Неосведомлённому человеку может показаться, что кристаллические тела встречаются в природе очень редко. Действительно, природные монокристаллические образования, имеющие вид плоскостных многогранников, представляют большую редкость. Это, в первую очередь, относится к кристаллам большой величины, размеры которых в отдельных случаях могут достигать человеческого роста. Таковы гигантские кристаллы кварца и гипса, хранящиеся в Московском минералогическом музее АН России и в Горном музее Санкт-Петербургского горного института. В 1958 г. в Средней Азии был найден уникальный кристалл кварца весом около 30 т., длиной 7,5 м. и шириной 1,6 м. Разумеется, описанные случаи относятся к числу выдающихся. Обычно же приходится иметь дело с гораздо более мелкими и нередко микроскопическими кристалликами.

Вода в отличие от всех других веществ, при замерзании расширяется. При нуле градусов лед становится легче воды на 10%. Лед в природе образует самые разнообразные кристаллы, формы которых зачастую бывают очень необычными.

На земле очень много веществ состоят из отдельных кристаллов. К примеру, изумруды, бриллианты и другие драгоценные камни являются кристаллами, частичка соли или сахара также называется кристаллом. Кристаллом называется твердое состояние вещества, имеющее определенную форму, определенное количество граней. Кристаллы одного вещества имеют идентичную форму, единственное, чем они могут отличаться – размерами.

Вода является самым распространенным веществом, образующим кристаллы. Вода при замерзании преобразуется в снежинки или же другими словами – кристаллы льда. Вода имеет еще одну так называемую субстанцию – снег. По сути это обычная замерзшая вода. Но сразу же возникает вопрос, почему же тогда снег не напоминает лед? Дело в том, что каждая снежинка состоит из очень маленьких кристалликов льда, отражающийся от их граней свет делает это чудо природы абсолютно белого цвета. Образование снега происходит во время замерзания водяного пара, который содержится в атмосфере. Сразу появляются микроскопические кристаллы, чистые и практически прозрачные, затем при следовании за воздушными потоками, кристаллы перемещаются в воздухе, постепенно приклеиваясь друг к другу. Как только размеры льдинок, соединенных между собой, окажутся достаточно большими, то они начинают опускаться на землю. Именно такие скопления льдинок мы и называем снежинками.

Кристаллы кварца в прирде

Кварцевая жила

В наиболее общем случае кристаллизация происходит из многих центров одновременно, поэтому отдельные кристаллы в процессе своего роста приходят в соприкосновение друг с другом и не могут приобрести геометрически правильную огранку. В результате образуются поликристаллические тела, состоящие из множества кристаллических зёрен с криволинейными очертаниями, которые часто называют “кристаллитами”. Тем не менее, как было установлено рентгеноскопическими исследованиями, кристаллиты обладают таким же закономерным внутренним строением, что и кристаллические многогранники.

Из подобных кристаллических зёрен различной крупности, от видимых простым глазом до не различимых даже под микроскопом, состоят, например, металлы и сплавы, кирпич и бетон, твёрдые шлаки и минеральные удобрения, самые разнообразные продукты химической и пищевой промышленности. То же самое можно сказать и о подавляющем большинстве горных пород, слагающих земную кору, которые образовались из застывающей магмы (граниты, базальты, диориты, перидотиты и др.), кристаллическими являются также руды железа и цветных металлов и осадочные породы органогенного и химического происхождения — известняки, доломиты, гипс, каменная соль и т. п. Из мельчайших обломков кристаллов состоят и такие распространенные механические осадки, как песок, глина и алеврит. Кристаллические вещества принимают участие даже в строении органического мира. Например, роговица глаза, зубы, некоторые кости скелета, пчелиный воск — представляют собой агрегаты мельчайших кристалликов, не обнаруживаемых с помощью обычных микроскопов.

Благодаря применению рентгеновских лучей и электронных микроскопов круг известных нам кристаллических веществ всё более расширяется. Имеющиеся данные достаточно убедительно свидетельствуют о чрезвычайной распространённости кристаллов в природе. Образно выражаясь, мы живем в мире кристаллов, ибо кристаллы окружают нас всюду.

Определение возраста пород с помощью кристаллов

Египетские пирамиды построены 4 — 5 тысяч лет назад и являются наиболее древними памятниками человеческой культуры, широко известными по фотографиям, описаниям и преданиям. В то же время возраст кристалла кальцита, показанного на рис. 6, не менее 10 миллионов лет. Как представить себе, что более 10 миллионов лет назад в толще пород, находящихся сейчас в современной Якутии, сформировались эти кристаллы, которые уже почти никак не изменялись за все это колоссальное время. Сменяли одна другую цивилизации, менялось государственное устройство, сменялся общественно-политический строй, да просто за это время, около 2 — 4 миллионов лет назад на Земле появился человек, а ромбоэдр кальцита оставался таким, каким он сформировался и каким он сегодня предстал перед нами. Разумеется, это же относится и к другим кристаллическим минералам, залегающим в толще горных пород, и среди них есть кристаллы значительно более солидного возраста.

Такая устойчивость структуры позволила использовать кристаллы в качестве эталона для определения возраста горных пород. Эта проблема очень важна для геологии и всех других горных наук, но простого решения она не имеет; уж с очень большими временами приходится иметь дело. Тем не менее, если структура со временем не меняется, то возможны изменения химического состава кристалла, связанные только с изменениями входящих в его состав атомов. Атомы, очевидно, могут претерпевать радиоактивный распад, превращаясь в другие, не характерные для данного состава кристалла. На этой идее основан самый распространенный метод определения возраста горных пород, имеющий несколько вариантов. Вот вкратце суть одного из них — калий-аргонового.

Калий — один из часто встречающихся в составе кристаллических минералов элементов. Его изотоп является радиоактивным. По реакции К-захвата (захват ядром электрона с ближайшей к ядру электронной орбиты) он превращается в изотоп аргона:

Что же касается аргона, то он редко встречается в природных кристаллах. Таким образом, чем меньше и чем больше, тем старше горная порода. Измерив отношение концентраций калия и аргона и зная период полураспада (1,32109 лет), можно довольно точно определить ее возраст. Различные варианты таких оценок возраста основаны на использовании реакций радиоактивного распада других элементов (238U, 232Th, 87Rb).

Таким образом, встречаясь с природным кристаллом естественного происхождения, мы имеем уникальную возможность взять в руки предмет, по сравнению с возрастом которого все остальные привычные для нас масштабы исторического времени просто ничто. Разбивая обычный камень, мы всегда должны себе представлять, что поверхность разрушения образовалась в первый раз за миллионы, а иногда и миллиарды лет его существования. Таковы эти уникальные объекты, окружающие, тем не менее, нас со всех сторон на нашей кристаллической Земле.

Распространённость кристаллов в природе

Кристаллы железного купороса или пищевой соды, растущие буквально на наших глазах и поражающие своими строгими геометрическими формами, никогда не перестанут удивлять.
Каким образом природе удается буквально за считанные часы создавать столь совершенные творения? Очень быстро, в течение нескольких дней, из приготовленного раствора вырастают кристаллы каменной (поваренной) соли и меди, сахара и алюмокалиевых квасцов.

Механизм роста кристаллов прост и сложен одновременно. В домашних и лабораторных опытах кристаллы обычно выращивают из пересыщенных водных растворов. Но они могут расти и из расплавов, кристаллы могут образоваться и при раскристаллизации гелей. При определенных условиях кристаллы могут менять свое строение, переходя из одной кристаллической формы в другую, с сохранением химического состава. Этот процесс носит название перекристаллизация.

Геометрический отбор растущих кристаллов при образовании друзы (схема)

Рост кристаллов (за исключением перекристаллизации) всегда является переходом из одного агрегатного состояния в другое (из газообразного - в твердое; из жидкого - в твердое). Для того, чтобы начался рост кристаллов из раствора, нужно, чтобы раствор был пересыщенным. Тогда, при снижении температуры, в растворе возникнут центры кристаллизации, микроскопические «зародыши» будущих великолепных кристаллов. Рассмотрим, для примера, поваренную (каменную) соль, формула которой известна каждому со школьных времен - NaCl. Если раствор пересыщен ионами натрия и хлора, они находятся на близком расстоянии друг к другу и между ними устанавливается химическая связь. Несколько молекул строятся в кубическую решетку, а к ним уже присоединяются другие ионы. Так образуется «зародыш» кристалла. Молекулы соединяются с друг с другом, в результате микроскопический кристаллик увеличивается и скоро становится видимым кубиком. Это идеальный вариант роста кристалла, который никогда не осуществляется на практике. Для того, чтобы получить идеальный кубик соли, нужно, чтобы «зародыш» неподвижно висел в растворе, не тонул и ни к чему не прикреплялся (хотя, в невесомости, возможно, когда-то и проведут такой опыт). К тому же, к кристаллу непрерывно и равномерно должен с определенной скоростью подаваться пересыщенный раствор и равномерно омывать его.

В условиях реального опыта (или в природе) раствор поступает к «зародышу» неравномерно, может меняться как скорость поступления, так и температура раствора. К тому же, в растворе образуется множество «зародышей». Поэтому из раствора вырастает множество кристаллов в виде агрегатов или друз (на твердой поверхности - основе), которые нарастают друг на друга, растут рядом, перекрывают друг друга.

При неравномерном, волнообразном поступлении пересыщенного раствора искажается форма кристалла, некоторые его грани не могут приобрести совершенные формы. Такой же процесс с образованием множества центров кристаллизации и зародышей происходит при росте кристаллов из насыщенной газами среды.

Самые совершенные кристаллы вырастают в тех местах, где раствор поступает равномерно и есть пространство для роста. Поэтому в любой друзе самыми большими и красивыми являются верхние кристаллы.

Исследования показывают, что самые большие и красивые кристаллы вырастают в условиях, когда центров кристаллизации мало, а пространство между ними велико.
Важен и еще один момент - чем дольше растет кристалл при сохранении оптимальных условий - тем совершеннее его грани. При очень быстром изменении температурных условий и концентрации вещества в растворе кристаллики вырастают очень мелкими (иногда их размеры не превышают несколько микрон).

В природе вырастают как очень мелкие, так и очень большие кристаллы. Так, кристаллы природного гипса могут достигать в длину 5-6 метров и более.

Цвет кристалла одного и того же минерала может быть различным из-за примесей, которые в момент его роста находились в растворе. Они встраиваются в кристаллическую решетку кристалла.

О том, как провести опыты по выращиванию кристаллов в домашних условиях, можно узнать, пройдя по ссылке.

Мексика, штат Чиуауа, пещера Найка. Кристаллы гипса

Кристаллы в природе

Здесь вы узнаете о том, как кристаллы растут и существуют в природе и где их чаще всего можно встретить. Как образуются расплавы, из которых возникают кристаллы. Как происходит процесс кристаллизации магмы, из которой состоит земная кора нашей планеты.

Кроме того тут подробно описано об отечественной сокровищнице кристаллов – Урале, а также о кристаллах соли под, над землей и даже во Вселенной. Еще здесь же вы узнаете, что о кристаллах писал знаменитый французский писатель Жюль Верн.

Но, пожалуй, самое интересное в этом разделе: описание процесса роста кристаллов из всевозможных жидкостей и растворов, а также из паров.

Земля живет.

Земная кора, то есть та твёрдая, каменная оболочка Земли, на которой мы живём, – это сравнительно тоненькая корочка на поверхности нашей планеты. Толщина земной коры достигает всего лишь 20-30 километров. Это совсем немного в сравнении с расстоянием от поверхности Земли до её центра, которое составляет около 6370 километров.

Твёрдая земная кора, как панцирем, охватывает горячий океан – область так называемой магмы, то есть расплавленной каменной массы, насыщенной различными горячими газами и перегретыми парами воды. В области магмы господствуют очень высокие температуры, –вероятно, до двух тысяч градусов, и колоссальные давления – до полутора миллионов атмосфер, то-есть в полтора миллиона раз больше, чем давление воздуха на поверхности Земли. Область магмы простирается до глубины 70-120 километров. Земная кора – это застывшая твёрдая магма. Она образовалась при застывании магмы, как пенка на молоке. Все минералы и горные породы Земли родились из магмы.

Химические элементы, имеющиеся на Земле, находятся в магме в состоянии особых соединений, как бы растворённых друг в друге. Температура и давление внутри магмы, – а значит, и содержание в ней газов и паров и её химический состав, – не остаются неизменными. Если магма поднимается из более глубоких областей к поверхности Земли, то условия меняются, температура падает, давление понижается, и магма начинает застывать, образуя твёрдые минералы и горные породы, почти всегда кристаллические.

При застывании в магме происходят сложные физико-химические процессы, в результате которых она распадается на ряд химических соединений. Одни соединения затвердевают раньше, другие позже, поэтому магма разделяется на участки, образуя различные горные породы.

«Хрустальный погреб» с кристаллами голубого целестина (руды стронция).

В оставшейся расплавленной массе накопляются пары воды и летучих соединений. Эти части магмы заполняют трещины земной коры, медленно застывают там и образуют минералы-соединения летучих элементов (фтора цезия, бора, стронция, бериллия и других). Часть летучих соединений поднимается выше, к земной поверхности, в виде газовых струй, а водяные пары сгущаются в воду, образуя растворы остатков магмы. Эти растворы текут по трещинам, постепенно охлаждаясь и выделяя один за другим различные минералы, оседающие по стенкам трещин; так возникают минеральные «жилы».

