Grupy symetrii w kryształach

W odróżnieniu od gazów i cieczy, w których cząsteczki chemiczne mogą dość swobodnie zmieniać swoje położenie, cechą charakterystyczną ciał stałych jest przestrzenne uporządkowanie ich elementów składowych. Jeżeli to uporządkowanie ma charakter regularny, tzn. konfiguracje powtarzają się okresowo tworząc tak zwaną sieć, substancje takie zalicza się do krystalicznych.

Uporządkowany stan krystaliczny kryształu kwarcu ().

Jednak prawdziwa symetria kryształu przejawia się nie tyle w jego wyglądzie zewnętrznym, ile w wewnętrznej fizycznej strukturze ciała krystalicznego. Tylko wtedy dwa ułożenia kryształu w przestrzeni są fizycznie nieodróżnialne, gdy jeden z nich przechodzi w drugi przy pewnych odwzorowaniach przestrzeni. Odwzorowania te, podobnie jak dla cząsteczki wody czy amoniaku, tworzą tak zwaną grupę symetrii kryształu, którą oznaczymy symbolem .

Uwzględniając układ atomów w sieci wyróżniono 32 grupy symetrii kryształów. Ze względu na liczbę i rodzaj elementów symetrii (osie, płaszczyzny i środki symetrii) odpowiadają one 32 klasom kryształów. Natomiast symetrię wszystkich istniejących w przyrodzie kryształów opisują 230 tak zwane przestrzenne grupy krystalograficzne.

Światło Światło rozchodzi się w ośrodku krystalicznym z różną prędkością w różnych kierunkach. Jeżeli jeden z tych kierunków otrzymamy z drugiego przez przekształcenie z grupy , to w obu tych kierunkach światło poruszać się będzie z tą samą prędkością. To samo dotyczy również innych własności fizycznych kryształów.

Kryształy Substancje krystaliczne wydzielające się z cieczy w procesie krzepnięcia, z nasyconego roztworu w procesie krystalizacji lub z gazu w procesie sublimacji tworzą tzw. kryształy, czyli regularne wielościany ograniczone płaskimi ścianami.

Już w 1669 roku odkryto, że w kryształach określonego rodzaju, niezależnie od ich rozmiarów, kąty zawarte między tymi samymi ścianami zachowują niezmienną wartość w danej temperaturze. Kryształy wykazują również inną ciekawą cechę. Jest to tzw. anizotropia polegająca na uzależnieniu własności fizycznych od kierunku, w którym się je bada. W pewnych kierunkach atomy mogą być związane słabiej niż w innych. Wówczas kryształ wykazuje zmniejszoną wytrzymałość mechaniczną i łatwo daje się łupać wzdłuż pewnych płaszczyzn, przy czym próba nie powiedzie się przy uderzeniu wzdłuż płaszczyzny do niej prostopadłej.

[ Początek strony ] [ MiNIWykłady ]

---

Wszystkie prawa zastrzeżone © 2000 Wydział Matematyki i Nauk Informacyjnych Politechniki Warszawskiej