Кристалогра́фія (англ. crystallography) — наука про кристали, їх будову та властивості, а також процеси їх утворення та росту. Вона пов'язана з мінералогією, фізикою твердого тіла та хімією.
Кристалографія | |
Тема вивчення/дослідження | кристал |
---|---|
Кристалографія у Вікісховищі |
Історія
Як окрема наука кристалографія зародилася в середині XVII століття. В Україні дослідження з кристалографії проводять Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення імені М. П. Семененка НАН України, кафедри університетів (Київського, Львівського та ін.).
Спочатку кристалографічні ідеї зародилися при спостереженні й вивченні природних об'єктів — мінералів і гірських порід, що складають земну кору, у більшості своїй кристалічних, бо кристали — основна форма існування твердих тіл. Тому можна вважати, що в створенні кристалографії як науки велику роль відіграла геологія. Історія розвитку науки про кристали цікава і своєрідна. Кристалографія як наука розвивалася нерівномірно. Тривалий — багатовіковий — період поступового накопичення відомостей про камені, з якими з часів глибокої старовини люди мали справу, вживаючи їх для найрізноманітніших цілей, використовуючи їх корисні властивості (твердість, прозорість, здатність певним чином розколюватися), можна вважати передісторією науки. Окремі знахідки кристалів мінералів дивували й навіть вражали людей своєю незвичайною формою, прозорістю, світловою грою на гранях. Часто властивості таких чудодійних каменів пов'язували з божественними силами, а самим кристалам приписували магічні властивості. Так, ще декілька віків тому в Китаї при похованні на язик померлого клали спеціальний амулет з агату — символ воскресіння мертвих. Вважалося, що носіння того або іншого каменю може зробити людину приємною в суспільстві, а його мову осмисленою і виразною, що, наприклад, кристали гірського кришталю запобігають поганим снам, допомагають у веденні судових справ, лікують душевний розлад і меланхолію. Навіть в середні віки учені ще не могли пояснити істинне походження кристалів. Вважали, наприклад, що кристали гірського кришталю — це стійка форма льоду, — та і саме слово «кристал» пішло від грецького «кристаллос», що за часів Гомера означало прозорий лід. Згодом цей термін був поширений спочатку на прозорі, а потім і на непрозорі тіла з природною багатогранною формою. Аж до XVI ст. далі за опис дивовижних незграбних тіл справа не йшла.
З давніх-давен люди намагалися здійснити перші спроби на основі ідей симетрії побудувати ідеалізовану модель Землі загалом і навіть зв'язати в єдину гармонічну систему весь Всесвіт. Прикладом є космогонічна геометрія Платона, що базувалася на п'яти високо симетричних правильних багатогранниках — Платонових тілах — з однаковими гранями, ребрами та вершинами. Чотири з них символізували елементи, з яких будується світ: вогонь, повітря, вода та земля. П'ятий багатогранник нібито відповідав контурам Всесвіту, бувши символом небесної сфери. Набагато пізніше, майже через 20 століть, німецький математик і астроном І. Кеплер у своїй книзі «Гармонія світу» спробував, виходячи з єдиного геометричного принципу, розрахувати число орбіт, їх відносні розміри і характер руху планет, тим самим нібито розкрити задум самого Творця. Першим кроком на шляху до пізнання глобальної симетрії нашої планети слід вважати спостереження Арістотеля, що свідчать про кулеподібність Землі. Набагато пізніше в працях І. Ньютона та інших дослідників природи було відзначено поступове зниження власної симетрії Землі у міру уточнення її форми: від кулі — до еліпсоїда обертання, далі до тривісного еліпсоїда і зрештою — до геоїда більш складної форми.
В кінці ХІХ ст. Л. Грін та А. Лаппарент уподібнили земну кулю до тетраедра у чистому вигляді, виходячи з того, що тетраедр за даного об'єму має найбільшу поверхневу площу і є тією формою «до якої тяжіє земна кора при деформації», бо зміна фігури Землі під впливом силових полів, що проковзають по її тілу, веде до перебудови електромагнітних зв'язків в самій речовині Землі. Будь-яка ж перебудова супроводжується напругою, появою у речовині різних хвиль — звукових, сейсмічних тощо. Інтерференція цих хвиль може привести до деяких наближень фігури Землі до форми багатогранника. Попри те, що геометрія кристалів здавалася таємничою та нерозв'язною задачею, потроху накопичувались факти про властивості кристалів при їх ограновуванні. Тільки в часи Відродження (XVI ст.) з'явилися перші здогадки про можливі закономірності внутрішньої будови кристалів. У 1899 році викладач фізики Дерптського (Тартуського) університету Михайло Косач — рідний брат Лесі Українки — захистив магістерську дисертацію «Відбивання світла в одновісному кристалічному середовищі».
