Struktura

Strukturní krystalografie

Strukturní krystalografie

V přírodě se hmota vyskytuje ve třech základních skupenstvích: plynném, kapalném a pevném. V mineralogii pracujeme zejména s hmotou ve skupenství pevném. V geologickém prostředí je však běžný i kapalný nebo plynný stav, např. rtuť, všechny magmatické taveniny nebo hydrotermální roztoky. Seskupení částic v pevném stavu může být nejen uspořádané, ale i náhodné.

AMORFNÍ LÁTKY – jsou to látky v pevném skupenství, které nemají pravidelnou (kystalickou) strukturu. Uspořádání částic je v těchto látkách náhodné, určité zákonitosti existují pouze v polohách navzájem sousedících atomů. Přestože jsou amorfní látky, lze je pokládat za kapaliny s velmi vysokou viskozitou.

  • mezi amorfní látky patří např.: sklo, organická pryskyřice nebo velmi rychle ochlazená kovová tavenina.

Obr. 1: Hmyz zalitý v kapce pryskyřice

KRYSTALICKÉ LÁTKY -  jsou to pevné látky, jejichž stavební částice (atomy, ionty, molekuly) jsou ve většině případů spojovány do stavebních jednotek a ty jsou v prostoru rozmístěny periodicky. Většina látek má tendenci krystalizovat při dostatečně pomalém chládnutí a tím se dostat do stavu s nejnižší vnitřní energií.

KRYSTAL je pevná látka, v níž jsou stavební prvky (atomy, molekuly nebo ionty) pravidelně uspořádány v opakujícím se vzoru, který se zachovává na velké vzdálenosti. Struktura krystalu je tak určená základní jednotkou vzoru, nazývanou jednotková buňka, jejíž periodické opakování ve třech rozměrech tvoří krystalovou mřížku. Krystaly jsou obecně anizotropní.

VZNIK KRYSTALŮ - krystaly mohou vznikat z roztoků, tavenin nebo par. V těchto skupenstvích mají atomy náhodnou distribuci, ale změnou teploty, tlaku nebo koncentrace může docházet ke vzniku pravidelného uspořádání, které je charakteristické pro krystalický stav.

Podmínky krystalizace:

  • snižuje se teplota roztoku nebo taveniny,
  • zvyšuje se koncentrace krystalizujícího roztoku,
  • odpařování rozpouštědla.

KRYSTALOVÉ SOUSTAVY

Rozeznáváme 7 krystalových soustav:

  • trojklonná (triklinická),
  • jednoklonná (monoklinická),
  • kosočtverečná (rombická),
  • čtverečná (tetragonální),
  • šesterečná (hexagonální),
  • klencová (trigonální),
  • krychlová (kubická).

Zdroje

  • ZIMÁK, Jiří. Mineralogie a petrografie. 3. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 226 s. ISBN 80-706-7856-9.

Obrázky

  • Obr. 1: André Karwath. wikipedia [online]. [cit. 9.9.2014]. Dostupný pod Licencí Creative Commons na www: http://cs.wikipedia.org/wiki/Prysky%C5%99ice#mediaviewer/File:Resin_with_insect_%28aka%29.jpg.
  • Obr. 2: Rob Lavinsky. wikipedia [online]. [cit. 9.9.2014]. Dostupný pod Licencí Creative Commons na www: http://cs.wikipedia.org/wiki/Kyanit#mediaviewer/File:Kyanite-191605.jpg.
  • Obr. 3: Archiv autora.
  • Obr. 4: Archiv autora.
  • Obr. 5: Didier Descouens. wikipedia [online]. [cit. 9.9.2014]. Dostupný pod Licencí Creative Commons na www: http://cs.wikipedia.org/wiki/Baryt#mediaviewer/File:Barite_Pribram.jpg.
  • Obr. 6: Archiv autora.
  • Obr. 7: Archiv autora.
  • Obr. 8: AUTOR NEZNÁMÝ. wikipedia [online]. [cit. 9.9.2014]. Dostupný pod Licencí Creative Commons na www: http://cs.wikipedia.org/wiki/Zirkon#mediaviewer/File:Zirc%C3%A3o.jpeg.
  • Obr. 9: Archiv autora.
  • Obr. 10: AUTOR NEZNÁMÝ. wikipedia [online]. [cit. 9.9.2014]. Dostupný pod Licencí Creative Commons na www: http://cs.wikipedia.org/wiki/Turmal%C3%ADn#mediaviewer/File:Turmalin_arbuzowy,_Madagaskar.JPG.
  • Obr. 11: Archiv autora.

