Для объяснения структуры и
форм кристаллов используют упрощенное представление о том, что форма всех
атомов и ионов является шаром (различного диаметра) и эти шары, соприкасаясь
друг с другом, заполняют весь объем кристалла. Такое упрощение помогает образно
представлять и характеризовать различные структуры.
Существует несколько
способов плотнейшей укладки шаров равного диаметра в пространстве. Положим друг
на друга два слоя плотно соприкасающихся шаров (слой А и слой В). Третий слой
(С) можно положить на слой В по-разному: в одном случае он может повторить
позицию слоя А, а в другом шары третьего слоя займут неповторимую позицию С. Их
затем можно перекрыть четвертым слоем, повторяющим позицию слоя А. В первом
случае получается двухслойная плотнейшая упаковка (типа АВ АВ АВ…) – это
гексагональный характер симметрии. Во втором случае повторяемость будет типа
АВС АВС АВС… – это кубический характер симметрии. Существует много порядков повторяемости
слоев в плотнейшей укладке шаров, но все они будут вариантами этих двух
упаковок.
Структуры многих минералов
можно рассматривать как плотнейшую упаковку крупных анионов, а меньшие по
размеру катионы располагаются в пустотах между анионами.
Плотно уложенные шары
занимают лишь 74 % заполняемого объема, а остальные 26 % приходится на пустоты
между ними. Существует два типа пустот:
1.меньшие по объему пустоты располагаются между четырьмя шарами, их
называют тетраэдрическими;
2.большие по объемупустоты,
ограниченные шестью шарами, называются октаэдрические.
Эти пустоты могут вместить почти все обычные катионы, за исключением
щелочных и щелочноземельных. Поэтому во многих минералах различные катионы
могут занимать одинаковые структурные позиции.