Основні розділи кристалографії
Основні розділи кристалографії: геометрична кристалографія (вивчає симетрію, структуру і морфологію кристалів), кристалогенез (вивчає утворення й ріст кристалів), фізична кристалографія (вивчає фізичні властивості кристалів — механічні, оптичні, теплові), кристалохімія (вивчає зв'язок між хімічним складом речовини і її фізичними й хімічним властивостям) й (методи й апаратура для вирощування кристалів і використання їх у техніці). Розвивається новий напрям — .
Найважливіші методи дослідження у кристалографії
При розгляді процесів зародження та росту кристалів використовують загальні принципи термодинаміки та закономірності фазових переходів і поверхневих явищ з врахуванням їхньої взаємодії з середовищем, атомно-молекулярної структури й анізотропії властивостей. Досліджують також відхилення від ідеальної кристалічної ґратки, зумовлені дефектами, що виникають в процесі росту кристалів або в результаті зовнішнього впливу на них.
Найважливіші з методів дослідження кристалографії: гоніометричний, хімічний, фізичний та ін. До традиційних методів структурної кристалографії належать: рентгеноструктурний аналіз, електронографія, нейтронографія, ІЧ-спектроскопія, оптична колориметрія, електронний і ядерний магнітний резонанс та ін. Основи математичного апарата кристалографії — і тензорне числення.
Рентгенокристалографія — метод визначення просторового розташування атомів у кристалі за допомогою аналізу дифракції рентгенівського випромінення.
В останні десятиріччя широко використовуються комп'ютерні методи розрахунку кристалів і методи передбачення кристалічних структур із заданими наперед властивостями.
Див. також
Література
Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Кристалографія |
- Кристалографія / Р. Є. Гладишевський // Енциклопедія Сучасної України [Електронний ресурс] / Редкол.: І. М. Дзюба, А. І. Жуковський, М. Г. Железняк [та ін.] ; НАН України, НТШ. — К. : Інститут енциклопедичних досліджень НАН України, 2014. — Режим доступу: https://esu.com.ua/article-1605
- Аншелес О. М. Начала Кристаллографии. Л.: изд-во АН СССР, 1952. — 276 с. (рос.)
- Вайнштейн Б. К. Современная кристаллография. Т.1. Симметрия кристаллов. Методы структурной кристаллографии. — М.: Наука, 1979. — 384 с. (рос.)
- Егоров-Тисьменко Ю. К., Литвинская Г. П., Загальская Ю. Г. Кристаллография. — М.: изд-во МГУ, 1992. — 288 с. (рос.)
- Костов И. Кристаллография / пер. с болг. — М.: Мир, 1965. — 528 с. (рос.)
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — .
- Попов Г. М., Шафрановский И. И. Кристаллография. — М.: Высшая школа, 1972. — 352 с. (рос.)