 

Doplňující učivo

Triklinická  (trojklonná) soustava

Tato soustava je nejméně souměrná. Nemá ani jednu rovinu souměrnosti, je souměrná pouze podle středu souměrnosti. To znamená, že každá plocha má svou odpovídající protiplochu. Krystaly tvoří zpravidla samá dvojploší. Např. albit, kyanit, mikroklin, chalkantit (modrá skalice).

Obr. 2: Jedním z významných triklinických minerálů je kyanit, který často tvoří agregáty modrých čepelkovitých krystalů

Obr. 3: Tvar krystalu albitu

Monoklinická (jednoklonná) soustava

Krystaly této soustavy jsou souměrné podle jedné roviny souměrnosti (dělí krystal na dvě zrcadlově stejné poloviny). Jednoklonné krystaly také mívají ve svém průřezu kosočtverec. Dále se na nich objevují šikmo ukloněné plochy nebo hrany. Minerály jednoklonné soustavy: amfibol, augit, biotit, epidot, mastek, muskovit, ortoklas, sádrovec.

Obr. 4: Příklad jednoklonné soustavy u amfibolu

Rombická (kosočtverečná) soustava

Má název podle kosočverce. Minerály krystalující v této soustavě mají totiž v průřezu tvar kosočtverce (nebo se tvar průřezu kosočtverci blíží). Krystaly kosočtverečné soustavy jsou souměrné podle tří na sebe kolmých rovin souměrnosti. Převládajícím krystalovým tvarem bývá kosočverečný hranol. Minerály kosočtverečné soustavy: antimonit, aragonit, baryt, markazit, olovín, síra, topaz.

Obr. 5: Rombické krystaly barytu z Rumunska

Obr. 6: Tvar krystalu antimonitu

Tetragonální (čtverečná) soustava

Krystaly čtverečné soustavy mají pět rovin souměrnosti. Otáčíme-li svisle orientovaným krystalem čverečné soustavy, dostaneme se do polohy shodné s výchozí polohou čtyřikrát. Svislá osa je tedy čtyřčetná. Krystaly mívají čtvercovitý průřez a zpravidla na nich převládají čtyřboké hranoly. Minerály čtverečné soustavy: chalkopyrit, kasiterit, rutil.

Obr. 7: Tvar krystalu rutilu

Obr. 8: Zirkon krystaluje do tetragonálních krystalů

Hexagonální (šesterečná) a trigonální (klencová) soustava

Tyto dvě soustavy tvoří samostatné kategorie, ale vyznačují se společnými znaky. Jak hexagonální tak trigonální soustava se vyznačují třemi osami stejné délky, které navzájem svírají úhly 120° a čtvrtou osou v rovině kolmé na předcházející tři osy. Rozdíl spočívá v tom, že zatímco trigonální krystal ma jen trojitou symetrii, krystal hexagonální má symetrii šestinásobnou. V hexagonální soustavě krystaluje například beryl a apatit. V trigonální soustavě pak krystaluje např. kalcit, křemen a trumalín.

Obr. 9: Tvar krystalu berylu

Obr. 10: Turmalín

Kubická (krychlová) soustava

Krystaly krychlové soustavy mají nejvíce rovin souměrnosti (9). Na krystalech se často uplatňuje krychle, osmistěn, dvanáctistěn kosočtverečný nebo dvanáctistěn pětiúhelníkový. Najdeme zde i tvar s největším počtem ploch - 48ti stěn - a různé typy 24ti stěnů. V horninách mívají zrna krychlových minerálů kruhovitý průřez (například granát). Takto krystalizuje např. halit, měď, železo, zlato, stříbro, diamant, granát.

Obr. 11: Tvar krystalu halitu

Logolink