Минералогия

Подлинная революция произошла в начале XX в. в минералогии в связи с открытием рентгеновских лучей (1895) и явления их дифракции в кристаллах (1912, предсказанного ранее М. Лауэ). Последнее открытие явилось основой для разработки У. Г. и У. Я. Брэггами метода рентгеноструктурного анализа, впервые позволившего непосредственно «увидеть» внутреннюю структуру кристаллов, расположение атомов в кристаллической решетке и измерять расстояния между ними. Это было огромным достижением, ибо ранее, хотя и высказывались соображения о связи внешней формы минералов с их внутренним строением и о группировке в них атомов различных элементов в зависимости от их валентности, предлагаемые «структурные формулы» были неоднозначны и гипотетичны. Теперь структура минералов перестала быть предметом догадок и в минералогии начался поистине героический период раскрытия этой структуры, период кристаллохимии минералов или «структурной минералогии», как ее определил русский лидер нового направления Н. В. Белов (1891—1982). Особое внимание было обращено на структуру таких сложных минералов, как силикаты; строение важнейших из них удалось расшифровать всего за пять лет (1925—1930). В. И. Вернадский уже в 1928 г. оценил первые результаты применения рентгеноструктурного анализа в минералогии: «Это одно из величайших открытий точных наук быстро сдвигает минералогию на новый путь и открывает перед ней негаданные огромные перспективы...».

Применение рентгеноструктурного анализа подтвердило реальность теоретически выведенных ранее Е. С. Федоровым и А. М. Шёнфлиеом 230 пространственных групп симметрии. Оно позволило В. М. Гольдшмидту (1937) сформулировать основной закон кристаллохимии: «Кристаллическая структура какого-либо вещества обусловливается числом, величиной и поляризационными свойствами его структурных единиц, каковыми являются атомы, ионы или группы атомов». Впоследствии эта формулировка была уточнена украинским минералогом А. С. Повареных (1962).

Данные рентгеноструктурного анализа привели к коренному пересмотру принятых ранее на смешанной химико-кристаллографической основе классификаций минералов; теперь во главу утла были поставлены общие особенности их внутренней структуры, среди которой стали различать несколько типов.

Благодаря рентгеноструктурному и термическому анализам, а затем применению электронного микроскопа, к 50-м годам удалось расшифровать строение наиболее трудно поддававшихся изучению и вместе с тем чрезвычайно широко распространенных в природе глинистых минералов. Была предложена их рациональная классификация (американский ученый Р. Гримм, 1953).