Ugrás a tartalomhoz

Ásvány és kőzettan

Dr. Dávid Árpád (2011)

EKF ttk

Kristályok, kristályrendszerek

Kristályok, kristályrendszerek

Az ásványok kristályokból épülnek fel. Minden ásványnak megvan a rá jellemző kristályformája. A kristály olyan diszkontinuális térkitöltésű anizotrop térrács, melynek külső megjelenési formája síklapokkal határolt mértani test. „Diszkontinuális térkitöltésű”, azaz a kristályt felépítő anyagok az illető anyagra jellemző szigorú rendben, egymástól meghatározott irányba és távolságba helyezkednek el. „Anizotrop térrács”: a kristályrácsot felépítő ionok elrendeződése a tér különböző irányaiban eltérő lehet (1_1_ ábra).

1_1_ ábra: A térrács a tömegpontok három irányba történő transzlációjával alakul ki

Emiatt a kristály tulajdonságai is irányonként eltérőek lehetnek. Kivételt képeznek ez alól a szabályos rendszerbeli kristályok, (pl. NaCl) és a szabályos belső szerkezettel nem rendelkező ásványok (pl. opál), melyek a tér minden irányában egyforma tulajdonságokkal bírnak, vagyis ezek izotrópok. „Külső megjelenési formája síklapokkal határolt mértani test”: a térrácsot felépítő ionok a térben meghatározott három-dimenziós forma szerint rendeződnek. Ez a forma a kristály jellemző alakja is. Síklapok által határolt test, melynek alakját a kristály belső szerkezete határozza meg.

A kristályok térrácsát az egymáshoz legközelebb eső nyolc tömegponttal meghatározott egyszerű elemi testnek, az ún. elemi cellának az ismétlődésével érhetjük el. Az elemi cella tehát az a legkisebb térfogategység, melynek önmagával párhuzamos, sorozatos siklatása útján a kristály térrácsához jutunk. Az elemi cella éleinek irányát úgy választjuk meg, hogy ezek a legrövidebb transzlációk irányai legyenek, és egyúttal olyan irányok, amelyek egymásra merőlegesek, ill. a szimmetria folytán azonos transzlációval ismétlődnek. A természetben 14 lehetséges elemi cella van. Közülük 7 olyan egyszerű elemi test, melyben a tömegpontok (ionok) csak az elemi test csúcsain helyezkednek el. Ezek az egyszerű, vagy egyszer primitív elemi cellák (1_2. ábra).

1_2. ábra: A hét egyszerű elemi cella

Éleik határozzák meg nagyság és irány szerint az egyes kristályrendszerek tengelykeresztjét. Ezek alapján hét kristályrendszert különböztetünk meg, ezeken belül pedig 32 kristályosztályt:

Triklin (háromhajlású) kristályrendszer: A tengelykeresztek különböző egységhosszúak és különböző szögeket zárnak be egymással. A legkevesebb szimmetriaelemmel rendelkezik, jellemző szimmetriatengelye nincs, minden kristálylap különálló és egyedi (1_3. ábra). A triklin rendszer két osztályt tartalmaz: pedionos, véglapos.

Fontosabb ásványai: kaolinit, rodonit, türkiz.

1_3. ábra: A triklin rendszer tengelykeresztje

Monoklin (egyhajlású) rendszer: A rendszerben a tengelyarányok különbözőek, a hajlásszögük egymáshoz képest egy kivételével derékszögű, kevés szimmetriaelemet tartalmaz (1_4. ábra). A rendszer osztályai: szfenoidos, dómás, prizmás.

Fontosabb ásványai: gipsz, azurit, terméskén, malachit, ortoklász, talk, csillámok.

1_4. ábra: A monoklin rendszer tengelykeresztje

Rombos rendszer: A három koordinátatengely egymásra merőleges, de különböző egységhosszúságúak. Szimmetriaelemeinek száma több mint három (1_5. ábra). A rendszer három osztályt tartalmaz: biszfenoidos, piramisos, bipiramisos.

Fontosabb ásványai: aragonit, barit, terméskén, markazit, olivin-csoport, csillámok.

1_5. ábra: A rombos rendszer tengelykeresztje

Tetragonális (négyzetes) rendszer: A három tengely egymásra merőleges, de csak kettő azonos egységhosszúságú, így egy, a főtengely kitüntetett szerepű. Főtengelyes kristályrendszernek is nevezik. Több főtengelyi, melléktengelyi és síkszimmetriával (tükörszimmetria) rendelkezik (1_6. ábra). A rendszerbe hét osztály tartozik: piramisos, bipiramisos, trapezoéderes, ditetragonális piramisos, ditetragonális bipiramisos, biszfenoidos, szkaleonéderes.

Fontosabb ásványai: cirkon, kalkopirit, kassziterit, rutil.

1_6. ábra: A tetragonális rendszer tengelykeresztje

Trigonális rendszer: A főtengely a melléktengelyekkel derékszöget zár be. A melléktengelyek egymáshoz képest nem derékszögűek, a főtengely és a melléktengelyek egységhossza különböző. Sok tengely-, lap- és tükörszimmetriával rendelkezik (1_7. ábra). Hét kristályosztály tartozik ide: piramisos, romboéderes, trapezoéderes, ditrigonális piramisos, ditrigonális szkalenoéderes, dipiramisos, ditrigonális dipiramisos.

Fontosabb ásványai: cinnabarit, dolomit, kalcit, korund, kvarc, sziderit.

1_7. ábra: A trigonális rendszer tengelykeresztje

Hexagonális (hatszöges) rendszer: Hasonló a trigonális rendszerhez, de szimmetriájában döntően a hatszöges elemek az elsőrendűek (1_8. ábra). Ide tartozó kristályosztályok: piramisos, dipiramisos, trapezoéderes, dihexagonális piramisos, dihexagonális dipiramisos.

Fontosabb ásványai: apatit, grafit, kvarc, molibdenit, nefelin.

1_8. ábra: A hexagonális rendszer tengelykeresztje

Szabályos (köbös) kristályrendszer: arra utal, hogy a tulajdonságok jelentős része az iránytól független. Ez a kristályrendszer szabályosságáról könnyen felismerhető, de osztályai nehezen különböztethetőek meg (1_9. ábra). A rendszer osztályai: tetraéderes pentagon-dodekaéderes, diszdodekaéderes, pentagonikozi-tetraéderes, hexakisztetraéderes, hexakiszoktaéderes.

Fontosabb ásványai: fluorit, galenit, gránátok, gyémánt, kősó, pirit, termésréz, szfalerit.

1_9. ábra: A szabályos rendszer tengelykeresztje