KRISTĀLISKĀS SISTĒMAS: JĒDZIENS UN RAKSTUROJUMS, VEIDI, PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Par kristāla sistēmas ir kopums ģeometrisko raksturlielumu un simetrijas elementi, kas ļauj dažādas šķirošana kristāla kopas. Tādējādi, atkarībā no tā sānu relatīvā garuma, leņķa starp tā virsmām, iekšējām asīm un citiem ģeometriskiem aspektiem, viena kristāla forma nošķir sevi no otra.

Lai arī kristāliskās sistēmas ir tieši saistītas ar minerālu, metālu, neorganisko vai organisko savienojumu kristālisko struktūru, tās vairāk attiecas uz to ārējās formas īpašībām, nevis uz to atomu, jonu vai molekulu iekšējo izvietojumu.

Mineraloģisko kristālu bagātīgo daudzveidību un to simetriju atbalsta sešas kristālu sistēmas. Avots: Pexels.

Sešas kristālu sistēmas ir kubiskas, tetragonālas, sešstūrainas, ortorombiskas, monokliniskas un trikliniskas. No sešstūru sistēmas iegūst trigonālo vai romboedrisko. Jebkurš kristāls tīrā stāvoklī pēc raksturošanas kļūst par vienu no šīm sešām sistēmām.

Dabā dažreiz pietiek paskatīties uz kristāliem, lai zinātu, kurai sistēmai tie pieder; ar nosacījumu, ka jums ir skaidra kristalogrāfijas komanda. Tomēr daudzos gadījumos tas ir grūts uzdevums, jo to augšanas laikā apkārtējās vides apstākļu dēļ kristāli ir “sašvīpoti” vai “deformēti”.

Jēdziens un raksturojums

Kristāliskās sistēmas sākumā var šķist abstrakts un grūti saprotams priekšmets. Dabā jūs nemeklējat kristālus, kuriem ir precīza kuba forma; bet dalieties ar to visās tā ģeometriskajās un izometriskajās īpašībās. Pat paturot to prātā, joprojām var būt vizuāli neiespējami izdomāt, kurai kristāla sistēmai paraugs pieder.

Šim nolūkam ir instrumentālās raksturošanas paņēmieni, kas starp to rezultātiem parāda noteiktu parametru vērtības, kas atklāj, kura kristāliskā sistēma tiek pētīta; un turklāt tas norāda uz kristāla ķīmiskajām īpašībām.

Tādējādi vēlamais paņēmiens kristālu raksturošanai ir rentgenstaru kristalogrāfija; īpaši rentgenstaru pulvera difrakcija.

Īsāk sakot: rentgena stars mijiedarbojas ar kristālu un tiek iegūts difrakcijas raksts: virkne koncentrisku punktu, kuru forma ir atkarīga no daļiņu iekšējā izvietojuma. Apstrādājot datus, tas beidzas, aprēķinot vienības šūnas parametrus; un līdz ar to tiek noteikta kristāliskā sistēma.

Tomēr katra kristāliskā sistēma savukārt sastāv no kristāliskajām klasēm, kuras kopā veido 32. Līdzīgi, no tām izriet arī citas dažādas papildu formas. Tāpēc kristāli ir ļoti dažādi.

Kristāla sistēmu veidi

Kubiskais vai izometriskais

Kubs ir tikai viena no kristāliskajām klasēm, kuras satur kubiskā sistēma. Avots: Smiddle

Kubiskā vai izometriskā sistēma atbilst ļoti simetriskiem kristāliem. Piemēram, kubs parāda virkni simetrijas operāciju, kas to raksturo. Iedomājieties, ka kuba centrā ir uzvilkts krusts, kas pieskaras sejām virs, zem un sāniem. Attālumi ir vienādi un krustojas taisnā leņķī.

Ja kristāls atbilst kuba simetrijai, pat ja tam nav tieši tādas formas, tas piederēs šai kristāliskajai sistēmai.

Šeit atklājas piecas kristāliskās klases, kas veido kubisko sistēmu: kubs, oktaedrs, rombiskais dodekaedrs, icositetrahedrons un heksaisoedrons. Katrai klasei ir savi varianti, kurus var saīsināt (ar plakanām virsotnēm).

Tetragonāls

Tetragonāla vienība. Avots: atzīmēts caur Wikipedia.

Tetragonālo sistēmu var vizualizēt tā, it kā tas būtu taisnstūris, kuram ir piešķirts tilpums. Atšķirībā no kuba, tā c ass ir garāka vai īsāka nekā tā a ass. Tas varētu izskatīties arī kā izstiepts vai saspiests kubs.

Kristālu klases, kas veido tetragonālo sistēmu, ir galvenās un četrpusējās piramīdas, divkāršās astoņpusējās piramīdas, trapezoedroni un atkal ikositetraedrons un heksaisoisoedons. Ja vien jums nav papīra formas uz rokas, būs grūti atpazīt šīs formas bez gadu pieredzes palīdzības.

Sešstūrains

Sešstūra piedziņa. Avots: atzīmēts caur Wikipedia.

Jebkura kristāliskā forma, kuras bāze atbilst sešstūra pamatnei, piederēs sešstūra kristālu sistēmai. Dažas no tā kristāliskajām klasēm ir divpadsmit piramīdas un divkāršās piramīdas.

