Kristallid ja nende omadused

Sõltuvalt sisemisest struktuurist eristatakse kristallilised ja amorfsed tahked ained.
Kristall Nimetatakse tahked ained, mis moodustavad geomeetriliselt korralikult, mis asuvad materjalide osakeste, aatomite või molekulide ruumis. Tellitud, loomulik kokkulepe on moodustatud kosmosekristallvõres - lõpmatu kolmemõõtmeline perioodiline haridus. See toob esile sõlmed (individuaalsed punktid, aatomite ja ioonide raskusaste), rida (ühel sirgel) ja lamedad sõlmed) ja lamedad võrgud (läbivad lennukid läbivad kõik kolm sõlme). Geomeetriliselt õige kristallide kuju See määratakse peamiselt nende rangelt loomuliku sisemise struktuuri poolt. Kristallvõrgu võrgud vastavad tõelise kristallide servadele, võrkude ristumiskohale - kristallide servade ridade ja ribide ristumiskohad - kristallide tipud. Enamik tuntud mineraalide ja kivimite, sealhulgas kivide ehitusmaterjalide, on kristalsed tahked organid.

Kõik kristallid on mitmeid ühiseid põhiomadused.
Ühtsus struktuuri - sama tüüpi aatomite ühendamise muster kõigis osades oma kristallvõre.
Anisotroopia - Erinevus kristallide füüsikaliste omaduste (termilise juhtivuse, kõvaduse, elastsuse ja teiste) paralleelsete ja mitte-paralleelsete suundadega kristallvõret. Kristallide omadused on samad paralleelselt suunas, kuid mitte-alotsile mitte-paralleelselt.
Isekonverteeritud võime. Vormi õige polühedroni vaba kasvu kristallid.
Sümmeetria - Võimalus kombineerida kristalli või selle osad teatud sümmeetriliste transformatsioonidega, mis vastavad nende ruumiliste restide sümmeetriale.
Amorfsed või mineraloogid nimetatakse tahkete kehade jaoks, mida iseloomustavad korduvad, kaootilised (nagu vedelas) kategooriate asukoha järgi (aatomid, ioonid, molekulid), näiteks klaas, vaigud, plastid jne. Amorfne aine eristub isotroopia Omaduste puudumist, hästi väljendunud temperatuuri puudumist. Sulamine ja looduslik geomeetriline kuju.
Mineraalide kristallvormide uuring näitas, et kristallide maailma iseloomustab nende lõigatud geomeetrilise kuju sümmeetria.
Sümmeetrilist peetakse objektile, mida saab teatud transformatsioonidega ise ühtlustada: pöördeid peegli tasapinnal, peegeldus sümmeetria keskel. Geomeetrilised pildid (lisavannused, sirged jooned, punktid), mille kombineeritud joondamist nimetatakse sümmeetriaelementideks. Nende hulka kuuluvad sümmeetriateljed, sümmeetria lennukid, sümmeetriakeskus (või inversioonikeskus).
Sümmeetria keskel on joonise sees eriline punkt, mille kaudu viivad läbi mis tahes otsene see võrdse vahemaa tagant ja selle vastupidised osad. Sümmeetriatasand on kujuteldav tasapind, mis jagab joonise kaheks võrdseks osaks, nii et üks osadest on peegli peegeldumise teine. Sümmeetria telje nimetatakse kujuteldava sirgjooneks, pöörates ümber, mille ümber on samad osad mõne kindla nurga all.

Kristallistruktuuris iseloomustavad mineraalid on teatud tüüpi kristallvõre, osakesi, kus on keemilised sidemed. Valence Elektronide esildiste põhjal eristatakse neli keemiliste sidemete liiki:

1) ioonsed või heteropollar (mineraalgeel),

2) kovalentne või homeopolar (mineraal-teemant),

3) metallist (mineraal-kuld),

4) molekulaarne või van der waingova. Suhtluse olemus mõjutab kristalliliste ainete omadusi (ebakindlus, kõvadus, suremus, sulamistemperatuur jne). Kristallis, ühe tüüpi side (homodesmic struktuur) või mitut tüüpi (heteodessiline struktuur).

Loeng 16.

Kristallide füüsikalised omadused

Tahkete kehade struktuuri ja füüsikaliste omaduste uurimine tegeleb tahke füüsikaga. Selles asutatakse füüsikaliste omaduste sõltuvus aine aatomi struktuurist, arendab meetodeid uute kristalliliste materjalide saamiseks ja uurimiseks kindlaksmääratud omadustega.

Kristallide füüsikalised omadused määratakse kindlaks:

1) kristallidesse kuuluvate keemiliste elementide olemus;

2) keemilise side tüüp;

3) struktuuri geomeetriline iseloom, s.o aatomite vastastikuse paigutuse kristallstruktuuris;

4) struktuuri ebatäiuslikkus, st defektide olemasolu.

Teisest küljest on see tavaliselt kristallide füüsikalised omadused hindame tavaliselt keemilise side tüüpi.

Kristallide tugevus on kõige lihtsam viis nende mehaaniliste ja termiliste omaduste hindamisel. Tugevam kristall, seda suurem on selle kõvadus ja kõrgem sulamispunkt. Kui me uurime kõvaduse muutust, muutustega sama tüüpi sama tüüpi koostisega ja võrrelge saadud andmeid sulamistemperatuuride vastavate väärtustega, siis võib nende muutmisel täheldada "paralleelsust" Omadused.

