close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Eine Beziehung zwischen dem electrischen chemischen und geometrischen Verhalten der Krystalle.

код для вставкиСкачать
11. Eirne Bexiehung xwischem &ern electrischen,
chernischem u m d yeornetrisehen Verhaltem d e r
K r y s t a l l e ; von J. BeckenJcarnp.l)
(Hierm T a t IX Fig. 7-21.)
1. Beobachtungen.
Die Krystalle des Aragonits, CaCO, (vgl. Fig. 7), sowie
des Baryts, BaSO, (vgl. Figg. 8 und 9) gehoren nach allgemeiner Auffassung der rbombisch-holoedrischen Klasse an. Die
dieser Klasse angehorenden Krystalle sind, wenn sie rings ausgebildet erscheinen, symmetrisch in Bezug auf drei zu einander
senkrecht stehende Ebenen A, B, C ; die drei Schnittliniena, b, c
dieser Ebenen sind zweizahlige Symmetrieaxen, und es ist ein
Centrum der Symmetrie vorhanden, d. h. denkt man alle
Flachen gleichweit von dem als Symmetriecentrum gedachten
Punkte abstehend , d a m trifft jede durch letzteren gelegte
Gerade zu beiden Seiten in gleichem Abstande vom Centrum
gleichwerthige Punkte des Krystalls.
1. Das pyroelectrische Verhalten der beiden Mineralien
wurde von H a n k e l mit Hulfe des Electrometers, das Verhalten des Baryts von mir nach der Bestaubungsmethode
untersucht. Besonders das letztere Verfahren lasst erkennen,
dass den verschiedenen Stellen einer und derselben Flache ein
verschiedenes electrisches Verhalten zukommt. Bezeichnen
wir die Richtungen, welche von den beim Erkalten negativen
Stellen nach den positiven hinfuhren , als positive Kraftrichtungen, und bezeichnen dieselben mit einem Pfeil, so giebt
Fig. 7 einen Ueberblick uber das electrische Verhalten des
Aragonits. Vom Baryt wurden zwei Typen untersucht; der
erste (Fig. 8), nach der b - Axe verlangert, war meist an einem
Ende dieser Axe aufgewachsen, der'zweite (Fig. 9), nsch der
a-Axe verlangert, meist an einem Ende dieser letzteren Axe.
1) Eine ausfuhrlichere Beschreibung der dieser Mittheilung zu Grunde
liegenden Beobachtungen findet sich in der Zeitschr. f. Krystallographie
14. p. 375; 19. p. 241; 20. p. 161; 27. p. 583; 26. p. 69.
598
J. Beckenkamp.
Die Pfeile der Figg. 8 und 9 gebeii einen Ueberblick iiber
die Orientirung der Kraftrichtungen bei beiden Typen.
Beziiglich der Flachen R, in Fig. 8 ist noch zu bemerken, dass diese sich an der gemeinschaftlichen horizontalen
Kante R,:B2 entgegengesetzt verhalten , wie an der Combinationskante R,:C,und dass auf der Flache P des Baryts
die verticalen Kraftrichtungen nicht immer iibereinstimmen.
Liegt eixie Flache senkrecht zu einer der drei Symmetrieebenen, so liegen die Kraftrichtnngen auf dieser Flache symmetrisch in Bezug auf die Schnittlinie der Flache rnit einer
zu der betreffenden Symmetrieebene parallen Ebene. I n Bezug
auf die electrischen Kraftrichtuugen zerfallt daher ein rings
ausgebildeter Krystall in acht symmetrisch zu einander orientirte
Theile und ist daher als ein mehrfacher Zwilling zu betrachten.
Dunne Spaltungsstiicke zeigen auf den gegenuberliegenden
Flachen entgegengesetzte Orientirung der Kraftrichtungen
(vgl. Figg. 10 und 11).
2. Werden die Flachen des Aragonits mit HC1, die des
Baryts rnit K2C0, oder mit H2S0, geatzt, so bilden sich Figuren,
die zum Theil rnit der rhombisch-holoedrischen Symmetrie
iibereinstimmen (vgl. Fig. 12 auf der Flache B2 beim Baryt).
An diese normalen Figuren setzen sich aber haufig, und zwar
in der Regel von den tiefsten Stellen aus, anomale Einschnitte
an die normalen Aetzflachen (vgl. Fig. 13), welche rnit jener
Symmetrie nicht iibereinstimmen. Die Pfeile der Fig. 14 deuten
die Richtungen an, nach welchen diese anomalen Einschnitte
beim Aragonit vorschreiten. Die Figg. 15 und 16 zeigen dasselbe fur die beiden Typen des Baryts beim Aetzen mit K2C0,.
