Аморфні тіла

Монокристали і полікристали

Більшість твердих матеріалів - полікристолічні; вони складаються з безлічі безладно орієнтованих, дрібних кристалічних зерен – кристалітів - дрібних монокристалів. Кожний з дрібних монокристалів анізотропний, але оскільки кристалики орієнтовані хаотично, то в цілому полікристалічне тіло ізотропне. Якщо монокристали яким-небудь способом орієнтувати в певному напрямі, наприклад прокатуванням, то кристалічне тіло стає анізотропним.

Великі поодинокі кристали називають монокристалами. Великі кристали в природі буваютьдуже рідко. Потреба науки і техніки в кристалахвелика, їх широко застосовують у радіотехніці, оптиці та інших галузяхпромисловості та сільського господарства. Наприклад, кристали рубіну використовують у квантових генераторах світла - лазерах. За допомогоюкристалівсегнетової солі добувають ультразвукові коливання. Теперштучно виготовляють монокристали багатьох речовин; кварцу, алмазу,рубіну тощо. Щоб виростити кристали, погрібні особливі умови.

На приклад, для виготовлення алмазу потрібні тиск 10⁴ МПа і температура

1530 °С.

Атомам того самого хімічного елемента можуть відповідати різні за

якостями кристалічні структури. Вуглецю властиві шарувата структура, графіту і просторова структура алмазу, властивості яких цілком різні.

І молекул води може складатися лід п'яти різних кристалічних структур.

Властивість речовини одного складу утворювати різні кристалічні структури, які мають різні фізичні властивості, називається поліморфізмом.

Для кристалічних тіл характерний дальній порядок, тобто правильна

інжюрюваність положень вузлів кристалічних ґрат на будь-яких відстанях у кристалі.

Крім кристалічних тіл є аморфні тіла. Ці тіла, хоч і вважати. їх твердими, є переохолодженими рідинами.Якщо розглядати деякий атом аморфного тіла як центральний, то набліжчі до нього атоми розміщуватимуться в певному порядку, але з відстанью від центрального атома цей порядок порушується і розміщення атомів може бути різним, тобто випадковим. В аморфних тілах на відміну під кристалічних існує тільки ближній порядок у взаємному розміщенні- угідиіх атомів. До аморфних тіл належать скло, пластмаси тощо. Багато тіл, такі, як сірка, гліцерин, цукор тощо, можуть бути як у кристалічному, так і в аморфному стані або, як кажуть, у склоподібній формі. У природі аморфний стан менш поширений, ніж кристалічний.

ТИПИ кристалічних форм

Якщо температура тіла така, що середня кінетична енергія атомів (або молекул), які утворюють його, менша за потенціальну енергію їх взаємодії, утворюються кристали. У кристалічних тілах розміщення атомів відповідає мінімальному значенню потенціальної енергії. Це є умовою стійкої рівноваги. Залежно від характеру сил взаємодії і природи частинок, розміщених у вузлах кристалічних ґрат, розрізняють чотири типи кристалічних ґрат.

1. Атомні кристали. У вузлах кристалічних ґрат розміщені нейтральні

атоми, Між ними існує зв'язок, який має електричний характер. Цей

зв'язок можна пояснити тільки з позицій квантової механіки. Він здійс-

нюється електронними парами, причому від кожного атома бере участь

тільки один електрон. Кількість зв'язків, в яких може брати участь атом,

визначається його валентністю. Прикладами атомних кристалів є алмаз,

графіт (див. рис. 8.3), германій і кремній.

2. Іонні кристали. У вузлах кристалічних ґрат цих кристалів розміщені

іони різних знаків. Зв'язок між ними зумовлений електричними (кулоні в -

ськими) силами взаємодії (притягання) між різнойменними іонами. При-

кладом іонних ґрат є кристал кам'яної солі ΝаСІ (див. рис. 8.2).

3. Металеві кристали. У вузлах кристалічних ґрат розміщені позитивні іони металу, між якими рухаються так звані вільні (валентні) електрони, що утворюють електронний газ. Зв'язок у металевих кристалах забезпечують сили притягання між позитивними іонами, розміщеними у вузлах ґрат, і негативним електронним газом. Ці сили притягання зрівноважуються силами відштовхування, які діють між однойменними іонами. При цьому буде стійка конфігурація іонів. Іони розміщуються один відносно одного на певній відстані, яка називається періодом ґрат.

4. Молекулярні кристали. У вузлах кристалічних ґрат розміщуються

певним способом орієнтовані молекули. Між молекулами діють сили

притягання, характерні для взаємодії молекул. До молекулярних кристалів

належать нафталін, парафін, сухий лід С0₂, лід Н₂0.

Дата добавления: 2015-05-24