Lubage mul teile meelde tuletada, et kristallide füüsikaliste omaduste kõige iseloomulikum tunnusjoon on nende sümmeetria ja anisotroopia. Anisotroopse sööde iseloomustab mõõdetud vara sõltuvus mõõtmissuunast.

Oleme juba öelnud, et kristallokeemia on tihedalt seotud kristallograafia ja füüsikaga. Seetõttu, kristallfüüsika peamine ülesanne (Kristallograafia osa, kes uurib kristallide füüsikalisi omadusi), on kristallide füüsikaliste omaduste mustrite uurimine nende struktuurist, samuti nende omaduste sõltuvust välistest mõjudest.

Ainete füüsikalisi omadusi saab jagada kaheks rühmaks: struktuuriliselt tundlikud ja struktuuriliselt tundlikud omadused. Esimene sõltub kristallide aatomi struktuurist, teine \u200b\u200b- peamiselt elektroonilisest struktuurist ja keemilise side tüübist. Esimese näide võib olla mehaanilised omadused (mass, tihedus, soojusvõimsus, sulamistemperatuur jne), teise soojuse ja elektrijuhtivuse näide, optiliste ja muude omaduste näide.

Seega täheldatakse vabade elektronide olemasolust tingitud metallide hea elektrijuhtivus mitte ainult kristallides, vaid ka sulatatud metallides.

Iooniline olemus suhtlemise avaldub eelkõige asjaolu, et paljud soolad, näiteks leelismetallihalogeelid, lahustatakse polar lahusteid, dissotsiering ioonid. Siiski ei saa lahustuvuse puudumise fakt veel tõendeid mittepolaarse ühenduse olemasolu kohta. Seega on siduv energia, näiteks oksiidid nii suuremad kui leeliseliste halogeniteenergia, et dielektriline vee dielektriline konstant on juba ebapiisav ioonide eraldamiseks kristallist.

Lisaks võivad mõned ühendid, peamiselt homeopolari kommunikatsioonitüübiga polaarse lahusti suure dielektrilise konstantide mõju all lahusesse ioonidesse, kuigi kristalse olekus ioonsete ühenditega ei pruugi nad olla (näiteks NSL, HBR).

Heteodessilistes ühendites, mõned omadused, näiteks ühendite mehaaniline tugevus, sõltub ainult ühest (nõrgematest) kommunikatsioonist.

Seetõttu võib kristallide pidada ühelt poolt katkendina (diskreetne) keskkond. Teisest küljest võib kristallilist ainet pidada tahke anaisotroopse söötmena. Sellisel juhul on füüsikalised omadused, mis ilmnevad teatud suunas, sõltuvad ülekandest (ülekanne). See võimaldab teil kirjeldada sümmeetria füüsikaliste omaduste abipunktide rühma sümmeetria.

Kirjeldades kristallide sümmeetriat, võtame arvesse ainult välist vormi, st arvestab geomeetriliste andmete sümmeetria. P. Curi näitas, et materjali näitajate sümmeetria kirjeldab lõpmatu arvu punktrühmadega, mis piirides kipuvad seitsmele seitsmele sümmeetria rühmale (pöörleva koonuse perekonnad, statsionaarne koonus, pöörlev silindri keerdilinder, \\ t Fikseeritud silinder, pöörleva pinnapunktide pall, perekondlik perekond).

Piirpunktirühmad - Curie rühmad -helista dot grupid, mis sisaldavad lõputute tellimuste teljeid. On ainult seitse piiri gruppi: ¥, ¥ mm, ¥ / m, ¥ 22, ¥ / mm, ¥ / ¥ / ¥ mm.

Crystal'i sümmeetriapunkti ja selle füüsikaliste omaduste sümmeetria vaheline suhe sõnastati Saksa füüsik F. Neumann: füüsiliste omaduste materjal tuvastab sama liiki sümmeetria selle kristallograafilise vormi.Seda sätet on tuntud kui Neumani põhimõte.

Student F. Neman Saksa füüsik V. faigt selgitas oluliselt kindlaksmääratud põhimõtet ja sõnastati selle järgmiselt: Iga füüsilise vara sümmeetriagrupp peaks sisaldama kõiki kristallide sümmeetria rühma punkti elemente.

Kaaluge kristallide füüsikalisi omadusi.

Kristallitihedus.

Aine tihedus sõltub aine kristallstruktuurist, selle keemilise koostisest, aatomite pakendi koefitsienti, valentside ja selle osakeste raadioni.

Tihedus varieerub temperatuuri ja rõhu muutuse tõttu, kuna need tegurid põhjustavad aine laiendamist või kokkusurumist.

Struktuuri tiheduse sõltuvust saab demonstreerida kolme AL2SIO5 modifikatsiooni abil:

· Andaluusite (R \u003d 3,14-3,16 g / cm3);

· Sillimeniit (R \u003d 3,23-3,27 g / cm3);

· Kianit (R \u003d 3,53 - 3,65 g / cm3).

Kristallstruktuuri pakkimiskoefitsiendi suurenemisega suureneb aine tihedus. Näiteks, kui grafiidi polümorfne üleminek teemantis, muutes süsinikuaatomite koordineerimise arvu muutus 3 kuni 4, suureneb vastavalt 2,2-3,5 g / cm3 tihedus.

