Kryształy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Druza kryształów kwarcu

Kryształy (z greckiego κρύσταλλος - „ lód ”, dalej -kryształ górski ; kryształ”) -ciała stałe, w których regularnie znajdują się cząstki ( atomy i cząsteczki ), tworząc trójwymiarowe okresowe upakowanie przestrzenne - sieć krystaliczną .

Kryształy to ciała stałe, które mają naturalny, zewnętrzny kształt regularnych symetrycznych wielościanów , oparty na ich strukturze wewnętrznej, czyli na jednym z kilku określonych regularnych ułożeń cząstek (atomów, cząsteczek, jonów ), które tworzą substancję.

Współczesną definicję kryształu podaje Międzynarodowa Unia Krystalografów: materiał jest kryształem, jeśli ma głównie ostry obraz dyfrakcyjny [1] .

W 2000 roku największe naturalne kryształy odkryto w Jaskini Kryształowej w kompleksie kopalni Nike w meksykańskim stanie Chihuahua [2]. Niektóre z znalezionych tam kryształów gipsu mają 15 metrów długości i 1 metr szerokości. Znana jest z olbrzymich, metrowych kryształów spodumenu [3] . W 1914 roku doniesiono, że w kopalni Etta [en] w Południowej Dakocie znaleziono kiedyś kryształ spodumenu o długości 42 stóp (12,8 m) i wadze 90 ton [4] .

Morfologia kryształów

Morfologia kryształów to nauka, która bada, w jaki sposób zachodzi rozwój naturalnych ścianek kryształów, umieszczanie tych ścianek w przestrzeni. Reprezentuje gałąź krystalografii .

Większość naturalnych kryształów ma gładkie kryształowe powierzchnie, w małych rozmiarach; kryształowe powierzchnie są optycznie płaskie i zazwyczaj dają wyraźne odbicia otoczenia (jak w szkle okiennym). W dużych kryształach odbicia są bardziej rozproszone, przez co same ściany nie są idealnie płaskie.

Płaskie powierzchnie kryształów wskazują na poprawność wewnętrznego układu atomów, który charakteryzuje stan krystaliczny substancji .

Znajomość morfologii szlachetnych materiałów koniecznych do uznania takich kamieni w stanie surowym, jak również lepsze jest cięcie danego kryształu.

Struktura krystaliczna

Struktura krystaliczna to ułożenie cząstek (atomów, cząsteczek, jonów) w krysztale. Jako indywidualnie dla każdej substancji, struktura kryształów należy głównego fizyko - chemicznych właściwości substancji. Strukturę krystaliczną o periodyczności trójwymiarowej nazywamy siecią krystaliczną [5] .

Kryształowa komórka

Cząstki tworzące dane ciało stałe tworzą sieć krystaliczną. Jeżeli sieci krystaliczne są stereometrycznie (przestrzennie) takie same lub podobne (mają taką samą symetrię), to różnica geometryczna między nimi polega w szczególności na różnych odległościach między cząstkami zajmującymi miejsca sieci. Odległości między samymi cząstkami nazywane są parametrami sieciowymi. Parametry sieci, a także kąty wielościanów geometrycznych, określane są fizycznymi metodami analizy strukturalnej, na przykład metodami rentgenowskiej analizy strukturalnej.

Ciała stałe często tworzą (w zależności od warunków) więcej niż jedną formę sieci krystalicznej; takie formy nazywane są polimorfami . Na przykład wśród prostych substancji znane są:

Rodzaje kryształów

Kryształy idealne i prawdziwe należy podzielić.

  • Idealny kryształ to obiekt matematyczny pozbawiony jakichkolwiek wad strukturalnych, a także mający w sobie pełną symetrię, wyidealizowane gładkie gładkie krawędzie.
  • Prawdziwy kryształ zawsze zawiera różne defekty w wewnętrznej strukturze sieci, zniekształcenia i nierówności na krawędziach oraz ma zmniejszoną symetrię wielościanu ze względu na specyficzne warunki wzrostu, niejednorodność pożywki, uszkodzenia ideformacje . Niekoniecznie ma ścianki krystalograficzne i prawidłowy kształt, ale zachowuje główną właściwość - regularne położenie atomów w sieci krystalicznej.

Anizotropia kryształów

Wiele kryształów posiada właściwość anizotropii , czyli zależność ich właściwości od kierunku, natomiast w substancjach izotropowych (większość gazów , cieczy , amorficznych ciał stałych ) lub pseudoizotropowych (polikryształy) właściwości nie zależą od kierunków. Proces niesprężystej deformacji kryształów odbywa się zawsze wzdłuż ściśle określonych układów poślizgowych , czyli tylko wzdłuż niektórych płaszczyzn krystalograficznych i tylko w określonym kierunku krystalograficznym . Ze względu na niejednorodny i nierównomierny rozwój deformacji w różnych obszarach ośrodka krystalicznego, między tymi obszarami zachodzi intensywna interakcja poprzez ewolucję pól mikronaprężeń .

