Симметрия кристаллов. 
Характеристика, виды и свойства кристаллов

Греческое слово «симметрия» в переводе на русский язык означает «соразмерность».

Симметричная фигура должна состоять из закономерно повторяющихся равных частей.

Вспомогательные геометрические образы: точки, прямые, плоскости, позволяющие установить симметрию фигуры называются элементами симметрии.

Закономерное расположение частиц обуславливает внутреннюю и внешнюю симметрию. Симметрия — в переводе означает соразмерность. Симметричной фигурой — кристаллом — называется совокупность закономерно повторяющихся физически и геометрически равных частей. Вспомогательные геометрические образы — точки, прямые, плоскости, позволяющие установить симметрию кристалла, называются элементами симметрии.

Плоскостью симметрии называется такая плоскость, которая делит фигуру на две зеркально совместимые части. Для конечных многогранников плоскость симметрии обозначается латинской буквой P — начальной от слова «plane». Для бесконечных структур по международной номенклатуре этот элемент обозначается буквой «m» — начальной буквой слова «miror» — зеркало.

Центром инверсии называется такая точка внутри фигуры, которая делит отрезки, соединяющие соответственные точки фигуры, пополам. Для конечных многогранников центр инверсии обозначается буквой «C», для бесконечных структур «1» .

Осью симметрии называется такая ось, при повороте вокруг которой на определенный угол фигура совмещается сама с собой. Наименьший угол поворота, при котором достигается совмещение, называется элементарным углом — б. Количество совмещений при повороте на 360є называется порядком оси и обозначается значком «n». Порядок оси и элементарный угол связаны соотношением — n =. Ось симметрии обозначается буквой Ln, где значок справа внизу обозначает порядок оси:

L1- ось первого порядка с элементарным углом 360є. Таким элементом симметрии обладают самые бесформенные тела — они совмещаются при полном повороте на 360є. Это своеобразный «0» в кристаллографии — отсутствие симметрии;

L2 — ось второго порядка — совмещение достигается при повороте на 180є;

L3 — ось третьего порядка — совмещение достигается при повороте на 120є;

L4 — ось четвертого порядка — совмещение достигается при повороте на 90є;

L6 -ось шестого порядка — совмещение достигается при повороте через 60є.

Осей пятого порядка и выше шестого в кристаллах не существует, из-за их решетчатого строения.

Инверсионной осью симметрии называется такой элемент, действие которого складывается из действия простой оси и центра инверсии, участвующих совместно. Оси симметрии обозначаются также буквой L со значком «in» :

Li1 — инверсионная ось первого порядка по определению складывается из L1+C, то есть просто С. По международной номенклатуре обозначается «T» ;

Li2 — инверсионная ось второго порядка складывается из L2+С, нетрудно убедиться, что эти два элемента можно заменить плоскостью симметрии (Р), перпендикулярной этому направлению;

Li3 — инверсионная ось третьего порядка слагается из L3+С, но они всегда встречаются вместе и проще выявлять L3 и С;

Li4 и Li6 — соответственно инверсионные оси четвертого и шестого порядка.

Теорема о возможных осях симметрии: в кристаллических многогранниках имеются: одинарные, двойные, тройные, шестерные и четверные оси симметрии как простые, так и инверсионные. В кристаллических многогранниках нет осей пятого порядка и выше шестого, как не свойственных их решётчатому строению.

Кристаллы встречаются по всюду. Кристаллы широко применяются в технике, науке, в кулинарии (поваренная соль), в фармакологии, в космических разработках, используются в различных приборах.

В космических лабораториях на советской станции «Салют- 4», на американской «Скайлеб» во время совместного полёта «Союз-Аполон» ставились опыты по выращиванию кристаллов в условиях невесомости и вакуума. Выращенные кристаллы были недостижимой на Земле чистоты.

В космосе были выращены полупроводниковые монокристаллы селенида германия и теллурида германия, в 10 раз больше, чем удалось вырастить в земных условиях, и значительнее более однородные. В невесомости получены монокристаллы в форме сплошных и полых сфер, пригодные, например, для шарикоподшипников, нитевидные кристаллы сапфира, отличающиеся большой прочностью, выдерживающие давления, в десятки раз превышающие «земные».

Природные кристаллы не всегда достаточно крупны, часто они не однородны, в них имеются нежелательные примеси. При искусственном выращивании можно получить кристаллы крупнее, однороднее и чище, чем встречаются в природе.