Горячие водные потоки, встречаясь с горными породами и минералами, растворяют некоторые из них и дают начало новым химическим соединениям: при этом возникают всё новые и новые минералы. Достигнув поверхности Земли, водные источники вливаются в ручьи, реки, моря, океаны, а летучие соединения – пары и газы – в атмосферу. Этим не ограничивается жизнь Земли. Жара и мороз, солнце, ветер, вода разрушают минералы, слагающие земную кору, камни трескаются от смены тепла и холода, обрушиваются, рассыпаются, ветер рассеивает и разносит мельчайшие обломки; вода обтачивает и разъедает камни, уносит в себе их составные части. Кварц (на рисунках ниже) – один из самых распространённых на земле минералов – рассыпается на мелкие зёрна, образуя песок;

Поверхность пирита с наросшими на него кристалликами кварца.

полевые шпаты превращаются в глину.

Кристаллы в природе

Реки растворяют минералы, уносят их в море. Слой за слоем оседают растворённые вещества на дне озёр, морей, океанов, образуя новые толщи пород. Их закрывают новые слои, и они оказываются опять не на поверхности, а в глубине Земли; а там их снова растворяют подземные воды, снова соприкасается с ними магма, вновь расплавляются, разлагаются и затвердевают они большей частью в кристаллической форме. «Такие перемены, – говорит М. В. Ломоносов, – произошли не за один раз, но случились в разные времена несчётным множеством крат и ныне происходят, и едва ли когда перестанут».

Много крат – много раз.

Так совершается круговорот вещества на нашей планете, которая кажется нам неизменной лишь потому, что все эти процессы происходят настолько медленно, что мы не можем их заметить.

Кристаллы кварца под микроскопом.

Мы привыкли считать камни неизменными, но на самом деле камни рождаются, живут, стареют, разрушаются и снова возрождаются в виде новых камней. Один из первых русских минералогов, академик В. М. Севергин, в книге «Первые основания минералогии или естественной истории ископаемых тел», изданной в 1798 году, так говорит о жизни камней: «Минералы подвержены общему с прочими вещами жребию: всё повинуется времени: всё должно родиться, быть и умереть, и всё обращается паки в тот безмерный Океан, откуда оно произведено было, так что хотя подземное богатство, с одной стороны, безмерно истощается, однако с другой – оно через разрушение всех тел в природе, вероятно, паки обогащается.

Каменные вещи долготою времени выветриваются и распадаются: металлические сосуды, истуканы и другие изделия тускнеют и ржавеют. Сколь бесчисленное множество таковых искусственных вещей от создания мира выветрилось, распалось, заржавело и прочее. Воздух и вода таковые частицы потом приемлют в себя и увлекают их с собою в разные места, употребляя их, вероятно, для образования новых тел в природе».

Живя на Земле, сложенной кристаллическими породами, мы, безусловно, никак не можем отвлечься от проблемы кристалличности: мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, выращиваем их в лабораториях, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими… Изучением многообразия кристаллов занимается наука кристаллография. Она всесторонне рассматривает кристаллические вещества, исследует их свойства и строение. В давние времена считалось, что кристаллы представляют собой редкость. Действительно, нахождение в природе крупных однородных кристаллов — явление нечастое. Однако мелкокристаллические вещества встречаются весьма часто. Так, например, почти все горные породы: гранит, песчаники, известняк — кристалличны. По мере совершенствования методов исследования кристалличными оказались вещества, до этого считавшиеся аморфными. Сейчас мы знаем, что даже некоторые части организма кристалличны, например, роговица глаза, витамины, мелиновая оболочка нервов — это кристаллы. Долгий путь поисков и открытий, от измерения внешней формы кристаллов в глубь, в тонкости их атомного строения еще не завершен. Но теперь исследователи довольно хорошо изучили его структуру и учатся управлять свойствами кристаллов.

Кристаллы – это красиво, можно сказать чудо какое-то, они притягивают к себе; говорят же "кристальной души человек" о том, в ком чистая душа. Кристальная – значит, сияющая светом, как алмаз … И если говорить о кристаллах с философским настроем, то можно сказать, что это материал, который является промежуточным звеном между живой и неживой материей. Кристаллы могут зарождаться, стареть, разрушаться. Кристалл, когда растет на затравке (на зародыше), наследует дефекты этого самого зародыша. Вообще можно привести множество примеров, настраивающих на такой философский лад, хотя конечно здесь много от лукавого… Например, по телевидению теперь можно услышать о непосредственной связи степени упорядоченности молекул воды со словом, с музыкой и о том, что вода изменяется в зависимости от мыслей, от состояния здоровья наблюдателя. Я не воспринимаю этого всерьез. Вообще-то, шарлатанства и спекуляций около науки много. А молитва опосредована, действует через Духа Святаго и не надо смешивать научный подход и духовные вещи.

Но если говорить совсем серьезно, сейчас пожалуй нельзя назвать ни одну дисциплину, ни одну область науки и техники, которая бы обходилась без кристаллов. Когда я работала, ко мне валом валили медики, показывали почечные камни пациентов: их интересовали среды, в которых кристаллообразование произошло. И фармацевтов много побывало, ведь таблетки – это спрессованные кристаллы. Усвоение, растворение таблеток зависит от того, какими гранями покрыты эти микрокристаллики. Витамины, миелиновая оболочка нервов, белки, и вирусы – это все кристаллы. И наши консультации приносили большое удовлетворение, отвечая на возникающие вопросы….

Кристалл чудодейственен своими свойствами, он выполняет самые разные функции. Эти свойства заложены в его строении, которое имеет решетчатую трехмерную структуру.

Как пример использования кристаллов можно взять кристалл кварца, который используется в телефонных трубках. Если на пластинку из кварца воздействовать механически, то в ней в соответствующем направлении возникнет электрический заряд. В трубке микрофона кварц преобразует механические колебания воздуха, вызванные говорящим, в электрические. Электрические колебания в трубке Вашего абонента преобразуются в колебательные, и, соответственно, он слышит речь.

Будучи решетчатым, кристалл ограняется и каждая грань, как личность, своеобразна. Если грань плотно упакована в решетке материальными частицами (атомами или молекулами), то это очень медленно растущая грань. Например, алмаз. У него грани имеют форму октаэдра, они очень плотно упакованы атомами углерода, и отличаются в силу этого и блеском, и прочностью.

Кристаллография – наука не новая. У её истоков стоит М. В. Ломоносов. А вот выращивание искусственных кристаллов дело более позднее. Популярная книга Шубникова "Образование кристаллов" вышла в 1947 году. Эта научная практика выросла из минералогии, науки о кристаллах и аморфных телах. Выращивание кристаллов стало возможным благодаря изучению данных минералогии о кристаллообразовании в природных условиях. Изучая природу кристаллов, определяли состав, из которого они выросли и условия их роста.

Проект. Кристаллы в природе и жизни людей.

И теперь эти процессы имитируют, получая кристаллы с заданными свойствами. В деле получения кристаллов принимают участие химики и физики. Если первые разрабатывают технологию роста, то вторые определяют их свойства. Можно ли искусственные кристаллы отличить от природных? Вот вопрос. Ну, например, искусственный алмаз до сих пор уступает природному по качеству, в том числе и по блеску. Искусственные алмазы не вызывают ювелирной радости, но для использования в технике они вполне подходят, выступают в этом смысле на равных с природными. Опять же, нахрапистые ростовики (так называют химиков, выращивающих искусственные кристаллы) научились выращивать тончайшие кристаллические иглы, обладающие чрезвычайно высокой прочностью. Это достигается манипулированием химизмом среды, температурой, давлением, воздействием некоторых других дополнительных условий. И это уже целое искусство, творчество, мастерство – тут точные науки не помогут, они в этой области работают плохо. Еще покойный академик Николай Васильевич Белов говорил, что искусством выращивать кристалл обладает тот специалист, который тонко чувствует кристалл.

Кристаллы встречаются в природе во многих районах нашей планеты, а в последние годы разработана научная технология выращивания искусственных кристаллов. Кристалл - это имеющий геометрическую форму застывший минерал, сахар или любое вещество, молекулы или атомы которого упорядочены по повторяющимся образам, образуя симметричную по внешнему виду форму. Устойчивый геометрический и математический порядок, который кристаллы повторяют с исключительной точностью, также является причиной их использования в программирующих устройствах. Их способность образовывать и сохранять специфическую энергетическую матрицу и передавать информацию с одного тонкого уровня или плана на другой план существования - еще один ключ к их использованию в лечебных целях.

Структура Земли на треть состоит из кварцевых кристаллов, а кремний и вода, из которых они образованы, являются важными компонентами физического тела. Магнитное поле Земли — это кристаллическая вибрационная энергия, и таково же магнитное поле ауры человека. Очищенные и частотно настроенные кристаллы очищают и сонастраивают энергию человека. Они приводят ее в соответствие с вибрационной частотой планеты и тем самым исцеляют ее. Очищенный кристалл, как и планета, настроен на то, чтобы вибрировать на всех уровнях с частотой доброго здоровья и передавать это здоровье человеческому существу.
Энергия кристаллов охватывает и пронизывает всю Землю, подобно сети. На первичном уровне это лей-линии — акупунктурная карта планеты. За пределами тела Земли, отраженная в ауре ментального тела человека, она представлена универсальной решеткой. Она сформирована из кристаллической энергии, излучаемой планетами и галактикой, и входит органической частью в энергию человека.

Связь между лей-линиями Земли и энергетической решеткой ее ментальной ауры осуществляется посредством целого ряда гигантских сонастроенных между собой кристаллов, большая часть которых находится под землей или под водой. Они существуют на планете в физической форме, но разбросаны по всему земному шару, концентрируясь в ключевых местах. Многие из этих мест являются священными для местного населения, все еще практикующего древние обряды поклонения. Как и человеческая энергия, эта сеть связанных между собой кристаллов-излучателей в наши дни постепенно пробуждается.

КАК РАБОТАТЬ С КРИСТАЛЛАМИ В РЕЙКИ

Некоторые камни и минералы — их лечебные, магические и астрологические характеристики и свойства.

АКВАМАРИН

Аквамарин -это разновидность берилла зеленовато-голубых тонов.

Согласно преданиям, благодаря своему мистическому родству с морской водой (а в действительности цветовому сходству), аквамариновые амулеты предохраняли моряков в плавании.

Как талисман аквамарин развивает смелость и отвагу, предупреждает владельцу потемнением или уменьшением прозрачности о направлении против него лжи и неискренности. Как амулет он охлаждает пыл ссор и страстей, стабилизирует эмоциональную и умственную сферу. Полезен для зрения. Облегчает зубную, желудочную и печеночную боль.

Аквамарин способствует усилению иммунитета, очищает организм от шлаков, стабилизирует нервную систему. Ношение камня в виде кулона помогает излечивать заболевания щитовидной железы. Перстни с аквамарином излечивают заболевания кожи. Серьги снимают головную боль, избавляют от бессонницы и беспричинных страхов.

В древности аквамарин считался одним из могущественных камней магии, способных разоблачить любой астральный обман. Его использовали и при изготовлении амулетов, раскрывающих внутреннее зрение, охлаждающих страсти и успокаивающих бури и ураганы. Этот камень помогает владельцу понять таинственный смысл самых обычных событий, дает владельцу эмоциональное понимание окружающего его мира, учит человека направлять энергию даже самых примитивных желаний на благо человечества. Аквамарин корректирует мысли и поступки владельца - пресекает все, что может нарушить законы нравственности и добродетели. Этот камень можно назвать судьей и учителем человека, настолько он мудр и справедлив.

Наиболее полезен аквамарин людям, родившимся под знаками Рыб и Рака. Стрельцу этот камень принесет одни несчастья и совершенно противопоказан он Близнецам. Остальным знакам следует помнить, что аквамарин не работает у чрезмерно активных людей - он замыкается. Противопоказано носить этот камень и людям, склонным ко лжи и мошенничеству, - этот камень не терпит бесчестных поступков.
В качестве талисмана аквамарин нужно использовать морякам, путешественникам и людям, занимающимся научной работой. С его помощью можно без труда бросить курить, злоупотреблять спиртными напитками, забыть навязчивые страхи, простить обидчика не на словах, а всем сердцем.

АМЕТИСТ

Аметист - это кварц, фиолетового цвета от темного до чуть заметного. Под длительным действием солнечного света темный аметист бледнеет.

В Древнем Риме аметист клали в бокал с вином, так как считалось, что он предохраняет человека от неконтролируемого пьянства и даже нейтрализует действие яда. Изделия с аметистом носили во время эпидемий, потому что верили, что он не дает инфекции проникнуть в организм владельца. Аметист используется для улучшения мозгового кровообращения, лечения бессонницы, беспокойства, нервных срывов. Считается, что носимый на безымянном пальце правой руки аметист укрепляет иммунитет, а ношение его в серьгах помогает улучшить зрение.

Аметист — камень, который помогает развить внутренние способности человека, открыть двери в высшие сферы, постичь вселенскую мудрость.

У многих народов аметист является символом миролюбия, чистосердечия, искренности и добродетели. Владелец этого камня может быть уверен в верности избранника (или избранницы) и в искренности его чувств.

Аметист следует носить постоянно, только тогда он действительно будет помогать владельцу. Однако нужно помнить, что этот самоцвет легко меняет свое настроение и, если владелец носит его во время конфликтных ситуаций на работе, ссор с домашними, камень может настроиться на отрицательную энергетику и начать транслировать ее на своего хозяина. Поэтому после любой конфликтной ситуации изделие с аметистом нужно подержать 5-7 минут под проточной водой, чтобы камень успокоился.

