рисунке показаны два вектора трансляции, лежащие в плоскости рисунка. Изображенная плоская решетка совмещается сама с собой после любого смещения вида 
, где m и n - целые числа, 
и 
- векторы трансляции. Существует конечное, вполне определенное, число различных типов симметрии кристаллов, объединяющие трансляционные симметрии и симметрии других видов (оси, плоскости, центры симметрии). Изучением типов симметрий и их влияния на физические свойства кристаллов занимается кристаллография.
Отметим одно интересное обстоятельство. Расположение молекул в кристалле определяется законом взаимодействия соседей и внешними условиями. В зависимости от внешних физических условий (температур и давлений) кристалл может существовать в той или иной модификации. Например, железо до температуры 910оС имеет кристаллическую решетку,
элементарной ячейкой в которой является куб с одним атомом в центре (a -фаза). А в интервале от 910оС до 1400оС устойчивая структура имеет кристаллическую решетку, элементарной ячейкой в которой является куб с атомами в центрах граней (g-фаза). Множественность устойчивых равновесных кристаллографических конфигураций твердых тел называется полиморфизмом. У льда, например, при разных давлениях существует около десятка различных модификаций.
