Русская Википедия:Список кристаллографических групп

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Информационный список Кристаллографические группы, или фёдоровские группы — набор групп симметрий, которые описывают все возможные симметрии бесконечного количества периодически расположенных точек в трёхмерном пространстве. Эта классификация симметрий была сделана независимо и почти одновременно русским математиком Фёдоровым и немецким математиком Шёнфлисом. Полученные сведения играют большую роль в кристаллографии.

Легенда к списку

Символ Германа — Могена

Шаблон:Main Символ пространственной группы содержит символ решётки Браве (заглавную букву P, A, B, C, I, R или F) и международный символ точечной группы. При этом символы осей и плоскостей симметрии в символе могут изменяться на символы винтовых осей и скользящих плоскостей в соответствии с их наличием в данном конкретном кристаллическом пространстве. Символы решётки Браве передают её тип центрировки:

  • P — примитивная;
  • I — объёмноцентрированная (дополнительный узел в центре ячейки);
  • F — гранецентрированная (дополнительные узлы в центрах всех граней).
  • С, А или В — базоцентрированная (дополнительный узел в центре грани C, A или B). Решётки типов A и B называют также бокоцентрированными;
  • R — дважды объёмноцентрированная (два дополнительных узла на большой диагонали ячейки).

Классы

Для обозначения кристаллографических классов (точечных групп) приняты следующие обозначения (здесь буква n заменяет натуральное число, а буква m обозначает именно саму букву m):

  • <math>n</math> — ось симметрии n-го порядка.
  • <math>\bar{n}</math> — инверсионная ось симметрии n-го порядка.
  • <math>m</math> — плоскость симметрии.
  • <math>nm</math> или <math>nmm</math> — ось симметрии n-го порядка и n плоскостей симметрии, проходящих вдоль неё.
  • <math>\frac{n}{m}</math> — ось симметрии порядка n и плоскость симметрии, к ней перпендикулярная.
  • <math>n2</math> — ось симметрии порядка n и n осей второго порядка, к ней перпендикулярных.
  • <math>n /mmm</math> — ось симметрии n-го порядка и плоскости параллельные и перпендикулярные к ней.
  • <math>\bar{n} m2</math> или <math>\bar{n} 2m</math> (n — чётное) — инверсионная ось симметрии n-го порядка, <math>\tfrac{n}{2}</math> плоскостей симметрии, проходящих вдоль неё, и <math>\tfrac{n}{2}</math> осей второго порядка, к ней перпендикулярных.
  • <math>\bar{n} m</math> (n — нечётное) — инверсионная ось симметрии n-го порядка, n плоскостей симметрии, проходящих вдоль неё, и n осей второго порядка, к ней перпендикулярных.

Символ Шёнфлиса

Шаблон:Main

  • Сn — циклические группы — группы с единственным особым направлением, представленным поворотной осью симметрии, — обозначаются буквой С, с нижним цифровым индексом n, соответствующим порядку этой оси.
  • Сni — группы с единственной инверсионной осью симметрии сопровождаются нижним индексом i.
  • Cnv (от нем. vertikal — вертикальный) — также имеет плоскость симметрии, расположенную вдоль единственной или главной оси симметрии, которая всегда мыслится вертикальной.
  • Cnh (от нем. horizontal — горизонтальный) — также имеет плоскость симметрии, перпендикулярную к главной оси симметрии.
  • S2, S4, S6 (от нем. spiegel — зеркало) — группы с единственной зеркальной осью симметрии.
  • Cs — для плоскости неопределённой ориентации, то есть не фиксированной ввиду отсутствия в группе иных элементов симметрии.
  • Dn — является группой Сn с добавочными n осями симметрии второго порядка, перпендикулярными исходной оси.
  • Dnh — также имеет горизонтальную плоскость симметрии.
  • Dnd (от нем. diagonal — диагональный) — также имеет вертикальные диагональные плоскости симметрии, которые идут между осями симметрии второго порядка.
  • O, T — группы симметрии с несколькими осями высшего порядка — группы кубической сингонии. Обозначаются буквой О в случае, если они содержат полный набор осей симметрии октаэдра, или буквой Т, если они содержат полный набор осей симметрии тетраэдра.
  • Oh и Th — также содержат горизонтальную плоскость симметрии
  • Td — также содержат диагональную плоскость симметрии

n может равняться 1, 2, 3, 4, 6.