Шар из аметиста.
Используется для медитации, для бесстрастного взгляда на свою жизнь, для усиления экстрасенсорного восприятия. Помогает познать мир и своё место в нем.

Если пить воду, в которую погрузить на ночь аметист, это поможет при простудных заболеваниях, очистит капилляры, вылечит печень и почки, также укрепляет память, лечит кожные заболевания. Если у вас расстроена нервная система, камень поможет управлять своими эмоциями.

Аметист следует носить, когда вас мучают тревоги и душевное волнение. Лучше всего подойдут для этого бусы или перстень. Его внутренняя энергетика помогает обрести душевный покой и внутреннюю гармонию, сохранить здоровье.

Аметист особенно полезен он Весам, Близнецам и Водолеям.

В качестве талисмана аметист служит защитой от гнева и недовольства высокопоставленных лиц. Является он также и амулетом от алкоголизма.

БИРЮЗА

Бирюзу всегда считали камнем счастья. Он может быть небесно-голубого и зеленого цвета с голубым и сероватым оттенком.

Издревле бытует мнение, что носимая на шее в виде кулона бирюза останавливает кровотечения, лечит язвы желудка и болезни печени. Камень, оправленный в золото, нормализует все процессы в организме человека, повышает его иммунитет. Потемнение минерала - знак того, что владельцу камня нужно срочно обратиться к врачу.

Все народы считают бирюзу самым счастливым камнем. Она примиряет врагов, гасит гнев и владельца, и направленный на него извне, восстанавливает мир в семье, смягчает недовольство начальства. Это камень борцов, лидеров, храбрых, решительных и независимых людей. Этот камень помогает своему владельцу сосредоточиться, понять смысл жизни, определить, каких целей он должен добиваться, удерживает человека от суетности, бесплодных поступков, оберегает от любых неприятностей. Энергетика камня так сильна, что он дает своему владельцу возможность завоевать высокий авторитет и встать у горнила власти. Однако следует помнить, что этот минерал отличается высоконравственным характером, поэтому если его приобретет нарушитель морали, камень жестоко накажет его.

Астрологи советуют носить бирюзу голубовато-белесого цвета людям, родившимся под знаком Стрельца; зеленую бирюзу можно носить Скорпионам и Тельцам; белая бирюза принесет счастье Овнам, Девам и Рыбам. Всем остальным знакам следует носить голубую бирюзу, за исключением людей, рожденных под знаком Льва, которым носить бирюзу не рекомендуется.

В качестве талисмана бирюзу следует носить для привлечения здоровья, любви, удачи, благополучия. Путешественникам просто необходимо брать этот камень с собой в дорогу - он отведет от них опасности пути, сделает путешествие легким и приятным.

ГЕМАТИТ

Гематит, или кровавик, - черный либо темно-красный блестящий минерал, окись железа. Его называют часто черным жемчугом.
С древних времен бытует мнение, что гематит очищает кровь, укрепляет кровоочищающие органы - почки, печень и селезенку. Его рекомендуют класть над органами, в которых происходит слабое кровообращение.
Как магический талисман почитали его в Древней Греции и в Древнем Риме. Известно, что римские легионеры, отправляясь в завоевательные походы, обязательно брали с собой изделие из этого камня (чаще всего фигурку домашнего божка), поскольку были уверены, что минерал придаст им мужественности и храбрости.

Считается, что гематит защищает своего владельца от любых астральных нападений, открывает человеку мир с новой стороны, помогает расшифровывать знаки, посылаемые Вселенной людям.

Астрологи рекомендуют носить гематит Ракам и Скорпионам. Близнецам, Девам и Рыбам он категорически противопоказан. Остальным же знакам зодиака его следует носить только в том случае, если они занимаются магической практикой.

Оправлять гематит можно только в серебро. Он приносит счастье мужчинам, когда его носят на указательном пальце правой руки, женщинам - на левой.

ГРАНАТ

По составу различают шесть видов граната: огненно-красный пироп, желтоватый или зеленоватый гроссуляр, оранжевый спессартин, прозрачный меловатый, пурпурный или фиолетово-красный альмандин, изумрудно-зеленый уваровит, зеленый, буро-красный или черный андрадит.
Считается, что при заболеваниях легочной системы (особенно при бронхитах) гранат следует носить на шее оправленным в серебро. При высокой температуре, заболеваниях горла, систематических головных болях помогает гранат, оправленный в золото и носимый на среднем пальце правой руки.

О магических свойствах граната рассказывают настоящие легенды. Прежде всего, этому камню приписываются способности давать своему владельцу власть над людьми. В некоторых странах украшения с гранатами носит каждая девушка, так как считается, что камень притягивает счастливую любовь.

Но самым главным свойством граната у всех народов считается умение вызывать сильные страсти у своего владельца. Энергичным, страстным, с огромной эмоциональной отдачей людям этот камень (особенно красного цвета) приносит счастье, удачу, успех, вызывает творческий подъем. Если владелец граната попал в тяжелые обстоятельства, камень поможет ему хладнокровно и решительно справиться с любыми неприятностями.

Астрологи утверждают, что гранат - лучший помощник Козерогов, которые по своей природе любят работать с полной отдачей. Хорошо помогает камень огненным знакам: Стрельцу и Льву, за исключением Овна, поскольку люди, родившиеся под этим знаком, вспыльчивы, но быстро успокаиваются, гранату же нужен постоянный накал страстей. Напористым Тельцам и активным Овнам можно носить только красный гранат. Водным знакам (Рак, Рыбы) гранат носить не следует. Воздушным (Весы, Водолей) нужно носить зеленые камни.
Гранат — талисман скульпторов, художников, поэтов, музыкантов, модельеров, режиссеров, актеров, то есть всех тех людей, чей успех зависит от полной отдачи и страстности.

ЖЕМЧУГ

Жемчугу приписывают свойство облегчать гипертонические кризы, излечивать заболевания почек, печени, желудка и кишечника. Стабилизирует он и деятельность нервной системы. Камень можно использовать как индикатор для определения новообразований (различных опухолей), поскольку он реагирует на изменение кислотного баланса организма - тускнеет, теряет блеск.

В Древнем Египте жемчуг считался камнем, приносящим владельцу долголетие и красоту. Из истории известно, что знаменитая царица Клеопатра не только носила ожерелья и браслеты из жемчуга, но и ежедневно пила напиток из растворенной в уксусе жемчужины, смешанной с гранатовым соком (иногда пишут с молоком ослицы). Современники знаменитой сердцеедки утверждали, что именно благодаря этому питью царице удавалось долго поддерживать молодость и привлекательность.

Астрология рекомендует носить жемчуг для того, чтобы избавиться от всего нечистого и непристойного: от бесчестного поведения, от страха, недоверия, сексуальной и ментальной слабости, от умственных расстройств, от всех заболеваний, связанных с «жидкими телами»: болезней печени, мочевого пузыря, глаз.

Жемчуг полезен беременным женщинам, он оберегает плод в утробе. Если держать его во рту, укрепит сердце.

В качестве талисмана жемчуг помогает своему владельцу установить близкие отношения с другими людьми, усмиряет его гордыню, избавляет от тщеславия. Деловым людям он помогает сделать правильный выбор, дает возможность достичь максимальной выгоды при любой сделке, обеспечивает пути к отступлению.

ИЗУМРУД

Изумруд - это прозрачная разновидность берилла зеленых тонов, иногда с просинью.

Считается, что изумруд стабилизирует артериальное давление, снимает головные и суставные боли, лечит заболевания желудка, воспаления мочевого пузыря, обладает антибактериальным свойством (если его положить в стакан с сырой водой, ее можно пить без кипячения). В древности считали, что камень помогает избавиться от куриной слепоты, бельма на глазу, эпилепсии. Владельцу изумруда не грозят ночные кошмары, бессонница, беспричинные страхи и повышенная утомляемость.

Главная задача изумруда - борьба с дурными наклонностями своего хозяина: лживостью, склонностью к аферам, неверностью в любви.Если владелец камня не обладает дурными наклонностями, изумруд приносит ему здоровье и удачу, в противном случае он может наслать на человека бедствия.

Этот самоцвет способен рассеивать любую отрицательную энергию, очищать биополе человека и его жилище от негатива. Изумруд покровительствует семейному очагу: сберегает супружеские узы, хранит мир и согласие в семье, способствует продолжению рода.

Людям с развитой интуицией этот камень помогает войти в контакт с душами умерших, с существами из тонкого мира, дарует способность расшифровывать сигналы, посылаемые на Землю силами Вселенной. Изумруд - очень нежный камень. Он не терпит агрессии и грубости. Если носить камень постоянно в течение 2-3 месяцев, человек может исправить эти отрицательные черты характера.

Астрологи утверждают, что нервным, чувствительным людям самоцвет помогает избегать стресса, разоблачать обманы и козни. Очень подходит он Львам, Весам и Водолеям. Рыбам, Козерогам и Скорпионам изумруд категорически противопоказан. Остальным знакам его носить можно.

Изумруд - талисман кормящих матерей, мореплавателей и путешественников. Как амулет он ограждает молодых юношей и девушек от порочных наклонностей и склонности к разврату. Творческим людям камень дарит вдохновение и душевный подъем, к деловым людям притягивает успех и удачу.

РОЗОВЫЙ КВАРЦ

Розовый кварц — разновидность непрозрачного кварца нежно-розового цвета.

Розовый кварц для тех, кто не может почувствовать радость жизни, ощутить сущность любви и поэтому не способен достичь внутренних глубин сердца. Розовый кварц — врачеватель внутренних ран. Он учит прощать и настраивает на любовь. Розовый кварц открывает душу, и тогда истина познается через любовь. Розовый кварц способствует снятию стресса, приглушает вспышки раздражительности, повышает в человеке творческое начало и чувство уверенности в себе. Розовый кварц, носимый незамужней женщиной, помогает ей удачно выйти замуж.

Как лекарь розовый кварц безотказно лечит не только многие органы, но целиком пораженные участки, почему и диагноз становится для лечения совершенно не важен. Можно использовать и пластинки, и бусины, и шарики, и предметы, сделанные из него. Излучение розового кварца помогает при заболеваниях центральной и периферийной нервной системы, нарушениях сердечно-сосудистой системы и воспалительных процессах. Розовый кварц способствует снятию стресса, приглушает вспышки раздражительности, повышает в человеке творческое начало и чувство уверенности в себе. Розовый кварц искореняет заболевания лимфы и лимфатической системы, налаживает функционирование выделительной системы, нормализует кровь, сердце, сосуды и костный мозг.

Розовый кварц - талисман людей, занимающихся искусством. Поэтам и писателям нужно держать на рабочем столе небольшой шар, сделанный из этого камня. Небольшой кусочек необработанного кристалла в качестве талисмана помогает своему хозяину увеличить силу его таланта, придает уверенность в себе, притягивает успех.

ЛАЗУРИТ

Цвет: Лазурно-синий, темно-синий.

В народной медицине бытует мнение, что лазурит является прекрасным средством для восстановления зрения. Для этого нужно в течение нескольких минут ежедневно всматриваться в камень. Бусы из лазурита снижают повышенное давление, успокаивают нервы, помогают при бессоннице и избавляют от ночных кошмаров.

Минерал очищает ауру своего владельца от негатива, который тот накопил за свою жизнь (старые обиды, неблаговидные поступки и мысли и т. д).

Этот минерал помогает человеку в духовном развитии, он постоянно напоминает ему, что все в мире имеет божественное начало, поэтому прекрасно и достойно любви и уважения. Владелец лазурита становится милосердным человеком, способным лично прочувствовать чужие обиды и боль. Если человек будет следовать подсказкам минерала, он может стать настоящим мудрецом.

Астрологи говорят, что лазурит можно носить всем знакам зодиака. Исключение составляют только Козероги, которым он категорически противопоказан.

В качестве талисмана лазурит притягивает к своему владельцу благополучие, успех, удачу и счастливую любовь.

МАЛАХИТ

Малахит - водный карбонат меди всех оттенков зеленого цвета, вплоть до черно-зеленого.

Амулет защищает детей от магии и колдовства. Талисман способствует росту детей, уменьшает боль, отгоняет болезни, способствует вниманию окружающих, в том числе вызывает и нездоровый интерес, изгоняет меланхолию. Рекомендуется носить маленьким детям на шее.

Астрология: малахит — знак Весов, Тельца. Благоприятен для Львов. Не подходит для Скорпиона, Девы, Рака. Хорош для литераторов, поэтов, людей искусства, тем, кто хочет укрепить свое обаяние.

Лечебные эффекты: малахит улучшает зрение, концентрацию внимания; используется при лечении панкреатита, бронхита, кашля, заболеваний селезенки, желудка (особенно при коликах), а также при душевных расстройствах, бессоннице, головных болях.

Народные целители считают, что малахит является прекрасным средством от болезней кожи. Браслеты из малахита очищают кожу от аллергических высыпаний и красных пятен. Бусы из малахита, по мнению знахарей, помогают значительно улучшить рост волос.

В качестве талисмана малахит следует использовать тем, кто хочет усилить свое обаяние и привлекательность. Музыкантам, литераторам, художникам камень помогает, если оправлен в медь. Более всего необходим самоцвет артистам, но для них малахит нужно оправлять в белые металлы: серебро, платину, алюминий.

