Расщепление в минералогии и материаловедении — это тенденция кристаллических материалов раскалываться вдоль определенных кристаллографических структурных плоскостей. Эти плоскости относительной слабости являются результатом регулярного расположения атомов и ионов в кристалле, которые создают 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 вдоль слабосвязанных плоскостей. Эти плоские изломы называются «расщеплением». [1] Классическим примером расщепления является слюда , которая расщепляется в одном направлении вдоль базального пинакоида , из-за чего слои кажутся страницами в книге. Фактически, минералоги часто называют «книги слюды».
Алмаз и графит являются примерами расщепления. Каждый состоит исключительно из одного элемента , углерода . В алмазе каждый атом углерода связан с четырьмя другими в тетраэдрическом узоре короткими ковалентными связями . Плоскости слабости (плоскости расщепления) в алмазе находятся в четырех направлениях, следуя граням октаэдра . В графите атомы углерода содержатся в слоях в гексагональном узоре , где ковалентные связи короче (и, следовательно, даже прочнее), чем у алмаза. Однако каждый слой соединен с другим более длинной и гораздо более слабой связью Ван-дер-Ваальса . Это дает графиту одно направление расщепления, параллельное базальному пинакоиду. Эта связь настолько слаба, что она разрывается с небольшой силой, что придает графиту скользкое ощущение при сдвиге слоев . В результате графит становится превосходной сухой смазкой . [2]
Хотя все монокристаллы будут демонстрировать некоторую тенденцию к расщеплению вдоль атомных плоскостей в своей кристаллической структуре , если различия между тем или иным направлением недостаточно велики, минерал не будет демонстрировать спайность. Корунд , например, не проявляет спайности.
Формы спайности параллельны кристаллографическим плоскостям: [1]
Кристаллическое разделение происходит, когда минералы ломаются вдоль плоскостей структурной слабости из-за внешнего напряжения, вдоль плоскостей двойного состава или вдоль плоскостей слабости из-за распада другого минерала. Разделительные разрывы очень похожи по внешнему виду на расщепление, но причина другая. Расщепление происходит из-за слабости конструкции, в то время как расщепление является результатом дефектов роста (отклонений от основного кристаллографического дизайна). Таким образом, расщепление будет происходить во всех образцах определенного минерала, в то время как расщепление обнаруживается только в образцах со структурными дефектами. Примерами расщепления являются октаэдрическое расщепление магнетита , ромбоэдрическое и базальное расщепление в корунде , [3] и базальное расщепление в пироксенах . [1]
Спайность — это физическое свойство, традиционно используемое при идентификации минералов, как в образцах размером с руку, так и в микроскопическом исследовании горных пород и минералов. Например, углы между призматическими плоскостями спайности для пироксенов (88–92°) и амфиболов (56–124°) являются диагностическими. [1]
Расщепление кристаллов имеет техническое значение в электронной промышленности и при огранке драгоценных камней .
Драгоценные камни обычно раскалываются ударом, как при огранке алмазов .
Синтетические монокристаллы полупроводниковых материалов обычно продаются в виде тонких пластин , которые гораздо легче раскалывать. Простого прижатия кремниевой пластины к мягкой поверхности и царапания ее края алмазным резцом обычно достаточно, чтобы вызвать раскалывание; однако при нарезке пластины для формирования чипов часто применяется процедура надреза и разлома для большего контроля. Элементарные полупроводники ( кремний , германий и алмаз) являются кубическими алмазами , пространственной группой , для которой наблюдается октаэдрическое раскалывание. Это означает, что некоторые ориентации пластины позволяют раскалывать почти идеальные прямоугольники. Большинство других коммерческих полупроводников ( GaAs , InSb и т. д.) могут быть изготовлены в связанной структуре цинковой обманки с аналогичными плоскостями раскалывания.