КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЁТКА

КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЁТКА

       

присущее крист. состоянию в-ва регулярное расположение ч-ц (атомов, ионов, молекул), характеризующееся периодич. повторяемостью в трёх измерениях. Плоские грани кристалла, образовавшегося в равновесных условиях, соответствуют ат. плоскостям, рёбра — рядам атомов. Существование К. р. объясняется тем, что равновесие сил притяжения и отталкивания между атомами, соответствующее минимуму потенц. энергии системы, достигается при условии трёхмерной периодичности.

Для описания К. р. достаточно знать размещение атомов в её элем. ячейке, повторением к-рой путём параллельных переносов (трансляций) образуется К. р. Элем. ячейка имеет форму параллелепипеда. Она может быть выбрана разл. способами. Но существует основанный на учёте симметрии и геом. соотношений алгоритм приведения к единому описанию. Рёбра элем. параллелепипеда а, b; с наз. постоянными или периодами К. р. либо (в векторной форме) векторами трансляций (рис. 1). Параллелепипед мин. объёма, содержащий наименьшее число атомов, наз. примитивной ячейкой. В элем. ячейке может размещаться от одного атома (хим. элементы) до 102 (хим. соединения) и 103 — 106 атомов (белки, вирусы, (см. БИОЛОГИЧЕСКИЕ КРИСТАЛЛЫ)).

Рис. 1. Элем. ячейка кристаллич. решётки.

В соответствии с этим периоды К. р. различны — от неск. ? до 102—103 ?. Любому атому в данной ячейке соответствует трансляционно-эквивалентный атом в каждой другой ячейке кристалла (рис. 2). По признаку точечной симметрии элем. ячейки (см. СИММЕТРИЯ КРИСТАЛЛОВ )все кристаллы делятся на семь сингоний (см. СИНГОНИЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКАЯ).

Рис. 2. Расположение атомов в элем. ячейке хим. соединения K2PtCl6.

Ат. структура К. р., расположение всех её ч-ц описываются т. н. п р о с т р а н с т в е н н ы м и (фёдоровскими) группами симметрии кристаллов, к-рые содержат как операции переносов (трансляций), так и операции поворотов, отражений и инверсии и их комбинации. Всего существует 230 пространств. групп симметрии. В К. р. возможны лишь оси 2-го, 3-го, 4-го и 6-го порядков, а оси 5-го, 7-го и более высоких порядков в кристаллах невозможны. Если к данной точке (узлу) кристалла, напр. к любому её атому, применить только операции переноса данной пространственной группы, то получается геом. трёхмерно-периодич. система узлов, к-рая и характеризует К. р. Таких систем существует всего 14, их наз. Браве решётками. Полное описание К. р. даётся пространств. группой, параметрами элем. ячейки, координатами атомов в ячейке. В этом смысле понятие К. р. эквивалентно понятию ат. структуры кристалла.

Структура реального кристалла отличается от идеализиров. схемы, описываемой понятием К. р. Идеализацией явл. представление о дискретности К. р. В действительности электронные оболочки атомов, составляющих К. р., перекрываются, образуя непрерывное периодич. распределение заряда с максимумами около дискретно расположенных ядер. Идеализацией явл. также неподвижность атомов. Атомы и молекулы К. р. колеблются около положений равновесия, причём хар-р колебаний (динамика К. р.) зависит от симметрии и вз-ствия атомов (см. КОЛЕБАНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ). Известны случаи вращения молекул в К. р. С повышением темп-ры амплитуда колебаний ч-ц увеличивается, что в конечном счёте приводит к разрушению К. р. и переходу в-ва в жидкое состояние. Атомы в узлах К. р. могут отличаться по ат. номеру Z (изоморфизм) и по массе ядра (изотопич. изоморфизм); кроме того, в реальном кристалле всегда имеются разл. рода дефекты — примесные атомы, вакансии, дислокации и т. д.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.