Зоны и пирамиды роста, газово-жидкие включения как типоморфные признаки кристаллов.

Признаки, указывающие на условия образования и роста кристаллов, называются типоморфными. Например, грани разных простых форм захватывают примеси из маточного раствора в различных количествах.

В результате кристалл оказывается как бы разбитым на секторы — пирамиды роста, основанием которых служат грани кристалла, а вершинами — точки, совпадающие с началом кристаллизации.

Если условия роста (например, температура, химический состав среды и т.д.) меняются периодически, то кристалл приобретает зональное строение. Зоны роста могут отличаться по окраске, прозрачности, наличию включений.

Газово-жидкие включения в виде пузырьков.

Нагревая кристалл доломита до момента гомогенизации содержимого пузырьков, можно определить температуру

кристаллизации, а следовательно, и условия кристаллообразования.

5. Штриховка, фигуры растворения – признаки, отражающие симметрию граней кристаллов. С какими воздействиями внешней среды связано появление этих форм?

На изменение внешних условий кристаллы реагируют искажением своей формы, появлением на гранях различных образований в виде слоев и спиралей роста, вициналей—холмиков роста, штриховки, фигур растворения (травления) и т.п. Такая скульптура может отражать симметрию грани, на которой она возникла, и являться чутким индикатором условий кристаллизации.

 

Распространенной морфологической особенностью кристаллов является штриховка на гранях, которая связана с механизмом роста. Хорошо известна штриховка граней пирита FeS₂. Указывают на симметрию и на условие кристаллизации.

Реальную симметрию кристаллов можно выявить по фигурам роста, по фигурам травления, образующимся при растворении кристаллов. Нанеся капли растворителя на разные по симметрии грани кристалла, получим фигуры растворения, отличающиеся по форме и указывающие на их истинную симметрию. Анизотропия скоростей роста граней кристалла приводит к образованию выпуклых многогранников, тогда как анизотропия скоростей растворения — к образованию отрицательных форм: — многогранных углублений — фигур растворения. На гранях природных кристаллов такие фигуры приурочены к уязвимым точкам поверхности кристалла — дефектам.

Кристалл, искаженный процессами растворения, будучи помещенным в соответствующую пересыщенную среду, восстанавливает свою плоскогранную форму — «залечивает» искажения. Этот процесс приводит к тому, что кристалл оказывается ограненным важнейшими для него формами.

 

6. Формы роста кристаллов: скелетные, дендритные, нитевидные, радиально-лучистые.

При различных отклонениях от идеальных условий кристаллизации вырастают скелетные формы и дендриты, нитевидные образования или кристаллические сферические формы.

Скелетные формы — это монокристаллы.

Дендриты — поликристаллические агрегаты.

Причина образования таких форм — более интенсивный подток питающего вещества к выступающим частям кристалла (вершинам и ребрам), нежели к граням, которые в результате этого отстают в росте.

Эффектным примером скелетных форм служат снежинки.

Дендритные формы характерны для самородных металлов — золота, меди, серебра и других веществ. Это и «ледяные узоры» па окнах, и ветвистые образования на стенках трещин

горных пород. Одной из распространенных форм являются нитевидные образования («усы») — такие кристаллы, сечение которых в сотни раз меньше их длины.

Форма нитевидных кристаллов определяется как их структурой, так и условиями кристаллизации, особенно тогда, когда направлению наиболее интенсивных сил связи в структуре кристалла не противоречит симметрия окружающей среды. Особенностью нитевидных кристаллов является их высокая прочность, во много раз превосходящая прочность обычных кристаллов тех же веществ, химическая стойкость. Причина этого — их низкая дефектность. В природе широко известны нитевидные кристаллы турмалина, цеолитов, рутила ТіО₂, антимонита Sb₂S_3.

Сферолиты — радиально-лучистые агрегаты, состоящие из многочисленных волокон — кристаллитов. Образование сферолитов связывают с расщеплением монокристаллов в процессе роста (сферокристаллы), а также с ростом отдельных монокристальных волокон, выходящих радиально из одного центра кристаллизации, каждое из которых — ограненный самостоятельно индивид. СаСОзS, SiO₂.

7. Факторы, влияющие на внешний облик кристаллов. Ретикулярная плотность граней и ее влияние на их скорости роста. Закон Браве. Правило Кюри – Вульфа.

Закон Браве – грани кристалла растут со скоростями, обратно пропорциональными плотностям их узловых сеток - ретикулярным плотностям. Грани, характеризующиеся меньшей плотностью, растут быстрее за счет преобладания в них нормальных сил.

Огранка кристалла определяется медленно растущими гранями, и сама форма кристаллов — это поверхность скоростей роста кристалла в данных конкретных условиях.

Концентрационные потоки - в процессе растворения благодаря повышению концентрации пограничного

с кристаллом слоя раствора, а следовательно, и плотности возникают нисходящие концентрационные потоки. Такое движение раствора приводит к неравномерному снабжению питательным материалом разных граней кристалла. Подача восходящим потоком новых порций питательного материала вызывает ускоренный рост нижней грани кристалла.

На облик кристалла оказывают существенное влияние тепловые конвекционные потоки, обусловленные выделением или поглощением тепла, сопровождающим кристаллизацию. Ослабить воздействие потоков можно непрерывным перемешиванием раствора, например вращением самого кристалла в растворе, чем достигается равномерное поступление питательного материала ко всем граням растущего кристалла. Такой способ

называется динамическим методом выращивания кристаллов.

Правило Кюри - любой развивающийся объект (в частности, растущий кристалл) сохраняет лишь те свои элементы симметрии, которые оказываются общими как для него, так и для среды (питающего раствора), в которой он развивается.