Kristallide ainulaadsed omadused. Kristallide kõige olulisemad omadused

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 elektri- ja magnetväljade vektori võnkumised hoitakse rangelt määratletud suunas (joonis, g). 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).

Töö tekst asetatakse ilma piltide ja valemiteta.
Töö täisversioon on saadaval PDF-formaadis vahekaardil "Tööfailid"

Sissejuhatus

"Peaaegu kogu maailm on kristalliline.

Maailm valitseb kristalli ja selle tahke aine

sirge seadused "

Akadeemik Fersman A.E.

Kas kodus on võimalik kasvatada kristalle? Parandage oma oskusi ja oskusi, ilmseid loomingulisi võimeid - mis võiks olla kaasaegse koolipoega jaoks asjakohasem? Ma tahan testida oma võimeid, leida vastuseid küsimustele: Mis? Kuidas? Miks? Ja see on valitud teema see töö, mis annab mulle selle võimaluse: ma aru see välja! Selgitab! Sellel tööl on uudsuse teatud aspekt, sest ma ei teinud kunagi midagi sellist - kristallide "Ros" minu silmis vaatasin ja hoolitsesin tema eest. Minu esitluses "kasvama", saada kristall - see on ime!

töö eesmärk: Kasvage kodus kristallid ja uurivad nende omadusi.

Ülesanded: 1. Uurige teavet kirjanduslike allikate kohta.

2. Kasvage vasksulfaadi soola kristall.

3. uurida väliste tingimuste mõju kristallide kasvule

magnetväli;

4. Uurige kasvatatud kristallide füüsikalisi ja keemilisi omadusi.

Maailmas on palju huvitavaid ja ebatavalisi. Maapinnal on mõnikord sellise vormi kivid, nagu oleks nende keegi hoolikalt hoolikalt, lihvimine, poleeritud -Tho kristallid. Neid leidub meie elus kõikjal, meelitada oma ebatavalist ja saladusi, põhjustades huvi tähelepaneku ja uurimise vastu. On kristallid väikesed, kitsad ja teravad, nagu nõelad ja on tohutu nagu veerud. Paljud kristallid on suurepäraselt puhtad ja läbipaistev veena. Pole ime, et nad ütlevad, et "läbipaistev kristallina", "kristallselge".

Elamine Maal, käime kristallides, me ehitame kristallidest, protsesside kristallidest, kasvata neid laborites, me kasutame laialdaselt tehnika ja teaduse, süüa kristallid, me oleme nendega ravitud ...

Laboratooriumides saadakse paljude ainete kunstlikult ühe kristallid. Ettevaatusabinõude jälgimine, saate kasvatada mõningaid kristalle ja kodus, näiteks vaserauru üleragematud lahendustest, meetod vee järk-järgult eemaldamiseks lahusest. See on nii, et ma kasvatasin oma kristalle, purustades tööd kolme etappi:

"Seemned" ettevalmistamine.

Kristallide kasvu jälgimine.

Kristallide füüsikaliste ja keemiliste omaduste uurimine.

Tarkvara, mida me kasutasime kristallidega katsete tulemuste töötlemiseks: digitaalne mikroskoop, digikaamera, elektroonilised kaalud.

Programmid: Microsoft Office Picture Manager, Microsoft Photo Paint

Järeldused:

1. Tõsteti vasksulfaadi kristallid: ühe kristallide ja polükristallide (Drrus).

2. Magnetväljal kasvatatud kristallil on peaaegu õige rhombi õige kuju.

3. Uuriti füüsikalis-keemilisi omadusi: vasksulfaadi kristallid on vees hästi lahustuvad ja halvasti alkoholiga; Välimus rohelise tooni leek näitab juuresolekul vase ioonid (CUSO 4), tihedus kristallide kasvatatud magnetväljas on 2,07 g / cm3 ja väljaspool magnetvälja - 2,04 kg / cm3; Kristallse n \u003d 1,54 murdumisnäitaja; Kristall eksperimentaalse kogemuse näitas selgelt väljendunud omadused isolaator, mis vastab täielikult tavaliste elektriliste omaduste kristallide ioonkonstruktsiooniga.

