Раскол (кристалл)

Раскол в минералогии и материаловедении — это тенденция кристаллических материалов расщепляться по определенным кристаллографическим структурным плоскостям. Эти плоскости относительной слабости являются результатом регулярного расположения атомов и ионов в кристалле, которое создает гладкие повторяющиеся поверхности, видимые как в микроскоп, так и невооруженным глазом. Если связи в определенных направлениях слабее, чем в других, кристалл будет иметь тенденцию раскалываться по слабосвязанным плоскостям. Эти плоские разрывы называются «расщеплением». ^{[ 1 ]} Классическим примером расщепления является слюда , которая расщепляется в одном направлении вдоль базального пинакоида , в результате чего слои кажутся страницами книги. На самом деле минералоги часто ссылаются на «книги слюды».

Алмаз и графит являются примерами расщепления. Каждый из них состоит исключительно из одного элемента – углерода . В алмазе каждый атом углерода связан с четырьмя другими по тетраэдрической схеме короткими ковалентными связями . Плоскости слабости (плоскости спайности) в алмазе расположены в четырех направлениях, следуя граням октаэдра . В графите атомы углерода расположены слоями гексагональной формы , где ковалентные связи короче (и, следовательно, даже прочнее), чем у алмаза. Однако каждый слой связан с другим более длинной и гораздо более слабой связью Ван-дер-Ваальса . Это придает графиту одно направление спайности, параллельное базальному пинакоиду. Эта связь настолько слаба, что разрывается с небольшим усилием, придавая графиту ощущение скользкости при разрыве слоев . В результате графит является превосходной сухой смазкой . ^{[ 2 ]}

Хотя все монокристаллы будут проявлять некоторую тенденцию к расколу вдоль атомных плоскостей в своей кристаллической структуре , если различия между тем или иным направлением недостаточно велики, минерал не будет демонстрировать расщепление. Корунд , например, не имеет расщепления.

Виды декольте

Формы спайности параллельны кристаллографическим плоскостям: ^{[ 1 ]}

Базальное, пинакоидальное или плоское расщепление возникает, когда имеется только одна плоскость спайности. Тальк имеет базальное расщепление. Слюда (как и мусковит или биотит ) также имеет базальную спайность; именно поэтому слюду можно расслаивать на тонкие листы.
Призматический спайность имеются две возникает, когда в кристалле плоскости спайности, пересекающиеся под углом 90 градусов. Сподумен имеет призматическую спайность.
Непризматический спайность возникает, когда в кристалле есть две плоскости спайности, которые не пересекаются под углом 90 градусов (два неперпендикулярных направления спайности, например 60 и 120 градусов).
Кубическое расщепление происходит, когда есть три плоскости спайности, пересекающиеся под углом 90 градусов. Галит (или соль ) имеет кубическую спайность, и поэтому, когда кристаллы галита разрушаются, они образуют больше кубов.
Ромбоэдрическое расщепление возникает, когда есть три плоскости спайности, пересекающиеся под углами, отличными от 90 градусов. Кальцит имеет ромбоэдрическую спайность.
Октаэдрический спайность имеется четыре возникает, когда в кристалле плоскости спайности. Флюорит демонстрирует идеальную октаэдрическую спайность. Октаэдрический спай является обычным явлением для полупроводников . Алмаз также имеет октаэдрический спайность.
Додекаэдрическое расщепление имеется шесть происходит, когда в кристалле плоскостей спайности. Сфалерит имеет додекаэдрическую спайность.

Расставание

кристаллов Расслоение происходит, когда минералы разрушаются по плоскостям структурной слабости из-за внешнего напряжения, по плоскостям двойного состава или по плоскостям слабости из-за распада другого минерала. Разрывы по внешнему виду очень похожи на расщепление, но причина другая. Раскол происходит из-за недостатков конструкции, а расслоение возникает из-за дефектов роста (отклонений от основной кристаллографической конструкции). Таким образом, раскол будет происходить во всех образцах конкретного минерала, а расслоение наблюдается только в образцах со структурными дефектами. Примеры разделения включают октаэдрическое разделение магнетита , ромбоэдрическое и базальное разделение в корунде , ^{[ 3 ]} и базальная расслоенность в пироксенах . ^{[ 1 ]}

Использование

Спайность — это физическое свойство, традиционно используемое при идентификации минералов как при исследовании образцов размером с руку, так и при микроскопическом исследовании горных пород и минералов. Диагностическими , например, являются углы между призматическими плоскостями спайности пироксенов (88–92°) и амфиболов (56–124°). ^{[ 1 ]}

Расщепление кристаллов имеет техническое значение в электронной промышленности и при огранке драгоценных камней .

Драгоценные камни обычно раскалываются под воздействием удара, как при огранке алмазов .

Синтетические монокристаллы полупроводниковых материалов обычно продаются в виде тонких пластин , которые гораздо легче расщеплять. просто прижать кремниевую пластину к мягкой поверхности и поцарапать ее край алмазным Обычно достаточно палочкой, чтобы вызвать раскол; однако при нарезании пластины кубиками для образования чипсов для большего контроля часто применяется процедура надреза и разрушения. Элементарные полупроводники ( кремний , германий и алмаз) представляют собой алмазную кубическую , группу для которой наблюдается октаэдрическое расщепление. Это означает, что некоторые ориентации пластин позволяют раскалывать почти идеальные прямоугольники. Большинство других коммерческих полупроводников ( GaAs , InSb и т. д.) могут быть изготовлены в аналогичной структуре цинковой обманки с аналогичными плоскостями спайности.

См. также

Раскол (геология)

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Херлбат, Корнелиус С.; Кляйн, Корнелис, 1985, Руководство по минералогии , 20-е изд., Wiley, ISBN 0-471-80580-7
^ «Как графит и алмаз могут быть такими разными, если они оба состоят из чистого углерода?» . ScientificAmerican.com . Проверено 25 ноября 2020 г.
^ Уайт, Джон Сэмпсон (1979). «Растворение бемита в корунде» (PDF) . Американский минералог . 64 :1300–1302 . Проверено 25 ноября 2020 г.

Внешние ссылки

Минеральные галереи: Свойства минералов – Расщепление

[Klein-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Херлбат, Корнелиус С.; Кляйн, Корнелис, 1985, Руководство по минералогии , 20-е изд., Wiley, ISBN 0-471-80580-7

[SA-2] «Как графит и алмаз могут быть такими разными, если они оба состоят из чистого углерода?» . ScientificAmerican.com . Проверено 25 ноября 2020 г.

[White-3] Уайт, Джон Сэмпсон (1979). «Растворение бемита в корунде» (PDF) . Американский минералог . 64 :1300–1302 . Проверено 25 ноября 2020 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]