Tõeliste kristallide tihedus on tavaliselt väiksem kui hinnanguline tihedus (ideaalsed kristallid) nende struktuuride defektide olemasolu tõttu. Teemanttihedus, näiteks kõigub vahemikus 2,7-3,7 g / cm3. Seega võib kristallide tegeliku tiheduse vähendamiseks hinnata nende defekti astet.

Tihedus muutub ja muutustega aine keemilise koostisega isomorfse asenduste ajal - ülemineku ajal isomorfse rea ühest liikmest teisele. Näiteks mitmetes oliviinides (Mg., Fe.2+ )2[ Sio.4 ] Tihedus suureneb kui MG2 + katioonid FE2 + R \u003d 3,22 g / cm3 alates forsteritest on asendatud. Mg.2 [ Sio.4 ] R \u003d 4,39 g / cm3 FAiandita.

Kõvadus.

Kõvaduse all tähendab kristalli resistentsuse aste välise mõjuga.Kõvadus ei ole füüsiline pidev. Selle väärtus sõltub mitte ainult uuritud materjalist, vaid ka mõõtmistingimustest.

Kõvadus sõltub:

· Struktuuri tüüp;

· Pakendikoefitsient (spetsiifiline gravitatsioon);

· Laadige kristallide moodustamine.

Näiteks polümorfsed modifikatsioonid Caco3 - kaltsiit ja Aragita - on vastavalt tihedus 3 ja 4 ning erinevad nende struktuuride erineva tihedusega:

· Kaltsitruktuuri jaoks KEC \u003d 6 - R \u003d 2,72;

· Aragonit struktuuri jaoks KEC \u003d 9 - R \u003d 2,94 g / cm3).

Mitmes võrdselt konstrueeritud kristallidest suureneb kõvadus suurendades tasusid ja vähendada katioonide suurust. Olemasolu struktuurides piisavalt suur anioonid nagu F-, OH-, H2O molekulid vähendab kõvadust.

Erinevate kristallide vormide äärel on erinev retikulaarne tihedus ja erinevad nende kõvadusest. Seega on Octahedroni (111) piirid suurema retikulaarse tiheduse piire võrreldes kuubi servadega (100), teemantide struktuuris suurim kõvadus.

Võime deformatsiooni.

Kristalli võime plastist deformatsioonini määratakse peamiselt selle keemilise sideme iseloomuga struktuurielementide vahel.

Kovalentne sideRange orientatsiooniga nõrgendab järsult aatomite väiksemaid nihkeid üksteise suhtes. Seetõttu kristallid kovalentse sideme tüübiga (SB, BI, SE jne) ei näita võimeid plastist deformatsiooni.

Metallist sidesee ei ole suunatud aatomite nihkumise suhtes üksteise suhtes nõrga muutuste suhtes. See määrab metallide suure plastilisuse (pitching). Kõige Dary on need metallid, mille struktuurid on ehitatud kuupmeetri tiheduse pakendi seadusega, millel on neli laigutamiskihtide suunda. Vähem sepistatud metallid kuusnurkne tihe pakend - ühe suunas tihedam kihtide. Seega, raua A-Fe ja B-Fe polümorfsete modifikatsioonide hulgas, kõvadus peaaegu ei ole (I tüüpi võre), samas kui G-Fe kuupmeetri tihe pakendiga (Grausent Cubic Grille) - metallist Cu, PT, AU Ag jne.

Ioonide kommunikatsioon Vahet pole. Seetõttu on tüüpilised ioonkristallid (NaCl, CAF2, CATE jne) sama habras kui kovalentse sideme kristallid. Kuid samal ajal omavad neil väga kõrge plastilisuse. Lükake neis jätkub teatavate kristallograafiliste suundade kaudu. See on tingitud asjaolust, et kristallide struktuur saab valida võrgusilma (110), mis on moodustatud kas ühe Na + ioonide või koonusega. Plastist deformatsiooniga liigub üks lame võrk suhteliselt naaberriiki nii, et Na + ioonid libistavad kliski. Laenduskulude dispersioon külgnevatel võrkudes takistab katkestuste katkemist ja need jäävad paralleelselt nende esialgse asendiga. Nende kihtide libisemine toimub minimaalse kahjustusega aatomite asukohas ja see on kõige lihtsam.

Kristallide termilised omadused.

Soojusjuhtivus on tihedalt seotud sümmeetriaga. Kõige selgemalt saab tõendada järgmisel kogemusel. Kolme kristallide nägu õhuke kiht kolme kristallide nägu: Kuuba, kuusnurkne prism, otsene paralleelne. Õhuke kuuma nõela serv puudutab nende kristallide nägu. Sulamiste laigude piirjooned on võimalik hinnata soojuse paljundamise kiirust nägude tasakaalustes erinevates suundades.

Kuubijalise kristallide puhul on kõigil servadel sulamiste laigude kontuurid ringi kujul, mis näitab sama kiirust soojuse jaotamise kõigis suundades kuuma nõela puudutamise punktist. Slaadide kujul ringide ideedes kõigil klassi kuupmeetri kristallis on seotud selle sümmeetriaga.

Kuupäeva prisma ülemise ja alumise servade laigude kujul on ka ringi vorm (keskmise kategooria kristallide põhiteljega risti veetasandil olev soojuskiirus on kõigis suundades samad. Kuusnurkne prisma servadel on sulamistemperatuuril ellipsi vorm, kuna 2. tellimuse teljed on nende nägude suhtes risti.

