Syngony (av grekiskan σύν "enligt, tillsammans, bredvid" + γωνία "vinkel"; lit. "likhet") är en klassificering av kristallografiska symmetrigrupper , kristaller och kristallgitter beroende på koordinatsystemet ( koordinatram ); symmetrigrupper med ett enda koordinatsystem kombineras till en syngoni. Kristaller som tillhör samma syngony har liknande hörn och kanter av enhetsceller .
Ett kristallsystem är en klassificering av kristaller och kristallografiska grupper baserad på en uppsättning symmetrielement som beskriver en kristall och tillhör en kristallografisk grupp.
Gittersystem - klassificering av kristallgitter beroende på deras symmetri .
Det finns en förvirring i litteraturen av alla tre begreppen: syngoni [1] , kristallsystem [2] och gittersystem [3] , som ofta används som synonymer .
I den ryskspråkiga litteraturen används ännu inte termen "gittersystem". Vanligtvis förväxlar författare detta koncept med ett kristallint system. I boken "Fundamentals of Crystallography" [4] använder författarna termen "Lattice syngony" (" Enligt nodernas symmetri kan rumsliga gitter delas in i sju kategorier som kallas gittersyngonier "). Samma författare kallar syngonies system (" Den mest etablerade klassificeringen av grupper är deras uppdelning i sex system baserade på symmetri av ansiktskomplex ").
Historiskt sett var den första klassificeringen av kristaller uppdelningen i syngonier, beroende på det kristallografiska koordinatsystemet. Kristallens symmetriaxlar valdes som koordinataxlar och, i deras frånvaro, kanterna på kristallen. I ljuset av modern kunskap om kristallers struktur motsvarar sådana riktningar översättningarna av kristallgittret , och översättningarna av Bravais-cellen i standarduppställningen väljs som koordinatsystem . Beroende på förhållandet mellan längderna på dessa översättningar och vinklarna mellan dem , särskiljs sex olika syngonier, som delas in i tre kategorier beroende på antalet lika långa översättningar [5] :
Uppdelningen i kristallsystem utförs beroende på uppsättningen av symmetrielement som beskriver kristallen . En sådan uppdelning leder till sju kristallsystem, varav två - trigonala (med en axel av 3:e ordningen) och hexagonala (med en axel av 6:e ordningen) - har samma enhetscell i form och tillhör därför en, hexagonal, syngoni. Det sägs ibland att den hexagonala syngonin är uppdelad i två subsygonier [6] eller hyposygonier. [7]
Kristallsystem är också indelade i tre kategorier, beroende på antalet högre ordningens axlar (axlar ovanför andra ordningen).
Möjliga kristallsystem i tredimensionellt utrymme med symmetrielement som definierar dem, det vill säga symmetrielement, vars närvaro är nödvändig för att tillskriva en kristall eller punktgrupp till ett specifikt kristallsystem:
Kristallsystemet för en rymdgrupp bestäms av systemet för dess motsvarande punktgrupp. Till exempel hör grupperna Pbca, Cmcm, Immm, Fddd ( klass mmm) till det rombiska systemet.
Den moderna definitionen av ett kristallsystem (gäller inte bara för vanliga tredimensionella grupper utan även för rum av vilken dimension som helst) hänvisar punktgrupper (och rymdgrupper härledda från dem) till ett kristallsystem om dessa grupper kan kombineras med samma typer av Bravais-galler. Till exempel hör grupperna mm2 och 222 båda till det rombiska systemet, eftersom det för var och en av dem finns rymdgrupper med alla typer av rombiska gitter (Pmm2, Cmm2, Imm2, Fmm2 och P222, C222, I222, F222), medan grupperna 32 och 6 hör inte till samma kristallsystem, eftersom för grupp 32 är primitiva och dubbelcentrerade hexagonala celler tillåtna (grupperna P321 och R32), och grupp 6 kombineras endast med en primitiv hexagonal cell (det finns en grupp P 6 , men det finns ingen R6 ) .
Beskriver typerna av kristallgitter. Kort sagt: gitter är av samma typ om deras punktsymmetrigrupper (när man betraktar gitter som geometriska objekt) är desamma. Sådana punktgrupper som beskriver gittrets symmetri kallas holohedri . [åtta]
Totalt finns det sju system av gitter, som, på samma sätt som de tidigare klassificeringarna (syngoni och kristallsystem), är indelade i tre kategorier.
