Булах А.Г. Общая минералогия

Подождите немного. Документ загружается.

тион, а их вершины суть центры тяжести атомов кислорода, серы или других анионов

в зависимости от состава минерала.

rfiSffl

I 0.564нм j

Рис. 13. Структура галита в шариковом изображении (а), в

виде сфер (6) и полиэдров (в).

Все три способа изображения структуры минерала галита даны на рис. 13. Струк-

тура минерала характеризуется существенно ионными связями, кристаллическая ре-

шетка состоит из ионов натрия и хлора, расположенных в очень простом геометриче-

ском порядке, что прекрасно видно на изображении структуры в виде сфер (рис. 13, б).

Ионы натрия (радиус

0,098

нм, по В. М. Гольдшмидту) находятся в пустотах между

ионами хлора (радиус 0,181 нм), но так как натрий слишком велик для такого ко-

ординационного окружения, сферы хлора несколько раздвинуты. Эти особенности

структуры галита хорошо видны на рис. 13, а. Таким образом, в галите каждый ион

натрия находится в центре октаэдра, вершины которого заняты ионами хлора. Отсюда

структуру галита можно изобразить как совокупность октаэдров (см. рис. 13, в). Эта

модель по-своему раскрывает главные кристаллохимические особенности минерала.

я.

it;:.

г* -

Рис. Ц. Сопоставление разных изображений структуры сфа-

лерита.

Приведем другие примеры разных способов изображения одной и той же структуры

для сфалерита (рис. 14), брусита и гиббсита (см. рис. 154).

ПОЛИМОРФИЗМ

Полиморфизмом называется существование в природе и в искусственных условиях

веществ одного и того же химического состава, но разной кристаллической структуры.

Это явление было открыто в 1820 г. Э. Митчерлихом. Классическими примерами по-

лиморфных модификаций являются кальцит СаСОз и арагонит СаСОз, пирит

FeS2

марказит

FeS2-

Известны и более многочисленные системы полиморфов. Так, напри-

мер,

существует три модификации

ТЮ2

— рутил, брукит, анатаз. В трех полиморфных

модификациях находится в природе вещество состава AI2O3 • SiCb—это кианит, ан-

далузит, силлиманит. Четыре, по крайней мере, полиморфа имеют состав С — алмаз,

графит, чаоит, лонсдэлеит. Установлено восемь природных модификаций

SiC>2

— а-

кварц, /?-кварц, а-тридимит, /?-тридимит, а-кристобалит, /?-кристобалит, коэсит, сти-

шовит. Каждый из полиморфов имеет свою форму кристаллов и свои свойства.

Полиморфные превращения сопровождаются изменениями энергии кристалличе-

ской решетки и соответственно тепловыми эффектами. Поэтому каждая из поли-

морфных модификаций устойчива лишь в определенных пределах температуры и да-

вления, что обычно хорошо отражают специальные физико-химические диаграммы

(см. рис. 103, 132). Найдя тот или иной полиморф в составе горной породы или руды,

можно сделать по этим диаграммам предположения о некоторых из условий формиро-

вания этих пород и руд. Из наблюдений и опытов известно также, что на образование

полиморфов может влиять химическая обстановка. Так, переход одной полиморфной

модификации ZnS в другую (цинковой обманки в вюртцит и обратно) происходит при

несколько различных температурах в зависимости от степени железистости среды, но

при этом оказывается, что и сами минералы содержат разное количество железа.

Скорость перехода одной полиморфной модификации в другую различна для раз-

ных веществ. Кроме того, для начала полиморфного превращения, как и для начала

любого процесса, требуется преодолеть энергетический барьер. Поэтому некоторые ве-

щества могут сохраняться в метастабильном состоянии, т. е. как бы инерционно суще-

ствовать в условиях, не свойственных им на физико-химических диаграммах. Таков,

например, алмаз, устойчиво существующий в метастабильном состоянии при обычных

для человека температуре и давлении. Между тем, судя по диаграмме (см. рис. 103),

в этих условиях он должен был бы легко и самопроизвольно превращаться в графит.

Эта устойчивая метастабильность объясняется большой прочностью химических свя-

зей в его кристаллической структуре (см. с. 22) и потому высоким энергетическим

барьером, который надо преодолеть для начала перехода одного минерала в другой.