All klassid otsese paralleepipeedi (ortogonaalne Syngony Crystal), sulamiste plekkidel on ellipsi vorm, kuna 2. tellimuse teljed on risti nende graafikute.

Seega sõltub kristallide soojuse paljundamise kiirus otseselt sellest, kas see levib mööda sümmeetria lineaarset elementi. Kubic Singonia kristallid Soojuse paljundamise pinnal on sfääri vorm. Järelikult on kuupmeetrijuhtivuse suhtes seoses kuupmeetriskristallidena isotroopne, s.o kõikides suundades on samaväärsed. Termilise juhtivuse pind keskmise kategooria kristallid Seda väljendab pöörlemise ellipsoide poolt (paralleelselt põhiteljega). Sisse madalaima riike kristallidaI Kõik soojusjuhtivuse pinnad on ellipsoidi kujul.

Termilise juhtivuse anisotroopia on tihedalt seotud kristalse aine struktuuriga. Niisiis vastavad kõige tihedad aatomite võrgud ja read soojusjuhtivuse suured väärtused. Seetõttu on kihilised ja ahelakristallid suured erinevused termilise juhtivuse suunas.

Termiline juhtivus sõltub ka kristallide defektsuse astmest - defektsemates kristallides on see madalam kui sünteetilisest. Aine amorfses seisukorras on madalam soojusjuhtivus kui sama koostise kristallid. Näiteks on kvartsiklaasi soojusjuhtivus oluliselt madalam kui kvartside kristallide soojusjuhtivus. Sellel varal põhineb kvartsiklaaside laialdane kasutamine.

Optilised omadused.

Iga aine teatava kristallstruktuuriga ainet iseloomustavad omapärased optilised omadused. Optilised omadused on tihedalt seotud tahkete ainete kristalse struktuuriga, selle sümmeetriaga.

Optiliste omaduste puhul võib kõiki aineid jagada optiliselt isotroopse ja anisotroopsena. Esimene hõlmab amorfseid organeid ja kõrgeima kategooria kristalle teisele - kõik teised. Optilises isotroopsetes andmetes on valguse laine, mis on elektromagnetilise iseloomu ristse harmooniliste võnkumiste kombinatsioon sama kiirusega kõigis suundades. Samal ajal esinevad elektri- ja magnetväljade pinge kõikumised ka igasuguste piirkondade kaudu, kuid tala suunas risti risti. Selle suunas, kerge energia edastatakse. Seda valgust kutsutakse loomulik või ebakindel (Joonis a, b).

Optiliselt anisotroopsetes meedias võivad erinevates suundades laine paljundamise määr olla erinev. Teatud tingimustel on võimalik saada nn polariseeritud valgusMilleks kõik elektri- ja magnetväljade vektori võnkumised hoitakse rangelt määratletud suunas (joonis, D). Sellise polariseeritud valguse käitumise kohta kristallides põhineb kristalloopsiõppe meetod polarisatsiooni mikroskoobi abil.

Double Beampleplane valgus kristallides.

lineaarselt polariseeritud võnkumiste vastastikku risti äärikutega. Valguse lagunemine kaheks polariseeritud tala nimetatakse double Beamplan või hammustada.

Valguse seondumist täheldatakse kõigi Singoniuse kristallidesse, välja arvatud kuupmeetri. Alam-ja keskmise kategooria kristallid, hammustada esineb kõigis suundades, välja arvatud üks või kaks suunda, kutsus optilised teljed.

Bondani nähtus on seotud kristallide anisotroopiaga. Kristallide optiline anisotroopia väljendatakse selles, et kerge paljundamise kiirus nendes on erinevates suundades erinev.

Sisse keskmise kategooria kristallid Optilise anisotroopia paljude suundade hulgas on üks suund - optiline telgmis langeb kokku 3., 4., 6. tellimuse peamise teljega. Selles suunas on valgus kustutamata.

Sisse madalamad kategooria kristallid Seal on kaks suundi, mis valgust ei jagata. Nende suundadega risti ristlõiked langevad kokku optiliselt isotroopsete osadega.

Optiliste omaduste struktuuripära mõju.

Kristallilistes konstruktsioonides koos Deckpped aatomite kihidega ületab kihi sees olevate aatomite vaheline kaugus lähimate kihtide asuvate lähimate aatomite vahemaa. Sarnane korrektsus toob kaasa lihtsamale polarisatsiooni, kui valguslaine elektrivõlkide pinge vektor on paralleelne kihtide tasapinnaga.

Elektriomadused.

Kõiki aineid saab jagada juhtmeks, pooljuhtideks ja dielektriks.

Mõned kristallid (dielektrics) polariseeritakse väliste mõjude mõju all. Dielektriide võime Polarize on üks nende põhilisi omadusi. Polarisatsiooniks on protsess, mis on seotud dielektrilise elektrilise elektrilise elektrilise valdkonna tegevusega elektrilise elektrilise valdkonna all.

Kristallograafia ja tahke füüsika, oluline teoreetiline praktiline väärtus saadi piesoelektri ja püroelektrienergia.

Piezoelektriline efekt -mõnede dielektriliste kristallide polarisatsiooni muutmine mehaanilises deformatsioonis. Tulenevate tasude suurus on proportsionaalne rakendatud tugevusega. Laadimismärk sõltub kristallstruktuuri tüübist. Piezoelektriline toime esineb ainult kristallides, millel puudub inversiooni keskpunkt, st polaarsuunad. Näiteks Si02 kvarts kristallid, Sphaleriit (ZNS).