Це незавершена стаття з геології. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Kristalogra fiya angl crystallography nauka pro kristali yih budovu ta vlastivosti a takozh procesi yih utvorennya ta rostu Vona pov yazana z mineralogiyeyu fizikoyu tverdogo tila ta himiyeyu Kristalografiya Tema vivchennya doslidzhennyakristal Kristalografiya u VikishovishiKristalichna budova titanatu stronciyu Yaskravi atomi Sr temnishi Ti Zobrazhennya otrimane u elektronnomu mikroskopi visokoyi rozriznyalnoyi zdatnostiIstoriyaYak okrema nauka kristalografiya zarodilasya v seredini XVII stolittya V Ukrayini doslidzhennya z kristalografiyi provodyat Institut geohimiyi mineralogiyi ta rudoutvorennya imeni M P Semenenka NAN Ukrayini kafedri universitetiv Kiyivskogo Lvivskogo ta in Spochatku kristalografichni ideyi zarodilisya pri sposterezhenni j vivchenni prirodnih ob yektiv mineraliv i girskih porid sho skladayut zemnu koru u bilshosti svoyij kristalichnih bo kristali osnovna forma isnuvannya tverdih til Tomu mozhna vvazhati sho v stvorenni kristalografiyi yak nauki veliku rol vidigrala geologiya Istoriya rozvitku nauki pro kristali cikava i svoyeridna Kristalografiya yak nauka rozvivalasya nerivnomirno Trivalij bagatovikovij period postupovogo nakopichennya vidomostej pro kameni z yakimi z chasiv glibokoyi starovini lyudi mali spravu vzhivayuchi yih dlya najriznomanitnishih cilej vikoristovuyuchi yih korisni vlastivosti tverdist prozorist zdatnist pevnim chinom rozkolyuvatisya mozhna vvazhati peredistoriyeyu nauki Okremi znahidki kristaliv mineraliv divuvali j navit vrazhali lyudej svoyeyu nezvichajnoyu formoyu prozoristyu svitlovoyu groyu na granyah Chasto vlastivosti takih chudodijnih kameniv pov yazuvali z bozhestvennimi silami a samim kristalam pripisuvali magichni vlastivosti Tak she dekilka vikiv tomu v Kitayi pri pohovanni na yazik pomerlogo klali specialnij amulet z agatu simvol voskresinnya mertvih Vvazhalosya sho nosinnya togo abo inshogo kamenyu mozhe zrobiti lyudinu priyemnoyu v suspilstvi a jogo movu osmislenoyu i viraznoyu sho napriklad kristali girskogo krishtalyu zapobigayut poganim snam dopomagayut u vedenni sudovih sprav likuyut dushevnij rozlad i melanholiyu Navit v seredni viki ucheni she ne mogli poyasniti istinne pohodzhennya kristaliv Vvazhali napriklad sho kristali girskogo krishtalyu ce stijka forma lodu ta i same slovo kristal pishlo vid greckogo kristallos sho za chasiv Gomera oznachalo prozorij lid Zgodom cej termin buv poshirenij spochatku na prozori a potim i na neprozori tila z prirodnoyu bagatogrannoyu formoyu Azh do XVI st dali za opis divovizhnih nezgrabnih til sprava ne jshla Z davnih daven lyudi namagalisya zdijsniti pershi sprobi na osnovi idej simetriyi pobuduvati idealizovanu model Zemli zagalom i navit zv yazati v yedinu garmonichnu sistemu ves Vsesvit Prikladom ye kosmogonichna geometriya Platona sho bazuvalasya na p yati visoko simetrichnih pravilnih bagatogrannikah Platonovih tilah z odnakovimi granyami rebrami ta vershinami Chotiri z nih simvolizuvali elementi z yakih buduyetsya svit vogon povitrya voda ta zemlya P yatij bagatogrannik nibito vidpovidav konturam Vsesvitu buvshi simvolom nebesnoyi sferi Nabagato piznishe majzhe cherez 20 stolit nimeckij matematik i astronom I Kepler u svoyij knizi Garmoniya svitu sprobuvav vihodyachi z yedinogo geometrichnogo principu rozrahuvati chislo orbit yih vidnosni rozmiri i harakter ruhu planet tim samim nibito rozkriti zadum samogo Tvorcya Pershim krokom na shlyahu do piznannya globalnoyi simetriyi nashoyi planeti slid vvazhati sposterezhennya Aristotelya sho svidchat pro kulepodibnist Zemli Nabagato piznishe v pracyah I Nyutona ta inshih doslidnikiv prirodi bulo vidznacheno postupove znizhennya vlasnoyi simetriyi Zemli u miru utochnennya yiyi formi vid kuli do elipsoyida obertannya dali do trivisnogo