ХИМИЧЕСКИЙ

СОСТАВ

МИНЕРАЛОВ

И ИЗОМОРФИЗМ

Среди минералов нет химически чистых веществ. В их структуру входят различные

химические примеси. В одних минералах количество таких примесей незначительно,

мы называем их минералами постоянного состава. Таковы, например, кварц

SiC>2

(в

нем содержание Al, Fe, Na и других элементов не превышает

0,01%),

галит

NaCl

(его

чистота обычно не менее

99,9%).

Другие минералы содержат разные (от незначитель-

ных до больших) количества химических примесей. Так, в разных образцах сфале-

рита ZnS количество примеси железа колеблется от 0 до 20 ат.% от суммы Zn + Fe.

Такие минералы называют минералами переменного состава, и главная причина их

существования — явление изоморфизма. Изоморфизмом называется явление замены

в кристаллической решетке минерала одних химических элементов другими.

Термин "изоморфизм" введен в литературу в 1819 г. Э. Митчерлихом для описа-

ния своеобразного явления: кристаллы некоторых химически разнородных веществ

подобны друг другу по своей форме (например,

NaN03

и СаСОз). Позднее оказалось,

что многие такие вещества нередко (но не всегда) подобны также и по своей кристалли-

ческой структуре и могут образовывать между собой твердые, т.е. кристаллические,

растворы переменного химического состава.

Проиллюстрируем этот простейший случай изоморфизма на примере двух минера-

лов—

магнезита MgCOe и сидерита FeCOe. Кристаллы у них морфологически одно-

типны, структуры подобны друг другу. Между веществами MgC03 и FeCOe в природе

имеются

все

промежуточные

по

составу разновидности;

как

говорят,

они

образуют

ме-

жду собой непрерывный

ряд

твердых (кристаллических) растворов.

химических

формулах минералов переменного состава элементы, изоморфно заменяющие друг

друга, объединяются

скобки, между ними ставится запятая. Формула магнезита

имеет

вид

(Mg, Fe)C03, сидерита—(Fe,

Mg)CC>3.

Обратите внимание

и не

делайте

та-

кую ошибочную запись формулы,

как

MgFeC03 —такого соединения

нет:

сумма заря-

дов катионов

(8+) не

скомпенсирована зарядом анионов

(6—).

Если известны точные

количественные соотношения изоморфных элементов,

формуле пишутся коэффи-

циенты:

(Mg

0i8

Feo,2)i,oC0

;

(Mg

0|6

,4)i,oC03; (Fe

0)6

;

(Fen.eMgn^i.oCOa

т. п.

Здесь сумма коэффициентов внутри скобок равна коэффициенту

за

скобкой

(0,8 + 0,2 =

1,0ит.д.),

запятые между символами элементов внутри скобок обычно

не ставятся.

общем виде

ту же

формулу можно написать

так:

(Mg

.Fe

)C0

Академик А.Е.Ферсман

так

объяснил возникновение этих соединений: "Образо-

вание изоморфных смесей отвечает общим законам энтропии, особенно

условиях

высоких температур,

поэтому энергетически

оно

необходимо

более выгодно,

чем

образование чистых соединений".

Вхождение изоморфных примесей

минерал, естественно, происходит

без

суще-

ственного изменения кристаллической решетки этого минерала,

так как

перестройка

структуры привела

бы к

образованию нового минерала

со

своей пространственной

ре-

шеткой. Поэтому

при

изоморфном замещении должны соблюдаться следующие усло-

вия:

а)

близость радиусов участвующих

этом явлении атомов

(по

правилу Гримма—

Гольдшмидта разность радиусов

простых ионных кристаллах обычно

не

превышает

15%

от

размера меньшего атома);

б)

определенное сходство химических свойств заме-

няющих друг друга элементов;

в)

сохранение электронейтральности кристаллической

структуры минерала.

В паре минералов магнезит

—

сидерит радиусы

(0,078 нм, по В. М.

Гольдшмид-

ту)

(0,082 нм)

близки, химические свойства

их

также сходны,

оба

двухвалентны,

т.е.

нейтральность кристаллической решетки сохраняется.

ТИПЫ ИЗОМОРФИЗМА

Типы изоморфизма различаются между собой

по

характеру сохранения электроней-

тральности кристаллической решетки

(по

типу компенсации валентностей),

по

числу

атомов, участвующих

изоморфном обмене,

по

структурному положению изоморф-

ных примесей,

по

степени совершенства.

соответствии

этим предложено несколько

классификаций явлений изоморфизма (табл.

1).

Классификация

по

характеру компенсации валентностей:

а) изовалентный изоморфизм, когда валентность ионов одинаковая, например

за-

мена

<— Fe

магнезите;

б) гетеровалентный изоморфизм, когда валентность ионов разная. Имеются

три

его разновидности.

