Кристалографія
 
а б в г д е 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
 

Кристалографія

Кристалографія (від кристали і ...графія ) , наука про кристали і кристалічний стан речовини. Вивчає симетрію, будову, освіту і властивості кристалів. До. зародилася в давнину у зв'язку із спостереженнями над природними кристалами, що мають природну форму правильних многогранників. До. як самостійна наука існує з середини 18 ст У 18—19 вв.(століття) До. розвивалася в тісному зв'язку з мінералогією як дисципліна, що встановлює закономірності ограновування кристалів (Р. Аюї, 1784). Була розвинена теорія симетрії кристалів — їх зовнішніх форм (А. Ст Гадолін, 1867) і внутрішньої просторової будови (Е. С. Федоров, 1890; А. Шенфліс, 1891). Сукупність методів опису кристалів і встановлені закономірності складають вміст геометричної До.

  На основі геометричної До. виникла гіпотеза про впорядковане, тривимірно-періодичне розташування в кристалі складових його часток, в сучасному розумінні — атомів і молекул, які утворюють кристалічну решітку . Відкриття дифракція рентгенівських променів в кристалах експериментально підтвердило їх періодичну гратчасту будову. Перші конкретні рентгенографічні розшифровки атомної структури кристалів (Nacl, алмаз, ZNS і ін.) були здійснені починаючи з 1913 В. Р. Брегом і В. Л. Брегом . Вивчення проходження світла через кристали (див. Крісталлооптіка ) дозволило сформулювати закономірності анізотропії (нерівноцінності по напрямах) властивостей кристалів.

  Крупний вклад у вивчення атомної структури кристалів зроблений Л. Полінгом, Д. Кроуфут-Ходжкин, Н. Ст Беловим, А. Гинье; у дослідження зростання кристалів і їх фізичних властивостей — Ст Фохтом. І. Н. Странським, А. Ст Шубниковим, І. Ст Обрєїмовим .

  Сучасна До. розвивається як одна з галузей фізики, тісно пов'язана з хімією і мінералогією і така, що має широке технічне вживання. Основами її математичного апарату є теорія груп симетрії кристалів і тензорне числення .

  Існує Міжнародний союз кристалографів, органом якого є журнал «Acta Crystallographica». Союз кристалографів з 1940 видав більше 30 томів «Структурного довідника» («Structure Report»). У СРСР видається журнал «Кристалографія».

  Структурна До. досліджує атомно-молекулярну будову кристалів за допомогою рентгеноструктурного аналізу, електронографії, нейтронографії, що спираються на теорію дифракція хвиль в кристалах. Використовуються також методи оптичної спектроскопії, у тому числі інфрачервоній спектроскопії ядерного магнітного резонансу, електронного парамагнітного резонансу і т. д. Вивчена кристалічна структура більше 20 тис. хімічних речовин. Закони взаємного розташування атомів і хімічному зв'язку між ними в кристалах, їх ізоморфізму і поліморфізму є предметом крісталлохимії . Вивчення біологічних кристалів дозволило визначити структуру гігантських молекул білків і нуклеїнових кислот і з'явилося важливим вкладом До. у молекулярну біологію .

  Важливий розділ До. — теорія і експериментальні дослідження процесів зародження і зростання кристалів. Тут До. використовує загальні принципи термодинаміки і закономірності фазових переходів і поверхневих явищ з врахуванням взаємодії кристала з середовищем, анізотропії властивостей і атомно-молекулярної структури кристалічної речовини (див. Кристалізація ). Як самостійний розділ розвивається До. реального кристала, що вивчає всілякі порушення ідеальної кристалічної решітки — точкові дефекти, дислокації і ін. дефекти в кристалах, що виникають при зростанні кристалів або всіляких діях на них і що визначають багато їх властивостей.

  Дослідження механічних, оптичних, електричних і магнітних властивостей кристалів є предметом кристалофізики, яка змикає До. з фізикою твердого тіла . Для кристалофізики істотним є розгляд властивостей кристала у зв'язку з його симетрією і змін властивостей при зовнішніх діях. Унікальність властивостей багатьох кристалів і їх чутливість до механічних і акустичних дій, змін температури, чутливість до електричного струму, електромагнітних полів, різних випромінювань і т. п. дали кристалографічним дослідженням широкий вихід в радіотехніку, напівпровідникову електроніку і квантову електроніку, технічну оптику і акустику, обробку матеріалів, приладобудування. У зв'язку з цим виникло і інтенсивно розвивається виробництво синтетичних кристалів — кварцу, алмазу, германію, кремнію, рубіна і ін.

  До. вивчає також будову і властивості всіляких агрегатів з мікрокристалів — полікрісталлов, текстур, керамік, а також речовин з атомною впорядкованістю, близькою до кристалічної, — рідких кристалів, полімерів . Симметрійниє і структурні закономірності, що вивчаються До., знаходять вживання в розгляді загальних закономірностей будови і властивостей стану речовини, що конденсує, взагалі: аморфних тіл і рідин, полімерів, біологічних макромолекул, надмолекулярних структур і т. п. (узагальнена До.).

  Літ.: Кожухарів А. Ст, Флінт Е. Е., Бокий Р. Би., Основи кристалографії, М.— Л., 1940; Попів Р. М., Шафрановський І. І., Кристалографія, 4 видавництва, М., 1964; Белов Н. Ст, Структурна кристалографія, М., 1951; Бернал Дж. Д., Карлайл С. Х., Поля обхвату узагальненої кристалографії. (Огляд). «Кристалографія», 1968, т. 13 № 5; Вайнштейн Би. До., Кристалографія і науково-технічний прогрес, там же, 1971, т. 16, ст 2, с. 261.

  М. П. Шаськольськая.