Läbitud uuringute tulemusena lahendati probleem: me õnnestus kodus kasvatada vaskkonna meeleolu kristallid.

Uuringu praktiline tähtsus on see, et meid kasvatatud kristallid saab kasutada keemiatunnistustel, füüsikas, maalide, värvide, kompositsioonide loomiseks fashionista jne jne. Meie poolt kasvatatud kristallidest: pross, kaunistatud Pildiraam ja küünal seisake kasti kaunistatud. Meie töö tulemused kajastusid koduses kristallide kasvatamise soovitustega väljastatud brošüürides ja lõi esitluse, mida saab kasutada ka õppetundides ja koolivälistes tegevustes.

Peatükk 1. Teoreetiline osa

1. Mis on kristall

Sõna kristall ("Crystalos") - Kreeka päritolu. Vana kreeklased kristall nimetatakse jääks ja seejärel mägi kristalliks, mida peeti kivistunud jääks. Hiljem alates 17. sajandist hakkasid kõik tahked organid, millel on tasapinnaline polühedroni loomulik kuju helistada kristallidele. Kristallid on tahked organid, aatomid või molekulid, mis asuvad teatud, tellitud positsioone kosmoses. Kõigis kristalle kõigis tahketes ainetes asuvad osakesed paremale, selgelt ehitatud, on ehitatud sümmeetrilise, õigesti korduva mustriga. Seal on see tellimus, on tahke, kristall. Seetõttu kristallid on tasased näod. Kristallid on erineva kujuga.

Kristallilised tahked ained leidub eraldi ühe kristallide kujul - ühekordsed kristallid ja polücrystaalsete kujul, mis esindavad juhuslikult orienteeritud väikeste kristalliliste kristalliliste - kristallide kogunemist, mida nimetatakse muidu (kristalsed) terad. Tema omaduste kohaselt erinevad ühekordsed kristallid polücrystaalsetest. Ühe kristallid, üksikkristallid, on õige geomeetriline kuju, nende jaoks iseloomustab anisotroopia, see tähendab erinevus omaduste erinevates suundades. Polücrystals koosneb mitmesugustest viskama kristallidest, nad on isotroopsed. Siin, näiteks vaske meeleolu kristallid, kasvatavad meie kodus:

Kristalli sisemise struktuuri visuaalse kujutise jaoks kasutatakse selle kujutist kristallvõre abil. Kristallvõrre on kristalse aine aatomite, ioonide või molekulide kolmemõõtmeline paigutus. Sõltuvalt sellest, kuidas aatomid asuvad, muutub see kas teemantiks - ilus, läbipaistev, raske kivi valguses või hallikas-must pehme grafiit, mida me näeme pliiatsiga.

Sõltuvalt kristallvõre tüübist jagunevad kristallid 4 rühma:

1.2.Kristallide kasvatamise meetodid looduses.

Igaüks võiks jälgida, kuidas nad tekib, kasvavad ja järk-järgult muuta oma kuju jääkristallid külmutatud akna klaasile. Kristallid kasvavad . Nad kasvavad alati õige, sümmeetrilise polühedra, kui midagi ei hooli nende kasvuga. Kristalliseerumist võib säilitada erinevalt.

1 tee Kristallid võivad kasvada aurude kondenseerumisel - saadakse külma klaasist lumehelbed ja mustrid.

2 tee : Küllastunud kuuma lahuse ja sulatamise jahutamine. Sulatuse kristalliseerumine hõlmab vulkaaniliste kivide moodustumise protsessi. See on tingitud miljonite aastate jahutamise tõttu ilmusid paljud mineraalid maa peal. "Lahendus" selle "kogemuse" serveeritakse magma - sulase mass kivide sügavamal maal. Lõhna sügavuse pinnale jahutati magma. Selle jahutuse tulemusena, mis võib kesta rohkem kui tuhat aastat, on moodustatud väga mineraalid, millele me läheme, kuhu me ronime. See protsess on väga pikk.