Det romboedriska gittersystemet bör inte förväxlas med det trigonala kristallsystemet. Kristaller av det romboedriska gittersystemet tillhör alltid det trigonala kristallsystemet, men trigonala kristaller kan tillhöra både romboedriska och sexkantiga gittersystem. Till exempel hör grupperna R3 och P321 (båda från det trigonala kristallsystemet) till olika gittersystem (romboedriska respektive hexagonala).
Allmän definition tillämplig på utrymmen av alla dimensioner - Gitter är av samma typ om de kombineras med samma punktgrupper. Till exempel är alla rombiska gitter (rhombic P, rhombic C, rhombic I och rhombic F) av samma typ, eftersom de kombineras med punktgrupperna 222, mm2 och mmm för att bilda rymdgrupper P222, Pmm2, Pmmm; C222, Cmm2, Cmmm; I222, Imm2, Immm; F222, Fmm2, Fmmm. Samtidigt motsvarar cellerna i det hexagonala systemet (primitivt P och dubbelcentrerat R) olika gittersystem: båda är kombinerade med punktgrupperna i det trigonala kristallsystemet, men endast den primitiva cellen kombineras med grupperna i hexagonalt system (det finns grupperna P6, P 6 , P6/m, P622, P6mm, P 6 m2, P6/mmm, men det finns inga grupper R6, R 6 , R6/m, R622, R6mm, R 6 m2, R6 /mmm).
Kopplingen mellan syngoni, kristallsystem och gittersystem i tredimensionellt utrymme ges i följande tabell:
Syngony | Kristallsystem | Punktgrupper | Antal utrymmesgrupper | Modigt galler [9] | Gallersystem | Holohedria |
---|---|---|---|---|---|---|
Triclinic | 1, 1 | 2 | aP | Triclinic | ett | |
Monoklinisk | 2, m, 2/m | 13 | mP, mS | Monoklinisk | 2/m | |
Rombisk | 222, mm2, mmm | 59 | oP, oS, oI, av | Rombisk | hmmm | |
tetragonal | 4, 4 , 422, 4mm, 42m , 4/m, 4/mmm | 68 | tP, tI | tetragonal | 4/mmmm | |
Hexagonal | Trigonal | 3, 3 , 32, 3m , 3m | 7 | hR | Rhombohedral | 3 m |
arton | hP | Hexagonal | 6/mmmm | |||
Hexagonal | 6, 6 , 622, 6mm, 6m2 , 6/m, 6/mmm | 27 | ||||
kubisk | 23, m 3 , 4 3 m, 432, m 3 m | 36 | cP, cl, cF | kubisk | m 3 m | |
Totalt: 6 | 7 | 32 | 230 | fjorton | 7 |
Kristallsystem | poänggrupp / symmetriklass | Schoenflies symbol | internationell symbol | Shubnikovs symbol | Sorts |
---|---|---|---|---|---|
triklinik | monohedral | C1 _ | enantiomorf polär | ||
pinacoidal | C i | centrosymmetrisk | |||
monoklinisk | dihedral axiell | C2 _ | enantiomorf polär | ||
dihedral axellös (domatisk) | Cs _ | polär | |||
prismatisk | C 2h | centrosymmetrisk | |||
Rombisk | rombo-tetraedrisk | D2 _ | enantiomorf | ||
rombo- pyramidal | C 2v | polär | |||
rombo-dipyramidal | D2h _ | centrosymmetrisk | |||
tetragonal | tetragonal-pyramidal | C4 _ | enantiomorf polär | ||
tetragonal-tetraedrisk | S4 _ | ||||
tetragonal dipyramidal | C4h _ | centrosymmetrisk | |||
tetragonal-trapesoedrisk | D4 _ | enantiomorf | |||
didragonal-pyramidal | C4v _ | polär | |||
tetragonal-scalenohedral | D2d _ | eller | |||
didragonal-dipyramidal | D4h _ | centrosymmetrisk | |||
Trigonal | trigonal-pyramidal | C3 _ | enantiomorf polär | ||
romboedrisk | S6 ( C3i ) _ | centrosymmetrisk | |||
trigonal-trapesoedrisk | D3 _ | eller eller | enantiomorf | ||
ditrigonal-pyramidal | C 3v | eller eller | polär | ||
ditrigonal-scalenohedral | D3d _ | eller eller | centrosymmetrisk | ||
Hexagonal | hexagonal-pyramidal | C6 _ | enantiomorf polär | ||
trigonal-dipyramidal | C 3h | ||||
hexagonal-dipyramidal | C6h _ | centrosymmetrisk | |||
hexagonal-trapesoedrisk | D6 _ | enantiomorf | |||
dihexagonal-pyramidal | C6v _ | polär | |||
ditrigonal-dipyramidal | D3h _ | eller | |||
dihexagonal-dipyramidal | D6h _ | centrosymmetrisk | |||
kubisk | tritetraedrisk | T | enantiomorf | ||
didodekaedral | T h | centrosymmetrisk | |||
hexatetraedrisk | T d | ||||
trioktaedrisk | O | enantiomorf | |||
hexoktaedrisk | O h | centrosymmetrisk |
Syngony | Modig cellcentrerande typ | ||||
