Кристаллохимия
Кристаллохимия - это наука, которая изучает зависимость внутренней структуры и физических свойств кристаллов от их химического состава.
В основе этой науки используются данные рентгеноструктурного анализа, а также нейтронографии и электронографии. Рентгеноструктурные исследования позволяют с наибольшей точностью измерять расстояние между атомами, ионами и молекулами, а также судить о мотиве расположения частиц в кристаллической структуре. То есть с помощью перечисленных методов анализа можно верифицировать вещества, отличать аморфные тела от кристаллических, определять размеры малых кристаллов, наблюдать за фазовыми изменениями и т. д.
Симметрия: основные понятия
Фигуру называют симметричной, если существуют преобразования, которые переводят ее в саму себя. Данные преобразования представляют собой операции симметрии, которые делятся на собственные вращения и несобственные. Собственные вращения представляют собой повороты вокруг некоторой оси, которые приводят к самосовмещению фигуры. Во время совершения несобственных вращений меняются местами одинаковые части объекта.
Группа симметрии – это совокупность всех операций симметрии фигуры.
Все группы операций симметрии обладают общими математическими свойствами:
- умножение операций в группе ассоциативно,
- в группе есть единичный элемент, который означает, что фигура не преобразуется,
- в группе имеется обратная ей операция («нейтрализующая»).
Выделяют точечные и пространственные группы симметрии. Точечные представляют группы симметрии конечных фигур, а пространственные - бесконечных периодических фигур.
Преобразования конечных фигур называются закрытыми операциями симметрии.
Для обозначения операций и групп симметрии используются алгебраическая (система Шенфлиса) и кристаллографическая (система Германа-Могена) системы. Первая используется в квантовой химии и спектроскопии, вторая - в физике твердого тела.
В системе Шенфлиса используются следующие обозначения:
- e - тождественное преобразование;
- $\mathrm {C_n}$ - собственное вращение на угол $\mathrm {\phi = 360^{\circ}/n}$ по часовой стрелке;
- $\mathrm {S_n}$ - несобственное вращение на угол $\mathrm {\phi = 360^{\circ}/n}$;
- $\mathrm {\sigma}$ - отражение в плоскости;
- i - инверсия координат.
Выделяют 4 точечные группы:
- Низшая (отсутствуют оси порядка больше 2).
- Средняя (одна ось порядка n > 2).
- Высшая (несколько осей порядка n > 2).
- Предельная (бесконечного порядка)
В отличие от системы Шенфлиса в системе Германа – Могена используются другие обозначения операций симметрии, несобственное вращение представлено в виде поворота с инверсией.
Рисунок 1. Точечные группы симметрии в обозначениях по Шенфлису и по Герману-Могену. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
