Кристаллы — это неотъемлемая часть нашей жизни, они окружают нас повсюду. Мы сталкиваемся с ними ежедневно, порой даже не задумываясь об этом. Они падают с неба в виде снега, мы используем их в качестве приправы (соль, сахар), отдыхаем на песчаных пляжах, состоящих из мелких кристалликов кварца, и ценим украшения с драгоценными камнями. Мир кристаллов невероятно разнообразен, но всех их объединяет одно ключевое свойство — симметрия.
Симметрия — основа строения
В любом кристалле можно обнаружить элементы симметрии: центр, плоскость или ось. Если представить вращение кристалла вокруг оси симметрии, то за полный оборот в 360° его грани могут несколько раз совпасть с исходным положением. Количество таких совпадений определяет порядок оси симметрии. Именно комбинации и количество этих элементов — центров, плоскостей и осей разного порядка — лежат в основе научной классификации кристаллов по семи сингониям. Названия классов порой звучат как сложные скороговорки: дитетрагонально-бипирамидальный, тетрагонально-трапециевидный.
Один или много: монокристаллы и поликристаллы
Существует и более простая для восприятия классификация, основанная на структуре. Монокристалл — это одиночный, самостоятельный кристалл, который может достигать внушительных размеров, как, например, кристаллы горного хрусталя. Поликристалл — это, напротив, агрегат, сросток множества мелких кристалликов, тесно сросшихся друг с другом.
Кристаллические агрегаты: друзы, жеоды и другие формы
Природные условия создают удивительные кристаллические образования. Жеоды — это полости в горных породах, стенки которых покрыты кристаллами, растущими внутрь. Друза (от немецкого «Druse» — щётка) — это группа кристаллов, сросшихся на одном основании и направленных в разные стороны, напоминающая кисть или цветок. Такие формы характерны для кварца, аметиста, цитрина.
Обратите внимание: Опрос: были ли у вас такие вещи из СССР❓список вещей СССР, которые меня удивили.
Среди других типов срастаний выделяют параллельные сростки и двойники (срастание двух кристаллов по определённому закону). Интересны включения в кристаллах, например, игольчатые кристаллы рутила в горном хрустале, которые называют «волосами Венеры».
Эпитаксия и дефекты роста
В науке и технике важное значение имеет эпитаксия — ориентированный рост одного кристалла на поверхности другого. Если вещества одинаковы, это гомоэпитаксия, если разные (как кремний на сапфире) — гетероэпитаксия. В природе кристаллы редко бывают идеальными. Быстрый рост приводит к захвату примесей, возникновению внутренних напряжений и дефектов. Это может вызывать раскалывание кристалла с образованием пучков пластинок или причудливых форм.
Сферолиты, дендриты и скелетные формы
При многократном радиальном расщеплении во время роста могут образовываться шарообразные агрегаты — сферолиты (характерны для малахита). Если кристаллизация происходит в узких трещинах или рыхлой среде, возникают древовидные ветвящиеся формы — дендриты. Самые известные и прекрасные кристаллы — зимние. Узоры на окнах — это те же дендриты или трихиты (звёздчатые формы).
Чудо снежинки
Снежинки — классический пример скелетных кристаллов. Они растут в условиях перенасыщения парами воды, когда вещество быстро нарастает на выступающих углах, а примеси тормозят рост граней. В результате формируются ажурные звёздочки с шестью лучами, ни одна из которых не повторяет другую. Скелетные формы могут быть и игольчатыми, и ступенчатыми, и копьевидными.
Это лишь краткий экскурс в удивительный мир кристаллических форм. Природа, словно талантливый художник и инженер, создаёт бесконечное разнообразие совершенных структур, от микроскопических решёток до огромных друз, восхищая нас своей геометрической красотой.
Подпишитесь, чтобы не пропустить новые интересные публикации!
Автор статьи - Карина Соловьева
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Такие разные кристаллы.