качестве примера первой разновидности рассмотрим сфалерит

ZnS

химической примесью индия (1п

). Места

(радиус

0,082 нм) в

трех узлах

кристаллической решетки "уступают" место двум ионам

1п

(радиус

0,093 нм) и од-

ной вакансии

по

схеме 3Zn

2In

Структура минерала становится дефектной.

Мы будем называть

это

явление гетеровалентным изоморфизмом

появлением

ды-

рочных вакансий.

физической химии вещества

такими изоморфными примесями

именуются твердыми растворами вычитания.

Еще одну разновидность гетеровалентного изоморфизма можно проиллюстриро-

вать

на

примере кварца.

фиолетовом кварце (аметист) устанавливается ничтожная

(0,01%)

примесь железа

щелочей. Считается,

что

железо

кристаллической решетке

аметиста занимает позиции кремния, заменяя

его по

схеме

«-

(радиус

S «

- £ «J

4 Я е

«в Л £,

о. ч «

*> 4> 5

в § а

5 4) 2

«о

ао

О (Л

- " s °

<ч

Ю о е

"О с

3 S

н —

S о.

н о

S п

S <|

(в

•в-

о н

а а

• да

• 8

А Я

8 *

о S

93 р

£ 5

° я

я s s

а а и

н « S

2 9г

Я & л Я

*> О S

а 3 « ft

a a

Й s

s * 3

- 5 3 8"!

Я «в Я а я « л 3

НайН

HuSHaSHS.

ч _

й *

о о

Б Я

• Я

2 S

5 ч

(в ж

ев ч

О 3

а *

« н

н х

jo v

и ч

о. s

S Я s

о о S

м >, *

s s

S *

4- 4

£ 5

.••«•+

СО

+ to« о»

о jg о

о"

м о"

4- I i I

со

+ о

«о (§

+ о

о ь-

I « О

о -

+ о °

33$

+ о

ч 3 «

rt я ч

3 *

4> О S

х 8 I

О, о»

g-сл

ч в

«3

-§-

л О

0,039 нм,

радиус

0,067 нм). Для

компенсации валентностей

межузельные про-

странства (структура кварца неплотная,

ней

много "свободных полостей" сложной

конфигурации) внедряются катионы щелочей

Общая схема изоморфизма такова:

«— Fe

Это

явление

мы

будем называть гетеровалентным изоморфизмом

с внедрением дополнительных атомов

межузельное пространство.

физической

химии вещества

такими изоморфными примесями именуются твердыми растворами

внедрения.

нашем примере изоморфизм происходит

очень ограниченных преде-

лах из-за большой разницы

размерах радиусов кремния

железа,

их

явно разных

свойств.

Наконец, третья разновидность гетеровалентного изоморфизма проявлена, напри-

мер,

плагиоклазах. Плагиоклазы

—

это кальциево-натриевые полевые шпаты, имею-

щие переменный состав. Установлены

все

промежуточные разновидности между мине-

ралами состава

Na(AlSi30e)

(альбит)

и Ca(Al2Si20s)

(анортит). Изоморфизм происхо-

дит

по

схеме

<—

Са

А1

при

этом количество атомов остается неизменным

и сохраняется электронейтральность кристаллической решетки.

Эту

схему впервые

предложил химик

минералог Г. Чермак.

дальнейшем

на

основе рентгеновского

анализа структуры плагиоклазов было доказано,

что

действительно атомы

Na и Са

располагаются

одних

тех

же

узлах пространственной решетки, кремний

алюми-

ний также занимают структурно-однозначные позиции.

физической химии вещества

с такими изоморфными примесями относят

твердым растворам замещения. Такой

изоморфизм среди явлений гетеровалентного изоморфизма главный.

нашем примере

размеры радиусов ионов

(в нм) Na

(0,098)

Са

(0,106)

близки,

но

(0,039)

А1

(0,057)

заметно различаются.

Эта

схема изоморфизма осуществляется

плагиоклазах

не

при

любых условиях.

Во всех трех разновидностях гетеровалентного изоморфизма должно соблюдаться

правило соразмерности ионов.

Д. И.

Менделеев ввел понятие

диагональных рядах

изоморфизма периодической системы элементов (табл.

2). В

них

атомы

ионы имеют

почти один

тот

же

размер.

