Простые формы и комбинации в кристаллах

Известно более пяти тысяч видов кристаллов. Они имеют разную форму и разное число граней. Формой кристалла называют совокупность всех его граней. Простой формой в кристаллографии называют совокупность одинаковых граней, связанных между собой элементами симметрии. Среди простых форм различают закрытые формы, которые замыкают часть пространства полностью, например куб, октаэдр; открытые простые формы, например, различные призмы, пространство не замыкают и самостоятельно существовать не могут, а только в сочетаниях (комбинациях) с другими простыми формами. Комбинациями в кристаллографии называют закономерное сочетание нескольких простых форм в одном кристалле. Комбинироваться между собой могут только простые формы, относящиеся к одному виду симметрии, например куб или октаэдр, гексагональная призма и двойная гексагональная пирамида и т.д. Название комбинации составляется из названий входящих в нее простых форм.

Существует 47 простых форм. Каждая из них характеризуется количеством, формой и расположением граней.

В кубической сингонии встречаются только закрытые формы.

  1. Простые формы, получаемые из тетраэдра: тетраэдр (от греч. «тетра» — четыре, «эдра» — грань) – четыре равносторонних треугольника, пересекающихся в ребрах и замыкающих пространство. Если каждую грань тетраэдра заменить тремя гранями (тритетраэдр), то по количеству сторон этих граней различают тригонтритетраэдр, тетрагонтритетраэдр; пентагонтритетраэдр; гексатетраэдр (каждая грань тетраэдра замещается шестью гранями).
  2. Простые формы, получаемые из октаэдра; октаэдр – восемь равносторонних, попарно параллельных треугольников, пересекающихся в ребрах. Если каждую грань октаэдра заменить тремя гранями, то по аналогии с тетраэдром получим тригонтриоктаэдр, тетрагонтриоктаэдр, пентагонтриоктаэдр, при замещении грани октаэдра шестью гранями получаем гексаоктаэдр, он состоит из 48 граней.
  3. Куб (гексаэдр) – шесть попарно параллельных квадратных граней, пересекающихся в ребрах. Если каждую грань куба заменить четырьмя треугольными гранями, то получится простая форма – тетрагексаэдр.
  4. Ромбододекаэдр состоит из 12 граней в виде ромбов.
  5. Пентагондодекаэдр состоит из 12 граней, имеющих форму неправильных пятиугольников.
  6. Дидодекаэдр – удвоенный додекаэдр, каждая грань которого заменена двумя гранями, состоит из 24 граней.

Открытыми простыми формами сингонии средней категории являются призмы и пирамиды. В соответствующих сингониях могут быть тригональные, тетрагональные и гексагональные призмы. Сечения их соответственно имеют форму треугольника, квадрата или шестиугольника. Могут быть призмы с удвоенным числом граней: дитригональная, дигексагональная, у которых все грани равны, но одинаковые углы между ними чередуются через один.

Пирамиды также могут быть тригональные, дитригональные, тетрагональные, дитетрагональные, гексагональные, дигексагональные. В поперечном сечении они также дают треугольник, квадрат и шестиугольник или удвоенные указанные фигуры.

К закрытым формам средних сингоний относятся дипирамиды, скаленоэдры, трапецоэдры, ромбоэдр и тетрагональный тетраэдр.

Дипирамиды представляют собой как бы две пирамиды, сложенные основаниями, и бывают тригональные и гексагональные или при удвоении числа граней дитригональные, дитетрагональные и дигексагональные.

Скаленоэдр – фигура, имеющая грани в виде одинаковых неравносторонних треугольников.

Трапецоэдр – фигура, состоящая из непараллельных граней, в виде неправильного четырехугольника.

Ромбоэдр состоит из шести граней в виде ромбов, напоминает вытянутый или сплющенный по диагонали куб.

Тетрагональный тетраэдр – фигура из четырех равных граней в виде равнобедренных треугольников.

К открытым формам относятся моноэдр – форма, представленная одной гранью; пинакоэдр – две равные параллельные грани; диэдр – две равные пересекающиеся грани; ромбическая призма – четыре равные попарно параллельные грани; в сечении образуют ромб; ромбическая пирамида – четыре равные пересекающиеся грани в сечении также образуют ромб. К закрытым формам относятся ромбическая дипирамида – две ромбические пирамиды, сложенные основаниями, она имеет восемь равных граней, дающих в поперечном сечении ромб; ромбический тетраэдр – четыре грани, замыкающие пространство и имеющие форму косоугольных треугольников.