Тиетта. 2016, N 4 (38).

Наука / Science л 11 м 1.6. Два общих утверждения. Оба эти утверждения В.И. Ракина касаются равновесных форм кристаллов, на которых базируется вся со­ временная минералогическая кристаллография. Утверждение 1: форма свободного реального кристалла минерала - это форма роста или фор­ ма растворения, но никак не статическая идеа­ лизированная равновесная форма. Если форма кристалла закономерно прослеживается в его анатомии по пирамидам роста граней, то это форма роста. С формами растворения дело об­ стоит сложнее, но изучение полярного комплекса позволяет доказать и процесс растворения [5]. Утверждение 2: равновесного роста кристал­ лов не существует. Термодинамическое равнове­ сие представляет собой равенство всех противопо­ ложно направленных процессов. Применительно к морфологии кристалла это равные по скоростям процессы присоединения и отрыва вещества от кристалла, приводящие к максимуму энтропии замкнутой системы. Здесь уместно говорить толь­ ко о равновесном преобразовании формы кри­ сталла, имеющего облик, приобретенный в ходе роста или растворения. Этот процесс чрезвычайно медленный, его результаты незначительны и мо­ гут проявляться не на всей поверхности кристалла. Из этих базовых утверждений вытекает глав­ ный принцип: теоретический базис практической кристалломорфологии лежит главным образом в области неравновесной термодинамики и только в небольшой степени, как предельный случай, за­ хватывает термодинамику равновесную. 2. Некоторые экспериментальные результаты Свои теоретические изыскания В.И. Ракин старается увязать с потребностями минералогии, для чего проводит изящные эксперименты, из которых стоит остановиться на экспериментах с фосфатами и кварцем. 2.1. Кристаллизация фосфатов. В экспе­ риментах [8], проведенных в абиогенных услови­ ях, получались 6 разновидностей фосфатов Ca: 2 аморфных и 4 кристаллических. При неравно­ весной кристаллизации фосфатов Са в растворах и гелевых средах при встречной диффузии в ре­ акционную зону Са и фосфат-комплексов вначале образуется метастабильная аморфная фаза, близ­ кая по составу к монокальцийфосфату Ca(H2PO4)2. Затем она трансформируется в аморфное веще­ ство, близкое по составу к дикальцийфосфату CaHPO4. Далее появляются отдельные кристаллы монетита CaHPO4. Они растут в области термо­ динамической стабильности октакальцийфосфа- та Ca8H2(PO4)6(рН > 6) и даже гидроксиапатита Ca10(PO4)6(OH)2(рН > 6.6), из которого сделан наш скелет. На кристаллах монетита часто гетероген­ но зарождаются скелетные кристаллы брушита CaHPO4х 2H2O. Высокая скорость роста брушита в широком диапазоне рН среды кристаллизации позволяют ему эффективно аккумулировать фос­ фат Са. В итоге замечательных гелевых эксперимен­ тов (площадь сечения колонки = 1 см2) В.И. Ракин построил красивую картинку 1(рис.), где показал процесс образования кальциевых фосфатов как функцию двух факторов - рН среды (абсцисса) и логарифма удельного производства энтропии (ордината). Тремя синими кривыми показаны траектории развития различных областей систе­ мы, в которой формируются полосы Лизеганга. Как видим, фосфат, наиболее «практиче­ ски интересный», т.е. наш скелетный гидроксил- апатит, формируется хотя и в широком интерва­ ле рН, но при большом удельном производстве энтропии, а именно > 10-4Дж/(Кхсекхл). Так что Творцу, задумавшему создавать Гомункулуса по нашему с вами подобию, достаточно использо­ вать эту картинку! 2.2. Различие природных и синтетических кристаллов кварца. Синтетические кристаллы кварца по многим параметрам отличаются от природных. Это общеизвестно. Если ограничить­ ся морфологией кристаллов, то в идеале могут су­ ществовать 17 морфотипов со связными вспомо- 1Публикуется впервые и демонстрировалась В.И. Ракиным в докладах, в частности, на Минералогическом семина­ ре ИГ Коми НЦ УрО РАН 2 декабря 2015 г.