Beim Aetzen mit H,SO, sind die anomalen Aetzfiguren entgegengesetzt gerichtet. Bei diinnen I’latten sind die anomalen
Aetzfiguren auf den beiden gegenuberliegenden Flachen bei
Anwendung desselben Losungsmittels ebenfalls entgegengesetzt
gerichtet. Wir wollen diese Pfeilrichtungen als die Richtungen der leichteren Loslichkeit bezeichnen.
Beziiglich der Richtungen der leichteren Loslichkeit zerfallt also ein rings ausgebildeter Krystall in dieselben acht
Theile, wie beziiglich der electrischen Kraftrichtungen. Denken
wir uns aus einem der acht Theile einen kleinen Wiirfel geschnitten, so liegen die Pfeile auf je zwei gegeniiberliegenden
Eigenschaften der Krystalle.
599
Flachen entgegengesetzt , auf zwei benachbarten Flachen zu
der gemeinsamen Wurfelkante symmetrisch.
3. Denkt man sich die sammtlichen Flachen eines Krystalles parallel mit sich selbst so verschoben, dass sie Ale die
horizontal von rechts nach links laufende Axe b in der Entfernung 1 schneiden, so findet man, dass die Schnittlangen ul,
a,, a3 etc., sowie die Langen el, c , , c3 etc. aller Flachen auf
den Axen a und c derart sind, dass die Verhaltnjsse a, :a2:a, etc.,
und ebenso die Verhaltnisse c1 :c, :c3 etc. ungefahr einfache
rationale Zahlen darstellen. Genau wird man jedoch dieses
,,Gesetz der rationalen IndicesLLnie erfiillt finden, und es
fragt sich deshalb, welche Flachenwinkel man bei der Bestimmung des Axenverhaltnisses u :b :e fiir die besten halt.
Hat man etwa bei Zugrundelegung eines Flachencomplexes 1
das Axenverhaltniss a, :1:c1 ermittelt , und findet man, dass
die aus dem Complex 2 berechneten Axenlangen a, und c2
nur ungefahr zwei- oder dreimal so gross sind als die vorigen,
so bleibt es ganz unbestimmt, ob man das aus den Flachen 1
oder das aus den Flachen 2 durch Halbirung oder Drittelung gewonnene Verhaltniss , oder ob man einen mittleren
Werth als den ,,wahren Werth" des Axenverhaltnisses betrachten soll. Die diesen nur gedachten wahren Werthen des
Axenverhaltnisses entsprechenden Flachenlagen mogen als die
,,wahren Flachen" betrachtet werden , die thatsachlich beobachteten dagegen als ,,vicinaleLi Flachen.
Die infolge der Symmetrie als gleichwerthig zu betrachtenden Flachenwinkel schwanken meist nicht nur an einem
und demselben Krystallindividuum, sondern auch von Krystall
zu Krystall und zum Theil recht betrachtlich. Ich fand aber
sowohl beim Aragonit, als auch beim Baryt einen Flachencomplex, der sich von allen anderen durch aufftlllend geringe
Schwankungen auszeichnet, und nahm an, dass die Flachen
dieses Complexes den wahren Flachen am nachsten kommen.
Gehen wir von diesen bei der Bestimmung des Axenverhaltnisses und der daraus abgeleiteten Lagen der ubrigen wahren
Flachen aus, dann zeigen die vicinalen Flachen der letzteren
gegen ihre wahren Lagen bei allen Krystallen eine dem Sinne
nach constante Neigung. Durch einen Pfeil moge angedeutet
werden, nach welcher Richtung die vicinalen Flachen mehr
600
J. Beckenkamp.
nach innen convergiren als ihre wahren Flachen, und diese
Richtung werde als Fallrichtung dcr betreffenden Flache bezeichnet. Fig. 17 zeigt uns das Fallen der Flachen fur den
Aragonit, Figg. 18 und 19 fur die beiden Typen des Baryts.
Auch in Bezug auf dieFallrichtungen zerfallt hiernach ein rings
ausgebildeter Krystall in acht verschieden orientirte Theile.
4. Von besonderem lnteresse sind die Beziehungen der
erwahnten Beobachtungen zu einander.
a) Die Richtungen der leichteren Loslichkeit beim Aragonit fur HCl, beim Baryt fur H,SO, sind den positiven Kraftrichtungen entgegengesetzt.
