276061764

fizyka wczoraj, dziś i jutro

umieszczonymi. W ogólności węzły sieci wcale nie muszą być obsadzone przez atomy, jak to sugerują spotykane w podręcznikach popularne rysunki najprostszych struktur pierwiastków czy kryształów jonowych. W przeważającej większości znanych struktur (zwłaszcza kryształów molekularnych i organicznych) atomy znajdują się poza węzłami sieci! Nadal wiele osób nie może zrozumieć, że istnieją kryształy bez atomów w narożach komórki elementarnej (do takich należą m.in. salol, MoAs₂ i InCl pokazane na rys. 9).

Trudno się też dziwić, że przy tak źle zdefiniowanych komórkach elementarnych (jako mających „atomy w narożach”) mogą pojawić się trudności z opisem np. struktury diamentu (jak to ma miejsce we wspomnianym podręczniku licealnym), mającej atomy także w pozycjach poza węzłami. Nie są też poprawne sformułowania spotykane w podręcznikach fizyki, że „(...) komórka sze-

Rys. 9. Przykłady struktur kryształów bez atomów w węzłach sieci:

MoAs₂ (a) i InCl (b) oraz salolu C_l4H_l0O₂ (c)

ścienna z atomem w środku ma dwa atomy w komórce”. Musi być użyty zwrot „komórka regularna³⁶ z atomami w narożach i z atomem w środku”! Komórka elementarna nie musi mieć z definicji atomów w narożach! I takiego założenia myślowego nie powinno się wymagać od uczniów. Przyroda jest o wiele bogatsza niż ta ukazywana w podręcznikach. Owszem, można pokazać owe proste modele, ale nie wolno na tym zakończyć omawiania struktur.

W części drugiej zajmiemy się kolejnymi składnikami opisu struktury kryształu, a mianowicie współrzędnymi atomów i symetrią.

³⁵    Często w fizyce ciała stałego lub starszych podręcznikach krystalografii struktura kryształu nazywana jest siecią krystaliczną. To dlatego mówi się np. o energii sieci, drganiach sieci, dynamice sieci, sieci krystalicznej diamentu itp. Należy podkreślić, że sieć zdefiniowana jako zbiór punktów jest pojęciem matematycznym, a więc nie może drgać i nie ma żadnych własności fizycznych! Nie wolno też pisać, że sieć krystaliczna (kryształ) jest „fragmentem sieci przestrzennej”! To są dwa istotnie różne obiekty: sieć krystaliczna jest obiektem fizycznym, sieć przestrzenna - tworem geometrycznym, abstrakcyjnym. Nie wolno również pisać, że „(...) sieć przestrzenna to układ punktów zwanych węzłami, odpowiadających położeniom równowagi atomów lub cząsteczek w krysztale”.

³⁶    Jest to poprawna nazwa komórki elementarnej w układzie regularnym (patrz część trzecia artykułu).

3/2006