क्रिस्टलोग्राफी और खनिज संरचना

क्रिस्टलोग्राफी और खनिज संरचना खनिजों में परमाणुओं की व्यवस्थित आंतरिक व्यवस्था, क्रिस्टल की समरूपता, और परमाणु बंधन खनिज के रूप और गुणों को कैसे नियंत्रित करता है, का अध्ययन करते हैं।

Definition

खनिज विज्ञान की वह शाखा जो खनिजों में परमाणुओं की आवधिक त्रि-आयामी व्यवस्था, उस व्यवस्था द्वारा लगाई गई समरूपता, और इसे निर्धारित करने और तर्कसंगत बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रायोगिक और सैद्धांतिक उपकरणों से संबंधित है।

Scope

यह क्षेत्र क्रिस्टलीय पदार्थ का वर्णन करने वाले ज्यामितीय और रासायनिक सिद्धांतों को शामिल करता है: जाली ज्यामिति, बिंदु और अंतरिक्ष समूह समरूपता, सिलिकेट और गैर-सिलिकेट ढाँचों की व्यवस्थित वास्तुकला, और परमाणु स्थितियों को हल करने के लिए उपयोग की जाने वाली विवर्तन विधियाँ। यह ज्यामितीय क्रिस्टलोग्राफी (बाहरी समरूपता और आकृति विज्ञान) को क्रिस्टल रसायन विज्ञान (आयनिक आकार, आवेश, समन्वय और बंधन की भूमिका) के साथ जोड़ता है ताकि यह समझाया जा सके कि खनिज ऐसी संरचनाएँ क्यों अपनाते हैं।

Sub-topics

• खनिजों का क्रिस्टल रसायन
• खनिज क्रिस्टलोग्राफी और समरूपता
• सिलिकेट खनिज संरचनाएँ और वर्गीकरण
• खनिज विज्ञान में एक्स-रे विवर्तन

Core questions

• एक खनिज की लंबी दूरी की परमाणु व्यवस्था को जाली, इकाई कोशिकाओं और समरूपता संचालन द्वारा कैसे वर्णित किया जाता है?
• एक दिया गया खनिज 32 क्रिस्टल वर्गों और 230 अंतरिक्ष समूहों में से किस से संबंधित है, और इसे कैसे निर्धारित किया जाता है?
• आयनिक त्रिज्या, समन्वय संख्या और बंधन का चरित्र किस प्रकार यह नियंत्रित करता है कि एक संरचना प्रकार एक संघटन को अपनाता है?
• एक्स-रे विवर्तन इकाई-कोशिका आयामों और परमाणु स्थितियों को कैसे प्रकट करता है?
• सिलिकेट्स को SiO4 टेट्राहेड्रा के बहुलकीकरण द्वारा क्यों वर्गीकृत किया जाता है?

Key theories

जाली और अंतरिक्ष-समूह सिद्धांत

क्रिस्टलीय ठोसों को बिंदु समरूपता के साथ संयुक्त 14 ब्रावे जाली में से एक द्वारा वर्णित किया जाता है, जिससे 32 क्रिस्टल वर्ग और 230 अंतरिक्ष समूह प्राप्त होते हैं जो परमाणुओं की संभावित आवधिक सममित व्यवस्थाओं को समाप्त करते हैं।

क्रिस्टल रसायन विज्ञान के पॉलिंग के नियम

अनुभवजन्य नियम धनायन-ऋणायन त्रिज्या अनुपात को समन्वय बहुफलकों से संबंधित करते हैं, भविष्यवाणी करते हैं कि बहुफलक कोनों, किनारों और चेहरों को कैसे साझा करते हैं, और इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज संतुलन को बाधित करते हैं, जो आयनिक खनिज संरचनाओं की स्थिरता की व्याख्या करते हैं।

ब्रैग का नियम और विवर्तन विश्लेषण

जाली तलों द्वारा बिखरे हुए एक्स-रे का रचनात्मक हस्तक्षेप तब होता है जब nlambda = 2d sin(theta), जिससे विवर्तन इकाई-कोशिका मापदंडों और खनिजों की पूर्ण परमाणु संरचनाओं को निर्धारित करने का आधार बनता है।

Clinical relevance

खनिज संरचना का ज्ञान विवर्तन द्वारा पहचान, भौतिक गुणों (विदलन, कठोरता, ऑप्टिकल व्यवहार) की व्याख्या, ज़ियोलाइट्स जैसे सिंथेटिक एनालॉग्स की इंजीनियरिंग, और क्रिस्टल साइटों में ट्रेस तत्वों और समस्थानिकों को कैसे समायोजित किया जाता है, की समझ का आधार है।

History

आधुनिक क्रिस्टलोग्राफी 19वीं सदी की शुरुआत में हौय के तर्कसंगत सूचकांकों के नियम से विकसित हुई, 1890 के दशक में फेडोरोव, शॉनफ्लाइज़ और बारलो द्वारा 230 अंतरिक्ष समूहों की व्युत्पत्ति के माध्यम से, 1912 के बाद डब्ल्यू. एच. और डब्ल्यू. एल. ब्रैग द्वारा एक्स-रे विवर्तन का उपयोग करके पहली खनिज संरचनाओं के निर्धारण तक पहुँची। पॉलिंग के 1929 के नियमों ने इन संरचनाओं के रसायन विज्ञान को व्यवस्थित किया।

Key figures

• William Lawrence Bragg
• Linus Pauling
• René Just Haüy
• Auguste Bravais

Seminal works

• klein2007
• hahn2002
• bragg1937

Frequently asked questions

क्रिस्टलोग्राफी और खनिज विज्ञान में क्या अंतर है?

क्रिस्टलोग्राफी किसी भी ठोस में क्रिस्टलीय क्रम और समरूपता का अध्ययन है; खनिज विज्ञान इसे विशेष रूप से प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले खनिजों पर लागू करता है, संरचना को रसायन विज्ञान, घटना और गुणों के साथ जोड़ता है।

ठीक 230 अंतरिक्ष समूह क्यों हैं?

वे सभी विशिष्ट तरीकों का पूर्ण गणितीय गणना हैं जिनसे आवधिक समरूपता संचालन (अनुवाद, घूर्णन, प्रतिबिंब, स्क्रू अक्ष, ग्लाइड प्लेन) को तीन आयामों में जोड़ा जा सकता है।