---|---|---|---|---|---|
primitiv | bascentrerad _ |
kroppen centrerad |
ansiktet centrerat |
dubbelt kroppscentrerad _ | |
Triclinic ( parallellepiped ) |
|||||
Monoklin ( prisma med ett parallellogram vid basen) |
|||||
Rombisk ( rektangulär parallellepiped ) |
|||||
Tetragonal ( rektangulär parallellepiped med en kvadrat vid basen) |
|||||
Hexagonal ( prisma med basen av en regelbunden centrerad hexagon) |
|||||
Trigonal (liksidig parallellepiped - romboeder ) |
|||||
Kubik ( kub ) |
Den första geometriska klassificeringen av kristaller gavs oberoende av Christian Weiss och Friedrich Moos i början av 1800-talet. Båda forskarna klassificerade kristaller enligt symmetrin i deras yttre form (snitt). I det här fallet introducerar Weiss faktiskt begreppet en kristallografisk axel (symmetriaxel). Enligt Weiss, "Axeln är en linje som dominerar hela figuren av kristallen, eftersom alla delar runt den är belägna på ett liknande sätt och i förhållande till den motsvarar de varandra ömsesidigt" [13] . I sitt arbete "A Visual Representation of the Natural Divisions of Crystallization Systems" klassificerade Weiss kristaller genom närvaron av axlar i fyra stora delar av kristallina former, "kristallisationssystem", motsvarande det moderna syngonibegreppet [14] . Moderna namn anges inom parentes.
För de monokliniska och trikliniska syngonierna använde Weiss ett rektangulärt koordinatsystem (moderna kristallografiska koordinatsystem för dessa syngonier är sneda).
Ungefär samtidigt utvecklade Friedrich Moos begreppet kristallina system [15] . Varje system kännetecknas av den enklaste "grundformen", av ansikten, från vilka alla andra former av detta system kan härledas. Således fick Mohs följande fyra system:
I båda klassificeringarna identifierar Weiss och Moos endast fyra system, även om alla sex syngonier är listade, betraktar de endast de monokliniska och trikliniska syngonierna som delsystem av det rombiska systemet. Enligt egen utsago utvecklade Moos detta koncept 1812-14, som var föremål för en dispyt med Weiss om prioriteringen av upptäckten av kristallina system. Till skillnad från Weiss påpekade Moos behovet av ett snedaxelsystem för monokliniska och trikliniska kristaller.
Snedvinkelsystem utvecklades slutligen och introducerades i kristallografi av hans student Carl Friedrich Naumann . Naumann baserade sin klassificering på kristallografiska axlar och vinklarna mellan dem, vilket för första gången särskiljde alla sex syngonier [16] [17] . Intressant nog använder Naumann redan 1830 namnen på syngonier som är identiska eller nära moderna (namnen tetragonal , hexagonal och rhombic föreslogs ursprungligen av Breithaupt).
Eftersom symmetriteorin vid den tiden bara utvecklades, dök ett ovanligt diclinoedriskt (diclinic) system upp i listan över system. Ett sådant kristallint system är i princip omöjligt i tredimensionellt rum, eftersom närvaron av en symmetriaxel alltid garanterar närvaron av translationer vinkelräta mot axeln, vilka väljs som koordinataxlar. Det dikliniska systemet fanns i kristallografin i ungefär ett halvt sekel (även om Dufrenois redan 1856 visade att detta endast var ett specialfall av det trikliniska systemet). År 1880 nämner Dana , i sin berömda bok "The System of Mineralogy" [18] , det "så kallade diclinic system", men noterar samtidigt att inte en enda naturlig eller artificiell kristall som tillhör detta system är känd, och att det dessutom har bevisats matematiskt att det bara finns sex kristallsystem. Naumann själv trodde på diklinisk syngoni fram till slutet av sitt liv, och i den nionde upplagan av Fundamentals of Mineralogy [19] , publicerad postumt 1874, finns denna syngoni fortfarande på listan, även om Naumann noterar att detta system endast finns i några konstgjorda salter, och överväger det inte vidare.
Namn på kristallografiska syngonier bland 1800-talets författare
Författare | kubisk | tetragonal | Hexagonal | Rombisk | Monoklinisk | Triclinic |
---|---|---|---|---|---|---|
Weiss | Korrekt, Sfärisk, Sfärisk, Sfäronomisk, Equiaxial, Equinox | Fyra-led, två-och-en-axel | Sexledad, tre-och-en-axel | Två-och-två-led, En-och-en-axel | Två-och-en-medlem | En-och-en-period |
Moos | Tessular, Tessular | Pyramidformad | Rhombohedral | Prismatisk, ortotypisk | Hemiprismatisk, hemiortotypisk | Tetartoprismatisk, anortotyp |
Breithaupt | tetragonal | Hexagonal | Rombisk | Hemirhombisk | tetrarhombisk | |
Nauman | tessaral | tetragonal | Hexagonal | Rombisk, anisometrisk | monoklinoedrisk, klinorhombisk | Triklinoedrisk, triklinometrisk |
Gausman | Isometrisk | Monodimetrisk | Monotrimetrisk | Trimetrisk, ortorombisk | clinorhombic, ortorhomboid | klinorhomboid |
Miller 1839 | Oktaedral | Pyramidformad | Rhombohedral | Prismatisk | Sned prismatisk | Dubbel-sned-prismatisk |
Gadolin | korrekt | Fyrkant | Hexagonal | Rombisk | monoklinoedrisk | triklinoedrisk |
Andra författare | Tetraedrisk (Bedan), kubisk (Duprenois) | dimetrisk | Binär (Quenstedt) | Monoklinometrisk (Frankenheim), Augite (Haidinger) |
Triclinic (Frankenheim), Anorthic (Haidinger) |
För första gången gavs uppdelningen i sju kristallografiska system 1850 i verk av Auguste Bravais "Memoir on system of points regularly distributed on a plane or in space" [20] . I själva verket är detta den första uppdelningen baserad på symmetrielement, och inte på koordinatsystem. Därför motsvarar alla tidigare klassificeringar den nuvarande definitionen av syngoni, medan Bravais-klassificeringen är en klassificering enligt kristallsystem (strängt taget gittersystem).
Bravais delar in gitter beroende på deras symmetri i 7 system (uppsättningsklasser).
Samtidigt noterar Bravais själv att även Hayuy delade upp det hexagonala systemets gitter (enligt Naumanns klassificering) "i kristaller genererade av ett vanligt sexkantigt prisma, och kristaller genererade av en romboedrisk kärna."
Under andra hälften av 1900-talet studerades och klassificerades kristallografiska grupper i fyrdimensionella, femdimensionella och sexdimensionella rum. När dimensionen ökar ökar antalet grupper och klasser avsevärt [21] . Antalet enantiomorfa par anges inom parentes.
Mått på utrymme: | ett | 2 | 3 | fyra | 5 | 6 |
---|---|---|---|---|---|---|
Antal syngonier | ett | fyra | 6 | 23 (+6) | 32 | 91 |
Antal nätsystem | ett | fyra | 7 | 33 (+7) | 57 | 220 |
Antal kristallsystem | ett | fyra | 7 | 33 (+7) | 59 | 251 |
Antal Bravais-galler | ett | 5 | fjorton | 64 (+10) | 189 | 841 |
Antal poänggrupper | 2 | tio | 32 | 227 (+44) | 955 | 7103 |
Antal utrymmesgrupper | 2 | 17 | 219 (+11) | 4783 (+111) | 222018 (+79) | 28927915 (+?) [22] |
I ett fyrdimensionellt rum definieras en enhetscell av fyra sidor ( ) och sex vinklar mellan dem ( ). Följande relationer mellan dem definierar 23 syngonier:
Sambandet mellan syngoni, kristallsystem och gittersystem i fyrdimensionellt rum ges i följande tabell [23] [24] . Asterisker markerar enantiomorfa system. Antalet enantiomorfa grupper (eller gitter) anges inom parentes.
