КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЁТКА
при
сущее веществу в кристаллич. состоянии правильное расположение атомов (ионов,
молекул), характеризующееся периодич. повторяемостью в трёх измерениях.
Ввиду такой периодичности для описания К. р. достаточно знать размещение
атомов в элементарной ячейке, повторением к-рой путём параллельных дискретных
переносов (трансляций) образуется вся структура кристалла. В соответствии
с симметрией кристалла элементарная ячейка имеет форму косоугольного или
прямоугольного параллелепипеда, квадратной или шестиугольной призмы, куба
(см. рис.). Размеры рёбер элементарной ячейки а, b, с наз. периодами
идентичности.
Математич. схемой К. р., в к-рой остаются
лишь геометрич. параметры переносов, но не указывается конкретное размещение
атомов в данной структуре, является пространственная решётка. В ней система
трансляций, присущих данной К. р., изображается в виде системы точек -
узлов. Существует 14 различающихся по симметрии пространственных трансляционных
решёток, называемых Браве решётками. К. р. может иметь и дополнит.
элементы симметрии - оси, плоскости, центр симметрии. Всего существует
230 пространственных групп симметрии, причём подгруппой, определяющей К.
р., обязательно является соответствующая группа переносов (см. Симметрия
кристаллов). Существованием К. р. объясняются анизотропия свойств
кристаллов, плоская форма их граней, постоянство углов и др. законы геометрич.
кристаллографии.
Геометрич.
измерение кристалла даёт величины углов элементарной ячейки и на основании
закона рациональности параметров отношение периодов идентичности. Определение
размеров ячеек и размещения в них атомов или молекул, составляющих данную
структуру, производится с помощью рентгенографии,
нейтронографии
или
электронографии.
В элементарной ячейке К. р. может размещаться
от одного (для химич. элементов) до десятков и сотен (для химических соединений)
или тысяч и даже миллионов (белки, вирусы) атомов, в соответствии с чем
периоды идентичности составляют от неск. А до сотен и тысяч А. При этом
любому атому в данной ячейке соответствует трансляционно равный ему атом
в каждой др. ячейке кристалла.
Иногда, если количество атомов того
или иного сорта в ячейке невелико и они различаются к.-л. дополнит. качеством,
напр. определ. ориентацией магнитного момента, в физике твёрдого тела для
их описания вводят понятие подрешёток данной К. р. (см. Магнетизм, Антиферромагнетизм).
Существование К. р. объясняется тем,
что равновесие сил притяжения и отталкивания между атомами, дающее минимум
потенциальной энергии всей системы, достигается именно при условии трёхмерной
периодичности. В простейших случаях это можно интерпретировать геометрически
как следствие укладки в кристалле атомов, молекул наиболее плотно друг
к другу.
Представление об атомистичности, прерывности
К. р. односторонне. В действительности электронные оболочки атомов, объединённых
в К. р. химич. связями, перекрываются. Это позволяет рассматривать К. р.
как непрерывное периодич. распределение отрицат. заряда, имеющее максимумы
около дискретно расположенных ядер.
К. р. не является статич. образованием.
Атомы или молекулы, образующие К. р., колеблются около положений равновесия,
причём характер колебаний (динамика К. р.) зависит от симметрии, координации
атомов, энергии связи. Известны случаи вращения молекул в К. р. С повышением
темп-ры колебания частиц усиливаются, что приводит к разрушению К. р. и
переходу вещества в жидкоесостояние (см. Колебания кристаллы-уеской
решётки).
Реальная структура кристалла всегда
отличается от идеальной схемы, описываемой понятием К. р., поскольку, помимо
всегда имеющих место тепловых колебаний атомов, трансляционно "равные"
атомы могут в действительности отличаться по атомному номеру (изоморфизм),
по
массе ядра (изотопический изоморфна м). Кроме того, в реальном кристалле
всегда имеются различного рода дефекты: примесные атомы, вакансии, дислокации
и
т. д. (см. Дефекты в кристаллах).
Лит.: Шубников А. В.. Флинт
Е. Е., Бокий Г. Б., Основы кристаллографии, М. - Л., 1940; Делоне Б. Н.,
Александров А., Математические основы структурного анализа кристаллов...,
Л. - М., 1934; Белов Н. В., Структура ионных кристаллов и металлических
фаз, М., 1947.
Б. К. Вайнштейн, А.А.Гусев.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я