Список всех 230 групп

Шаблон:Anchor

Номер Класс Число групп Символ Германа-Могена Символ Шёнфлиса Изображение
Триклинная система
1 <math>1</math> 1 <math>P1</math> <math>C_1</math>
2 <math>\bar{1}</math> 1 <math>P\bar{1}</math> <math>C_i</math>
Моноклинная система
3-5 <math>2</math> 3 <math>P2</math> <math>P2_1</math> <math>C2</math> <math>C_2</math> Файл:Da Vinci Vitruve Luc Viatour.jpg
Внешне человек обладает <math>C_{s}</math> симметрией.
6-9 <math>m</math> 4 <math>Pm</math> <math>Pc</math> <math>Cm</math> <math>Cc</math> <math>C_s</math>
10-15 <math>2/m</math> 6 <math>P2/m</math> <math>P2_1/m</math> <math>C2/m</math> <math>P2/c</math> <math>P2_1/c</math> <math>C2/c</math> <math>C_{2h}</math>
Ромбическая система
16-24 <math>222</math> 9 <math>P222</math> <math>P222_1</math> <math>P2_12_12</math> <math>P2_12_12_1</math> <math>C222_1</math> <math>C222</math> <math>F222</math> <math>I222</math> <math>I2_12_12_1</math> <math>D_{2}</math> Файл:Spoorbaan houten dwarsliggers alphen aan den rijn.jpg

Рельсы обладают <math>C_{2v}</math> симметрией.

25 - 46 <math>mm2</math> 22 <math>Pmm2</math> <math>Pmc2_{1}</math> <math>Pcc2</math> <math>Pma2</math> <math>Pca2_{1}</math> <math>Pnc2</math> <math>Pmn2_{1}</math> <math>Pba2</math> <math>Pna2_{1}</math> <math>Pnn2</math> <math>Cmm2</math> <math>Cmc2_{1}</math> <math>Ccc2</math> <math>Amm2</math> <math>Aem2</math> <math>Ama2</math> <math>Aea2</math> <math>Fmm2</math> <math>Fdd2</math> <math>Imm2</math> <math>Iba2</math> <math>Ima2</math> <math>C_{2v}</math>
47-74 <math>mmm</math> 28 <math>Pmmm</math> <math>Pnnn</math> <math>Pccm</math> <math>Pban</math> <math>Pmma</math> <math>Pnna</math> <math>Pmna</math> <math>Pcca</math> <math>Pbam</math> <math>Pccn</math> <math>Pbcm</math> <math>Pnnm</math> <math>Pmmn</math> <math>Pbcn</math> <math>Pbca</math> <math>Pnma</math> <math>Cmcm</math> <math>Cmce</math> <math>Cmmm</math> <math>Cccm</math> <math>Cmme</math> <math>Ccce</math> <math>Fmmm</math> <math>Fddd</math> <math>Immm</math> <math>Ibam</math> <math>Ibca</math> <math>Imma</math> <math> D_{2h}</math>
Тетрагональная система
75-80 <math>4</math> 6 <math>P4</math> <math>P4_{1}</math> <math>P4_{2}</math> <math>P4_{3}</math> <math>I4</math> <math>I4_{1}</math> <math>C_{4}</math> Файл:Oktaeder-Animation.gif
<math>C_4</math> Симметрия.
81-82 <math>\bar{4}</math> 2 <math>P\bar{4}</math> <math>I\bar{4}</math> <math>S_{4}</math>
83-88 <math>4/m</math> 6 <math>P4/m</math> <math>P4_{2}/m</math> <math>P4/n</math> <math>P4_{2}/n</math> <math>I4/m</math> <math>I4_{1}/a</math> <math>C_{4h}</math>
89-98 <math>422</math> 10 <math>P422</math> <math>P42_{1}2</math> <math>P4_{1}22</math> <math>P4_{1}2_{1}2</math> <math>P4_{2}22</math> <math>P4_{2}2_{1}2</math> <math>P4_{3}22</math> <math>P4_{3}2_{1}2</math> <math>I422</math> <math>I4_{1}22</math> <math>D_{4}</math>
99-110 <math>4mm</math> 12 <math>P4mm</math> <math>P4bm</math> <math>P4_{2}cm</math> <math>P4_{2}nm</math> <math>P4cc</math> <math>P4nc</math> <math>P4_{2}mc</math> <math>P4_{2}bc</math> <math>I4mm</math> <math>I4cm</math> <math>I4_{1}md</math> <math>I4_{1}cd</math> <math>C_{4v}</math>
111-122 <math>\bar{4}2m</math> 12 <math>P\bar{4}2m</math> <math>P\bar{4}2c</math> <math>P\bar{4}2_{1}m</math> <math>P\bar{4}2_{1}c</math> <math>P\bar{4}m2</math> <math>P\bar{4}c2</math> <math>P\bar{4}b2</math> <math>P\bar{4}n2</math> <math>I\bar{4}m2</math> <math>I\bar{4}c2</math> <math>I\bar{4}2m</math> <math>I\bar{4}2d</math> <math>D_{2d}</math>
123-142 <math>4/mmm</math> 20 <math>P4/mmm</math> <math>P4/mcc</math> <math>P4/nbm</math> <math>P4/nnc</math> <math>P4/mbm</math> <math>P4/mnc</math> <math>P4/nmm</math> <math>P4/ncc</math> <math>P4_{2}/mmc</math> <math>P4_{2}/mcm</math> <math>P4_{2}/nbc</math> <math>P4_{2}/nnm</math> <math>P4_{2}/mbc</math> <math>P4_{2}/mnm</math> <math>P4_{2}/nmc</math> <math>P4_{2}/ncm</math> <math>I4/mmm</math> <math>I4/mcm</math> <math>I4_{1}/amd</math> <math>I4_{1}/acd</math> <math>D_{4h}</math> Файл:Zirconcrystal-model.png
Кристаллическая решётка циркона имеет <math>I4_1/amd</math> симметрию.
Тригональная система
143-146 <math>3</math> 4 <math>P3</math> <math>P3_{1}</math> <math>P3_{2}</math> <math>R3</math> <math>C_{3}</math> Файл:Ammonia-borane-3D-balls.png
Молекула боразана обладает <math>C_{3v}</math> симметрией.
147-148 <math>\bar{3}</math> 2 <math>P\bar{3}</math> <math>R\bar{3}</math> <math>C_{3i}</math>
149-155 <math>32</math> 7 <math>P312</math> <math>P321</math> <math>P3_{1}12</math> <math>P3_{1}21</math> <math>P3_{2}12</math> <math>P3_{2}21</math> <math>R32</math> <math>D_{3}</math>
156-161 <math>3m</math> 6 <math>P3m1</math> <math>P31m</math> <math>P3c1</math> <math>P31c</math> <math>R3m</math> <math>R3c</math> <math>C_{3v}</math>
