Кристаллическая структура вюрцита ZnS

между ними лишь в численных значе­ниях параметров решётки.

Известна и другая модификация углерода с гомодесмической структу­рой — так называемый гексагональ­ный алмаз, или лонсдейлит. Здесь каждый атом углерода тоже нахо­дится в тетраэдрическом окружении и имеется пространственный каркас связей С—С, но устроен он иначе, чем в кубическом алмазе. Это пример по­лиморфизма (от греч. «поли» — «мно­го» и «морфе» — «форма») — сущест­вования разных кристаллических форм (полиморфных модификаций) одного и того же вещества, в данном случае простого — углерода.

Полиморфизм свойствен и хими­ческим соединениям. Если в структу­рах алмаза и лонсдейлита половину атомов С заменить атомами Si так, что­бы в ближайшее окружение атомов С входили только атомы Si, а в окружение атомов Si — только атомы С, по­лучатся две модификации карбида кремния SiC. Точно такое же строение имеют две модификации сульфида цинка ZnS — сфалерит и вюрцит.

Если же на серединах отрезков, изображающих ковалентные связи в кристаллах алмаза и лонсдейлита, расположить дополнительные атомы кислорода, а все атомы углерода за­менить на кремний, мы получим идеализированные структуры двух модификаций диоксида кремния SiO₂ — кристобалита и тридимита, В действительности эти структуры несколько искажены: валентный угол Si—О—Si близок к 145°, что приводит к повышению плотности вещества. Аналогичное строение имеют и кри­сталлы кварца — наиболее распро­странённой в природе модифика­ции SiO₂. Его отличие — в ином способе сочленения кремнекисло-

ВЫРАСТИМ КРИСТАЛЛ!

Тот, кто побывал в музее минерало­гии или на выставке минералов, не мог не восхититься изяществом и красотой форм, которые создала «неживая» при­рода. А кто из нас не любовался сне­жинками: их разнообразие поистине бесконечно! Ещё в XVII в. знаменитый немецкий астроном Иоганн Кеплер на­писал трактат «О шестиугольных сне­жинках», а в XX столетии были изда­ны альбомы, где представлены тысячи увеличенных фотографий "снежинок, причём ни одна из них не повторяет другую.

Особое место среди кристаллов за­нимают драгоценные камни, которые с древнейших времён привлекают внима­ние человека. Невозможно оторвать взгляд от сверкающих всеми цветами радуги алмазов, рубинов, изумрудов, сапфиров, аметистов... Теперь многие драгоценные камни люди научились получать искусственно. Например, под­шипники для часов и других точных приборов уже давно делают из искусст­венных рубинов. А можно создать и та­кие кристаллы, которых в природе вообще не существует.

Многие видные химики, минера­логи и другие учёные начинали свои первые школьные опыты именно с вы­ращивания кристаллов. Опыты эти от­носительно просты, но их результаты порой могут вызвать удивление и вос­хищение.

Чтобы вырастить кристалл, полезно знать, какие процессы управляют его ростом; почему разные вещества дают кристаллы различной формы, а некото­рые вовсе не образуют кристаллов; что надо сделать, чтобы кристаллы получи­лись большими и красивыми.

Форма кристалла зависит от формы и размера частиц данного вещества (атомов, ионов или молекул), а также от того, как они друг с другом взаимодей­ствуют. Представьте себе, что вы укла­дываете паркет, а товарищ подаёт вам плитки. Легче всего работать с плитка­ми квадратной формы — такую как ни поверни, она всё равно подойдёт к сво­ему месту. Труднее выложить паркет из прямоугольных дощечек и особенно сложно, если у них имеются пазы и вы­ступы, — тогда каждую можно уложить на место лишь единственным спосо­бом. А теперь вообразите, что ваш по­мощник очень торопится и подаёт

плитки быстрее, чем вы успеваете укладывать. Тут уж правильного узора не получится: где-то плитку перекосит, и дальше всё пойдёт криво, где-то по­явятся пустоты (как в известной компью­терной игре «Тетрис», когда «стакан» заполняется деталями слишком быстро, и вы не успеваете уложить их без пропусков). Ничего хорошего не выйдет и в том случае, когда паркет начнут укладывать сразу десяток мастеров, каждый со своего места. Даже если они будут работать не спеша, крайне со­мнительно, что соседние участки окажутся хорошо состыкованными. Скорее всего в разных местах плитки располо­жатся в разном направлении, а между отдельными участками ровного парке­та будут зиять дыры.

Примерно то же происходит и при росте кристаллов, только здесь всё ещё сложнее: частицы должны выстраивать­ся не в плоскости, а в объёме. Но ведь никакого «паркетчика» тут нет — кто же укладывает частицы вещества на свои места? Оказывается, они делают это сами, непрерывно двигаясь и выби­рая место, где им будет наиболее удоб­но. Если кристаллизация идёт очень медленно, получается один большой

родных тетраэдров, обеспечивающем ещё более высокую плотность. Одна­ко усложнение структуры не приводит к изменению её характера: структура остаётся гомодесмической, сцепле­ние атомов осуществляется ковалентными связями.

Поскольку металлические и ион­ные связи характеризуются отсутст­вием направленности, образованные такими связями кристаллические структуры часто можно изобразить в виде плотных шаровых упаковок. Три варианта подобных упаковок ре­ализуются в металлах — это структу­ры меди, магния и железа. В первых двух координационное число равно 12, в третьей — 8. Так же построены и другие металлы: алюминий, плати­на, золото — по типу меди; бериллий, кобальт, рутений — по типу магния; калий, барий, ванадий — по типу железа.