2. Классификация

по

числу атомов:

а) двухатомный изоморфизм, когда

замене участвуют

два

химических элемента,

например замена алюминия хромом

рубине

(А1

«-

Сг

), размер радиусов ионов

А1

0,057 нм,

ионов Сг

0,064 нм;

б) многоатомный изоморфизм, когда

замене участвуют три-четыре

более хими-

ческих элементов. Таков, например, изоморфизм

ряду плагиоклазов

(Na

<—

Са

А1

3. Классификация

по

структурному положению изоморфных примесей:

а) твердые растворы замещения,

которых изоморфная примесь занимает узлы

кристаллической решетки, высвобождаемые

при

изоморфизме. Таков изоморфизм

ме-

жду магнием

железом

магнезите, между хромом

алюминием

корунде (рубине),

а также

плагиоклазах;

б) твердые растворы вычитания характеризуются изоморфизмом

появлением

ды-

рочных вакансий, примером может служить сфалерит

примесью индия;

в) твердые растворы внедрения являются следствием изоморфизма

появлением

межузельных частиц, например вхождения щелочей

кварц

при

замене атомов

кремния атомами алюминия

(Si

D f-

)

морионе.

4. Классификация

по

степени совершенства:

а) неограниченный

(или

совершенный) изоморфизм, когда возможна полная замена

одних атомов другими,

т.е.

могут существовать

два

крайних

все

промежуточные

по

составу минералы,

как

ряду магнезит—сидерит;

б) ограниченный

(или

несовершенный) изоморфизм, когда количество изоморфной

Таблица

Диагональные ряды изоморфизма

в периодической системе

Д. И.

Менделеева

III

VII

0.068

0,072

Примечание.

Стрелки отражают

полярность,

направленность

таких изоморфных

замещений.

примеси

не

может превышать какого-то предела, неоднозначного

для

разных мине-

ралов

примесей (например, содержание хрома

корунде

не

превышает

1,5—2,0%

Сг

0з);

в) направленный изоморфизм, когда, например, медь входит

состав золота

в ко-

личестве

до 20%, но

содержание изоморфной примеси золота

меди

не

превышает

—

3%. Точно

так же

барий

свинец лучше входят

минералы калия,

чем

калий

— в

минералы бария

свинца, магний охотнее занимает позиции кальция,

но не

наобо-

рот.

А.

Е.Ферсман называл такие направленные замещения полярным изоморфизмом,

связывая

его с

энергетикой явления.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ИЗОМОРФИЗМА

Явления изоморфизма по-разному протекают

различных геологических условиях.

На

них

сказываются химические условия

температура процессов минералообразова-

ния, давление.

Химическая обстановка. Естественным условием изоморфизма является неко-

торое критическое содержание химического элемента (будущей изоморфной примеси)

в среде минерал ©образования.

этом отношении показательна изоморфная пара

ве-

ществ Mg

(Si04)

Ni2(SiC>4).

экспериментах, задаваясь разными исходными соот-

ношениями магния

никеля, удается получать вещества любого состава между

чи-

сто магниевой

чисто никелевой солями.

природе встречается Mg

(Si04) —минерал

из ультраосновных горных пород. Содержание никеля

в нем

ничтожно

(не

более

0,6%

NiO).

Объяснить

это

довольно просто: никель является редким химическим элементом,

его примесь

ультраосновной магме очень мала. Другое химическое явление можно

проиллюстрировать

на

примере магнезиально-железистых слюд типа флогопита, име-

ющих переменный состав, выраженный формулой

K(Mg,

)

(AlSi30io)(OH)

Со-

отношения между магнием

железом

в них

различны

определяются

их

содержа-

нием

среде минералообразования.

Но

есть особые месторождения этого минерала—

карбонатиты.

Они

формируются

условиях резкой недосыщенности среды алюми-

нием. Недостаток алюминия компенсируется железом,

образуется своеобразная

слюда тетраферрифлогопит, формула которой

K(Mg,

)

(Fe

Si30io)(OH)2.

Температура.

Как

правило, при более высоких температурах изоморфные заме-

щения проходят легче. Классическим примером являются калиевые полевые шпаты

K(AlSi

0e).

Кристаллизуясь

из

магмы,

они

захватывают натрий

имеют состав

(К, Na)(AlSi30s)- При понижении температуры происходит распад вещества,

так как

радиусы ионов натрия

(0,098

нм)

калия

(0,133

нм) сильно отличаются

и их

разница

намного превосходит геометрический предел изоморфизма

(15%).