Trigonāls

Pamats kristāls, kas pieder trigonālajai sistēmai, ir arī sešstūrains; bet tā vietā, lai viņiem būtu sešas puses, viņiem ir trīs. Tās kristāliskās klases ir šādas: prizmas vai trīspusīgas piramīdas, romboedrons un skalēnoedrons.

Ortorombisks

Ortorhombiskajā sistēmā tā kristāliem ir romboedriskā pamatne, kas rada formas, kuru trim asīm ir atšķirīgs garums. Tās kristāliskās klases ir: bipiramidālas, bisfenoidālas un pinakoīdas.

Monoklinika

Šoreiz monoklīniskajā sistēmā bāze ir paralelogramma, nevis rombs. Tās kristāliskās klases ir: sphenoid un trīspusējās prizmas.

Triklīnika

Triklīnikas nodaļa. Avots: atzīmēts caur Wikipedia.

Kristāli, kas pieder pie triklīnu sistēmas, ir visvairāk asimetriski. Sākumā visām tā asīm ir atšķirīgs garums, kā arī tās seju leņķi, kas ir slīpi.

Tieši no tā cēlies tā nosaukums: trīs slīpi, triklīniski leņķi. Šie kristāli bieži tiek sajaukti ar ortorombiskiem, sešstūrainiem un arī pieņem pseidokubiskas formas.

Starp tās kristāliskajām klasēm ir pinakoīdi, pēdas un formas ar vienādām sejām.

Kristāla sistēmu piemēri

Daži piemēroti piemēri katrai kristāla sistēmai tiks minēti zemāk.

Kubiskais vai izometriskais

Halitei ir ārkārtīgi kubiskie kristāli. Avots: vecāks Džerijs

Halīts, pazīstams arī kā parastais sāls vai nātrija hlorīds, ir visizteiktākais kubiskās vai izometriskās sistēmas piemērs. Starp citiem minerāliem vai elementiem, kas pieder šai sistēmai, ir:

-Fluorīts

-Magnetīts

-Dimanta

-Espinela

-Galēna

-Bismuts

-Sudrabs

-Zelts

-Pirīts

-Garneta

Tetragonāls

Vulfenīts ir visreprezentatīvākais tetragonālās kristālu sistēmas piemērs. Avots: Robs Lavinskis, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Tetragonālās sistēmas gadījumā reprezentatīvākais piemērs ir minerālvulfenīts. Starp citiem minerāliem šajā sistēmā mums ir:

-Kasiterīts

-Cirkons

-Hhalcopyrite

-Rutils

-Anatāze

-Šelita

-Apofilīts

Ortorombisks

Minerālais tanzanīts pieder pie ortorhombiskās sistēmas. Avots: Robs Lavinskis, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Starp minerāliem, kas kristalizējas ortorombiskajā sistēmā, mums ir:

-Tanzanīts

-Baryta

-Olivīns

-Sēra

-Topaz

-Aleksandrīts

-Anhidrīts

-Kālija permanganāts

-Amonija perhlorāts

-Hrisoberils

-Zoisite

-Andalusita

Monoklinika

Ģipša kristāli pieder monoklinikas sistēmai. Avots: Lysippos

Starp monoklīniskās sistēmas minerāliem mums ir:

-Azurīts

-Cast

-Piroksēns

-Mica

-Spodumene

-Serpentīns

-Mona akmens

-Vivianita

-Petalīts

-Krisokolla

-Lazulīts

Triklīnika

Halkantu baltie kristāli pieder triklīnu sistēmai. Avots: Ra'ike

Starp triklīniskās sistēmas minerāliem, kas mums ir:

-Amazonīts

-Feldspar

-Kalcantīts

-Rhodonīts

-Turkīza

Sešstūrains

Lieliski sešstūraini akvamarīna kristāli. Avots: Roberts M. Lavinskis, izmantojot Wikipedia.

Augšējā attēlā mums ir piemērs, kad dabiskās formas uzreiz atklāj minerāla kristālisko sistēmu. Starp dažiem minerāliem, kas kristalizējas sešstūra sistēmā, mums ir:

-Smaragds

-Kalcīts

-Dolomīts

-Turmalīns

-Kvarca

-Apatīts

-Cinkīts

-Morganīts

Trigonāls

Minerālais aksinīts pieder pie trigonālās sistēmas. Avots: Robs Lavinskis, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Visbeidzot, starp dažiem minerāliem, kas pieder trigonālajai sistēmai, mums ir:

-Aksinīts

-Pirorīts

-Nitratīns

-Jarosita

-Agate

-Rubijs

-Tīģera acs

-Ametists

-Jasper

-Safīrs

-Smoky kvarcs

-Hematīts

Atsauces

1. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
2. Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. (2008). Ķīmija (8. izd.). CENGAGE mācīšanās.
3. Ģeoloģija. (2020). Kristāla struktūra un kristālu sistēmas. Atgūts no: geologyin.com
4. K. Seevakāns un S. Bharanidharāns. (2018). Kristāla raksturošanas paņēmieni. Starptautiskais tīras un lietišķās matemātikas žurnāls, 119. sējums, Nr. 12, 2018, 5685–5701.
5. Wikipedia. (2020). Kristāla sistēma. Atgūts no: en.wikipedia.org
6. Fredriksona grupa. (sf). 7 kristālu sistēmas. Atgūts no: chem.wisc.edu
7. Kristāla laikmets. (2020). Septiņas kristāla sistēmas. Atgūts no: crystalage.com
8. Dr C. Menor Salván. (sf). Izometriski. Alkālas universitāte. Atgūts no: espiadellabo.com