В ХІХ в. ряд ученых (О. Браве, Е. С. Федоров и др.) высказали гипотезу о том, что правильная геометрическая форма кристаллов обусловлена упорядо ченным расположением частиц в пространстве. Исследования кристаллов при помощи рентгеновского излучения, начатые в 1912 г., доказали периодиче скую повторяемость расположения частиц внутри кристаллов. Для кристаллов характерно упорядоченное, периодически повторяющее ся в пространстве расположение частиц. Такую упорядоченную структуру ве щества называют дальним порядком. На рис. 8.5 представлена структура кристалла каменной соли NaCl. Ионы натрия и ионы хлора, чередуясь между собой, образуют в пространстве крие талла закономерный порядок. Если каждый из ионов изобразить маленьким шариком и соединить точки между собой, то можно получить наглядный об- раз структуры кристалла NaCl, его пространственную решетку (рис. 8.6). Частицы (атомы и молекулы) кристаллического вещества непрерывно совершают хаотические колебания около своего положения равновесия. Эти положения равновесия называются узлами решетки. В зависимости от того, какие частицы расположены в узлах кристалличе ской решетки, различают четыре вида кристаллов: ионные, атомные, молеку лярные и металлические. В ионных кристаллах в узлах пространственной решетки находятся ионы, как в кристалле NaCI. Примером атомного кристалла является алмаз: в узлах его решетки находятся атомы углерода. «Сухой лед» СО молекулярныйкристалл. В металлах в узлах пространственных решеток находятся поло жительные ионы металла, а валентные электроны образуют электронный газ, «цементирующий» решетку, Некоторые вещества, имея одинаковый химический состав, различаются по своим физическим свойствам. Например, алмаз и графит представляют собой углерод. Но алмаз прозрачный и самый твердый минерал, в графит мате риал матово-черного цвета и легко расслаивается. Различие свойств этих двух разновидностей углерода объясняется тем, что их пространственные решетки не одинаковы. Пространственная решетка алмаза изображена на рис. 8.7, а, гра фита на рис. 8.7, 6. Существование у данного вещества нескольких разновидностей кристал лических структур называют полиморфизмом. Полиморфизм присущ многим веществам. Известны разновидности железа, олова, льда и т. д. Под влиянием внешних воздействий (давление, нагревание) может происходить перестройка кристаллической структуры вещества. Так, при температуре выше 1000 °С (при нагревании в вакууме) алмаз превращается в графит. Чтобы графит превратить в алмаз, его нужно нагреть до 2000 °С под давлением порядка 100 Па. Основное свойство кристаллов анизотропию можно объяснить исходя из упорядоченного расположения составля ющих их частиц. Рассмотрим структуру кристалла NaCI. Для простоты изобразим лишь одну плоскость его пространствен ной решетки (рис. 8.8).Слои L. L₁ расположены ближе друг к другу, чем слои М. М.. Поскольку силы взаимодействия между молекулами зависят от расстояния между ними, то притяжение между слоями 1. 2, больше, чем между слоями М. М., и кри сталл легче раскалывается вдоль слоев М. М. Итак, свойства и внешняя форма кристалла определяются его структурой, ес симметрией. Идеи симметрии имеют принципиальное значение не только для изучения кристаллов, но и в искусстве, физике, технике (см. Приложение 2). Краткий конспект