Единый кристалл

состава (К, Na)(AlSi30g) распадается

на

две фазы состава

K(AlSi

Os)

NafAlSiaOg).

Таблица

Ряды изоморфизма химических элементов

коре

выветривания

(1),

метаморфической

(2) и

магматической

(3)

оболочках

(по

В.И.Вернадскому)

Место

Ряд изоморфизма

ряда проявления

1а

1,3

К, Rb, Cs

16 3

K,Rb,

Cs.Na

2 2,3

Au.Ag.Cu.Hg,

(Pb)

3 1

Ca.Sr.Ba.Pb

4а

Mg, Ni, Fe, Mn, Zn

46 2,3

Mg, Ni, Fe, Mn, Zn,

Cd,

Cu, Co, In

5а

Mn,Fe,

2,3

Ca, Mn, Fe, Mg

6а

Co,Fe

66 2

Co.Fe.Ni

7а

Al,Fe,Cr

Al,Fe,Cr,Mn,Ti

7в

Al,

Fe, Cr,

Mn,Ti,(V)

1,2,3

Al,

Mg, Fe

9 2,3

As,Sb,Bi

Ge, Sn

11 1

P,V,As,(Sb)

12 1,2

W,Mo,

(Re)

13 2,3

S,Se,Te

14 3

Os, Ru, Rh, Ir

2,3

Pt,Pd,Ir,Rh,Fe,

Cu.Ni

16а

Br, I, CI,

166

C1,F

0,F,OH

18а

Si.Al

186 2,3

Si,

Al,Ti,(Zr),(Mn)

19 3

Zr,Hf,Th,U,Y, Ca,

(Na)

20 2,3

Nb,Ta,Ti,Sn,

(Zr),(W)

21 2,3

(Si0

)

(AIO

)

(Po

)

(so

)

Давление. Влияние давления

на

изоморфные превращения различно

сложно.

Оно было изучено В.С.Урусовым, который доказал зависимость давления

от

объем-

ного эффекта изоморфизма, т.е.

от

того, возрастает или уменьшается удельный объем

минерала при изоморфном процессе. В первом случае повышение давления ограничи-

вает изоморфную смесимость веществ, во втором—облегчает ее.

Зависимость изоморфизма от геологических факторов была подмечена давно. Инту-

итивно обобщая многочисленные наблюдения, В. И. Вернадский вывел 21 ряд изоморф-

ных химических элементов для разных геологических условий, исходя из которых по

характеру изоморфных примесей можно судить об условиях образования минерала, и

наоборот (табл. 3).

Кристаллизационные явления. Разные плоские сетки в пространственной ре-

шетке одного и того же минерала неодинаково адсорбируют вещество и растут с раз-

личными скоростями. Точно так же они по-разному поглощают изоморфные при-

меси. В результате образуются кристаллы с неодинаковым количеством изоморфных

примесей в разных пирамидах, секторах и зонах их роста. Внешне это может про-

являться, например, в мозаичной окраске кристаллов. Именно в таком неоднородном

захвате изоморфных примесей кроется причина закономерного, по граням, распре-

деления желтой и голубой окраски в кристаллах ювелирного топаза, секториальной

окраски драгоценного аметиста и других камней-самоцветов. Особо отметим, что бы-

страя кристаллизация вещества, вероятно, сопровождается большим вхождением изо-

морфных примесей, чем при медленном росте кристалла в равновесных условиях.

К числу сложных кристаллизационных явлений следует отнести особый, по

В.

А.Франк-Каменецкому, изоморфизм. Он заключается в "сборке" растущего в неко-

торых условиях кристалла из соразмерных и сходных по основному мотиву структуры

микроблоков разных минералов. Это широко распространённое в природе явление уже

выходит за границы обычного изоморфизма. Оно установлено в некоторых минералах-

силикатах, сернистых соединениях и карбонатах.

Контрольные вопросы

1. Что такое конституция минерала?

2. Каковы три характерных свойства кристаллических веществ?

3. Чем определяется координационное число атома в структуре минерала?

4. Каковы две принципиально различные системы радиусов ионов и на каких измерениях

они основаны?

5. В чем заключаются взгляды А. С. Поваренных о размерах ионов в разных веществах?

6. Как пишутся химические формулы минералов — изоморфных смесей?

7. Что такое твердые растворы — истинные, вычитания, внедрения?

8. Каковы генетические факторы изоморфизма?