ГОРНЫЙ ХРУСТАЛЬ

бесцветный прозрачный кварц.Характеризуется высокой прозрачностью, после полировки приобретает хороший блеск. Это свойство известно с глубокой древности. В более поздние времена стали полагать, что в горном хрустале заключена Космическая энергия.

Горный хрусталь -Привносит жизненную силу(энергию Ци) владельцу, окружающему пространству. Энергия Ци горного хрусталя тщательнейшим образом очищает каналы в теле человека и постепенно обновляет всю чакральную систему.

Это камень ясности и правильного и логичного выражения мысли. Камень наделяет обладателя положительной энергетикой, раскрывает и усиливает творческие данные.

Шарами из горного хрусталя жрецы зажигали «божественный огонь» для магических ритуалов.

ЦИТРИН

Лимонно-желтая, золотистая разновидность кварца. Камень удачи и позитивного настроя. Он способствует нормализации дружеских и родственных связей, а также делает человека красноречивым, убедительным и обаятельным.

Цитрин - камень, приносящий пользу от полученной информации. Благоприятствует развитию пророческого дара. Освобождает психологические резервы.

Цитрин носить можно и нужно всем и всегда! Привносит в жизнь каждого объективную радость бытия. Помогает выбраться из творческого застоя или жизненного тупика.

ФЛЮОРИТ

Метафизические свойства Флюорита: Флюорит

Флюорит обеспечивает высокую степень защиты, особенно на психическом уровне. Он помогает распознать, когда внутри присутсвует внешнее влияние и отсечь психические манипуляции и нежелательное ментальное воздействие. Этот камень очищает и стабилизирует ауру. Необычайно эффективно защищает от электромагнитных излучений бытовой техники, блокирует геопатогенный стресс. В целительной практике флюорит устраняет негативные энергии и стресс любого происхождения. Он очищает и перестраивает в организме все, что находится не в должном порядке. Это прекрасный кристалл для устранения любого вида расстройств.

Флюорит заземляет и интегрирует духовные энергие в физическом плане. Он развивает объективную беспристрастность и усиливает интуитивные способности, делая более осознанным и ускоряя процесс духовного пробуждения.

Флюорит ассоциируется с прогрессом на многих уровнях бытия, привносит упорядоченность в повседневную жизнь, помогает преодолеть хаос и перестроить тонкие тела. Флюорит очищает ауру владельца от наслоенФлюоритий прошлого, которые уже потеряли свое значение для души человека.

Флюорит помогает преодолеть ограничивающие привычки и стереотипы и аккуратно открывает дверь в бессознательное, выводя подавленные чувства на поверхность для их исцеления. Помогает выйти за пределы ограничивающих идей, преодолеть ограниченность мышления и увидеть глобальную картину. Этот камень рассеивает иллюзии и выявляет истину, полезен когда необходимо действовать беспристрастно и объективно.

Флюорит прекрасный помощник в учебе, улучшает концентрацию. Помогает усваивать и обрабатывать информацию и развивает быстроту мышления.

В эмоциональном плане флюорит оказывает успокаивающий эффект. Помогает осознать действие ума и эмоций на тело. Учит сохранять эмоциональный баланс.Флюорит

Пирамиды из флюорита помогают открыть седьмую чакру и проводить космическую энергию в физическое тело. Погружение в поле флюоритовой пирамиды дает возможность человеку видеть свое прошлое и будущее.

Целебные свойства Флюорита:

Флюорит оказывает мощное оздоравливающее действие на весь организм. Эффективен против вирусов и при инфекционных простудных заболеваниях. Способствует регенерации кожи и слизистой.

АРХАНГЕЛЫ И ИХ КАМНИ

Значение имени
«Специальность»
Цвет ауры
Кристалл

Ариил
Божья львица
помогает животным и всей природе
бледно-розовый
розовый кварц

Азраил
Тот, кому помогает Бог
избавляет от печалей
белый с желтоватым оттенком
кремово- желтый кальцит

Камаил
Видящий Бога
избавляет от тревог, приносит душевный покой
бледно-зеленый
зеленый флюорит

Гавриил
Божий вестник
лечит беременных женщин, помогает во время родов, избавляет от тревог, связанных с творческими планами
медно-красный
цитрин

Ханиил
Божья слава
регулирует женские циклы
голубовато-белый
лунный камень

Иеремиил
Божья милость
помогает справиться с эмоциями
лиловый
аметист

Иофиил
Божья красота
избавляет от негатива, помогает упорядочить хаос
темно-розовый
розовый рубеллит или розовый турмалин

Метатрон
Пророк Енох
исцеляет необучаемость, детские травмы
зеленые и розовые полосы
зеленый турмалин с прожилками

Михаил
Подобный Богу
избавляет от страха и нервозности, очищает энергию
темно-фиолетовый
сутилит

Рагуил
Друг Бога
помогает наладить личную жизнь и отношения с коллегами по работе
светло-голубой
аквамарин

Рафаил
Целитель
лечит болезни тела, покровительствует лекарям
изумрудно-зеленый
малахит

Разиил
Тайны Бога
высвобождает заблокированную физическую и духовную энергию
радужное сияние
прозрачный кварц

Сандалфон
Пророк Илия
лечит агрессивные замыслы
бирюзовый
бирюза

Уриил
Бог есть Свет
заживляет обиды, учит прощать
бледно-желтый
янтарь

Задкиил
Божья Справедливость
улучшает память и стимулирует работу мозга
темно-голубой
лазурит

ОЧИСТКА КРИСТАЛЛОВ

Если не очистить кристаллы,то их эффективность пропадёт и даже может наступить дисбаланс при очередном использовании кристалла. Любой новый кристалл прежде всего требуется очистить,смыть с него отпечаток тех людей которые добывали его,держали в руках и наконец продали,даже если эта энергия не была отрицательной. Затем можно зарядить кристалл своей силой и энергией. В конце всякой процедуры лечения просто необходимо очищать кристаллы- эта операция должна быть отработана до автоматизма.

Существует несколько методик очистки кристалла,путём проб и ошибок необходимо выбрать для себя наиболее подходящую.

1 СПОСОБ
Положите под проточную воду кристаллы на некоторе время.Чтобы кристаллы не повредились можно использовать дуршлаг положив на дно мягкую ткань. После просушить их на свежем воздухе.

2 СПОСОБ Окуривание ладаном.Такие,вещества как ладан,сандаловое дерево,шалфей и кедр спокон веков используются в процедурах очищенния.Кристаллы прекрасно очищаются в дыму курящихся трав и растенний.

3 СПОСОБ Очищение кристаллами.Кристалл который вы применяли для исцеления,заверните в тёмный шелк вместе с большим необработаным аметистом. Дайте кристаллам отдохнуть и зарядиться энергией в закрытом ящике или шкафу.

4 СПОСОБ. Очищенние природой. оставьте кристаллна солнечном или лунном свету на сутки или под дождём на 2-3 минуты. Подойдёт полнолуние- потому,что в такие дни восход луны почти совпадает по времени с заходом солнца,следовательно,поток энергии будет непрерывным. Можно на час положить кристалл в ручей. Некоторые используют солевой раствор для очистки кристаллов но он подходит не для всех кристаллов а толко для твёрдых.

5 СПОСОБ Визуализация. Этот способ может использоваться в тех случаях,когда другие недоступны..Главное в нём- это чистота помыслов.Поэкспериментируйте в этом плане и выберите наиболее приемлемый вариант-свет,вода,огонь. Смотрите на кристалл и при помощи глубокого вдоха и последующего выдоха на кристалл,осуществите визуальный процесс очистки. Повторите процедуру несколько раз до полного очищения, на ваш взгляд, кристалла.

ХРАНЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ

Хранить кристаллы лучше в специальных лотках где для каждого вида свой отдел. Можно сшить мешочек из мягкой ткани с завязкам. И относиться к ним очень бережно. Кристаллы не любят духи,дезидоранты которые на них брызгают например это касается бус,ожерелья,серьги и т.д. Также им не нравиться мыло когда моете руки снимайте кольца. От всего этого они тускнеют,бледнеют и даже могут потрескаться.При ношении кристаллов они внешне видоизменяются.Это может быть следствием естественных процесов, опал например становится более насыщенным по цвету, когда соприкасается долго с кожным покровом тела, а бирюза зеленеет весьма активно от паров масел и духов. Кристаллы кварца со временем становятся чище, что обьясняют чаще испарением газо-водяных включений при перепаде температур. Есть и такие кристаллы,которые даже обесцвечиваются при продолжительном действии на них солнечного света.К числу таких относится например аметист. Иногда кристаллы изменяются внешне вообще без всяких видимых причин. В таких случаях принято считать что причиной изменений цветовых или количественно-фактурных является избыточное поглощение этими кристаллами дисбалансирующих негативных энергоаспектов без последующей балансировки внутренних структур.Поскольку такие изменения оказываются необратимыми, то такие кристаллы не только нельзя использовать дальше в их прямом назначении,но и вообще лучше всего вернуть природе-матушке,то есть просто закопать в землю на веки вечные.

КРИСТАЛЛЫ И КРИСТАЛЛОГРАФИЯ
Кристаллом (от греч. krystallos - "прозрачный лед") вначале называли прозрачный кварц (горный хрусталь), встречавшийся в Альпах. Горный хрусталь принимали за лед, затвердевший от холода до такой степени, что он уже не плавится. Первоначально главную особенность кристалла видели в его прозрачности и это слово употребляли в применении ко всем прозрачным природным твердым телам. Позднее стали изготавливать стекло, не уступавшее в блеске и прозрачности природным веществам. Предметы из такого стекла тоже называли "кристальными". Еще и сегодня стекло особой прозрачности называется хрустальным, "магический" шар гадалок - хрустальным шаром. Удивительной особенностью горного хрусталя и многих других прозрачных минералов являются их гладкие плоские грани. В конце 17 в. было подмечено, что имеется определенная симметрия в их расположении. Было установлено также, что некоторые непрозрачные минералы также имеют естественную правильную огранку и что форма огранки характерна для того или иного минерала. Возникла догадка, что форма может быть связана с внутренним строением. В конце концов кристаллами стали называть все твердые вещества, имеющие природную плоскую огранку. Заметной вехой в истории кристаллографии явилась книга, написанная в 1784 французским аббатом Р. Гаюи. Он выдвинул предположение, что кристаллы возникают в результате правильной укладки крохотных одинаковых частиц, которые он назвал "молекулярными блоками". Гаюи показал, каким образом можно получить гладкие плоские грани кальцита, укладывая такие "кирпичики". Различия в форме разных веществ он объяснил разницей как в форме "кирпичиков", так и в способе их укладки. Со времен Гаюи было принято как гипотеза, что в правильной форме кристалла находит отражение упорядоченное внутреннее расположение частиц, но это было подтверждено лишь в 1912, когда М.фон Лауэ в Мюнхене установил, что рентгеновские лучи дифрагируют на атомных плоскостях внутри кристалла. Падая на фотографическую пластинку, дифрагированные лучи создают на ней геометрический узор из темных пятен. По положению и интенсивности таких пятен можно рассчитать размеры структурной единицы и определить расположение атомов в ней. Имея в виду возможность прямого исследования внутренней структуры, многие занимающиеся кристаллографией стали употреблять термин "кристалл" в применении ко всем твердым веществам с упорядоченной внутренней структурой. Нужны лишь благоприятные условия, полагали они, чтобы внутренняя упорядоченность проявилась в виде правильной наружной огранки. Некоторые ученые предпочитают называть твердые вещества с внешне не проявляющейся внутренней упорядоченностью "кристаллическими", а под "кристаллами" понимать, как это было когда-то, твердые вещества с природной огранкой.
КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ
Атомы, из которых состоят газы, жидкости и твердые вещества, имеют разную степень упорядоченности. В газе атомы и небольшие группы атомов, соединенные в молекулы, находятся в постоянном беспорядочном движении. Если охлаждать газ, то достигается температура, при которой молекулы сближаются друг с другом, насколько это возможно, и образуется жидкость. Но атомы и молекулы жидкости все-таки могут скользить относительно друг друга. При охлаждении некоторых жидкостей, например воды, достигается температура, при которой молекулы застывают в относительной неподвижности кристаллического состояния. Эта температура, разная для всех жидкостей, называется температурой замерзания. (Вода замерзает при 0° С; при этом молекулы воды упорядоченно соединяются друг с другом, образуя правильную геометрическую фигуру.) У каждой частицы вещества (атома или молекулы), находящегося в кристаллическом состоянии, окружение точно такое же, как и у любой другой частицы того же типа во всем кристалле. Другими словами, ее окружают вполне определенные частицы, находящиеся на вполне определенных расстояниях от нее. Именно это упорядоченное трехмерное расположение характерно для кристаллов и отличает их от других твердых веществ.
ОБРАЗОВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ
Вообще говоря, кристаллы образуются тремя путями: из расплава, из раствора и из паров. Примером кристаллизации из расплава может служить образование льда из воды, так как вода, в сущности, не что иное, как расплавленный лед. К кристаллизации из расплава относится и процесс образования вулканических пород. Магма, проникающая в трещины земной коры или вытесняемая в виде лавы на ее поверхность, содержит многие элементы в разупорядоченном состоянии. При охлаждении магмы или лавы атомы и ионы разных элементов притягиваются друг к другу, образуя кристаллы различных минералов. В таких условиях возникает много зародышей кристаллов. Увеличиваясь в размере, они мешают друг другу расти, а поэтому гладкие наружные грани у них образуются редко.