Syngonynummer _ |
Syngony | Kristallsystem | Systemnummer _ |
Antal poänggrupper | Antal utrymmesgrupper | Antal Bravais-galler | Gallersystem |
---|---|---|---|---|---|---|---|
jag | Hexaklin | ett | 2 | 2 | ett | Hexacline P | |
II | Triclinic | 2 | 3 | 13 | 2 | Triclinic P, S | |
III | Diklinnaya | 3 | 2 | 12 | 3 | Diclinic P, S, D | |
IV | Monoklinisk | fyra | fyra | 207 | 6 | Monoklinisk P, S, S, I, D, F | |
V | ortogonal | Axellös ortogonal | 5 | 2 | 2 | ett | Ortogonal KU |
112 | åtta | Ortogonala P, S, I, Z, D, F, G, U | |||||
Axiell ortogonal | 6 | 3 | 887 | ||||
VI | Tetragonal monoklinisk | 7 | 7 | 88 | 2 | Tetragonal monoklinisk P, I | |
VII | Hexagonal monoklinisk | Trigonal monoklinisk | åtta | 5 | 9 | ett | Hexagonal monoklinisk R |
femton | ett | Hexagonal monoklinisk P | |||||
Hexagonal monoklinisk | 9 | 7 | 25 | ||||
VIII | Ditetragonal diclinic* | tio | 1 (+1) | 1 (+1) | 1 (+1) | Ditetragonal diclinic P* | |
IX | Ditrigonal diclinic* | elva | 2 (+2) | 2 (+2) | 1 (+1) | Ditrigonal diclinic P* | |
X | Tetragonal ortogonal | Inverterad tetragonal ortogonal | 12 | 5 | 7 | ett | Tetragonal ortogonal KG |
351 | 5 | Tetragonal ortogonal P, S, I, Z, G | |||||
Roterande tetragonal ortogonal | 13 | tio | 1312 | ||||
XI | Hexagonal ortogonal | Trigonal ortogonal | fjorton | tio | 81 | 2 | Hexagonal ortogonal R, RS |
150 | 2 | Hexagonal ortogonal P, S | |||||
Hexagonal ortogonal | femton | 12 | 240 | ||||
XII | Ditetragonal monoklinisk* | 16 | 1 (+1) | 6 (+6) | 3 (+3) | Ditetragonal monoklinisk P*, S*, D* | |
XIII | Ditrigonal monoklinisk* | 17 | 2 (+2) | 5 (+5) | 2 (+2) | Ditrigonal monoklinisk P*, RR* | |
XIV | Ditetragonal ortogonal | Krypto-ditragonal ortogonal | arton | 5 | tio | ett | Ditetragonal ortogonal D |
165 (+2) | 2 | Ditetragonal ortogonal P, Z | |||||
Ditetragonal ortogonal | 19 | 6 | 127 | ||||
XV | Sexkantig tetragonal | tjugo | 22 | 108 | ett | Hexagonal tetragonal P | |
XVI | Dihexagonal ortogonal | Krypto-ditrigonal ortogonal* | 21 | 4 (+4) | 5 (+5) | 1 (+1) | Dihexagonal ortogonal G* |
5 (+5) | ett | Dihexagonal ortogonal P | |||||
Dihexagonal ortogonal | 23 | elva | tjugo | ||||
Ditrigonal ortogonal | 22 | elva | 41 | ||||
16 | ett | Dihexagonal ortogonal RR | |||||
XVII | Kubisk ortogonal | Enkel kubisk ortogonal | 24 | 5 | 9 | ett | Kubisk ortogonal KU |
96 | 5 | Kubisk ortogonal P, I, Z, F, U | |||||
Komplex kubisk ortogonal | 25 | elva | 366 | ||||
XVIII | Åttkantig* | 26 | 2 (+2) | 3 (+3) | 1 (+1) | Octagonal P* | |
XIX | Dekagonal | 27 | fyra | 5 | ett | Decagonal P | |
XX | Dodecagonal* | 28 | 2 (+2) | 2 (+2) | 1 (+1) | Dodecagonal P* | |
XXI | Di-isohexagonal ortogonal | Enkel di-isohexagonal ortogonal | 29 | 9 (+2) | 19 (+5) | ett | Di-isohexagonal ortogonal RR |
19 (+3) | ett | Di-isohexagonal ortogonal P | |||||
Komplex di-isohexagonal ortogonal | trettio | 13 (+8) | 15 (+9) | ||||
XXII | Ikosagonal | 31 | 7 | tjugo | 2 | Icosagonal P, SN | |
XXIII | hyperkubisk | Oktagonal hyperkubisk | 32 | 21 (+8) | 73 (+15) | ett | Hyperkubisk P |
107 (+28) | ett | Hyperkubisk Z | |||||
Dodekagonal hyperkubisk | 33 | 16 (+12) | 25 (+20) | ||||
Total: | 23 (+6) | 33 (+7) | 227 (+44) | 4783 (+111) | 64 (+10) | 33 (+7) |
Syngony | |
---|---|
Symmetri | |
lägsta kategori | |
Mellankategori _ | |
Toppkategori _ | Kubiksystem |
se även | |
Kristallografi |