В минералогии расщепление - это тенденция кристаллических материалов к расщеплению по определенным кристаллографическим структурным плоскостям. Эти плоскости относительной слабости являются результатом регулярного расположения атомов и ионов в кристалле, которые создают гладкие повторяющиеся поверхности, видимые как в микроскоп, так и невооруженным глазом. Если связи в одних направлениях слабее, чем в других, кристалл будет иметь тенденцию расщепляться по слабосвязанным плоскостям. Эти плоские изломы называют «спайностью». [1] Классическим примером расщепления является слюда, которая расслаивается в одном направлении вдоль базального пинакоида, в результате чего слои кажутся страницами в книге. На самом деле минералоги часто называют «слюдяными книгами».
Алмаз и графит представляют собой примеры расщепления. Оба состоят исключительно из одного элемента - углерода. Но в алмазе каждый атом углерода связан с четырьмя другими в виде тетраэдра короткими ковалентными связями. Плоскости ослабления (плоскости спайности) в алмазе имеют четыре направления, следующие за гранями октаэдра.
В графите атомы углерода содержатся в слоях гексагональной структуры, где ковалентные связи короче (и, следовательно, даже прочнее), чем у алмаза. Однако каждый слой связан с другим более длинной и гораздо более слабой связью Ван-дер-Ваальса. Это дает графиту единственное направление спайности, параллельное базальному пинакоиду. Эта связь настолько слабая, что она разрывается с небольшим усилием, из-за чего графит становится скользким, когда слои расходятся. В результате из графита получается отличная сухая смазка. [2] В то время как все монокристаллы проявляют некоторую тенденцию к расщеплению по атомным плоскостям в своей кристаллической структуре, если различия между тем или иным направлением недостаточно велики, минерал не будет демонстрировать раскол. Корунд, например, не имеет спайности.
Типы декольте [ править ]
Формы спайности параллельны кристаллографическим плоскостям: [1]
- Базальное или пинакоидальное расщепление происходит, когда есть только одна плоскость спайности. Графит имеет базальную спайность. Слюда (как мусковит или биотит) также имеет базальную спайность; поэтому слюду можно чистить тонкими листами.
- Кубический раскол возникает, когда есть три плоскости спайности, пересекающиеся под углом 90 градусов. Галит (или соль) имеет кубический расщепление, и поэтому, когда кристаллы галита разбиваются, они образуют больше кубиков.
- Октаэдрический раскол возникает, когда в кристалле четыре плоскости спайности. Флюорит демонстрирует идеальный октаэдрический спайность. Октаэдрический скол обычен для полупроводников . У алмаза также есть октаэдрическая спайность.
- Ромбоэдрический раскол возникает, когда три плоскости спайности пересекаются под углами, отличными от 90 градусов. Кальцит имеет ромбоэдрическую спайность.
- Призматический скол возникает, когда в кристалле есть две плоскости спайности. Сподумен имеет призматическую спайность.
- Додекаэдрический раскол возникает, когда в кристалле шесть плоскостей спайности. Сфалерит имеет додекаэдрическую спайность.
Расставание [ править ]
Разделение кристаллов происходит, когда минералы разрушаются вдоль плоскостей структурной слабости из-за внешнего напряжения, вдоль плоскостей двойникового состава или вдоль плоскостей ослабления из-за распада другого минерала. Прорывы по внешнему виду очень похожи на декольте, но причина в другом. Расщепление происходит из-за недостатков конструкции, а расщепление - из-за дефектов роста (отклонения от основного кристаллографического дизайна). Таким образом, расщепление будет происходить во всех кристаллах определенного минерала, тогда как расщепление обнаруживается только в примерах этого минерала с дефектами структуры. Примеры разделения включают магнетит, который показывает октаэдрическое разделение, ромбоэдрическое и базальное разделение корунда [3] и базальное разделение в пироксенах .[1]
Использует [ редактировать ]
Раскол - это физическое свойство, традиционно используемое при идентификации минералов, как при исследовании образцов вручную, так и при микроскопическом исследовании горных пород и минералов. Например, углы между плоскостями призматического скола для пироксенов (88–92 °) и амфиболов (56–124 °) являются диагностическими. [1]
Раскол кристаллов имеет важное техническое значение в электронной промышленности и при огранке драгоценных камней .
Драгоценные камни обычно раскалываются от удара, как при огранке алмаза .
Синтетические монокристаллы полупроводниковых материалов обычно продаются в виде тонких пластин, которые намного легче раскалывать. Обычно достаточно просто прижать силиконовую пластину к мягкой поверхности и поцарапать ее край алмазной палочкой, чтобы вызвать скол; однако при нарезании пластины на кусочки для формирования чипов для большего контроля часто выполняется процедура надрезания и разрушения. Элементарные полупроводники (Si, Ge и алмаз) представляют собой кубический алмаз , пространственную группу, для которой наблюдается октаэдрический раскол. Это означает, что пластина при некоторой ориентации позволяет разрезать почти идеальные прямоугольники. Большинство других промышленных полупроводников ( GaAs ,InSb и т. Д.) Могут быть выполнены в родственной структуре цинковой обманки с аналогичными плоскостями спайности.
См. Также [ править ]
- Спайность (геология)
Ссылки [ править ]
- ^ a b c d Hurlbut, Cornelius S .; Кляйн, Корнелис, 1985, Руководство по минералогии , 20-е изд., Wiley, ISBN 0-471-80580-7
- ^ "Как могут графит и алмаз быть такими разными, если они оба состоят из чистого углерода?" . ScientificAmerican.com . Проверено 25 ноября 2020 года .
- ^ Белый, Джон Сэмпсон (1979). «Распад бемита в корунде» (PDF) . Американский минералог . 64 : 1300–1302 . Проверено 25 ноября 2020 года .
Внешние ссылки [ править ]
- Минеральные галереи: Минеральные свойства - Спайность
