Mineral
Fiziksel özellikler > Kristal yapısı

Ana maddeler: Kristal sistemi ve kristal alışkanlığı
Ayrıca bakınız: Kristal eşleştirme
Kristal yapı, mineralin iç yapısındaki atomların düzenli geometrik mekansal düzenlemesinden kaynaklanır. Bu kristal yapı, genellikle kristalin aldığı geometrik formda ifade edilen düzenli iç atomik veya iyonik düzenlemeye dayanır. Mineral taneleri görülemeyecek kadar küçük veya düzensiz şekilli olsa bile alttaki kristal yapı her zaman periyodiktir ve X-ışını kırınımı ile belirlenebilir.
Mineraller genelde simetri içerikleriyle tanımlanır. Kristaller, simetrileriyle farklılık gösteren 32 nokta grubu ile sınırlıdır. Bu gruplar sırayla daha geniş kategoriler halinde sınıflandırılır, bunlardan en geniş olanı altı kristal ailedir.
Bu aileler, üç kristalografik eksenin göreceli uzunlukları ve aralarındaki açılar ile tanımlanabilir; bu ilişkiler, daha dar nokta gruplarını tanımlayan simetri işlemlerine karşılık gelir. Bunlar aşağıda özetlenmiştir. A, b ve C eksenleri temsil eder ve α, β, γ, ilgili kristalografik eksenin karşısındaki açıyı temsil eder (örneğin α, a ekseninin karşısındaki açıdır, yani. B ve c eksenleri arasındaki açı)
| Kristal Ailesi> İzometrik.Dörtgen.Ortorombik | Uzunlukları> a = b = c.a = b ≠ c.a ≠ b ≠ c | açılar> α = β = γ = 90 °.α = β = γ = 90 °.α = β = γ = 90 ° | Ortak örnekler> Garnet, halit, pirit.Rutil, zirkon, andalusit.Olivin, aragonit, ortopiroksenler |
| --- | --- | --- | --- |
| Altıgen | a = b ≠ c | α = β = 90 °, γ = 120 ° | Kuvars, kalsit, turmalin |
| Monoklinik | a ≠ b ≠ c | α = γ = 90 °, β ≠ 90 ° | Klinopiroksenler, ortoklaz, alçıtaşı |
| Trisik | a ≠ b ≠ c | α ≠ β ≠ γ ≠ 90 ° | Anorthit, albit, siyanit |
Altıgen kristal ailesi de iki kristal sisteme ayrılır - üç kat simetri eksenine sahip olan üçgen ve altı kat simetri eksenine sahip olan altıgen.
Mineral, kimyasal ve kristal yapısı birlikte tanımlanır. 32 nokta grubuna kısıtlama getirildiğinde, farklı kimyanın mineralleri aynı kristal yapıya sahip olabilir. Örneğin, halit (NaCl), galena (PbS) ve periklazın (MgO) hepsi, farklı bileşen elemanları arasında benzer bir stokiyometriye sahip oldukları için hekzaoktahedral nokta grubuna (izometrik aile) aittir. Aksine, polimorflar kimyasal bir formülü paylaşan ancak farklı bir yapıya sahip olan mineral gruplandırmasıdır. Örneğin, her iki demir sülfür olan pirit ve markazit, FeS2 formülüne sahiptir; ancak birincisi izometrikken ikincisi ortorombiktir. Bu polimorfizm genel AX2 formülü ile diğer sülfidlere uzanır; bu iki grup topluca pirit ve markazit grupları olarak bilinir.
Polimorfizm saf simetri içeriğinin ötesine uzanabilir. Alüminosilikatlar, Al2SiO5 kimyasal formülünü paylaşan üç mineral grubudur - kiyanit, andalusit ve sillimanit -. Kiyanit trisinikken, endülit ve sillimanit hem ortorombiktir hem de dipiramidal grup grubuna aittir. Bu farklılıklar, alüminyumun kristal yapı içinde nasıl koordine edildiğine bağlı olarak ortaya çıkar. Tüm minerallerde, bir alüminyum iyonu daima oksijenle altı kat koordinasyondadır. Silikon, genel bir kural olarak, tüm minerallerde dört kat koordinasyondadır; bir istisna stishovite (SiO2, rutil yapıya sahip ultra yüksek basınçlı bir kuvars polimorfu) gibi bir durumdur. [60] Kiyanitte, ikinci alüminyum altı kat koordinasyondadır; kimyasal formülü kristal yapısını yansıtmak için Al[6]Al[6]SiO5, olarak ifade edilebilir. Endülit beş kat koordinasyonda ikinci alüminyuma sahiptir (Al[6]Al[5]SiO5) ve sillimanit buna dört kat koordinasyonda (Al[6]Al[4]SiO5) sahiptir.
Kristal yapı ve kimyadaki farklılıklar mineralin diğer fiziksel özelliklerini büyük ölçüde etkiler. Elmas ve grafit karbon allotropları çok farklı özelliklere sahiptir; elmas en sert doğal maddedir, adamantin parlaklığına sahiptir ve izometrik kristal ailesine aittir, oysa grafit çok yumuşaktır, yağlı bir parlaklığa sahiptir ve altıgen ailede kristalleşir. Bu fark, bağlanma farklılıklarından kaynaklanmaktadır. Elmasta, karbonlar sp3 hibrit orbitallerdedir, yani her bir karbonun dört yüzlü kombine bir tetrahedral tarzda kovalent olarak bağlandığı bir çerçeve oluştururlar; Öte yandan, grafit sp2 hibrit orbitallerindeki karbon tabakalarından oluşur, burada her karbon sadece üç tanesine kovalent olarak bağlanır. Bu tabakalar çok daha zayıf van der Waals kuvvetleri tarafından bir arada tutulur ve bu tutarsızlık büyük makroskopik farklılıklara neden olur.
Eşleştirme, tek bir mineral türünün iki veya daha fazla kristalinin birleşimidir. Eşleştirmenin geometrisi mineralin simetrisi ile kontrol edilir. Sonuçta, temas ikizleri, ağsı ikizler, genleşmiş ikizler, penetrasyon ikizleri, siklik ikizler ve polisentetik ikizler dahil olmak üzere çeşitli ikizler vardır. Temas veya basit İkizler, bir düzlemde birleştirilen iki kristalden oluşur; bu tür eşleştirme spinel'de yaygındır. Ağlı İkizler, ortak rutil içinde, örgü benzeyen kristaller birbirine vardır. Geniküle edilmiş İkizler, ikizin başlamasından kaynaklanan ortada bir dönüşe sahiptir. Penetrasyon ikizleri, birbirine dönüşen İki tek kristalden oluşur; bu eşleştirme örnekleri çapraz şekilli staurolit içerir İkizler ve Carlsbad ortoklazda eşleştirme. Döngüsel ikizlere dönme ekseni etrafında tekrarlanan eşleştirme neden olur. Bu tür eşleştirme, üç, dört, beş, altı veya sekiz kat eksen etrafında gerçekleşir ve karşılık gelen desenlere threelings, fourlings, fivelings, sixlings ve eightlings denir. Altılı aragonit yaygındır. Polisentetik İkizler, tekrarlayan ikizlerin varlığı yoluyla döngüsel ikizlere benzer; bununla birlikte, dönme ekseni etrafında meydana gelmek yerine, polisentetik eşleştirme, genellikle mikroskobik ölçekte paralel düzlemler boyunca gerçekleşir.
Kristal alışkanlığı, kristalin genel şeklini ifade eder. Bu özelliği tanımlamak için çeşitli terimler kullanılır. Yaygın yapılar arasında natrolit, kanatlı, dendritik (doğal bakırda çok olan ağaç deseni) gibi iğne benzeri kristalleri tanımlayan asiküler, granat, prizmatik (bir yönde uzamış) ve sekanstan farklıdır. Birincisinin platili olma alışkanlığı, buna karşılık ikincisinin tanımlanmış uzaması vardır. Kristal form ile ilgili olarak, kristal yüzlerin kalitesi, özellikle bir petrografik mikroskopla, bazı minerallerin teşhisidir. Euhedral kristaller tanımlanmış bir dış şekle sahipken, anhedral kristaller yoktur; bu ara biçimlere subkedral denir.