Die Richtungen der leichteren Loslichkeit beim Baryt
fur K,CO, sind den positiven Kraftrichtungen parallet.
b) Die Fallrichtungen sind bei Aragonit und beim zweiten
Typus des Baryts den positiven Kraftrichtungen entgegengesetzt.
Die Fallrichtungen sind beim ersten Typus des Raryts
den positiven Kraftrichtungen parallel.
2. Theorie.
1. Das im allgemeinen wenigstens verschiedenartige Aus-
sehen der normalen und der anormalen Aetzfiguren berechtigt
zu der Annahme , dass dieselben auch eimer verschiedenen
Ursache ihre Symmetrie verdanken. Es liegt am nachsten
die Symmetrie der normalen Figuren auf die Vertheilung der
Molecule im Raume zu ubertragen, die der anomalen Figuren
auf den Bau des Krystallmoleciils.
Die rhombisch-holoedrischen, wit: uberhaupt alle Krystalle
mit einem Symmetriecentrum, sollten nach den bisher geltenden Theorien keine pyroelectrischen Erscheinungen zeigen.
Diese Theorien gehen von der Voraussetzung aus, dass ein
elementarer Wurfel auf einer und derselben Flache eine gleichartige Ladung annehme, setzen also nur zu der betreffenden
Wurfelflache normale Kraftlinien voraus. Die vorstehenden
Beobachtungen verlangen aber auch tangentiale Kraftlinien,
und es fallt d a m die Beschriinkung der Pyroelectricitat auf
bestimmte Klassen fort.
2. Nach dem Satze a) schreitet die Auflosung durch
Sauren leichter von den bei der Abkuhlung positiven Stellen
nach den negativen fort, die Auflosung d u d alkulische
Eigensehaften der Krystalle.
601
Losung in umgekehrter Richtung. Bei der Electrolyse von
Salzlosungen wandert bekanntlich der Saurebestandtheil, das
Anion, nach der electrisch positiven Seite, der basische Bestandtheil, das Kation, nach der negativen. Auch hier sind
die Potentialdifferenzen der Electroden die Ursache der Wanderung der Ionen und somit des Stromes.
Die Theorie der Pyroelectricitat von W. T h o m s o n nimmt
bekanntlich fur die Krystalle mit einer polaren Symmetrieaxe
eine permanente moleculare Polarisation an. 1st diese Annahme richtig, dann muss sie nach dem vorhin Gesagten auch
fur den Aragonit und Baryt Geltung haben.
Setzen wir mit Maxwell voraus, dass bei der electrischen
Ladung eines Dielectrikums der die Molecule ( M ) umgebende
Aether sich im Zustande der Polarisation befinde, dann wiirde
Fig. 20 uns etwa den permanenten electrischen Zustand der
erwahnten Mineralien in einem Hauptschnitte darstellen. Die
Potentialunterschiede an den Grenzen der Intramolecularraume
miissen auf die in diese Raume hineingelangenden Lossungsmittel in derselben Weise wirken, wie die Potentialunterschiede
der Electroden einer Zersetzungszelle. Das leichtere Fortschreiten der Ionen des Losungsmittels in Bezug auf die wahrend des Erkaltens auftretende electrische Polaritat erfolgt
nun umgekehrt wie bei der Electrolyse, sodass wir annehmen
miissen, die permanente electrische Polarisation stimme nicht
mit der bei der Abkiihlung, sondern mit der bei der Erwarmung auftretenden Polarisation dem Zeichen nach iiberein.
3. Spricht der erste Satz fur die Wirkung orientirender
Krafte bei der Auflosung des festen Korpers, so lasst der
zweite Satz auch solche bei der Bildung desselben vermuthen.
Das meist einseitige Fallen der vicinalen Flachen gegen die
wahren Flachen lasst darauf schliessen, dass jene nicht nur
von j e einer, sondern von mehreren Moleculschichten gebildet
werden , von denen die ausseren , jungeren , kiirzer sind , als
die tieferen, alteren Schichten, vgl. Fig. 21. Die Fallrichtung
einer Flache deutet uns demnach a n , in welcher Richtung
sich die einzelnen Moleciilschichten wahrend des W achsens
in h e n eigenen Ebenen vorschieben, sodass wir die Fallrichtungen auch als die bevorzugten W achsthumsrichtungen ansehen durfen. Aus dem zweiten Satz geht dann hervor, dass
