Основы кристаллохимии

В учебном пособии изложены способы описания кристаллических структур, а также основы рентгеноструктурного анализа как основного метода их исследования. Рассматриваются кристаллические структуры простых веществ и наиболее распространенные структуры типа АВ, АВ2, АВО3, АВ2О4, структуры силикатов. Кратко излагаются вопросы изоморфизма и полиморфизма, обсуждаются причины существования большого количества систем радиусов атомов и ионов.

Для студентов вузов, изучающих курс кристаллохимии.

Кристаллохимия - это наука о кристаллических структурах, ко­торая исследует связь между структурой кристалла, его химическим составом, условиями образования и комплексом физико-химических свойств.

Как самостоятельная наука кристаллохимия выделилась из кри­сталлографии в первой четверти ХХ в., когда для получения сведений об организации атомов в кристаллических веществах стал широко ис­пользоваться рентгеноструктурный анализ. Интенсивное накопление экспериментальных результатов, свидетельствующих о зависимости кристаллической структуры от химического состава и условий образо­вания кристаллов, логически приводило к выводу, что способность об­разовывать кристаллы определенного вида можно рассматривать как проявление индивидуальных свойств вещества. А поскольку химия как наука изучает свойства веществ, то и науку о кристаллических струк­турах следует рассматривать как часть химии. 

В основе кристаллохимии лежит кристаллография. Развитие пред­ставлений о структуре кристаллов, начавшееся во времена эпохи Воз­рождения (XVI в.), завершилось в конце ХVШ в. рождением научной кристаллографии. В рамках этой науки уже к концу XIX в. была созда­на стройная система геометрических законов, которым подчиняется расположение частиц в кристаллических системах, теория простран­ственных групп симметрии. Лишь примерно через 20 лет открытие и использование метода рентгеноструктурного анализа (с 1912 г.) позво­лило получить прямое экспериментальное подтверждение решетчатой структуры кристаллов и теории пространственных групп симметрии. 

Выделение кристаллохимии наряду с кристаллографией, кристал­лофизикой и химией твердого тела в самостоятельные ветви науки о кристаллических веществах было обусловлено специфичностью задач, решаемых в каждой из этих областей, и практическими целями, кото­рые вставали перед наукой о кристаллах. В связи с использованием кристаллов в промышленности и технике возникла потребность в раз­витии методов синтеза искусственных кристаллов. Была разработана теория роста кристаллов на базе кристаллографических представлений и физико-химических законов. <...>