elipsoyida i zreshtoyu do geoyida bilsh skladnoyi formi V kinci HIH st L Grin ta A Lapparent upodibnili zemnu kulyu do tetraedra u chistomu viglyadi vihodyachi z togo sho tetraedr za danogo ob yemu maye najbilshu poverhnevu ploshu i ye tiyeyu formoyu do yakoyi tyazhiye zemna kora pri deformaciyi bo zmina figuri Zemli pid vplivom silovih poliv sho prokovzayut po yiyi tilu vede do perebudovi elektromagnitnih zv yazkiv v samij rechovini Zemli Bud yaka zh perebudova suprovodzhuyetsya naprugoyu poyavoyu u rechovini riznih hvil zvukovih sejsmichnih tosho Interferenciya cih hvil mozhe privesti do deyakih nablizhen figuri Zemli do formi bagatogrannika Popri te sho geometriya kristaliv zdavalasya tayemnichoyu ta nerozv yaznoyu zadacheyu potrohu nakopichuvalis fakti pro vlastivosti kristaliv pri yih ogranovuvanni Tilki v chasi Vidrodzhennya XVI st z yavilisya pershi zdogadki pro mozhlivi zakonomirnosti vnutrishnoyi budovi kristaliv U 1899 roci vikladach fiziki Derptskogo Tartuskogo universitetu Mihajlo Kosach ridnij brat Lesi Ukrayinki zahistiv magistersku disertaciyu Vidbivannya svitla v odnovisnomu kristalichnomu seredovishi Osnovni rozdili kristalografiyiOsnovni rozdili kristalografiyi geometrichna kristalografiya vivchaye simetriyu strukturu i morfologiyu kristaliv kristalogenez vivchaye utvorennya j rist kristaliv fizichna kristalografiya vivchaye fizichni vlastivosti kristaliv mehanichni optichni teplovi kristalohimiya vivchaye zv yazok mizh himichnim skladom rechovini i yiyi fizichnimi j himichnim vlastivostyam j metodi j aparatura dlya viroshuvannya kristaliv i vikoristannya yih u tehnici Rozvivayetsya novij napryam Najvazhlivishi metodi doslidzhennya u kristalografiyiPri rozglyadi procesiv zarodzhennya ta rostu kristaliv vikoristovuyut zagalni principi termodinamiki ta zakonomirnosti fazovih perehodiv i poverhnevih yavish z vrahuvannyam yihnoyi vzayemodiyi z seredovishem atomno molekulyarnoyi strukturi j anizotropiyi vlastivostej Doslidzhuyut takozh vidhilennya vid idealnoyi kristalichnoyi gratki zumovleni defektami sho vinikayut v procesi rostu kristaliv abo v rezultati zovnishnogo vplivu na nih Najvazhlivishi z metodiv doslidzhennya kristalografiyi goniometrichnij himichnij fizichnij ta in Do tradicijnih metodiv strukturnoyi kristalografiyi nalezhat rentgenostrukturnij analiz elektronografiya nejtronografiya ICh spektroskopiya optichna kolorimetriya elektronnij i yadernij magnitnij rezonans ta in Osnovi matematichnogo aparata kristalografiyi i tenzorne chislennya Rentgenokristalografiya metod viznachennya prostorovogo roztashuvannya atomiv u kristali za dopomogoyu analizu difrakciyi rentgenivskogo viprominennya V ostanni desyatirichchya shiroko vikoristovuyutsya komp yuterni metodi rozrahunku kristaliv i metodi peredbachennya kristalichnih struktur iz zadanimi napered vlastivostyami Div takozhKristalografiya mineralogichna EndokriptiyaLiteraturaVikishovishe maye multimedijni dani za temoyu Kristalografiya Kristalografiya R Ye Gladishevskij Enciklopediya Suchasnoyi Ukrayini Elektronnij resurs Redkol I M Dzyuba A I Zhukovskij M G Zheleznyak ta in NAN Ukrayini NTSh K Institut enciklopedichnih doslidzhen NAN Ukrayini 2014 Rezhim dostupu https esu com ua article 1605 Ansheles O M Nachala Kristallografii L izd vo AN SSSR 1952 276 s ros Vajnshtejn B K Sovremennaya kristallografiya T 1 Simmetriya kristallov Metody strukturnoj kristallografii M Nauka 1979 384 s ros Egorov Tismenko Yu K Litvinskaya G P Zagalskaya Yu G Kristallografiya M izd vo MGU 1992 288 s ros Kostov I Kristallografiya per s bolg M Mir 1965 528 s ros Mala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Donbas 2004 T 1 A K 640 s ISBN 966 7804 14 3 Popov G M Shafranovskij I I Kristallografiya M Vysshaya shkola 1972 352 s ros Ce nezavershena stattya z geologiyi Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi