Кристалографія - Енциклопедія Сучасної України
Beta-версія
Кристалографія

КРИСТАЛОГРА́ФІЯ – наука про зовнішню форму, внутрішню будову, виникнення, ріст і фізичні властивості кристалів. Серед природн. наук К. посідає проміжне місце між гео­логією (мінералогією), фізикою та хімією. Близькими науками є геохімія, геофізика та фізична хімія. Утворення та ріст кристалів вивчає розділ К. – кристалогенез. При розгляді процесів зародження та росту кристалів використовують заг. принципи термодинаміки та закономірності фазових переходів і поверхн. явищ з врахуванням їхньої взаємодії з середовищем, атомно-молекуляр. структури й анізотропії властивостей.

Досліджують також відхилення від ідеал. кристаліч. ґратки, зумовлені дефектами, що виникають в процесі росту кристалів або в результаті зовн. впливу на них. На вивчення симетрії та структури кристалів спрямована геом. К., яка ґрунтується на матем. законах. Одним з осн. понять К. є симетрія. Симетрія кристалів – закономірна повторюваність в просторі однак. гра­ней, ребер і кутів фігури, яка може суміщатися сама з собою унаслідок однієї чи кількох операцій симетрії. Для опису симет­рії використовують уявні образи – точки, осі, площини, т. зв. елементи симетрії (центр, осі та площини). Для опису кристаліч. многогранників і ґраток у К. оперують такими термінами: категорія симетрії (нижча, середня, вища), сингонія (триклін­на, моноклінна, ромбічна, тригонал., гексагонал., тетрагонал., кубічна), вид симетрії (примітив., центр., планал., аксіал., плана­ксіал., інверсійно-примітив., ін­­версійно-планальний), точк. гру­па (всього 32), проста форма (47), індекси грані, тип ґратки Браве (14), простор. група (230), елементарна комірка. Фіз. влас­тивості кристалів (мех., термічні, оптичні, електр., магнітні та ін.) залежно від особливостей крис­таліч. структури вивчає фіз. К. Вони зумовлені не тільки хім. складом, типом хім. зв’язку, але й орієнтацією кристала.

До осн. властивостей кристалів належить анізотропія. Як наслідок фіз. властивості кристалів залежать від кристалогр. напрямів. Симетрія властивості є вищою або однаковою з точк. гру­пою кристалу (принципи Ней­мана та Кюрі). З К. тісно пов’я­зана кристалохімія. Методи й апаратуру для вирощування кристалів і використання їх у техніці вивчає прикладна К. Кри­стали вирощують за допомогою спец. технологій, до яких належать метод Чохральського, метод Бріджмена, напилення тонких плівок тощо. Природні та синтет. кристали застосовують в оптиці, акустиці, різних галузях електроніки, радіотехніки, обчислюв. техніки, а також як надтверді абразивні матеріали й елементи надточ. при­ладів. Унаслідок своєї міждисциплінарності важливою є роль К. у сучас. науці як ланки, що пов’язує не лише хімію, фізику та геологію, але й біологію, математику та матеріалознавство.

Як наука К. бере свій початок від аналізу зовн. форми кристалів. 1669 данський приро­дознавець Н. Стено та 1784 франц. кристалограф і мінералог Р.-Ж. Аюї встановили одні з осн. законів К., названі їхніми іменами. 1772 вийшла книга франц. мінералога та метролога Ж.-Б. Роме де Ліля «Essai de cristallographie» («Досвід кристалографії»). Перші поняття про симетрію кристалів розробив франц. кристалограф О. Бра­ве (1848), який поділив види симетрії кристалів за сингоніями. Засновниками сучас. матем. теорії симетрії кристалів є рос. кристалограф, мінералог і математик Є. Федоров (автор класич. пр. «Симметрия правиль­ных систем фигур», 1890) та нім. математик А.-М. Шенфліс, які незалежно один від одного розвинули теорію простор. груп симетрії та вивели всі можливі простор. групи для кристаліч. речовин. Дослідж. дифракції рентґенів. променів у крис­талах, проведені нім. фізиком М.-Т.-Ф. фон Лауе (1912), започаткували вивчення атом. струк­тури кристалів, які згодом англ. фізики В.-Ґ. (батько) і В.-Л. (син) Бреґґи (1913) розвинули в рент­ґеноструктур. аналіз.

Подальший розвиток К. пов’язаний з вивчен­­ням властивостей кристалів. Перші універсал. методи розшифрування атом. структури кристалів запропонували амер. вчені – фізик і кристалограф А.-Л. Паттерсон (1935), фізико-хімік Дж. Карле та математик Г.-А. Гауптман (1964). Виявив існування модульов. кристалів, а також запропонував теорію їхньої атом. будови нім. вчений П.-М. де Вольф (1974). В Україні розвиток К. пов’язаний з постаттю В. Вернадського. Відомими в світі є роботи рос. мінералога І. Шафрановського. 1959 на запрошення Львів. ун-ту він прочитав для студентів, асп. і співроб. геол. ф-ту цикл лекцій з кристаломорфології мінералів, який у тому ж році з ініціативи ректора Є. Лазаренка був опубл. в університет. вид-ві.

Літ.: Попов Г. М., Шафрановський І. І. Кристалографія. Л., 1959 (2-е вид., рос. мовою – Москва, 1968); Вайнштейн Б. К. Современная кристаллография: В 4 т. Москва, 1979–81; Шаскольская М. П. Кристаллография. 2-е изд. Москва, 1984; Грінченко В. Ф. та ін. Кристалографія: Навч. посіб. К., 1997. Ч. 1; 2002. Ч. 2; Бизов В. Ф., Трощенко В. М. Кристалографія, мінералогія і петрографія: Підруч. Кривий Ріг, 2000; Internatio­nal Tables for Crystallography. Vol. 1–8. Chiche­ster, 2004–12; Сколоздра О. Є. Кристалографія, кристалохімія і мінералогія: Навч. посіб. Лц., 2010; Бадіян Є. Ю. Практична кристалографія: Навч. посіб. Х., 2010; Грінченко В. Ф. та ін. Кристалографія: Навч. посіб. К., 2011; C. Giacovazzo, H. L. Monaco, G. Ar­tioli, D. Viterbo, M. Milanesio, G. Gilli, P. Gil­li, G. Zanotti, G. Ferraris. Fundamentals of Crystallography. Oxford, 2011.

Р. Є. Гладишевський

Стаття оновлена: 2014