Раскол в минералогии и материаловедении — это тенденция кристаллических материалов расщепляться по определенным кристаллографическим структурным плоскостям. Эти плоскости относительной слабости являются результатом регулярного расположения атомов и ионов в кристалле, которое создает гладкие повторяющиеся поверхности, видимые как в микроскоп, так и невооруженным глазом. Если связи в определенных направлениях слабее, чем в других, кристалл будет иметь тенденцию раскалываться по слабосвязанным плоскостям. Эти плоские разрывы называются «расщеплением». [1] Классическим примером расщепления является слюда , которая расщепляется в одном направлении вдоль базального пинакоида , в результате чего слои кажутся страницами в книге. На самом деле минералоги часто ссылаются на «книги слюды».
Алмаз и графит являются примерами расщепления. Каждый из них состоит исключительно из одного элемента – углерода . В алмазе каждый атом углерода связан с четырьмя другими по тетраэдрической схеме короткими ковалентными связями . Плоскости слабости (плоскости спайности) в алмазе расположены в четырех направлениях, следуя граням октаэдра . В графите атомы углерода расположены слоями гексагональной формы , где ковалентные связи короче (и, следовательно, даже прочнее), чем у алмаза. Однако каждый слой связан с другим более длинной и гораздо более слабой связью Ван-дер-Ваальса . Это придает графиту одно направление спайности, параллельное базальному пинакоиду. Эта связь настолько слаба, что разрывается с небольшим усилием, придавая графиту ощущение скользкости при разрыве слоев . В результате графит является превосходной сухой смазкой . [2]
Хотя все монокристаллы проявляют некоторую тенденцию к расколу вдоль атомных плоскостей в своей кристаллической структуре , если различия между тем или иным направлением недостаточно велики, минерал не будет демонстрировать раскол. Корунд , например, не имеет расщепления.
Формы спайности, параллельные кристаллографическим плоскостям: [1]
Расслоение кристаллов происходит, когда минералы разрушаются по плоскостям структурной слабости из-за внешнего напряжения, по плоскостям двойного состава или по плоскостям слабости из-за распада другого минерала. Разрывы по внешнему виду очень похожи на расщепление, но причина другая. Раскол происходит из-за недостатков конструкции, а расслоение возникает из-за дефектов роста (отклонений от основной кристаллографической конструкции). Таким образом, раскол будет происходить во всех образцах конкретного минерала, а расслоение наблюдается только в образцах со структурными дефектами. Примеры расслоения включают октаэдрическое расчленение магнетита , ромбоэдрическое и базальное расслоение в корунде [ 3] и базальное расслоение в пироксенах . [1]
Спайность — это физическое свойство, традиционно используемое при идентификации минералов как при исследовании образцов размером с руку, так и при микроскопическом исследовании горных пород и минералов. Диагностическими , например, являются углы между призматическими плоскостями спайности пироксенов (88–92°) и амфиболов ( 56–124°). [1]
Расщепление кристаллов имеет техническое значение в электронной промышленности и при огранке драгоценных камней .
Драгоценные камни обычно раскалываются под воздействием удара, как при огранке алмазов .
Синтетические монокристаллы полупроводниковых материалов обычно продаются в виде тонких пластин , которые гораздо легче расщеплять. Обычно достаточно просто прижать кремниевую пластину к мягкой поверхности и поцарапать ее край алмазным палочкой , чтобы вызвать раскол; однако при нарезании пластины кубиками для образования чипсов для большего контроля часто применяется процедура надреза и разрушения. Элементарные полупроводники ( кремний , германий и алмаз) представляют собой алмазную кубическую группу , для которой наблюдается октаэдрическое расщепление. Это означает, что некоторые ориентации пластин позволяют раскалывать почти идеальные прямоугольники. Большинство других коммерческих полупроводников ( GaAs , InSb и т. д.) могут быть изготовлены в аналогичной структуре цинковой обманки с аналогичными плоскостями спайности.