Кристаллы в природе образуются также из растворов, примером чему могут служить сотни миллионов тонн соли, выпавшей из морской воды. Такой процесс можно продемонстрировать в лаборатории с водным раствором хлорида натрия. Если дать воде возможность медленно испаряться, то в конце концов раствор станет насыщенным и дальнейшее испарение приведет к выделению соли. Положительно заряженные ионы натрия притягивают отрицательно заряженные ионы хлора, в результате чего образуется зародыш кристалла хлорида натрия, который выделяется из раствора. При дальнейшем испарении другие ионы пристраиваются к образовавшемуся ранее зародышу, и постепенно растет кристалл с характерной внутренней упорядоченностью и гладкими наружными гранями.

Кристаллы образуются также непосредственно из пара или газа. При охлаждении газа электрические силы притяжения объединяют атомы или молекулы в кристаллическое твердое вещество. Так образуются снежинки; воздух, содержащий влагу, охлаждается, и прямо из него вырастают снежинки той или иной формы.
СТРУКТУРА КРИСТАЛЛА
Кристалл представляет собой правильную трехмерную решетку, составленную из атомов или молекул. Структура кристалла - это пространственное расположение его атомов (или молекул). Геометрия такого расположения подобна рисунку на обоях, в которых основной элемент рисунка повторяется многократно. Одинаковые точки можно расположить на плоскости пятью разными способами, допускающими бесконечное повторение. Для пространства же имеется 14 способов расположения одинаковых точек, удовлетворяющих требованию, чтобы у каждой из них было одно и то же окружение. Это пространственные решетки, называемые также решетками Браве по имени французского ученого О.Браве, который в 1848 доказал, что число возможных решеток такого рода равно 14 (рис. 1-1, 1-2).

Требование того, чтобы каждый узел решетки имел одинаковое атомное окружение, применительно к кристаллам налагает ограничения на сам основной элемент рисунка. При повторении он должен заполнять все пространство, не оставляя пустых узлов. Было установлено, что существует лишь 32 варианта расположения объектов вокруг некоторой точки (например, атомов вокруг узла решетки), удовлетворяющих этому требованию. Это так называемые 32 пространственные группы. В сочетании с 14 пространственными решетками они дают 230 возможных вариантов расположения объектов в пространстве, называемых пространственными группами. Поскольку структура кристалла определяется не только пространственным расположением атомов, но и их типом, число структур очень велико. Три кристаллические структуры, представленные на рис. 2, неодинаковы, хотя и относятся к одной и той же пространственной группе.

Общими для всех кристаллов являются 14 пространственных решеток, наименьшие формообразующие ячейки которых показаны на рис. 1. Элементарная ячейка любого кристалла подобна одной из них, но ее размеры определяются размерами, числом и расположением атомов. Элементарная ячейка в виде параллелепипеда, вообще говоря, аналогична "кирпичику" Гаюи, т.е. базисному элементу, при повторении которого образуется кристалл. Рентгеновский анализ позволяет с большой точностью определять длину сторон ячейки и углы между сторонами. Элементарные ячейки очень малы и имеют порядок нанометра (10-9 м). Сторона кубической элементарной ячейки хлорида натрия равна 0,56 нм. Таким образом, в крохотной крупинке обычной поваренной соли содержится примерно миллион элементарных ячеек, уложенных одна к другой. Методом дифракции рентгеновских лучей (рентгенография) можно определить не только абсолютные размеры элементарной ячейки, но также пространственную группу и даже расположение атомов в пространстве, т.е. структуру кристалла. Важную роль в исследовании кристаллических структур сыграли также методы дифракции электронов (электронография), дифракции нейтронов (нейтронография) и инфракрасной спектроскопии.
МОРФОЛОГИЯ КРИСТАЛЛОВ
Кристаллы имеют некую внутреннюю симметрию, которая не обнаруживается в бесформенной крупинке. Симметрия кристаллов получает наружное выражение только тогда, когда они имеют возможность свободно расти без каких-либо помех. Но даже хорошо организованные кристаллы редко имеют совершенную форму, и нет двух кристаллов, которые были бы совершенно одинаковы. Форма кристалла зависит от многих факторов, один из которых - форма элементарной ячейки. Если такой "кирпичик" повторить одинаковое число раз параллельно каждой из его сторон, то получится кристалл, форма и относительные размеры которого точно такие же, как у элементарной ячейки. Близкая к этому картина характерна для многих кристаллических веществ. Но на форму оказывают влияние и такие факторы, как температура, давление, чистота, концентрация и направление движения раствора. Поэтому кристаллы одного и того же вещества могут обнаруживать большое разнообразие форм. Различие форм связано с тем, как именно укладываются одинаковые "кирпичики". Аналогия между элементарными ячейками и кирпичами очень полезна (рис. 3). Укладывая кирпичи так, чтобы их соответствующие стороны были параллельны, можно построить стену (рис. 3,а), длина, высота и толщина которой будут зависеть только от числа кирпичей, уложенных в данном направлении. Если же в определенном порядке удалять кирпичи, то можно получить миниатюрные лестничные марши (рис. 3,б,в) с наклоном, зависящим от соотношения чисел кирпичей в подступенке и наступи ступеньки лестницы. Если на такую лестницу наложить линейку, то она образует угол, определяемый размерами кирпича и способом укладки. Углы наклона x и y симметричны независимо от относительных длин s и f (рис. 3,г).

Точно так же и кристалл может принимать ту или иную форму, если в строго определенном порядке пропускаются некоторые ряды или группы элементарных ячеек (рис. 4). Косые грани кристалла подобны лестницам, сложенным из кирпичей, но "кирпичики" здесь столь малы, что грани кристалла выглядят, как гладкие поверхности. Углы между соответствующими гранями кристалла постоянны, независимо от его размера. Это установил в 1669 датчанин Н.Стено на примере кристаллов кварца. Тем самым он показал, что форма является характеристикой кристаллического вещества. Ныне известно, что форма кристалла зависит от размеров и формы элементарной ячейки, и положение Стено приняло обобщенную форму закона, согласно которому углы между соответствующими гранями кристаллов одного и того же вещества постоянны.

Размеры и форма граней изменяются от кристалла к кристаллу. Тем не менее, имеется некая внешняя симметрия, присущая всем хорошо ограненным кристаллам. Она обнаруживается в повторении углов и похожести граней, одинаковых в смысле внешнего вида, дефектов травления и особенностей роста. Если кристалл имеет почти совершенную форму, то его симметричные грани тоже подобны по размерам и форме. До появления рентгеновской кристаллографии самым важным делом занимавшихся кристаллографией было измерение углов между гранями кристаллов. Вычерчивая на основе таких угловых измерений грани кристалла в стереографической или гномонической проекции, можно выявить симметричное расположение граней независимо от размера и формы. По такой проекции можно вычислить отношения осей, а затем выполнить чертеж кристалла.
Элементы симметрии. Задолго до того, как 32 типа симметричных расположений точечных групп были определены рентгеновскими методами, они были выявлены путем исследования морфологии, т.е. формы и структуры кристаллов. На основании вида и расположения граней, а также углов между ними кристаллы приписывались одному из 32 кристаллографических классов. Поэтому пространственные группы и кристаллографические классы - это как бы синонимы, и существуют три основных элемента симметрии: плоскость, ось и центр (рис. 5).

Плоскость симметрии. Многие хорошо известные нам предметы обладают симметрией относительно плоскости. Например, стул или стол можно представить себе разделенными на две одинаковые части. Точно так же плоскость симметрии делит кристалл на две части, каждая из которых является зеркальным отображением другой. (Плоскость симметрии иногда называют плоскостью зеркального отображения.)
Ось симметрии. Ось симметрии - это воображаемая прямая, поворотом вокруг которой на часть полного оборота можно привести объект к совпадению с самим собой. В кристаллах возможны только пять видов осевой симметрии: 1-го порядка (эквивалентная отсутствию вращения), 2-го порядка (повторение через 180°), 3-го порядка (повторение через 120°), 4-го порядка (повторение через 90°) и 6-го порядка (повторение через 60°).
Центр симметрии. Кристалл имеет центр симметрии, если любая прямая, мысленно проведенная через него, на противоположных сторонах поверхности кристалла проходит через одинаковые точки. Таким образом, на противоположных сторонах кристалла находятся одинаковые грани, ребра и углы. Имеются 32 возможные комбинации плоскостей, осей и центров симметрии в кристаллах; каждой такой комбинацией определяется кристаллографический класс. Один класс не имеет симметрии; говорят, что он имеет одну ось вращения 1-го порядка.
Кристаллографические системы. На рис. 1 представлены семь базисных ячеек решеток разной формы. Ромбоэдрическая и гексагональная решетки определяются одними и теми же осями. Таким образом, при наличии 32 симметрий точечных групп имеются только шесть основных форм элементарных ячеек. Соответственно форме основной "строительной" единицы 32 кристаллографических класса разделяются на шесть кристаллографических систем. Каждая кристаллографическая система имеет собственную систему координат, которыми определяются элементарная ячейка, а следовательно, и грани кристалла. На рис. 1 это стороны a, b и c элементарной ячейки. Принято через c обозначать вертикальную сторону, через b - горизонтальную в плоскости чертежа и через a - горизонтальную сторону, перпендикулярную плоскости чертежа. Прямые, на которых лежат эти стороны, служат линиями отсчета и называются кристаллографическими осями. Угол между b и c обозначается a, между a и c - b, а между a и b - g. Названия кристаллографических систем, относительные длины и угловые соотношения между соответствующими кристаллографическими осями таковы: Триклинная: a не равно b не равно c, a не равно b не равно g. Моноклинная: a не равно b не равно c, a = g = 90°, b > 90°. Орторомбическая: a не равно b не равно c, a = b = g = 90°. Тетрагональная: a = b не равно c, a = b = g = 90°. Поскольку a и b в этой системе равны и равноценны, их обычно обозначают через a1, a2. Сторона c может быть больше либо меньше a. Гексагональная: a = b не равно c, a = b = 90°, g = 120°. Элементарная ячейка гексагональных кристаллов обычно рассматривается как тройная и определяется тремя горизонтальными осями a1, a2, a3, составляющими угол 120° друг с другом и 90° с условно вертикальной осью c. Кубическая (изометрическая): a = b = c, a = b = g = 90°. На рис. 6 показаны разнообразные формы, которые могут иметь кристаллы, относящиеся к разным кристаллографическим системам.

Формы кристаллов. Хотя с первого взгляда все грани, определяющие форму кристалла, могут показаться одинаковыми, при тщательном исследовании обнаруживаются небольшие различия. Это могут быть различия в блеске, нерегулярностях роста, дефектах травления или полосчатости. Тем не менее, некоторые грани оказываются совершенно одинаковыми. Такие грани состоят из одинаковых и одинаково расположенных атомов и соответствуют определенной форме кристаллов. Распределение граней разных форм выявляет симметрию, так как все грани одной формы имеют одинаковое отношение к элементу симметрии. Некоторые кристаллы имеют грани только одной формы, а другие - грани многих форм. На рис. 7,а,б,в показаны три различные формы кубической системы, а на рис. 7,г - комбинация этих трех форм.

ОПТИЧЕСКАЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЯ
Важное значение в описании и идентификации кристаллов имеют их оптические свойства. Когда свет падает на прозрачный кристалл, он частично отражается, а частично проходит внутрь кристалла. Свет, отражающийся от кристалла, придает ему блеск и цвет, а свет, проходящий внутрь кристалла, создает эффекты, которые определяются его оптическими свойствами.
Показатель преломления. При переходе наклонного луча света из воздуха в кристалл его скорость распространения уменьшается; падающий луч отклоняется, или преломляется. Чем больше плотность кристалла и чем больше угол падения луча (i), тем больше угол преломления (r). Отношение sin i к sin r есть величина постоянная. Это обычно записывают в виде равенства sin i/sin r = n; константа n называется показателем преломления. Это самая важная из оптических характеристик кристалла, и ее можно очень точно измерить. См. также ОПТИКА. С позиций оптики все прозрачные вещества можно разделить на две группы: изотропные и анизотропные. К изотропным относятся кристаллы кубической системы и некристаллические вещества, например стекло. В изотропных веществах свет распространяется во всех направлениях с одинаковой скоростью, и поэтому такие вещества характеризуются одним показателем преломления. Группу анизотропных веществ составляют кристаллы всех других кристаллографических систем. В веществах этой группы скорость света, а следовательно, и показатель преломления непрерывно изменяются при переходе от одного кристаллографического направления к другому. Когда свет входит в анизотропный кристалл, он разделяется на два луча, колеблющихся под прямым углом друг к другу и распространяющихся с разными скоростями. Такое явление называется двойным лучепреломлением; всякий анизотропный кристалл характеризуется двумя показателями преломления. Для гексагональных и тетрагональных кристаллов указывают максимальный и минимальный, т.е. "главные" показатели преломления. Один из этих главных показателей преломления соответствует лучу света, колеблющемуся параллельно оси c, а с другой - лучу света, колеблющемуся под прямым углом к этой оси. В орторомбических, моноклинных и триклинных кристаллах имеются три главных показателя преломления: максимальный, минимальный и промежуточный, определяемые лучами света, колеблющимися в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Поскольку показатели преломления зависят от химического состава и строения материала, они являются характеристическими величинами для каждого кристаллического твердого вещества, и их измерение служит эффективным методом его идентификации. Пользуясь простым рефрактометром, ювелир или специалист по драгоценным камням может измерить показатель преломления драгоценного камня, не вынимая его из оправы. С помощью поляризационного микроскопа минералог без особого труда определяет тип минерала, измеряя его показатели преломления и другие оптические характеристики на мелких крупинках.
См. также ДРАГОЦЕННЫЕ КАМНИ .
Плеохроизм. В анизотропных кристаллах свет, колеблющийся в разных кристаллографических направлениях, может поглощаться по-разному. Одно из возможных следствий такого явления, называемого плеохроизмом, - изменение цвета кристалла при изменении направления колебаний. В других кристаллах свет, колеблющийся в одном кристаллографическом направлении, может распространяться почти без потерь интенсивности, а под прямым углом к нему почти полностью поглощаться. На различиях в поглощении света тонкими ориентированными кристаллами основано действие таких поляризационных светофильтров, как поляроид.
ПРИМЕНЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ
Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище. С давних пор с кристаллами были связаны суеверия; как амулеты, они должны были не только ограждать своих владельцев от злых духов, но и наделять их сверхъестественными способностями. Позднее, когда те же самые минералы стали разрезать и полировать, как драгоценные камни, многие суеверия сохранились в талисманах "на счастье" и "своих камнях", соответствующих месяцу рождения. Все природные драгоценные камни, кроме опала, являются кристаллическими, и многие из них, такие, как алмаз, рубин, сапфир и изумруд, попадаются в виде прекрасно ограненных кристаллов. Украшения из кристаллов сейчас столь же популярны, как и во время неолита. Опираясь на законы оптики, ученые искали прозрачный бесцветный и бездефектный минерал, из которого можно было бы шлифованием и полированием изготавливать линзы. Нужными оптическими и механическими свойствами обладают кристаллы неокрашенного кварца, и первые линзы, в том числе и для очков, изготавливались из них. Даже после появления искусственного оптического стекла потребность в кристаллах полностью не отпала; кристаллы кварца, кальцита и других прозрачных веществ, пропускающих ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, до сих пор применяются для изготовления призм и линз оптических приборов. Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках 20 в. Некоторые кристаллы генерируют электрический заряд при деформации. Первым их значительным применением было изготовление генераторов радиочастоты со стабилизацией кварцевыми кристаллами. Заставив кварцевую пластинку вибрировать в электрическом поле радиочастотного колебательного контура, можно тем самым стабилизировать частоту приема или передачи. Полупроводниковые приборы, революционизировавшие электронику, изготавливаются из кристаллических веществ, главным образом кремния и германия. При этом важную роль играют легирующие примеси, которые вводятся в кристаллическую решетку. Полупроводниковые диоды используются в компьютерах и системах связи, транзисторы заменили электронные лампы в радиотехнике, а солнечные батареи, помещаемые на наружной поверхности космических летательных аппаратов, преобразуют солнечную энергию в электрическую. Полупроводники широко применяются также в преобразователях переменного тока в постоянный.
См. также
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ ;
ТРАНЗИСТОР . Кристаллы используются также в некоторых мазерах для усиления волн СВЧ-диапазона и в лазерах для усиления световых волн. Кристаллы, обладающие пьезоэлектрическими свойствами, применяются в радиоприемниках и радиопередатчиках, в головках звукоснимателей и в гидролокаторах. Некоторые кристаллы модулируют световые пучки, а другие генерируют свет под действием приложенного напряжения. Перечень видов применения кристаллов уже достаточно длинен и непрерывно растет.
См. также
ЛАЗЕР ;
КВАНТОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И УСИЛИТЕЛИ .
Искусственные кристаллы. С давних пор человек мечтал синтезировать камни, столь же драгоценные, как и встречающиеся в природных условиях. До 20 в. такие попытки были безуспешны. Но в 1902 удалось получить рубины и сапфиры, обладающие свойствами природных камней. Позднее, в конце 1940-х годов были синтезированы изумруды, а в 1955 фирма "Дженерал электрик" и Физический институт АН СССР сообщили об изготовлении искусственных алмазов. Многие технологические потребности в кристаллах явились стимулом к исследованию методов выращивания кристаллов с заранее заданными химическими, физическими и электрическими свойствами. Труды исследователей не пропали даром, и были найдены способы выращивания больших кристаллов сотен веществ, многие из которых не имеют природного аналога. В лаборатории кристаллы выращиваются в тщательно контролируемых условиях, обеспечивающих нужные свойства, но в принципе лабораторные кристаллы образуются так же, как и в природе - из раствора, расплава или из паров. Так, пьезоэлектрические кристаллы сегнетовой соли выращиваются из водного раствора при атмосферном давлении. Большие кристаллы оптического кварца выращиваются тоже из раствора, но при температурах 350-450° C и давлении КРИСТАЛЛЫ И КРИСТАЛЛОГРАФИЯ140 МПа. Рубины синтезируют при атмосферном давлении из порошка оксида алюминия, расплавляемого при температуре 2050° C. Кристаллы карбида кремния, применяемые в качестве абразива, получают из паров в электропечи.
См также АБРАЗИВЫ ; ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА .
ЛИТЕРАТУРА
Современная кристаллография. М., 1979-1981

Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .

Смотреть что такое "КРИСТАЛЛЫ И КРИСТАЛЛОГРАФИЯ" в других словарях:

- (от греч. krystallos, первоначальное значение лёд), твёрдые тела, обладающие трёхмерной периодич. ат. структурой и, при равновесных условиях образования, имеющие естеств. форму правильных симметричных многогранников (рис. 1). К. равновесное… … Физическая энциклопедия

- (от кристаллы и греч. grapho пишу, описываю), наука об атомно мол. строении, симметрии, физ. св вах, образовании и росте кристаллов. К. зародилась в древности в связи с наблюдениями над природными кристаллами, имеющими естеств. форму правильных… … Физическая энциклопедия

КРИСТАЛЛЫ - (от греч. crystallos лед), однородные твердые тела, которые имеют закономерное внутреннее строение. Схемой такого строения является так называемая пространственная решот ка (см. рисунок), которую надо понимать как геометрический образ… … Большая медицинская энциклопедия

Кристаллы (от греч. krýstallos, первоначально лёд, в дальнейшем горный хрусталь, кристалл), твёрдые тела, имеющие естественную форму правильных многогранников (рис. 1). Эта форма следствие упорядоченного расположения в К. атомов, образующих… … Большая советская энциклопедия

Наука о к лах и кристаллическом веществе; делите” на геометрическую, физ. и хим. Геометрическая К. объединяет учение о симметрии (см. Элементы симметрии) и формах кристаллических тел, о геометрических законах построения пространственных решеток… … Геологическая энциклопедия

- (от кристаллы и...графия), наука о кристаллическом состоянии вещества. Изучает симметрию, строение, образование и свойства кристаллов. Зародилась в древности и развивалась в тесной связи с минералогией как наука, устанавливающая законы огранения… … Современная энциклопедия

- (от кристаллы и...графия) наука о кристаллическом состоянии вещества. Изучает симметрию, строение, образование и свойства кристаллов. Зародилась в древности и развивалась в тесной связи с минералогией как наука, устанавливающая законы огранения… … Большой Энциклопедический словарь

Кристаллография - (от кристаллы и...графия), наука о кристаллическом состоянии вещества. Изучает симметрию, строение, образование и свойства кристаллов. Зародилась в древности и развивалась в тесной связи с минералогией как наука, устанавливающая законы огранения … Иллюстрированный энциклопедический словарь

МОУ «Ивановская СОШ»

Работу выполнила:

Мещанова Кристина, ученица

МОУ «Ивановская СОШ»

7 года обучения.

Научный руководитель:

Сохорева Наталья Александровна

Ивановка, 2010 г.

Введение……………………………………………………………………………………………………………………………………………3

Кристаллы. Виды кристаллов………………………………………………………………………………………………………….4

Строение кристаллов…………………………………………………………………………………………………………………………7

Применение кристаллов на практике……………………………………………………………………………………………14

Выращивание кристаллов……………………………………………………………………………………………………………….16

Заключение………………………………………………………………………………………………………………………………………20

Введение.

Кто из нас не любовался формой и цветом драгоценных камней, идеальной и неповторимой формой снежинок? В чем причина этой красоты и удивительно точной формы?

Давно было замечено, что некоторые твердые тела встречаются в природе в виде кристаллов – тел, грани которых представляют собой правильные многоугольники. Однако мелкокристаллические вещества встречаются весьма часто. Так, например, почти все горные породы: гранит, песчаники известняк – кристалличны. В настоящее время изучением многообразия кристаллов занимаются следующие науки:

Кристаллография - выявляет признаки единства в этом многообразии, исследует свойства и строение, как одиночных кристаллов, так и кристаллических агрегатов.

кристаллооптика изучает оптические свойства кристаллов.

кристаллохимия изучает закономерности образования кристаллов из различных веществ и в разных средах.

Кристаллография – наука не новая. У её истоков стоит М. В. Ломоносов. А вот выращивание искусственных кристаллов дело более позднее. Популярная книга Шубникова "Образование кристаллов" вышла в 1947 году. Эта научная практика выросла из минералогии, науки о кристаллах и аморфных телах. Выращивание кристаллов стало возможным благодаря изучению данных минералогии о кристаллообразовании в природных условиях. Изучая природу кристаллов, определяли состав, из которого они выросли и условия их роста. И теперь эти процессы имитируют, получая кристаллы с заданными свойствами. В деле получения кристаллов принимают участие химики и физики. Если первые разрабатывают технологию роста, то вторые определяют их свойства.

Благодаря кристаллографии известны многие способы искусственного выращивания кристаллов. Некоторые кристаллы даже можно вырастить в домашних условиях. Многие кристаллы являются продуктами жизнедеятельности организмов. Некоторые виды моллюсков обладают способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр. За 5 - 10 лет образуется драгоценный камень жемчуг. В природе можно встретить такие кристаллы как горный хрусталь, флюорит, исландский шпат, каменная соль. К сожалению их нельзя вырастить без специальных приборов, но к счастью есть множество других красивых кристаллов, которые можно вырастить в домашних условиях или даже украсить ими дом.

Цель работы: изучить строения кристаллов, способы получения искусственных кристаллов, применение кристаллов на практике.

^ Кристаллы. Виды кристаллов.

Криста́ллы (от греч. κρύσταλλος, первоначально - лёд, в дальнейшем - горный хрусталь, кристалл) - твёрдые тела, в которых атомы расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку - кристаллическую решётку.

Кристаллы - это твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре, то есть на одном из нескольких определённых регулярных расположений составляющих вещество частиц (атомов, молекул, ионов).

Составляющие данное твёрдое вещество частицы образуют кристаллическую решётку. Если кристаллические решётки пространственно одинаковы или сходны (имеют одинаковую симметрию), то геометрическое различие между ними заключается, в частности, в разных расстояниях между частицами, занимающими узлы решётки. Сами расстояния между частицами называются параметрами решётки. Параметры решётки, а также углы геометрических многогранников определяются физическими методами структурного анализа. Часто твёрдые вещества образуют (в зависимости от условий) более чем одну форму кристаллической решётки; такие формы называются полиморфными модификациями.

Виды кристаллов

Следует разделить идеальный и реальный кристалл. Идеальный кристалл является, по сути, математическим объектом, имеющим полную, свойственную ему симметрию, идеализированно ровные гладкие грани ит.д. Реальный кристалл всегда содержит различные дефекты внутренней структуры решетки, искажения и неровности на гранях и имеет пониженную симметрию многогранника вследствие специфики условий роста, неоднородности питающей среды, повреждений и деформаций. Реальный кристалл не обязательно обладает кристаллографическими гранями и правильной формой, но у него сохраняется главное свойство - закономерное положение атомов в кристаллической решётке.

Большой одиночный кристалл, имеющий более или менее правильную форму, называют монокристаллом. Характерной особенностью монокристалла является анизотропия, то есть зависимость его физических свойств от направления в кристалле. Анизотропия механических свойств монокристалла сказывается, прежде всего в том, что его прочность в разных направлениях различна. При определенный условиях из расплавов металлов можно получить монокристаллы. Если же просто охладить расплавленное железо, то полученное твердое тело анизотропией обладать не будет. Причину этого помогает понять изучение структуры металла, под микроскопом можно увидеть, что оно состоит из отдельных зерен микроскопических размеров. Каждое такое зерно – это кристалл, который принял неправильную форму потому, что его росту помешали соседние кристаллики. Возникшая зернистая структура называется поликристаллической (поли - много). Поскольку все эти зерна ориентированы беспорядочно, то их анизотропия проявиться не может. Вследствие этого поликристалл изотропен, т. е. его свойства в среднем по всем направлениям одинаковы.

^ Кристаллы в природе.

Кристаллы замершей воды, т.е. лед и снег, известны всем. Эти кристаллы почти полгода (а в полярных областях и круглый год) покрывают необозримые пространства Земли, лежат на вершинах гор и сползают с них ледниками, плавают айсбергами в океанах.

Ледяной покров реки, массив ледника или айсберга - это, конечно, не один большой кристалл. Плотная масса льда обычно поликристаллическая, т.е. состоит из множества отдельных кристаллов. Их не всегда различишь, потому что они мелки и все срослись вместе. Иногда эти кристаллы можно различить в тающем льду, например, в льдинках весеннего ледохода на реке. Тогда видно,

Что лед состоит как бы из "карандашиков", сросшихся вместе, как в сложенной пачке карандашей: шестигранные столбики параллельны друг другу и стоят торчком к поверхности воды; эти "карандашики" и есть кристаллики льда.

Фотографии и рисунки снежинок можно найти во многих учебниках физики в главах, в которых рассказывают о симметрии. Но этим и ограничивался до недавнего времени интерес ученых к снежным кристаллам. Серьезное изучение зарождения, роста и структуры снежных кристаллов началось не так давно.
Интерес к снежным кристаллам был связан в основном с изучением образования дождя и явлений, происходящих в облаках. Оказалось, что большая часть дождевых капель начинает свою жизнь как снежные кристаллы, тающие, прежде чем они упадут на землю. Однако только холодные, находящиеся на большой высоте перистые облака состоят из кристалликов льда. В основном же облака представляют собой скопление маленьких водяных капелек, удерживающихся в воздухе так же, как частички дыма. Долгие годы оставалось загадкой, как эти капельки вырастают до размеров, достаточных для того, чтобы они упали на землю. Осталось загадкой и то, что часто эти капельки «отказывались» замерзать, хотя температура облака была намного ниже нормальной температуры замерзания воды, то есть ниже 0?С.

Сейчас мы знаем, что переохлажденное облако остается стабильным до тех пор, пока в нем не появиться хотя бы небольшое количество маленьких кристалликов льда, зарождающихся на частичках земной пыли. Молекулы воды, попавшие на кристаллик льда, образуют с ним прочную связь, разорвать которую довольно трудно. Молекулы же воды, которые конденсируются на капле, оторвать сравнительно легко - теплота испарения меньше энергии, необходимой для отрыва молекулы воды от кристаллика льда. Поэтому если облако состоит из калек воды и кристалликов льда, то кристаллы льда растут гораздо быстрее, чем капли. Более того, благодаря росту кристалликов льда уменьшается влажность окружающего воздуха. Это приводит к тому, что водяные капли постепенно испаряются и исчезают. В то же время кристаллики льда вырастают до размеров, достаточных для их падения на землю. Падая, несколько кристалликов могут объединяться, образуя снежинку.

Хотя снежные кристаллы многообразны, их можно классифицировать по трем основным формам; шестиугольные призматические столбики, тонкие шестиугольные пластины и разветвлённые звёзды. Нетрудно объяснить шестигранную форму кристалликов и снежинок. Изучение кристаллов льда с помощью рентгеновских лучей показало, что молекулы воды в кристалле льда расположены так, что каждая из молекул окружена шестью соседями. Центры этих молекул образуют правильный шестиугольник. Что же касается причин различия форм кристаллов, то до недавнего времени ученые не могли прийти к единому мнению. По некоторым гипотезам форма кристалликов должна в основном определяться степенью пересыщения окружающего воздуха парами воды, а не температурой облака. Но исследования показали, что кристаллы различной формы вырастают при различных температурах.

Высокие перистые облака, температура которых ниже – 30?С, состоит в основном из снежных кристаллов в форме призматических столбиков длиной около половины миллиметра. Облака на средних высотах, температура которых изменяется от - 15? до - 30?С, состоят из кристаллов в форме призм и пластин. В низких облаках, температура которых колеблется от - 5?С до 0?С, можно встретить кристаллы в виде шестиугольных пластин, коротких призм и поражающих своей красотой звезд, имеющих диаметр порядка нескольких миллиметров. Эти звезды являются основой снежинок. При температуре в несколько градусов ниже нуля кристаллики слипаются, образуя снежинки.

Всё это говорит о том, что форма кристаллов определяется в основном температурой, при которой они вырастают. Это подтвердили и эксперименты по выращиванию кристаллов льда в лаборатории. Кристаллы льда выращивались в специальной камере, в которой строго контролировалась температура и количество водяных паров. В качестве затравки использовалась тонкая нить. Температура в камере в различных участках вдоль нити была разной.

Опыты показали, что именно температура определяет форму кристалла.
Количество же водяных паров влияет на скорость роста. Однако до сих пор остается невыясненной точная природа роста снежных кристаллов.

Очень интересно изучение роста снежных кристаллов на земле. Часто зимой при резком потеплении ветки деревьев и стены домов покрываются инеем. Облака, в которых зарождаются снежинки, трудно доступны. Иней же легко доступен и за ним можно наблюдать во время его образования. Иней появляется обычно на предметах, имеющих большую теплоёмкость и малую теплопроводность.
При резком потеплении температура этих предметов оказывается ниже температуры окружающего воздуха, и на них конденсируются водяные пары, находящиеся в воздухе. Если паров в воздухе мало, то получаются красивые пушистые хлопья. При большой влажности воздуха холодные предметы покрываются коркой льда. Вода просто конденсируется на холодных предметах и затем замерзает.

Особенно интересны узоры, которыми покрываются зимой окна квартир, автобусов и трамваев. При резком похолодании температура окон становится ниже температуры воздуха в помещении. На них и оседают молекулы пара, находящиеся во влажном воздухе в комнате, образуя красивые узоры. При этом тоже очень важно, чтобы воздух в комнате был не очень влажным. В противном случае пар сначала сконденсируется на стекле и затем замерзает, образуя слой льда. Узоры не появляются на окне, если открыта форточка. В этом случае температура воздуха в комнате у стекла понижается, став такой же, как и температура самого стекла. В ледяных узорах, можно увидеть большинство форм, которые могут принимать снежные кристаллы.

Известно, как опасны для растений весенние или осенние заморозки. Температура почвы и воздуха падает ниже нуля, подпочвенные воды и соки растений замерзают, образуя иголочки кристалликов льда. Эти острые иголки рвут нежные ткани растений, листья сморщиваются, чернеют, стебли и корни разрушаются. После морозных ночей по утрам в лесу и в поле часто можно наблюдать, как на земле вырастает "ледяная трава". Каждый стебелек такой травы - это прозрачный шестигранный кристаллик льда. Ледяные иголочки достигают длины в 1-2см, а иной раз доходят до 10-12см. Случается, что земля оказывается покрытой пластинками льда, стоящими торчком. Вырастая из земли, эти кристаллики льда поднимают на своих головках песок, гальку, камешки весом до 50-100г. Льдинки даже выталкивают из земли и уносят вверх маленькие растения. Иногда ледяная корка обволакивает растение, и корень просвечивает сквозь лед. Бывает и так, что щеточка ледяных иголок сообща поднимает тяжелый камень, сдвинуть который не под силу одному кристаллику. Искрится и горит радужным блеском хрустальная "ледяная трава", но лишь только пригреют лучи солнца, кристаллики изгибаются навстречу солнцу, падают и быстро тают.

В морозное весеннее или осеннее утро, когда солнце еще не успело уничтожить следы ночных заморозков, деревья и кусты покрыты инеем. На ветках повисли капли льда. Вглядитесь: внутри ледяных капель видны пучки тонких шестигранных иголочек - кристалликов льда. Покрытые инеем листья кажутся щетками: как щетинки стоят на них блестящие шестигранные столбики кристаллов льда. Сказочным богатством кристаллов, хрустальным нарядом украшен лес. Кристаллики льда, причудливыми узорами которых мы любуемся в снежинках, могут в несколько минут погубить самолет. Обледенение - страшный враг самолетов - тоже результат роста кристаллов.

^ Кристаллизация в пещерах.

Все природные воды - в океанах, морях, озерах, ручьях и подземных источниках - являются естественными растворами, все они растворяют встречающиеся им породы, и во всех этих растворах происходят сложные явления кристаллизации.

Особенно интересна кристаллизация подземных вод в пещерах. Капля за каплей просачиваются воды и падают со сводов пещеры вниз. Каждая капелька при этом частично испаряется и остается на потолке пещеры вещество, которое было в ней растворено. Так постепенно образуется на потолке пещеры маленький бугорок, вырастающий затем в сосульку. Эти сосульки сложены из кристалликов. Одна за другой капли мерно падают день за днем, год за годом, века за веками. Звук их падения глухо раздается под сводами. Сосульки все вытягиваются и вытягиваются, а навстречу им начинают расти вверх такие же длинные столбы сосулек со дна пещеры. Иногда сосульки, растущие сверху (сталактиты) и снизу (сталагмиты), встречаются, срастаются вместе и образуют колонны. Так возникают в подземных пещерах узорчатые, витые гирлянды, причудливые колоннады. Сказочно, необыкновенно красивы подземные чертоги, украшенные фантастическими нагромождениями сталактитов и сталагмитов, разделенные на арки решетками из сталактитов. В природе кристаллы неправильной формы встречаются несравненно чаще, чем правильные многогранники. В руслах рек из-за трения кристаллов о песок и камни углы кристаллов стираются, многогранные кристаллы превращаются в округлые камешки - гальку; от действия воды, ветра, морозов кристаллы растрескиваются, рассыпаются; в горных породах кристаллические зерна мешают, друг другу расти и приобретать неправильные формы.

Более 95% всех горных пород, из которых сложена земная кора, образовались непосредственно при кристаллизации природного расплава, т.е. магмы. Кристаллизация магмы - явление очень сложное. Магма представляет собой смесь многих веществ. У всех этих веществ разные температуры кристаллизации, к тому же температура кристаллизации каждого вещества меняется в зависимости от того, в каких условиях находится магма в данный момент, и от того, какие еще вещества присутствуют в ней. Поэтому при остывании и затвердевании магма разделяется на части: первыми в магме возникают и начинают расти кристаллы того вещества, у которого температура кристаллизации самая высокая. Обычно получается так, что это вещество еще не успеет выделиться полностью, а магма уже остыла до температуры кристаллизации второго минерала, и он тоже начинает выделяться в виде кристаллов. Влияя друг на друга, начинают кристаллизоваться и остальные вещества, между тем как ранее образовавшиеся кристаллы тоже продолжают расти. Так образуются горные породы.

^ Строение кристалла.

Правильная многогранная форма кристалла, прежде всего, бросается в глаза наблюдателю, и она, конечно же, не составляет главную особенность кристаллического тела, но всё-таки я предлагаю обратить внимание на это явление - идеальную форму кристалла.

Форму, которую принимает монокристалл тогда, когда при его росте устранены все случайные факторы, называют идеальной. Идеальная форма кристалла имеет вид многогранника. Такой кристалл ограничен плоскими гранями, прямыми рёбрами и обладает симметрией. Как и всякий многогранник, кристалл имеет некоторое число граней P, рёбер R, вершин E, причём эти числа связаны между собой соотношением P+E=R+2. например, у куба 6 граней, 8 вершин и 12 рёбер (6+8=12+2). Для октаэдра (рис.1), додекаэдра (рис.2) это соотношение также справедливо.

Куб, октаэдр, додекаэдр представляют собой простые правильные многогранники. В форме правильных многогранников кристаллизуется сравнительно небольшое число кристаллов. В форме куба кристаллизуется поваренная соль, сернистый цинк, в форме октаэдров - алмаз, в форме ромбического додекаэдра - гранат. Чаще всего вещества кристаллизуются в виде сложных многогранников, т.е. они бывают ограничены несколькими сортами равных между собой граней. Так, например, кристалл имеет обычно 6 восьмиугольных граней, 8 шестиугольных граней и 12 четырёхугольных граней.

Кристаллы одного и того же вещества могут иметь весьма разнообразную форму. Форма кристалла зависит от условий кристаллизации. Цвет также не является характерным признаком кристаллов данного вещества, так как он очень сильно зависит от примесей. Известно, например, что кристаллы плавикового шпата могут быть бесцветными, розовыми, чёрными, фиолетовыми, тёмно-вишнёвыми и золотистыми. Казалось бы, что установление принадлежности двух кристаллов (отличающихся друг от друга и формой и цветом) одному веществу нельзя произвести иначе, как определив их химический состав. Однако кристаллографы установили на первый взгляд в высшей степени поразительный факт: в кристаллах одного вещества углы между соответственными гранями всегда одинаковы (закон постоянства углов).

Что понимают под соответственными гранями? В геометрии грани (плоские многоугольники) считаются равными, если они при наложении совпадают всеми своими точками. В кристаллографии равенство граней означает совершенно иное. Грани могут отличаться между собой по форме и всё-таки считаться равными, если они обладают одинаковыми физическими и химическими свойствами. Установить равенство граней в кристаллографическом смысле удаётся иногда путём внешнего их осмотра.

На рисункеодинаковой штриховкой показаны одинаковые (равные) грани. В кристалле кварца можно установить три сорта граней (на рис.2 они отмечены буквами a,b и c). Хотя в разных кристаллах кварца грани a (b,c) имеют разный размер и форму, они считаются равными. Закон постоянства углов утверждает, что двугранный угол, образованный гранями a и b (рис.2) в различных кристаллах данного вещества, будет один и тот же. Соответственно во всех кристаллах данного вещества будут равны между собой и двугранные углы, образованные гранями a и c, b и c.

Итак, не форма кристаллов, не размер граней, а угол между ними является определенной величиной для каждого кристалла.

Рис. 3 Рис. 4

Для измерения углов между гранями применяют специальный прибор – гониометр. Прикладной гониометр (рис. 3) может быть применён для исследования крупных монокристаллов. Более точные измерения выполняют отражательным гониометром, схема которого дана на рисунке 4. Пучок света, идущий от источника А, попадает на грань кристалла и после отражения входит в зрительную трубку Т. При повороте кристалла на определённый угол пучок света вновь попадает в зрительную трубу. По шкале III гониометра отсчитывают угол между гранями. Измерив углы между гранями неизвестного кристалла, можно по специальному каталогу определить химический состав кристалла.

С явлением симметрии мы часто встречаемся в окружающей жизни. Симметрична бабочка (рис.1). Форма, рисунок и окраска левого крыла повторяет форму, рисунок и окраску правого.

Рис.1 Рис.2

Если тело можно мысленно пересечь плоскостью так, что каждой точке a тела с одной стороны плоскости будет соответствовать точка b , лежащая по другую сторону плоскости и при том так, что прямая ab, соединяющая эти две точки, перпендикулярна плоскости и делится этой плоскостью пополам, то это тело обладает зеркальной симметрией. Сама плоскость называется в этом случае плоскостью симметрии. Например, плоскость, проведённая через середину рёбер куба параллельно его двум граням, служит плоскостью симметрии куба (рис.2). Куб имеет девять плоскостей симметрии.

Кроме зеркальной симметрии, тела могут обладать еще поворотной симметрией. Тело обладает поворотной симметрией, если при повороте на соответствующий угол все части фигуры совмещаются друг с другом. Ось, вокруг которой происходит вращение тела, называют осью симметрии. Смотря по тому, сколько раз совместится фигура сама с собой при одном полном повороте вокруг оси, ось симметрии имеет различный порядок (первый, второй, третий и т. д.).

Цветок ириса, например, обладает осью симметрии третьего порядка (рис.3), снежинки – осью симметрии шестого порядка. В цветах очень часто наблюдается ось симметрии пятого порядка

Тела могут обладать ещё центром симметрии. Центр симметрии – точка в середине тела, относительно которой любая точка тела имеет другую соответствующую ей точку, лежащую на таком же расстоянии от центра в противоположном направлении. В телах может быть несколько плоскостей симметрии, несколько осей симметрии различного порядка, но не может быть больше одного центра симметрии.

Если в параллелограмме, отогнуть углы в противоположные стороны, то центр квадрата, получившегося в середине этой фигуры, будет центром симметрии, так как он делит пополам все прямые, попарно соединяющие одинаковые точки фигуры. Геометрический центр шара, куба, октаэдра является центром симметрии этих тел. Ось симметрии, плоскость симметрии и центр симметрии называют элементами симметрии.

Элементы симметрии обладают рядом свойств. Вот некоторые из них:

Пересечение двух плоскостей симметрии даёт ось симметрии.

Пересечение трёх взаимно перпендикулярных плоскостей симметрии даёт центр симметрии.

Идеальные формы кристаллов симметричны.

В кристаллах можно найти различные элементы симметрии: плоскость симметрии, ось симметрии, центр симметрии.

Рассмотрим симметрию некоторых простейших кристаллических форм. Кристаллы в форме куба (NaCl , KCl и др.) имеют девять плоскостей симметрии, три из которых проходят параллельно граням куба, а шесть – по диагоналям. Кроме того, куб имеет три оси симметрии 4-го порядка, четыре оси 3-го порядка и шесть осей 2-го порядка (рис.1), кроме того, он имеет центр симметрии. Всего в кубе 1+9+3+4+6=23 элемента симметрии.

Кристаллы алмаза, калиевых квасцов имеют форму октаэдров. Октаэдры обладают такими же элементами симметрии, что и кубы. показаны оси вращения октаэдра. У кристаллов медного купороса имеется лишь центр симметрии, других элементов симметрии у них нет.

Симметрия, закон постоянства углов и ряд других свойств! Как объяснить такую привередливость кристаллических форм?

Первой попыткой научного объяснения формы кристаллов считается произведение ^ Иоганна Кеплера " О шестиугольных снежинках" (1611г.). Кеплер высказал предположение, что форма снежинок (кристалликов льда) есть следствие особых расположений составляющих их частиц.

В 1783 году французский аббат Рене Жюст Гаюи, минералог по призванию, высказал предположение, что всякий кристалл составлен из параллельно расположенных равных частиц, смежных по целым граням. В 1824 году ученик великого Гаусса, профессор физики во Фрайбурге Л.А.Зеебер для объяснения расширения кристаллов при нагревании предложил заменить многогранники Гаюи их центрами тяжестей. Причём эти центры тяжести образуют правильную систему точек, которая впоследствии была названа пространственной решёткой, а сами точки – узлами пространственной решётки. Например, кристалл поваренной соли NaCl состоит из совокупности большого числа ионов Na+ и Cl-, определённым образом расположенных друг относительно друга. Если изобразить каждый из ионов точкой и соединить их между собой, то можно получить геометрический образ, рисующий внутреннюю структуру идеального кристалла поваренной соли, его пространственную решётку (рис.1).

Пространственные решётки различных кристаллов различны. На рисунке 2 показана пространственная решётка алмаза, а на рисунке 3 – графита.

Рис.1 Рис.2 Рис.3

В каждой пространственной решётке можно выделить некоторый повторяющийся элемент её структуры, или, иначе говоря, элементарную ячейку. Пространственные, т.е. объёмные, а не плоские элементарные ячейки – это "кирпичи", прикладыванием которых друг к другу в пространстве строится кристалл. Так, элементарной ячейкой пространственной решётки NaCl является куб (рис. 4а). Очень важно здесь отметить, что существует много способов построения пространственных решёток из элементарных ячеек. "А сколько же их существует?" - спросите вы. Эта сложная задача была решена Е.С.Фёдоровым. Он доказал, что должны существовать 230 способов построения кристалла.

К наиболее простым элементарным ячейкам относятся куб, объемно-центрированный куб, гранецентрированный куб, гексагональная призма (см. рис. 4,а,б,в,г).

Догадка о пространственной решётке кристалла – свидетельство о возможности научного предвидения. Ведь в то время (во второй половине XIX в.) не только не существовало доказательства этой гипотезы, но и само существование молекул и атомов вещества многими ставилось под сомнение. Понятие о пространственной решётке кристалла оказалось очень плодотворным, оно позволило объяснить ряд свойств кристалла. Известно, например, что кристалл, имеющий идеальную форму, ограничен плоскими гранями и прямыми рёбрами. Этот факт можно объяснить тем, что плоскость и рёбра идеального кристалла всегда проходят через узлы пространственной решётки.

Становиться также понятным, почему кристаллы одного и того же вещества могут иметь разнообразную форму. Подобно тому, как из данной плоской сетки можно вырезать различные по форме плоскости фигуры, так и кристалл, имея определённую пространственную решётку, может иметь различную форму.

В зависимости от строения, кристаллы делятся на ионные, ковалентные, молекулярные и металлические. Ионные кристаллы построены из чередующихся катионов и анионов, которые удерживаются в определенном порядке силами электростатического притяжения и отталкивания.

Электростатические силы ненаправленные: каждый ион может удержать вокруг себя столько ионов противоположного знака, сколько помещается. Но при этом силы притяжения и отталкивания должны быть уравновешены и должна сохраняться общая электронейтральность кристалла. Все это с учетом размеров ионов приводит к различным кристаллическим структурам. Так, при взаимодействии ионов Na+ и Cl– возникает октаэдрическая координация: каждый ион удерживает около себя шесть ионов противоположного знака, расположенных по вершинам октаэдра.Ионные кристаллы образуют большинство солей неорганических и органических кислот, оксиды, гидроксиды, соли. В ионных кристаллах связи между ионами прочные, поэтому такие кристаллы имеют высокие температуры плавления (801° С для NaCl, 2627° С для СаО).

В ковалентных кристаллах (их еще называют атомными) в узлах кристаллической решетки находятся атомы, одинаковые или разные, которые связаны ковалентными связями

Эти связи прочные и направлены под определенными углами. Типичным примером является алмаз; в его кристалле каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами, находящимися в вершинах тетраэдра. Ковалентные кристаллы образуют бор, кремний, германий, мышьяк, ZnS, SiO2, ReO3, TiO2, CuNCS.

Молекулярные кристаллы построены из изолированных молекул, между которыми действуют сравнительно слабые силы притяжения. В результате такие кристаллы имеют намного меньшие температуры плавления и кипения, твердость их низка. Так, кристаллы благородных газов (они построены из изолированных атомов) плавятся уже при очень низких температурах. Из неорганических соединений молекулярные кристаллы образуют многие неметаллы (благородные газы, водород, азот, белый фосфор, кислород, сера, галогены), соединения, молекулы которых образованы только ковалентными связями (H2O, HCl, NH3, CO2 и др.). Этот тип кристаллов характерен также почти для всех органических соединений. Прочность молекулярных кристаллов зависит от размеров и сложности молекул. Так, кристаллы гелия (радиус атома 0,12 нм) плавятся при –271,4°С (под давлением 30 атм), а ксенона (радиус 0,22 нм) – при –111,8° С; кристаллы фтора плавятся при –219,6° С, а иода – при +113,6° С; метана СН4 – при –182,5° С, а триаконтана С30Н62 – при +65,8° С.

Металлические кристаллы образуют чистые металлы и их сплавы. Такие кристаллы можно увидеть на изломе металлов, а также на поверхности оцинкованной жести. Кристаллическая решетка металлов образована катионами, которые связаны подвижными электронами («электронным газом»). Такое строение обусловливает электропроводность, ковкость, высокую отражательную способность (блеск) кристаллов. Структура металлических кристаллов образуется в результате разной упаковки атомов-шаров.

Применение кристаллов.

Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны, что их трудно перечислить. Поэтому ограничимся несколькими примерами.

Самый твердый и самый редкий из природных минералов - алмаз. Сегодня алмаз в первую очередь камень-работник, а не камень-украшение. Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет громадную роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни. Алмазная пила - это большой (до 2-х метров в диаметре) вращающийся стальной диск, на краях которого сделаны надрезы или зарубки. Мелкий порошок алмаза, смешанный с каким-нибудь клейким веществом, втирают в эти надрезы. Такой диск, вращаясь с большой скоростью, быстро распиливает любой камень. Колоссальное значение имеет алмаз при бурении горных пород, в горных работах. В граверных инструментах, делительных машинах, аппаратах для испытания твердости, сверлах для камня и металла вставлены алмазные острия.

Алмазным порошком шлифуют и полируют твердые камни, закаленную сталь, твердые и сверхтвердые сплавы. Сам алмаз можно резать, шлифовать и гравировать тоже только алмазом. Наиболее ответственные детали двигателей в автомобильном и авиационном производстве обрабатывают алмазными резцами и сверлами.

Рубин и сапфир относятся к самым красивым и самым дорогим из драгоценных камней. У всех этих камней есть и другие качества, более скромные, но полезные. Кроваво-красный рубин и лазарево-синий сапфир - это родные братья, это вообще один и тот же минерал - корунд, окись алюминия А12О3. Разница в цвете возникла из-за очень малых примесей в окиси алюминия: ничтожная добавка хрома превращает бесцветный корунд в кроваво-красный рубин, окись титана - в сапфир. Есть корунды и других цветов. Есть у них ещё совсем скромный, невзрачный брат: бурый, непрозрачный, мелкий корунд - наждак, которым чистят металл, из которого делают наждачную шкурку. Корунд со всеми его разновидностями - это один из самых твердых камней на Земле, самый твердый после алмаза. Корундом можно сверлить, шлифовать, полировать, точить камень и металл. Из корунда и наждака делают точильные круги и бруски, шлифовальные порошки.

Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. На полупроводниковых заводах тончайшие схемы рисуют рубиновыми иглами. В текстильной и химической промышленности рубиновые нитеводители вытягивают нити из искусственных волокон, из капрона, из нейлона. Новая жизнь рубина - это лазер или, как его называют в науке, оптический квантовый генератор (ОКГ), чудесный прибор наших дней. В 1960г. был создан первый лазер на рубине. Оказалось, что кристалл рубина усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц.

Мощный луч лазера громадный мощностью. Он легко прожигает листовой металл, сваривает металлические провода, прожигает металлические трубы, сверлит тончайшие отверстия в твердых сплавах, алмазе. Эти функции выполняет твердый лазер, где используется рубин, гранат с неодитом. В глазной хирургии применяется чаще всего неодиновые лазеры и лазеры на рубине. В наземных системах ближнего радиуса действия часто используются инжекционные лазеры на арсениде галлия.

Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических приборов.

Основная масса кристаллов сапфира идет в полупроводниковую промышленность.

Кремень, аметист, яшма, опал, халцедон - все это разновидности кварца. Мелкие зернышки кварца образуют песок. А самая красивая, самая чудесная разновидность кварца - это и есть горный хрусталь, т.е. прозрачные кристаллы кварца. Поэтому из прозрачного кварца делают линзы, призмы и др. детали оптических приборов.

В технике также нашел своё применение поликристаллический материал поляроид. Поляроид - это тонкая прозрачная пленка, сплошь заполненная крохотными прозрачными игольчатыми кристалликами вещества, двупреломляющего и поляризующего свет. Все кристаллики расположены параллельно друг другу, поэтому все они одинаково поляризуют свет, проходящий через пленку. Поляроидные пленки применяются в поляроидных очках. Поляроиды гасят блики отраженного света, пропуская весь остальной свет. Они незаменимы для полярников, которым постоянно приходится смотреть на ослепительное отражение солнечных лучей от заледеневшего снежного поля. Поляроидные стекла помогут предотвратить столкновения встречных автомобилей, которые очень часто случаются из-за того, что огни встречной машины ослепляют шофера, и он не видит этой машины. Если же ветровые стекла автомобилей и стекла автомобильных фонарей сделать из поляроида, причем повернуть оба поляроида так, чтобы их оптические оси были смещены, то в