Глава 3

СИММЕТРИЯ И ПРОСТЫЕ ФОРМЫ КРИСТАЛЛОВ

ОГРАНЕННЫЕ И НЕОГРАНЕННЫЕ КРИСТАЛЛЫ

Кристаллы минералов — одно из чудес природы. Совершенство геометрических

очертаний мелких и небольших кристаллов всегда кажется загадочным неопытному

наблюдателю. Менее совершенны, но также удивительны своими размерами кри-

сталлы-гиганты (табл. 4). Присмотревшись к кристаллам одного и того же мине-

Таблица 4. Примеры гигантских кристаллов разных минералов

Минерал Размеры, масса

Место обнаружения

Медь

420 т(сросток) США

Серебро 1350 кг (сросток) »

Золото 153 кг Чили

Алмаз 602 г ЮАР

Сера 14

4 см

Италия

Сфалерит

7 см Югославия

Галенит 25 см

Великобритания

Стибнит 60 см

Япония

Пирит 50 см

Греция

Флюорит 2 м

США

Шпинель 26,8 кг »

Корунд 152 кг

ЮАР

Сапфир 240 г Шри-Ланка

Кварц 70 т Казахстан

Колумбит

1 т США

Кальцит 6

2 м Исландия

Гипс 8

3 м Чили

Гранат 1 т Норвегия

Циркон 7 кг Канада

Топаз 270 кг

Бразилия

Берилл 200 т »

Турмалин 2,7 м США

Сподумен 15,7 м

Мусковит 9

2,3

9,9 м Канада

Калиевый полевой шпат

10 м

Норвегия

Изумруд 20

20 см Россия

рала, мы быстро замечаем, что все они отличаются друг от друга по особенностям

своей морфологии и размеру. Бросается в глаза, что минералы хорошо окристаллизо-

ваны чаще всего в полостях, трещинах, вулканических миндалинах, т.е. в свободном

пространстве. Но и здесь хорошо огранены только их свободно росшие, не стесненные

соседями части. Зерна минералов в плотных агрегатах — в граните, руде, мраморе —

это тоже кристаллы, но без геометрически правильной их огранки.

Характер огранки природных кристаллов полностью отражает характер строения

их кристаллических решеток и условия кристаллизации минералов.

МОДЕЛИ РОСТА КРИСТАЛЛОВ

Не касаясь сложных вопросов образования мельчайших кристаллических зароды-

шей, рассмотрим главные теоретические модели их дальнейшего разрастания.

Модель послойного совершенного роста кристаллов. Частицы присоеди-

няются к растущему кристаллу и закрепляются на нем, если при этом происхо-

дит выделение энергии. По расчетам В.Косселя и И. Странского, присоединение

частицы к разным точкам поверхности кристалла сопровождается разным выигры-

шем энергии. Согласно их данным, выгоднее всего присоединение частицы к входя-

" ° щим углам на поверхности кристалла

(рис.

15). Поэтому быстрее всего на

кристаллах дорастают плоские сет-

ки—кристаллы как бы растут сло-

ями, которые быстро движутся по

их поверхности до границ кристалла.

Модель послойного роста кристаллов

хорошо объясняет их плоскогран-

ность, но не дает ответа на вопрос,

почему кристаллы, став плоскогран-

ными, все же продолжают расти.

Расчеты показывают, что для того

чтобы следующие частицы осели на

идеально плоскогранный кристалл и

образовали на нем новые слои роста,

необходимо громадное пересыщение

вещества. Эти теоретически рас-

считываемые пересыщения намного

больше тех концентраций веществ,

при которых кристаллы все-таки ра-

стут в лабораториях и, видимо, в при-

роде. Объяснение этому кажущемуся

противоречию дает модель роста кри-

сталлов за счет их дефектности.

Модель послойного роста за

счет дефектов в кристаллах. Де-

фектами называются нарушения

обычной для идеального кристалла

однородности его строения. Слож-

ные процессы изоморфизма и адсорб-

ционные явления на поверхностях ра-

стущего кристалла приводят к де-

фектности его строения—точечной,

линейной и объемной. Точечные де-

фекты вызываются в первую очередь

изоморфным замещением. Атом (ион)

изоморфной примеси в узле кристал-

лической решетки, появление меж-

узельных атомов, отсутствие частиц

Рис. 15. Разные варианты перехода ча-

стицы на поверхность растущего кристалла.

Наиболее прочно положение частиц в по-

зиции 3, наименее — в позициях 1, 5, 6.

ф( Примесный атом£}(

Г" в стандартной позиции

Рис. 16. Некоторые типы точечных дефектов

в кристаллах.