Jednocześnie istnieją kryształy, w których nie ma anizotropii.

W fizyce niesprężystości martenzytycznej zgromadzono bogactwo materiału doświadczalnego, zwłaszcza w zakresie efektów pamięci kształtu i plastyczności transformacji . Udowodniono eksperymentalnie najważniejsze stanowisko fizyki kryształów dotyczące dominującego rozwoju odkształceń niesprężystych prawie wyłącznie w wyniku reakcji martenzytycznych . Jednak zasady konstruowania fizycznej teorii niesprężystości martenzytycznej są niejasne. Podobna sytuacja ma miejsce w przypadku deformacji kryształów przez mechaniczne bliźniactwo .

Osiągnięto znaczny postęp w badaniach plastyczności dyslokacyjnej metali . Tutaj nie tylko jasne są podstawowe mechanizmy strukturalne i fizyczne realizacji niesprężystych procesów deformacji, ale także powstają efektywne metody obliczania zjawisk.

Nauki fizyczne badające kryształy

  • Fizyka kryształów bada całość fizycznych właściwości kryształów.
  • Krystalografia bada idealne kryształy z punktu widzenia praw symetrii i porównuje je z prawdziwymi kryształami.
  • Krystalografia strukturalna zajmuje się określaniem struktury wewnętrznej kryształów oraz klasyfikacją sieci krystalicznych. W 1976 roku „wrażenie”, że ziemia jest „wielkim kryształem” zostało obalone przez krystalografa II Szafranowskiego [6] .
  • Optyka kryształów zajmuje się badaniem właściwości optycznych kryształów.
  • Chemia kryształów zajmuje się badaniem struktur krystalicznych i ich związku z naturą materii.

Ogólnie rzecz biorąc, ogromna gałąź naukowa zajmuje się badaniem właściwości prawdziwych kryształów; wystarczy powiedzieć, że wszystkie właściwości półprzewodnikowe niektórych kryształów (na podstawie których powstaje precyzyjna elektronika , aw szczególności komputery ), powstają właśnie na skutek defektów.

Zobacz też

Notatki (edytuj)

  1. Kryształ . Online Słownik Krystalografii . Międzynarodowa Unia Krystalografii.
  2. W. Czernawcew . Gipsowy cud świata // "Dookoła świata" . - nr 11, 2008, s. 16-22
  3. Lit // Encyklopedyczny słownik młodego chemika. 2. wyd. / komp. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - M .: Pedagogika , 1990 .-- s. 136 . - ISBN 5-7155-0292-6 .
  4. Gigantyczne kryształy spodumenu // Uwagi mineralogiczne Seria 3. - 1916 .-- P. 138 .
  5. Struktura krystaliczna // Encyklopedia fizyczna. W 5 tomach. - M .: radziecka encyklopedia. Redaktor naczelny A.M. Prochorow. 1988.
  6. Shafranovsky I. I. Czy Ziemię można nazwać „wielkim kryształem”? // gazeta „Gorniacka Prawda”. 1976. Nr 31. 9 listopada

Literatura

  • Agafonov V.K.Krótka instrukcja przygotowania modeli kryształów // Programy i instrukcje obserwacji i gromadzenia kolekcji z geologii, gleboznawstwa, meteorologii, hydrologii, niwelacji, botaniki i zoologii, rolnictwa i fotografii. [5. wyd.] SPb.: wyd. Chochlik. SPb. Wyspy Natury 1902. S. 30-35.
  • Zorky PM Symetria cząsteczek i struktur krystalicznych. Moskwa: Wydawnictwo Uniwersytetu Moskiewskiego, 1986 .-- 232 s.
  • Likhachev V.A., Malinin V.G. Strukturalno-analityczna teoria siły. - SPb: Nauka. - 471 pkt.
  • Saveliev IV, Kurs Fizyki Ogólnej. M .: Astrel, 2001. ISBN 5-17-004585-9 .
  • Shaskolskaya MP Kryształy. Moskwa: Nauka, 1985.208 s.
  • Schreter V., Lautenschläger K.-H., Bibrak H. i wsp. Chemia: ref. wyd. Moskwa: Chemia, 1989.
  • Shubnikov A.V., Flint E.A., Bokiy G.B. , Podstawy krystalografii, Moskwa - Leningrad, 1940.
  • Shaskolskaya M. , Kryształy, M., 1959; Kostow I., Krystalografia, przeł. z wył., M., 1965.
  • Bunn Ch. , Kryształy, przeł. z ang., M., 1970;
  • Nye J. , Fizyczne właściwości kryształów i ich opis za pomocą tensorów i macierzy, przeł. z angielskiego, wyd. 2, M., 1967.
  • Cheredov V.N., Wady syntetycznych kryształów fluorytu. SPb: Nauka. - 1993 .-- 112 s.

Spinki do mankietów