162-167 <math>\bar{3}m</math> 6 <math>P\bar{3}1m</math> <math>P\bar{3}1c</math> <math>P\bar{3}m1</math> <math>P\bar{3}c1</math> <math>R\bar{3}m</math> <math>R\bar{3}c</math> <math>D_{3d}</math>
Гексагональная система
168-173 <math>6</math> 6 <math>P6</math> <math>P6_{1}</math> <math>P6_{5}</math> <math>P6_{2}</math> <math>P6_{4}</math> <math>P6_{3}</math> <math>C_{6}</math> Файл:Mittelwand für Bienenwabe 81b.jpg
Пчелиные соты обладают <math>C_{6h}</math> симметрией.
174 <math>\bar{6}</math> 1 <math>P\bar{6}</math> <math>C_{3h}</math>
175-176 <math>6/m</math> 2 <math>P6/m</math> <math>P6_{3}/m</math> <math>C_{6h}</math>
177-182 <math>622</math> 6 <math>P622</math> <math>P6_{1}22</math> <math>P6_{5}22</math> <math>P6_{2}22</math> <math>P6_{4}22</math> <math>P6_{3}22</math> <math>D_{6}</math> Файл:Nanotube 6 9-spheres.jpg
Нанотрубка может обладать <math>D_{6h}</math> симметрией.
183-186 <math>6mm</math> 4 <math>P6mm</math> <math>P6cc</math> <math>P6_{3}cm</math> <math>P6_{3}mc</math> <math>C_{6v}</math>
187-190 <math>\bar{6}m2</math> 4 <math>P\bar{6}m2</math> <math>P\bar{6}c2</math> <math>P\bar{6}2m</math> <math>P\bar{6}2c</math> <math>D_{3h}</math>
191-194 <math>6/mmm</math> 4 <math>P6/mmm</math> <math>P6/mcc</math> <math>P6_{3}/mcm</math> <math>P6_{3}/mmc</math> <math>D_{6h}</math>
Кубическая система
195-199 <math>23</math> 5 <math>P23</math> <math>F23</math> <math>I23</math> <math>P2_{1}3</math> <math>I2_{1}3</math> <math>T</math> Файл:Diamond Cubic-F lattice animation.gif
Структура алмаза имеет <math>Fd\bar{3}m</math> симметрию.
200-206 <math>m\bar{3}</math> 7 <math>Pm\bar{3}</math> <math>Pn\bar{3}</math> <math>Fm\bar{3}</math> <math>Fd\bar{3}</math> <math>Im\bar{3}</math> <math>Pa\bar{3}</math> <math>Ia\bar{3}</math> <math>T_h</math>
207-214 <math>432</math> 8 <math>P432</math> <math>P4_{2}32</math> <math>F432</math> <math>F4_{1}32</math> <math>I432</math> <math>P4_{3}32</math> <math>P4_{1}32</math> <math>I4_{1}32</math> <math>O</math>
215-220 <math>\bar{4}3m</math> 6 <math>P\bar{4}3m</math> <math>F\bar{4}3m</math> <math>I\bar{4}3m</math> <math>P\bar{4}3n</math> <math>F\bar{4}3c</math> <math>I\bar{4}3d</math> <math>T_{d}</math>
221-230 <math>m\bar{3}m</math> 10 <math>Pm\bar{3}m</math> <math>Pn\bar{3}n</math> <math>Pm\bar{3}n</math> <math>Pn\bar{3}m</math> <math>Fm\bar{3}m</math> <math>Fm\bar{3}c</math> <math>Fd\bar{3}m</math> <math>Fd\bar{3}c</math> <math>Im\bar{3}m</math> <math>Ia\bar{3}d</math> <math>O_{h}</math>

В других размерностях

У периодических структур в одномерном пространстве есть всего два типа симметрии. Они могут быть проиллюстрированы последовательностями символов:

... *- *- *- *- *- *- *- ...
... |^_^|^_^|^_^|^_^|^_^|^_^| .. 

Первая бесконечная последовательность симметрична только относительно трансляции (на три символа), вторая последовательность симметрична ещё и относительно отражения.

В двумерном пространстве существует 17 типов симметрии периодических структур.

Количество групп симметрий произвольного n-мерного пространства описывается последовательностью A006227.

Последующая классификация

Группы можно разделить на симморфные и несимморфные. Симморфными называются такие симметрии, которые можно составить путём поворота вокруг осей, а также отражения от плоскостей, которые все проходят через одну точку. Симморфные пространственные группы содержат в качестве подгрупп точечные группы симметрии, отвечающие классу, к которому принадлежит данная пространственная группа.

Все 230 групп можно разделить на 32 класса. В каждом классе есть симметрия, оставляющая хотя бы одну точку пространства неподвижной. Количество элементов в классах колеблется от 1 до 28.

Классы можно разделить на системы (сингонии). Есть 7 сингоний. В каждой сингонии найдётся хотя бы одна предельная группа.

См. также

Литература

Ссылки