Ф и з и к а әож 3. 049. Физика сабақтарында

114  Вестник Казахского государственного женского педагогического университета №1(43), 2013 
 
неорганическую  химию,  минералогию,  лишь  возникавшую  тогда  кристаллофизику  и 
многие  другие  дисциплины.  А  еще  он  умел  измерять  точную  форму  кристалла, 
регистрируя  в  темноте  слабые  отражения  пламени  свечи  от  граней  образца, 
поворачиваемого в оптическом гониометре («угломере»)  – современники сравнивали эти 
навыки  с  искусством  фехтовальщика.  По  первому  закону  кристаллографии,  независимо 
установленному многими великими естествоиспытателями (среди них был Ломоносов) и 
окончательно  сформулированному  Роме  де  Лилем,  каждое  вещество  имеет  свой 
индивидуальный  набор  углов  между  гранями  кристалла  –  «паспорт»  химического 
соединения, выдерживаемый с точностью до сотых долей градуса [4]. 
Всю  первую  половину  ХХ  века  кристаллография,  минералогия  и  неорганическая 
химия  развивались  параллельно,  заимствуя  и  используя  новые  результаты  из  смежных 
областей.  К  середине  века  возникла кристаллохимия:  наука  об  атомном  строении 
кристаллов  и  о  связи  этого  строения  с  физическими  и  химическими  свойствами 
кристаллических веществ. Создатели новой дисциплины  – Виктор Мориц Гольдшмидт в 
Германии и Лайнус Полинг в США – на основании небольшого числа экспериментально 
установленных  структур  вывели  простые  универсальные  принципы,  которые  до  сих  пор 
позволяют  описать  строение  почти  всех  известных  кристаллических  соединений. 
Кристаллохимия  «по  Полингу»  стала  фундаментом  всей  теоретической  и  структурной 
химии  ХХ  века.  Развитие  теории  дифракции  и  вычислительной  техники  превратило 
рентгеновскую  кристалографию  в  прикладную  область  исследования,  где  объективно 
устанавливали  («расшифровывали»)  все  более  сложные  кристаллические  структуры.  В 
1950-х  г.г.  советский  физик  Китайгородский  основал  органическую  кристаллохимию, 
распространив принцип плотной упаковки с атомов  на сложные органические молекулы, 
и  разработал  метод  атом-атомных  потенциалов,  который  позволил  рассчитывать 
структуры  молекулярных  кристаллов  на  появившихся  к  тому  времени  компьютерах.  А 
Полинг  и  другие  авторы  в  это  же  время  применили  методы  кристаллохимии  к  анализу 
строения белковых молекул, заложив основы структурной биологии. К началу 1960-х г.г. 
кристаллохимия как наука сложилась в том виде, в котором существует и развивается до 
сих  пор.  На  сегодня  в  компьютерных  банках  данных  содержится  более  600  тысяч 
различных кристаллических структур и столько же порошковых дифрактограмм, снятых с 
поликристаллических  образцов  различных  соединений.  В  химии  и  минералогии  банки 
порошковых  дифрактограмм  успешно  заменили  атласы  с  геометрическими  формами 
кристаллов,  которые  сто  лет  назад  были  главным  инструментом  идентификации 
известных  кристаллических  веществ.  Современные  приборы  и  программы  позволяют  за 
1–2  часа  определить  качественный,  а  нередко  и  количественный  состав  сложной  смеси 
кристаллических  компонентов  по  20–30  мг  ее  порошкового  образца  (в  синхротронных 
центрах  –  по  нескольким  миллиграммам  смеси).  Этим  методом  также  исследуют 
превращения реагентов в химии твердого тела. «Быстрая» рентгеновская дифрактометрия 
уже  конкурирует  с  классическими  методами  спектроскопии,  проникая  в  новые  области 
медицинской и комбинаторной химии. Объем дифракционных данных о строении новых 
веществ постоянно растет и, по-видимому, удвоится в ближайшее десятилетие [5]. 
Самым  мощным  физическим  методом  в  химии  является  рентгеноструктурный 
анализ (РСА), который дает полную информацию о расположении атомов в кристалле. В 
теоретических  исследованиях  строения  кристаллов  широко  применяется  компьютерное 
моделирование  кристаллических  структур.  Но  наибольшую  ценность  для  химика 
представляют качественные закономерности, позволяющие предсказать состав и свойства 
продуктов  реакции  без  проведения  расчета.  Многие  такие  закономерности,  вошедшие  в 
ряд химических дисциплин, имеют кристаллохимическую основу. 
Знание  основ  кристаллохимии  позволяет  химику-синтетику  ориентироваться  в 
нестандартных  ситуациях,  объяснять  и  даже  предсказывать  явления,  которые  иначе 
пришлось бы просто заучивать как упрямые, но непонятные эмпирические факты. 

Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университетінің Хабаршысы №1(43), 2013
 
 115
 
Польза  кристаллографии  для  химика  не  ограничивается  только  влиянием 
кристаллической  структуры  на  свойства  и  реакционную  способность  отдельных  классов 
соединений.  Знание  основ  кристаллохимии  оптимизирует  и  ускоряет  весь  процесс 
исследования  веществ  и  материалов.  С  этим  теоретическим  багажом  химик  по 
дифрактограмме  оценит  размеры  наночастиц  в  исследуемом  образце,  рассчитает 
плотность  и  предскажет  механические  свойства  нового  соединения  по  его 
кристаллической  структуре,  определит  степени  окисления  атомов  по  геометрии  их 
ближнего  окружения,  правильно  предложит  реагент  для  внедрения  в  каналы  выбранной 
цеолитной  матрицы.  Поиск  новых  веществ  с  заданными  свойствами  современный 
исследователь  начнет  с  просмотра  банка  структурных  данных  –  как  правило,  это 
позволяет составить длинный список уже известных соединений с нужным свойством для 
их  дальнейшей  модификации.  Образованный  химик-синтетик  сможет  отличить 
корректные  данные  РСА  от  ошибочных  и  не  попадется  в  ловушку  при  анализе 
разупорядоченных  структур,  твердых  растворов  и  других  методических  осложнениях. 
Огромный  объем  структурных  данных  в  современной  химии  и  ее  геометрический  язык 
сделали кристаллохимию необходимой частью физико-химического знания [6]. 
 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
 
1. Е.В.Чупрунов, А.В.Хохлов, М.А. Фадеев. Основы кристаллографии. – М.: 
Физматлит, 2004, 500 с. 
2. Ю.К.Егоров-Тисменко. Кристаллография и кристаллохимия.- М.:КДУ, 2005, 
592с. 
3. К.М.Розин Практическая кристаллография. –М.: МИСиС, 2005 г., 486 с. 
4. Задачи по кристаллографии. Под ред. Е.В.Чупрунова, А.Ф.Хохловва. М., 
Физматлит, 2003, 208 с. 
5. Кристаллография. Лабораторный практикум. Под.ред. Е.В.Чупрунова  
М.:Физматлит, 2005, 412 с.    
6. М.М.Матаев, М.Қ.Алдабергенов Кристаллохимия негіздері- КарМу, 2002, 90с 
 
ТҮЙІНДЕМЕ 
 
Мақалада  кристаллохимияның  даму  кезеңдері  және  негізгі  сұрақтары  қаралған. 
Физикалық  және  химиялық  қасиеттердің  құрылысқа  тәуелділігі,  кристалдық  заттардың 
құрылымына  тән  заңдылықтарды  анықтау  және  заңдылықтарды  шешу,  құрылымдық 
материалдың жүйеленуі қарастырылған. 
 
SUMMARY 
 
The article deals with the role of a crystalchemistry subject in training chemists.