Структура барита, впервые изученная Джеймсом и Вудом (James, Wood, 1925), представлена на фиг. 100 в проекции на (010). Ось b с наиболее коротким периодом (5,43 λ) перпендикулярна плоскости чертежа. На высотах b/4 и 3b/4 находятся зеркальные плоскости симметрии, в которых лежат' атомы Ва и S. Тетраэдрические группы SO4 размещаются таким образом, что два из входящих в тетраэдр атомов кислорода располагаются в зеркальной плоскости, а два других связаны между собой этой плоскостью. Каждый атом бария окружен двенадцатью атомами кислорода, принадлежащими семи различным группам SO4. Характер окружения атомов Ва показан на фиг. 100, б.
Структуры баритового типа широко распространены среди соединений с общей формулой RXO4, содержащих крупные катионы. Группы XO4, такие, как SO4, SeO4, GeO4, MnO4, CrO4, ClO4, BF4, имеют размеры, подходящие для образования структур баритового типа, если эти группы комбинируются с крупными катионами, требующими координационного числа 12. К структурному типу барита относятся следующие соединения:
Ангидрит, CaSO4. Структура ангидрита отличается от структуры минералов группы барита. Это отличие обусловлено относительно меньшим размером иона кальция. Если карбонат кальция может иметь структуру не только кальцитового, но и арагонитового типа, к которому относятся также SrCO4, ВаСO3 и PbCO3, то в группе сульфатов имеется лишь одна форма CaSO4 (ангидрит), которая отличается по структуре от сульфатов Sr, Ва и Pb.
Структура ангидрита изучена Васастьерной (Wasastjeriia, 1926) и независимо от него Диксоном и Бинксом (Dickson, Binks, 1926). Позже структура исследовалась Хоэном (Hoehn, 1961), который получил для длин связей S — О величины 1,47—1,48 Å. Они гораздо лучше согласуются с данными по другим сульфатам, чем соответствующие длины связей, определенные первыми исследователями.
Взаимное расположение ионов Са и тетраэдрических групп SO4 показано на фиг. 101, где дано объемное изображение структуры ангидрита. Близкие значения параметров b же могут свидетельствовать о псевдотетрагональном характере минерала, причем в этом случае особым направлением является [100]. Однако сопоставление распределения атомов по отношению к зеркальным плоскостям симметрии, параллельным (010) и (001), показывает, что минерал не является псевдотетрагональным. На плоскости, параллельной (010), группы SO4 находятся в параллельной ориентировке и грани (010) центрированы, в то время как на плоскостях (001) группы SO4 не обладают параллельной ориентировкой. В этом случае одинаково направленные группы SO4 образуют ряды, тянущиеся вдоль [010]; в соседних рядах группы имеют противоположную ориентировку.
Ближайшими соседями каждого из атомов кальция являются восемь атомов кислорода. Интересно отметить, что NaC104, как было показано 3ахариазепом. (Zachariasеп, 1930), также имеет структуру типа ангидрита. Таким образом, в случае хлоратов и сульфатов наблюдается аналогия между соединениями натрия и кальция, с одной стороны, и соединениями калия, бария и свинца — с другой, так же как это было отмечено для нитратов и карбонатов.
Гипс, CaSO4·2H2O, образует моноклинные кристаллы с морфологическим отношением осей а:b:с = 0,3622:1:0,4124, β 113°50' (Terpstra, 1937), если принять установку, соответствующую минимальным периодам решетки. Вустер (Wooster, 1936), провел полный анализ структуры гипса, однако он выбрал большую ячейку с a 10,47, b 15,15, c = 6,51 Å, β 151°33', содержащую четыре формульные единицы. Брзгг предложил другую ячейку с меньшими периодами и углом моноклинности, а де Йонг и Боумен (de Jong, Bouman, 1938) показали, что ячейка с наименьшими ребрами и углом β характеризуется приведенными ниже параметрами.
Соотношение между этой ячейкой и предложенной ранее показано на фиг. 103. Структура, установленная Вустером, хорошо объясняет наличие у гипса весьма совершенной спайности, параллельной (010). В этой структуре можно выделить слои, параллельные (010). Два слоя групп SO-24 тесно связаны один с другим ионами Са+2, причем образуются двойные слои с прочными внутренними связями. Последовательные двойные слои отделены друг от друга слоями молекул воды. Каждый атом Са окружен шестью атомами кислорода, принадлежащими группам SO4, и двумя молекулами воды. Каждая молекула воды связывает атом кальция как с кислородом из того же двойного слоя, так и с кислородом соседнего слоя. Последние связи сравнительно слабы, и именно этим объясняется весьма совершенная спайность гипса. Тот факт, что кристаллизационная вода сконцентрирована в слои, параллельные (010), является интересной особенностью структуры гипса.
Большая часть указанных выше деталей структуры хорошо видна на фиг. 102, где эта структура изображена в проекции вдоль оси а на плоскость, перпендикулярную а. Слабые связи между молекулами воды и ионами кислорода на фигуре не показаны.
Примечания
1. В принимаемой здесь установке пространственная группа гипса имеет А-центрированную ячейку и должна быть написана не как С2/с, а как А2/а.