Заполнение пространства структурными элементами осуществляется по принципу плотнейших упаковок. Мы имеем только три типа плотнейших упаковок: две с координационным числом 12 (кубическая гранецентрированная и гексагональная, получающаяся двумя возможными способами наложения друг на друга плоских гексагональных упаковок), и объемноцентрированная с примерным координационным числом 14 (каждый атом имеет восемь ближайших соседей по вершинам куба и шесть — у центров граней куба, но на несколько больших расстояниях). Поведение структур неорганических кристаллов описывается полу- эмпирическими правилами В. Гольдшмидта и Л. Полинга, включающими основные из отмеченных выше особенностей этой модели. Геометрически гольдшмидтовскую модель кристаллической структуры минерала можно изобразить постройкой из разноцветных шаров разных размеров, соответствующих эффективным размерам структурных элементов, или конструкций из координационных полинговских и беловских полиэдров, вырезанных из анионного окружения катионов, с катионами внутри и числом вершин, соответствующим координационному числу катиона (рис. 11). В настоящее время расшифрованы структуры почти всех минералов, и успехи в познании атомного строения минералов являются, пожалуй, наиболее впечатляющим достижением современной минералогии. Детально теория кристаллической структуры минералов разбирается в фундаментальных монографиях Н. В. Белова (1948), Г. Б. Бокия (1971), Д. П. Григорьева (1966). Некоторые кристаллохимики в последнее время выражают сомнение в эффективности гольдшмидт-полинговской модели и предлагают заменить ее моделью, базирующейся на новой системе ионно-атомных радиусов химических элементов (Лебедев, 1971). Новая модель, однако, еще не настолько отработана, чтобы конкурировать со старой, хотя сам подход, очевидно, перспективен. Электронная структура. В кристалле атомы связываются друг с другом через валентные электроны, образуя единую электронную структуру, определяющую целый ряд важнейших свойств. Электронная модель, основанная на представлениях квантовой теории, является более предпочтительной для объяснения многих особенностей структуры и свойств минералов, чем атомная. Атом, входящий в кристаллическую структуру, по особенностям спектра электронов существенно отличается от индивидуализированного атома, поскольку в нем возникают специфические для кристаллического состояния новые квантовые числа, характеризующие состояние отдельного электрона в кристалле. Они определяются электронным взаимодействием сближенных атомов и трансляционной симметрией кристалла (рис. 11). При сближении большого числа одинаковых атомов система дискретных энергетических уровней, характеризующих каждый индивидуальны!! 44 Коми научный центр Уро РАН
RkJQdWJsaXNoZXIy MjM4MTk=