Кристаллы - природные многогранники

Размещение атомов, молекул и ионов в кристаллах , где химические частицы (атомы, молекулы, ионы) расположены в определенном порядке, образуя в пространстве кристаллическую решетку. При определенных условиях образования они могут иметь естественную форму правильных симметричных многогранников. Кристаллическое состояние характеризуется наличием дальнего порядка в расположении частиц и симметрией кристаллической решетки.Многие формы многогранников придумал не сам человек, а их создала природа в виде кристаллов.

Так, например, молекулы воды имеют форму тетраэдра.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Считалось, что кристалл граната приносит счастье. Он имеет форму ромбододекаэдра (иногда его называют

 ромбоидальный или ромбический додекаэдр) –двенадцатигранника, гранями -которого являются двенадцать равных ромбов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пирит получил свое название от греческого слова «пирос» -огонь. Удар по нему рождает искру. Пирит позволяет воочию полюбоваться формой с таким названием – пентагондодекаэдр. «Пента» - это пять, все грани у такой формы пятисторонние, а «додека» - дюжина - всего их двенадцать. Эта форма для пирита столь типична, что в старину даже получила название «пиритоэдр». 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Касситерит - это блестящий хрупкий коричневый минерал, является основной рудой олова. Форма очень запоминающая — четырехгранные высокие, острые пирамидки сверху и снизу, а в середине - короткий столбик, тоже граненный. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Самый твердый и самый редкий из природных минералов - Алмаз. Сегодня алмаз в первую очередь это камень-работник, а не камень-украшение. Алмазы применяют в промышленном производстве, для заточки инструментов и резцов «Сверхтвердых сплавов».    

 

 

 

 

 

 

 

 

Галенит - это почти всегда серебристые кубики (или параллелепипеды). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«Циркон» - от персидских слов «цар» и «гун» - золотой цвет.

Циркон - эффективный драгоценный камень -оранжевый, соломенно-желтый, изголуба-синий, зеленый - блестит и играет как алмаз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Многогранники в живой природе

Правильные многогранники встречаются так же и в живой природе. Например, скелет одноклеточного организма феодарии (Circjgjnia icosahtdra) по форме напоминает икосаэдр. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Икосаэдр и додекаэдр оказались в центре внимания биологов в спорах относительно формы вирусов. Было доказано: что вирус не может быть совершенно круглым, как считалось ранее. Посмотрите, какую интересную форму имеют вирусы! 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Кристаллы (от греч. "кристаллос" -  лёд, горный хрусталь) - твёрдые тела, имеющие приобретённую путём естественного роста форму правильных многогранников. Эта форма является следствием упорядоченного расположения в кристалле атомов, образующих трёхмерно-периодическую пространственную укладку - кристаллическую решётку.
       Кристаллы - равновесное состояние твёрдых тел. Каждому химическому веществу, находящемуся при данных термодинамических условиях (температура, давление) в кристаллическом состоянии, соответствует определённая кристаллическая структура. Все кристаллы обладают той или иной внутренней симметрией расположения атомов в решётке, и соответствующей ей макроскопической симметрией внешней формы, а также анизотропией физических свойств (способность кристалла проявлять различные свойства в разных направлениях).  Гемиморфизмом называют несимметричное огранение разных концов кристалла, когда кристаллографическая форма кристалла характеризуется несимметричностью: его противоположные концы ограничены неодинаковым числом граней или или это грани разной формы.В кристаллографии разделяют понятия о кристалле идеальном и кристалле реальном. Идеальный кристалл - это отвлечённый  математический объект, обладающий всей полнотой симметрии, обусловленной симметрией его кристаллической структуры и как следствие - идеальной формой. В отличие от идеального, реальный кристалл всегда имеет пониженную симметрию вследствие наличия разных внутренних дефектов и воздействий со стороны внешней среды. Так, согласно универсальному принципу симметрии П.Кюри, при росте реального кристалла сохраняются только те элементы его внутренней симметрии, которые совпадают с симметрией среды кристаллизации.
       Реальными граням кристалла могут соответствовать лишь те плоскости кристаллической решётки, которые имеют наибольшую ретикулярную плотность, т.е. на которых на единицу площади приходится наибольшее число составляющих её частиц (атомов, ионов). Поскольку таких плоских сеток в структурах не бывает много, кристаллы имеют ограничения в отношении числа возможных граней.
       Если кристалл вырос в неравновесных условиях и не имеет в силу этого правильной огранки, или утратил её в результате тех или иных внешних причин (природные и иные повреждения, ювелирная обработка и т. п.), он тем не менее сохраняет основной признак кристаллического состояния - внутреннюю решётчатую атомную структуру и все определяемые ею физические и внешние свойства. Этим объясняется способность осколков кристалла (или его фрагментов любой неправильной внешней формы) при попадании в благоприятную для кристаллизации данного вещества среду покрываться новыми гранями и дорастать до более или менее правильного многогранника с соответствующей симметрией . Это явление известно под названием  регенерация.

       Все реальные кристаллы, встречаемые в природе, являются геометрическими многогранниками и представляют собой либо т. наз. "простые кристаллографические формы",  либо их  комбинации. Простая кристаллографическая форма - это совокупность одинаковых по форме и размерам граней, получаемых из одной исходной плоскости при помощи элементов симметрии. Например, с помощью оси симметрии 3-го порядка можно из одной плоскости получить тригональную призму; с помощью оси 4-го порядка - тетрагональную; с помощью оси 6-го порядка - гексагональную. Пересечения простых кристаллографических форм образуют прямые линии, называемые ребрами. Преобладание тех или иных простых кристаллографических форм определяет внешний облик и габитускристаллов.
       При описании форм кристаллов различают  простые формы и их комбинации. Так, если рассматривается кристалл, образованный гранями только одной простой формы, то принято говорить о простой форме кристалла (куб, октаэдр, ромбоэдр, скаленоэдр), если же в огранении кристалла участвуют две и более простые кристаллографические формы, то говорят окомбинационной форме кристалла (кубооктаэдр, скаленоромбоэдр).
       Совокупности граней, обладающие одними и теми же свойствами симметрии принадлежат к одному сорту простых форм независимо от симметричных операций, с помощью которых они были выведены. Так, например, совокупность двух параллельных одинаковых граней, связанных элементами симметрии, всегда относится к пинакоиду.
       Многообразие кристаллов не исчерпывается "гранными" простыми формами, т.е. свойственными выпуклым кристаллическим многогранникам с плоскими гранями. Для описания кристаллических фигур, не имеющих хорошо выраженной многогранной формы (например - снежинка) были выведены также вершинные и рёберные простые кристаллографические формы.

       Пирамиды и зоны роста кристалла. Грани разных простых кристаллографических форм растут с различной скоростью и обладают специфической способностью адсорбировать вещество из среды, в которой растёт кристалл. Поэтому они по-разному поглощают изоморфные и иные примеси и характеризуются разной дефектностью строения. Как результат, тело кристалла состоит из пирамид, которые расходятся от центра кристалла, а их основаниями являются его внешние грани. В срезах из них получаются сектора роста. Пирамиды нарастания одной простой кристаллографической формы характеризуются одинаковыми химическим составом, структурными особенностями и физическими свойствами, отличными от таковых в пирамидах нарастания других простых форм. Обычно эти различия незначительны, но известны случаи, когда разные пирамиды одного и того же зерна отличались настолько существенно, что их свойства проявлялись по-разному.