Püroelektriline efekt - Elektriliste tasude välimus mõne kristallide pinnale kuumutamisel või jahutamisel. Püroelektriline efekt esineb ainult ühe polaarse suunaga dielektrilistes kristallides, mille vastassuunas olevad otsad ei saa joondada selle sümmeetria rühma ühe toimimisega. Elektriliste tasude välimus võib toimuda ainult teatud polari suunad. Nende piirkondade risti servad saavad erinevaid tasusid: üks on positiivne ja teine \u200b\u200bon negatiivne. Püroelektriline toime võib esineda kristallides, mis kuuluvad ühele polaarsele sümmeetriaklassidele: 1, 2, 3, 4, 6, m, mm2, 3M, 4 mm, 6 mm.

Geomeetrilisest kristallograafiast järeldub, et sümmeetria keskele läbivad juhised ei saa olla polar. Sümmeetria tasandite suhtes ei tohi olla polaarseid ja juhiseid, mis on risti ja isegi tellimuse telgede suhtes risti.

Püroelektrilises klassis eristatakse kahte alaklassit. Esimene hõlmab lineaarseid püroelektriene, kus välises valdkonnas elektriline polarisatsioon sõltub lineaarselt elektrivälja tugevusest. Näiteks TOURMALINE NAMGAL3B3.SI6 (O, OH) 30.

Kristallide teise alaklass nimetatakse ferroelectrics. Nad sõltuvad polarisatsiooni sõltuvus sisevälja tugevusest mittelineaarse iseloomuga ja polalariobitavus sõltub välise välja väärtusest. Mittelineaarne polarisatsiooni sõltuvus elektrivälja tugevusest iseloomustab hüstereesi silmus. Ferroelecricsi funktsioon hõlmab elektripolarisatsiooni säilitamist välise välja puudumisel. Tänu sellele, kristallid ferroelektrilise soola (seega nimi ferroelectric) osutus usaldusväärne valdaja elektrienergia ja elektriliste signaalide salvestajad, mis võimaldab neil kasutada "mälu rakud".

Magnetilised omadused.

See on organite võime suhelda magnetväljaga, s.o magnetiseeritakse neid magnetväljale paigutamisel. Sõltuvalt magnetilise vastuvõtlikkuse suurusest eristatakse diamagneetilised, paramagnetilised, ferromagnetilised ja antiferromagnetilised kristallid.

Kõigi ainete magnetilised omadused sõltuvad mitte ainult nende kristallstruktuuri omadustest, vaid ka nende aatomite (ioonide) osade iseloomust (ioonide), st magnetismi sõltuvalt kestade ja nuclei elektronstruktuuriga, samuti orbitaalliikumine nende ümber elektronide ümber (keerutused).

Kui õhkrukiirus elektronide liikumise orbiidil muutub magnetvälja magnetvälja magnetväljal, kuna täiendavat pöörleva liikumise rakendatakse esialgse pöörleva liikumise elektronide ümber kerneli tulemusena mis aatom saab täiendava magnetilise hetkel. Sellisel juhul, kui kõik aatomi vastaspoolsed elektronid on rühmitatud paari (joonis a), siis kompenseeritakse elektronide magnetilised hetked ja nende kogu magnetiline hetk on null. Selliseid aatomeid nimetatakse diamagnetilisteks ja ainetest, mis koosnevad neist - diagrambletics. Näiteks inertseid gaasid, metallid alarühmades - CU, AG, AU, ZN, CD, enamik ioonse kristalle (NaCl, CAF2), samuti aedava kovalentse sidemega - BI, SB, Ga, grafiit. Kihiliste struktuuride kristallidesse, magnetilise tundlikkuse suundades asuvad suundades on märkimisväärne ületamine risti suundades.

Kui täidetakse elektrooniliste kestadega aatomites, püüavad elektronid olla võrreldamatu. Seetõttu on olemas suur hulk aineid, elektronide magnetilisi hetki, mille aatomitel on juhuslikult paigutatud ja välise magnetvälja puudumisel, ei esine neid magnetiliste hetkede spontaanset orientatsiooni (joonis b). Kogu magnetiline hetk, mis on põhjustatud paarikaupa ja nõrgalt suheldes üksteisega elektronidega nõrgalt, on püsiv, positiivne või mõnevõrra suur kui dielektrika. Selliseid aatomeid nimetatakse magnetilisteks ja aineteks - paramagnetid. Paramagneti valmistamisel magnetväljale omandavad desorientatiivsed selja mõned orientatsioon, mille tulemusena täheldatakse kolme tüüpi kompenseerimata magnetiliste hetkede tellimist - kolme tüüpi nähtusi: ferromagnetism (joonis B), antiferromagnetism (joonis d) ja ferrimagnetism (joonis D).

Ferromagnetilised omadusedon aineid, aatomite magnetilisi hetki (ioonid), millest on üksteisega paralleelsed, mistõttu võib välise magnetvälja suurendada miljoneid korda. Rühma nimi on seotud FE, Ni alarühma elementide olemasoluga.

Kui individuaalsete paralleelsete aatomite magnetilised hetked on võrdsed, on aatomite kogu magnetheem null. Selliseid aineid nimetatakse Antiferromagnets.Nende hulka kuuluvad üleminek oksiidid - MNO, NIO, COO, FEO, paljud fluoriide, kloriidid, sulfiide, seleniide jne

Kristallstruktuuri aatomite paralleelsete hetkede ebavõrdsusel on kogu hetkel erinev nullist ja sellistel struktuuridel on spontaanne magnetiseerimine. Sellised omadused omavad ferriit(Fe3o4, granaatirühma mineraalid).

Arvestades erinevaid kristalle, näeme, et nad on kõik erinevad kuju, kuid mõni neist esindab sümmeetrilist keha. Tõepoolest, sümmeetria on üks kristallide peamisi omadusi. Me nimetame keha sümmeetrilist, mis koosneb võrdsetest identsetest osadest.

Kõik kristallid on sümmeetrilised. See tähendab, et igas kristallilises polühedroni puhul on võimalik leida sümmeetriaplokid, sümmeetria telje, sümmeetriakeskuste telje ja muid sümmeetriaelemente, et samad osad polühedroni kombineeritakse üksteisega. Tutvustame teist sümmeetria - polaarsusega seotud kontseptsiooni.

Iga kristallilise polühedron on teatud komplekt sümmeetria elemente. Selle kristallide kõigi sümmeetria elementide täielikku komplekti nimetatakse sümmeetriaklassiks. Nende arv on piiratud. Matemaatiline tähendab, et kristallides on 32 tüüpi sümmeetriat.

Mõtle tüüpide sümmeetria kristallis. Kõigepealt võib sümmeetriatelje ainult 1, 2, 3, 4 ja 6 korraldused olla kristallides. Ilmselgelt ei ole sümmeetria 5, 7. ja üle tellimuste telg võimalik, sest sellise struktuuriga ei täida aatomiread ja võrgud ruumi pidevalt, heitkoguseid tekib aatomite tasakaalu asendite vahelised lüngad. Aatomid ei ole kõige stabiilsemad positsioonid ja kristalne struktuur variseb.

Kristallilises polühedronis leiate erinevaid sümmeetria elementide kombinatsioone - mõned on vähe, teised on palju. Sümmeetria kohaselt jagatakse kristallide sümmeetria teljed kolme kategooriasse.

Kõrgeim kategooriasse kuuluvad kõige sümmeetrilisemad kristallid, neil võib olla mitmeid tellimuste 2, 3 ja 4 sümmeetria teljeid, 6. tellige teljeid, võib esineda tasandeid ja sümmeetriakeskusi. Nende vormide hulka kuuluvad kuubik, oktahedron, tetrahedron jne. Neil kõigil on ühine omadus: need on umbes samad kõigis suundades.

Keskmise kategooria kristallid võivad olla teljed 3, 4 ja 6 tellimused, kuid ainult üks. Mõnevõrra korral võib kahe tellimuse teljed olla võimalikud sümmeetria- ja sümmeetriakeskused. Nende kristallide vormid: prisma, püramiidid jne. Ühine omadus: terav erinevus koos sümmeetria peamises teljel.

Kristallidest kõrgeima kategooriasse kuuluvad: Diamond, Quartz, Grenaadid Gernaadid, Silikoon, vask, alumiinium, kuld, hõbe, hall volfram, raud; Kesk-kategooria - grafiit, ruby, kvarts, tsink, magneesium, valge tina, turmaliin, beryl; Et alandada kipsi, vilgu, vasksulfaati, segteenindaja, jne muidugi kõik olemasolevad kristallid loetletud selles nimekirjas, kuid ainult kõige kuulsam neist.

Kategooriad omakorda on jagatud seitse Singoniusse. Tõlgitud kreeka "Singonia" tähendab "kirurg". Sama telgedega kristallid ühendatakse singleks ja seetõttu sarnaste pöördenurgadega struktuuriga.

Esiteks tasub märkida kaks kristallide peamist omadust. Üks neist on anisotroopia. Selle termin tähendab omaduste muutust sõltuvalt suunas. Samal ajal on kristallid homogeensed kehad. Kristallilise aine homogeensus on see, et sama vormi kaks osa ja sama orientatsioon on omaduste järgi samad.

Rääkige kõigepealt elektriomaduste kohta. Põhimõtteliselt võib metallide näites käsitleda kristallide elektrilisi omadusi, kuna metallid ühes riigis võivad olla kristallilised ühikud. Elektronid, vabalt liikuvad metallist, ei saa välja tulla, sest see on vaja kulutada energiat. Kui kiirgune energia kulub, siis elektronide eraldamise toime põhjustab nn fotoelektrilise toime. Sarnast toimet täheldatakse ühes kristallides. Kristallide sees olev elektrontoliit orbiidil põhjustab viimases metallist juhtivust (sisemine fotogalvaaniline toime). Tavapärastes tingimustes (ilma kiiritamiseta) ei ole sellised ühendid elektrilised voolujuhised.

E. Bertoliini tegeleti kergete lainete käitumisega kristallidesse, mis märkisid kõigepealt, et lained käituvad mittestandardist kristallide läbimisel. Ühel päeval visandas bertaliini islandi ploomi diograni nurgad, siis ta pani kristalli joonistele, siis nägi teadlane esimest korda, et iga rea \u200b\u200blõhenemine. Ta otsis mitu korda, et kõik Spadeni kristallid jagasid valgust, ainult siis bertaliin kirjutas traktaliini "eksperimendid kahe purustatud islandi kristalliga, mis viis imelise ja erakorralise murdumise avastamiseni (1669). Teadlane saatis oma eksperimentide tulemused mitmetesse riikidesse üksikute teadlaste ja akadeemiateni. Tööd võeti täieliku usaldamatusega. Briti Teaduste Akadeemia eraldas teadlaste rühma, et kontrollida seda seadust (Newton, Boyle, GUK jne). See autoriteetne komisjon tunnistas fenomen juhuslikult ja seadus on olematu. Bardina eksperimentide tulemused unustasid.

Alles pärast 20 aastat kinnitasid kristlased Guygens BERTALIA avamise õigsust ja avas kahe-pärandi kvartsis. Paljud teadlased, kes hiljem selle varaga tegelevad, kinnitasid, et mitte ainult islandi vahetustehingud, vaid paljud teised kristallid.

Ärge jagage kõrgeima kategooria valguse kristalle, nagu teemant, kivisool, alum, granaadid, fluoriit. Neil on üldiselt paljude omaduste anisotroopia on nõrgem kui ülejäänud kristallides ja mõned omadused on isotroopsed. Kõigis alumise ja keskmise kategooria kristallides, kui need on läbipaistvad, täheldatakse valguse kahekordset murdumist.

Refraktsioon tekib tingitud valguse kiiruse erinevusest erinevates keskkondades. Nii klaasis on valguse kiirus 1,5 korda väiksem kui õhus, seetõttu on murdumisfaktor 1,5.

Põhjus kahe-iRended on anisotroopia valguse kiiruse kristallid. Isotroopilise laine keskmise, lained erinevad kõigis suundades sama, justkui raadiusega palli. Kristallides erinevad valgus- ja helilained mitte-ringkondades ja nende lainete kiirus, mis tähendab erinevates suundades murdumisindeksid erinevad.

Kujutage ette, et kristallis on kerge lõhkumise ray, käitub nagu "tavaline", st. See läheb kõigis suundades palli raadiuses, teine \u200b\u200b- "erakordne" - läheb ellipsoidi raadiusele. Sellises kristallis on üks suund, milles ei ole kahetrünnakuid. Tavalised ja erakorralised kiirgused lähevad kokku, valguse tala ei ole jagatud. Seda nimetatakse optiliseks teljeks. Nii käituge seoses keskmise kategooria kristallide valgusega, nii et neid nimetatakse optiliselt uniaksiaalseks. Madalaimate kategooriate kristallides kogeb valgus ka kahekordse murdumise, kuid mõlemad kiirgused käituvad nagu erakordne, mõlemad murdumisnäidised kõikides suundades on erinevad ja mõlemad jagavad ellipsoid raadiusega. Madala kategooria kristallid nimetatakse optiliselt biaksiaalseks. Kõrgeima kategooria kristallid, kus valgus lahkneb palli raadiuses kõigis suundades, on sama, mida nimetatakse optiliselt isotroopseks.

Kahetaktilise kristallide läbimine, valguse laine ei ole mitte ainult jagatud, vaid iga moodustunud rad moodustasid ka polariraiseerunud, mis on paigutatud üksteise suhtes risti kahele tasandile. Laine käitub sarnaselt, sest See peab läbima aatomi võre, kelle auastmed asuvad selle ees. Seetõttu laguneb kahe lainega kristallides kristallides, kus võnkumise lennukid on vastastikku risti.

Sellised tahkete kehade omadused elastsuse, tugevuse, pinna pingetena määratakse aatomite ja kristallide struktuuri interaktsiooniga. Interatuuri suhtlemise jõudude uurimine on näiteks võimalik, et määrata kindlaks elastsuse mooduli suurus, materjali tugevuspiir, kristallide ja pinna pinge koefitsient.

Seega on hinnangulised tahkete organite omadused hinnanguliselt, kuid kõige lihtsam viis seda ideaalsete ioonse kristallide tegemiseks on kõige lihtsam. Selliste kristallide võre, positiivsed ja negatiivsed ioonid on asendusliikmed. Hindamiseks kõigepealt on vaja välja selgitada interatomite suhtlemise kogus, mis ioonse kristallides määratakse kahe ioonide vahelise suhtluse võimsusega.

Interatiilise interaktsiooni jõudude sõltuvus aatomite keskuste vahelisest kaugusest tahketes organites on järgmine:

1) On samaaegseid aatomeid atraktsiooni ja tõrjutuse jõudu. Sellest tulenev interatomilise koostoime jõud on nende kahe jõu summa.

2) vähenemine vahemaa tõusujõud aatomid suurenevad oluliselt kiiremini kui atraktsioonijõud, mistõttu on olemas teatud vahemaa, kus atraktsioonitugevus ja tõrjutuse jõud on võrdsustatud ja sellest tulenev jõud muutub nulliks. Isese kristallis asuvad ioonid üksteisest R0 kaugusel. Kui aatomite vaheline kaugus on väiksem kui tasakaal (R on väiksem kui r0), valitseb tõrjumisjõud, kui (r on suurem kui r0), siis atraktsiooni jõud valitseb.

Need interatomiliste jõudude omadused võimaldavad kaaluda osakesi, mis moodustavad kristallidena tahkete elastsete pallidena, mis suhtlevad üksteisega. Kristalli venitamise deformatsioon toob kaasa naaberpalli keskuste vahelise vahemaa suurenemisele ja atraktsioonide ülekaalusele ja kokkusurumise deformatsioonile - selle vahemaa vähenemisele ja tõrjumise jõudude ülekaalusele vähenemisele.

