Рентгеноструктурный анализ

Кристалл может иметь несколько плоскостей, от которых возможно отражение. Поэтому в рентгеновском спектрометре лучи направляют на кристалл, укрепленный на вращающемся столике. Отраженные лучи регистрируются с помощью фотографической пластинки, ионизационной камеры или счетчика Гейгера (рис. 3.18). Когда при вращении кристалла он поворачивается к лучам под углами, которые удовлетворяют уравнению Брэгга-Byльфа. приемное устройство регистрирует появление сигналов. По интенсивности этих сигналов и соответствующим углам вращения можно определить значения и и 0.

Таким образом, анализ дифракционной картины позволяет получить подробные сведения о расстояниях между плоскостями атомов в кристаллах. Однако такой анализ обычно довольно сложен и требует много времени. Поэтому в настоящее время для рентгеноструктурного анализа широко используются компьютеры.

С помощью рентгеноструктурного анализа можно изучать также порошкообразные образцы кристаллов. Дифрагирующие на таких образцах рентгеновские лучи расходятся по коническим поверхностям и, попадая на фотографическую пластинку, оставляют на ней дугообразные следы.

кристаллическая структура

Расположение атомов, молекул или ионов в кристалле можно описывать на основе представления о кристаллической решетке (иногда ее называют также пространственной решеткой). Частицы в кристаллической решетке соединяются воображаемыми линиями, которые называются линиями решетки. Кристаллическая решетка построена

из повторяющихся одинаковых структурных единиц «кирпичиков», индивидуальных для каждого кристалла. Такая структурная единица называется элементарная ячейка.

Существует всего семь типов элементарных ячеек: простая кубическая, простая тетрагональная, простая ромбическая, простая моноклинная, гексагональная, ромбоэдрическая, триклинная.

Эти элементарные ячейки иногда называют примитивными ячейками, или кристаллическими системами (сингониями). Каждая из кристаллических систем представлена определенной примитивной решеткой. Кроме того, существует еще семь типов вложенных решеток. Таким образом, всего существует 14 типов кристаллических решеток. Всем вложенным решеткам тоже отвечают семь сингоний.

 

Например, простая кубическая система имеет примитивную ячейку. Она образует кристаллические решетки трех типов (табл. 3.6).

На рис. 3.19 показаны простая кубическая ячейка и образуемая ею простая кубическая примитивная решетка. Гранецентрированная кубическая решетка представляет собой систему взаимопроникающих (вложенных) простых кубических ячеек. Вершины одной из них совпадают с центрами граней другой (рис. 3.20). Обьемноцентрированная кубическая решетка представляет собой такую систему вложенных простых кубических ячеек, в которой вершина одной ячейки совпадает с пространственным центром другой ячейки.

 

Рис. 3.20. Элементарные ячейки кубической системы, с-простая кубическая (примитивная); б гранецентрированная кубическая (вложенная); в объемноцентриро-ванная кубическая (вложенная).

 

По типу химической связи кристаллические вещества подразделяются на металлические, ионные и ковалентные. Кристаллы каждого из этих классов могут иметь любой из указанных выше типов кристаллической решетки. Обратимся теперь к подробному рассмотрению каждого класса.