602
J. Beckenkarnp .
beim Aragonit und beim zweiten Typus des Baryts die vorspringenden (in der Figur durch starkere Zeichen angedeuteten)
Ecken vorwiegend permanent positiv sind , bei dem weit
haufigeren ersten Typus des Baryts permanent negativ. I m
CaCO, ist ohne Frage der positive Bestandtheil Ca der wirksamere, sodass der Krystall dem Losungsmittel gegenuber gewohnlich wohl als positiv gelten kann, und ihr deshalb auch
leichter seine positiven Ecken zukehrt. Im BaSO, ist infolge
des starkeren Bestandtheiles SO, der Krystall dem Losungsmittel gegenuber gewiihnlich als negativ anzusehen, und wird
wohl deshalb haufiger diesem seine negativen Ecken zukehren.
Nur bei sauren Losungsmitteln mag der umgekehrte zweite
Fall fur den Baryt eintreten.
4. Wir durfen annehmen, dass die electrostatischen L?dungen der Grenzschichten eines witchsenden Krystalles anziehend auf die noch freien Molecule wirken. An den erwahnten Zwillingsgrenzen stossen die gleichartigen Pole zusammen; die anziehende Wirkung nach aussen muss deshalb
hier am grossten sein. Es kommen daher hier die Molecule in
grosserer Zahl an, als an den anderen Stellen einer Flache. Die
Abstande der Moleciilschichten des sich bildenden Krystalles konnen sich zwar dadurch nicht wesentlich andern, da dieselben
wohl in erster Linie von den Molecularkraften selbst abhangen,
wohl aber mussen sich hier rascher neueschichten bilden als sonst;
von hier aus muss das Fallen der Fllchen beginnen; hier liegen
die Scheitellinien der Flachen. I n einiger Kntfernung von den
Scheitellinien konnen sogar einzelne Schichten infolge Mangels an
Zufuhr ganz aufhoren weiter zu wachsen, um spater von jiingeren
Schichten derart uberwachsen zu werden, dass an ihrer Stelle
lamellare Hohlraume ubrig bleiben , eine Erscheinung , die
unter anderem bei grosseren Alaunkrystallen immer zu beobachten ist.
Wird eine Aragonitplatte parallel der Ebene C geschliffen
und dann geatzt, so bleiben an jenen Scheitellinien schmale
Rippen stehen. Dies mag zum Theil vielleicht durch die Annahme erklart werden, dass auch beim Aragonit in einiger
Entfernung von der Zwillingsgrenze solche lamellare Hohlraume
vorhanden sind. Da diese aber direct nicht zu beobttchten
sind, so mag es doch fraglich erscheinen, ob sie beim Setzen
Eigenschaften der Krystalle.
QUJ
in so auffallender Weise zur Geltung kommen konnten. Vielleicht liegt eine andere Erkrarung naher. An dieser Scheitellinie stossen die gleichartigen electrischen Pole an der Oberflache symmetrissh zusammen , urid es muss das Vordringen
der Ionen des dissociirt gedachten Losungsmittels in der Nahe
dieser Grenzlinie durch die hemmende electrische Wirkung
der jenseits der Grenzlinie entgegengesetzt orientirten Krystallmolecule verzogert werden.
5. Beim Baryt wurden Zwillinge beobachtet, bei welchen
die beiden Halften zwar angenahert, aber nicht genau zu den
Hauptschnitten B und C symmetrisch lagen. Auch diese Erscheinung diirfte als eine Storung infolge des Zusammenstossens der gleichartigen Pole an der Zwillingsgrenze zu
deuten sein.
6. Die Entstehung der electrischen Pole 'ist ohne Frage
auf den chemischen Bau des Moleculs zuriickzufuhren. Will
man sich dieselbe xnechanisch veranschaulichen, dann kann
man etwa annebmen , dass infolge der Warmebewegung drei
(im rhombischen System aufeinander senkrecht stehende, ungleich starke) Kreisstrome des Aethers das Moleciil umfliessen,
und dass das Leitungsvermogen nicht an allen Stellen dieser
Bahnen gleich gross sei. An jedem Punkte, an welchem ein
Wecbsel des Leitungsvermogens eintritt, muss dann ein iibernormaler oder ein unternormaler Aetherdruck eintreten.
(Eingegangen 17. Miire 1897.)
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
365 Кб
Теги
krystalle, zwischen, der, verhalten, beziehungen, eine, dem, chemische, geometrisch, und, electrischen
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа