Форма кристаллов

Невидимая глазом структура минералов кремнезема определяет форму зримого кристалла. Кремнезем кристаллизуется почти во всех типах симметрии, поэтому формы кристаллов многообразны. Однако описать их можно немногими терминами.

Единичная грань кристалла, не имеющая аналога, называется моноэдром (моно - один, эдр - грань). Например, в очиненном с одной стороны карандаше противоположный торец можно считать моноэдром.

Две одинаковые грани, расположенные параллельно, называются пинакоидом (пинакс - доска). Каждый легко найдет в спичечном коробке три пинакоида. Если те же две грани поставить под углом друг к дружке, то получится диэдр (ди - два). Пример диэдра - двускатная крыша.

С призмой (призмас - распиленное) и пирамидой мы знакомы с детских лет. Вспомним, что по числу граней эти фигуры бывают тригональными, тетрагональными, гексагональными. Все они приведены на рис. 8.

Рис. 8 Собрание призм и пирамид: а - тригональных; б - тетрагональных; в - гексагональных

Чтобы несколько отвлечься от информации, которая требует не понимания, а запоминания, зададим вопрос, как говорится, "на засыпку": по какому поводу в "Трех мушкетерах" упомянуты тетрагоны? Можно держать пари, что на этот вопрос не ответят даже ярые поклонники Дюма-отца. Ну что, сдаетесь?..

Тогда откройте книгу на месте, где описывается встреча д'Артаньяна с Арамисом, который после получения огнестрельной раны задумался о богословской диссертации. Друзья проголодались.

- Сейчас мы будем обедать, любезный друг; только не забывайте, что сегодня пятница, а в такие дни я не только не ем мяса, но не смею даже глядеть на него. Если вы согласны довольствоваться моим обедом, то он будет состоять из вареных тетрагонов и плодов.

- Что вы подразумеваете под тетрагонами? - с беспокойством спросил д'Артаньян.

- Я подразумеваю шпинат, - ответил Арамис". Листья шпината продолговаты. Если их разрезать на равные дольки, то и получатся четырехугольники-тетрагоны. Кстати, и лапутяне угощали Гулливера бараньей лопаткой, вырезанной в форме равностороннего треугольника (тригона), куском говядины в виде ромбоида и хлебом, нарезанным цилиндрами и параллелограммами.

Кристалл является выпуклым многогранником, то есть замкнутой фигурой. Между тем перечисленные выше простые формы не замыкают полностью пространства. Поэтому из одного моноэдра, диэдра, пирамиды или призмы кристалл построить нельзя.

Любители фантастики с удовольствием встретили роман Владимира Краковского "День творения". К сожалению, в нем есть фактические ошибки. На с. 13 читаем: "Верещагин... выращивал в чайных стаканах изумрудные октаэдры хромокалиевых квасцов; небесно-голубые пинакоиды медного купороса". Немного дальше и того хуже: "Верещагин... доказывал, что если смешать красную кровяную соль с перманганатом в пропорции три к одному, то при медленном высаживании можно получить гексагональный ромб почти черного цвета". Естественно, из пинакоида кристалл не построить, а гексагональный ромб такой же нонсенс, как и ромбический шестиугольник.

Приведем несколько примеров комбинаций простых форм, замыкающих пространство. Незаточенный карандаш состоит из гексагональной призмы и пинакоида, пирамида Хеопса - из тетрагональной пирамиды и моноэдра, двускатная крыша - из диэдра, пинакоида и моноэдра.

Существуют простые формы, которые полностью замыкают пространство: куб (гексаэдр), октаэдр, тетраэдр.

Изготовьте из спичек и пластилина кубик. Двумя пальцами слегка надавите на две противоположные вершины. Кубик деформируется и превратится в ромбоэдр - замкнутую фигуру тригонального типа симметрии. А если приставить основаниями две пирамиды, то получится замкнутая фигура, которая называется дипирамидой (рис. 9).

Рис. 9. Замкнутые геометрические фигуры: а - тетрагональная дипирамида; б - ромбоэдр

Получив представление, пусть неполное, о простых формах кристаллов, обратимся к реальным минералам кремнезема. Кубический кристобалит кристаллизуется при быстром застывании продуктов извержения вулканов в виде октаэдров. Здесь же можно встретить кристаллы гексагонального тридимита в виде комбинации гексагональных призм, дипирамид и пинакоидов. Богаты простыми формами кристаллы кварца. В них можно найти тригональные и гексагональные пирамиды, призмы, ромбоэдры - более пятисот простых форм (рис. 10). Для кварца весьма характерно образование двойников. Так называются симметричные сростки кристаллов.

Фото II. Кварцевый двойник, в котором гексагональная призма неожиданно заостряется двумя пирамидками. Рядом - кристаллы аметиста в виде гексагональных пирамид (выращены в автоклаве) и природные кристаллы кварца в виде дипирамид (найдены в Южной Грузии в порфировой жиле месторождения Самшвишде)

Кристаллы аметиста в виде гексагональных пирамид

В двойниках кварцевые кристаллы настолько проросли друг в друга, что воспринимаются как единое целое. На одной из цветных фотографий в книге можно увидеть двойник кварца.

Рис. 10. Сдвойникованные кристаллы кварца (а) и тридимита (б)