Tugevusala nimetatakse tavaliselt suurima pinge, mis talub materjali, mitte hävitada. Kui proov on pinge, määratakse tõmbetugevus sõltumatute interatomiliste atraktiivsuse suure maksimaalse väärtusega ristlõikepindade ühiku kohta ristlõikega risti.

Saadud interatomilise interaktsiooni saavutamiseks jõuab maksimaalse väärtuse, kui aatomi keskused on üksteisest R1 kaugusel. Kui venitamine suureneb veelgi, muutuvad interaktsiooni jõud nii väikeseks, et aatomite vahelised seosed on katki.

Kristallide peamised omadused on anisotroopia, homogeensus, võime ise välja kuulutada ja pideva sulamispunkti olemasolu määrab nende sisemise struktuuriga.

Joonis fig. 1. Näide anisotroopia - kristall mineraalse düstenn. Pikisuunas on selle kõvadus 4,5, põiksuunas - 6. © Vanema Géry

Seda vara nimetatakse endiselt mittekaotuseks. On väljendatud asjaolu, et kristallide füüsikalised omadused (kõvadus, tugevus, soojusjuhtivus, elektrijuhtivus, kerge paljundamise kiirus) ei ole samad juhised. Mitte-paralleelsete suundade kristallstruktuuri moodustavad osakesed võtavad üksteisest välja erinevates vahemaades, mille tulemusena peaks kristallilise aine omadused olema sellistes suundades erinevad. Iseloomulik näide aine väljendunud anisotroopia on vilgu. Kristallplaadid selle mineraali on kergesti lõhustatud ainult lennukid paralleelselt selle lamellousiness. Põõsastes suundades on vilguplaadid palju raskem.

Aniseotroopia ilmneb ise asjaolu, et kui lahusti kristalliga kokku puutute, on keemiliste reaktsioonide kiirus erinevates suundades erinev. Selle tulemusena omandab iga kristallide lõpetamise ajal oma iseloomulikud vormid, mis kannavad söövitamisnäitajate nime.

Amorfseid aineid iseloomustab isotroopia (võrrand) - füüsikalised omadused kõigis suundades ilmnevad samad.

Ühtsus

On väljendatud selles, et kristallilise aine elementaarsed mahud, mis on võrdselt orienteeritud kosmoses, absoluutselt kõigis selle omadustes: omama sama värvi, massi, kõvadust jne. Seega on iga kristall homogeenne, kuid samal ajal anisotroopne keha.

Homogeensus on omane mitte ainult kristallkehadele. Tahke amorfne haridus võib olla ka homogeenne. Kuid amorfsed organid ei saa iseenesest palju eemaldada.

Võime enesetunne

Enesepõletuse võime on väljendatud selles, et iga praht või palli loputamine vastavas keskkonnas, mis vastab selle kasvule aja jooksul, on kaetud selle kristallide iseloomulike graafikutega. See funktsioon on seotud kristallstruktuuriga. Näiteks klaaspall ei ole sellist funktsiooni.

Sama aine kristallid võivad üksteisest erineda nende suurusega, nägude, ribide ja nägude kujuga. See sõltub kristallide moodustumise tingimustest. Ebaühtlase kasvuga saadakse kristallid lamedad, piklikud jne. Nurgad jäävad muutumatuks kasvava kristallide vastavate servade vahel. Kristallide funktsioon on tuntud kui face-nurkade püsivuse seadus. Samal ajal võib tahkide suurus ja kuju sama aine erinevates kristallidesse, nende vaheline kaugus ja isegi nende arv võib varieeruda, kuid vastavate terade vaheliste nurkade kõigis sama aine kristallides jäävad samaks samaks rõhk ja temperatuuri tingimused.

Näo-nurkade püsivuse seadus määrati XVII sajandi lõpus Taani teadlase seina (1699) lõpus Iron Shine kristallide ja kaevandamise kristallide kohta kinnitas seda seadust M.V. Lomonosov (1749) ja prantsuse teadlased Roma de Lill (1783). Face-nurkade püsivuse seadus nimetati esimeseks kristallograafiaks.

Face-nurkade püsivuse seadus seletab asjaolu, et kõik sama aine kristallid on identsed sisemise struktuuriga, st Neil on sama struktuur.

Selle seaduse kohaselt on teatud aine kristallid iseloomustavad nende konkreetsed nurgad. Seetõttu on nurkade mõõtmine tõendama kristallide kuulumine uuringu all ühele või teisele ainele. See põhineb ühel kristallide diagnoosimise meetoditel.

Kristallide mõõtmiseks leiutati spetsiaalsed seadmed kristallides --giomeetrid.

Püsiv sulamistemperatuur

Seda väljendatakse selles, et kristallilise keha kuumutamisel tõuseb temperatuur teatud piirini; Täiendava kuumutamisega hakkab aine sulatama ja temperatuur jääb mõneks ajaks konstantseks, kuna kõik soojus läheb kristallvõre hävitamisele. Temperatuur, kus sulamine algab, nimetatakse sulamistemperatuuriks.

Amorfsed ained, erinevalt kristallist, ei ole selge sulamistemperatuur. Kristalliliste ja amorfsete ainete jahutuskõverate (või kuumutamisel) ja jahutuskõverate (esimesel juhul on esimesel juhul kaks teravat kerjust, mis vastavad kristallimise algusele ja lõpule; Amorfse aine jahutamise korral on meil sile kõver. Selle põhjal on lihtne eristada kristallilisi aineid amorfsest.