3rch : Vee järkjärguline eemaldamine küllastunud lahusest. Aurustamisel ("kuivatamine") muutub vesi auruks ja kaob. Kuid vees lahustunud kemikaalid ei saa sellega aurustuda ja kristallide lahendada. Lihtsaim näide on soola, mis moodustub vee aurustumise ajal soolalahusest. Ja sel juhul aurustub aeglasem vesi, seda paremad kristallid saadakse. See on nii, et ma kasvatasin oma kristalli.

1. Magnetväli

Magnetvälja on eriline asi, mida meeli ei tajuta, on see nähtamatu. Magnetväli tekib keha ümber, pikka aega säilitades magnetiseerimise - magnetid, keha oma magnetväljaga. Magnetide peamine vara: meelitada keha rauast või selle sulamitest. Alalisel magnetil on alati kaks magnetpoodi: Põhja (N) ja Lõuna-(s). Tugevaim magnetvälja alalise magnet tema poolakad. Sama nime magnetpostid on tõrjutud ja dispersioonipoored meelitavad. Looduslikud (või looduslikud) magnetid on magnetilise triikimise tükid. Keemilise koostisega koosnevad need 31% FEO-st ja 69% FE 2O 3-st.

Peatükk 2. Praktiline osa.

Turvaeskirjad:

On vaja töötada ainetega väga hoolikalt.

Crupins ei tohiks mingil moel toiduainete hulka kuulutada.

Eriliste roogade jaoks on vaja kasutada kristallide kasvatamiseks.

Pärast vaskivolinikuga töötamist peske kindlasti käed seebiga.

Töötapid:

"Seemned" ettevalmistamine.

Kristallide kasvatamine ja jälgimine.

Erinevate tegurite uurimine kristallide kasvuprotsessi (magnetvälja) kasvuprotsessi kohta.

Kristallide keemiliste ja füüsikaliste omaduste uurimine.

Ütle mulle ja ma unustan.

Näita mulle ja ma mäletan.

Anna mulle tegutseda ennast ja ma õpin.

Konfutsius

2.1. Magnetvälja avastamine.

Kuna magnetvälja on nähtamatu, saab seda tuvastada raua saepuru ja magnetite abil. Me läbime katse, mis kinnitab magnetvälja olemasolu.

Varustus: kaks kaarvamagnetid, metalli saepuru, paberileht.

Täitmise järjekord: raua saepuru lameda kihiga oli tikitud paberilehele ja seejärel pani selle erinevatele päevadele paigutatud magnetidele. Metal Saepuru asub teatud viisil.

Väljund: Raua saepuru abil sain ma magnetvälja kujunduse idee. Raua saepuru asub magnetväljal piki selle elektriliini.

2.2. Cooking "seemned"

"Seed" on kristalliseerimiskeskus, kristallide kasv sõltub selle kvaliteedist.

2.3.Clotion kristallide kasvu kasvu magnetvälja ja väljaspool seda.

Uuringu puhul valmistati kaks identset tassi vase meeleolu lahuse sama kogusega. Paneme ühe panga magnetväljale (kasutatud püsimagnetid) ja teine \u200b\u200b- magnetidest eemal. Tingimused - temperatuuri ja valgusrežiimi, kus lahendus oli purgid, olid samad.

Jälgida kasvu ja kuju kristallide magnetvälja ja väljaspool seda

Vaatlus Tulemus: magnetväljal kasvas vase väävli ühe kristalli üsna suur ja kristall on kasvanud Bizarre-Druzis.

Väljund. Protsess kasvu kristall oli tundlik mõju magnetvälja. Kristall oli sügav sinine ja kujul kalded paralleelitud. Kristallide küljed on sile. Teises pangas on Druss suurus 5-6 cm. Fancy - ilus kuju ja millel on rikas sinine värv. Seas ümbritsetud kristallid on võimalik eristada rhombi moodustavad ühe kristallid (2. liide).

2.4. Keemilised omadused

2.5. Kristallide tiheduse mõõtmine

Vase sulfaadi kristallide tihedus määrati põhjal asjaolu, et see ei lahustu alkoholi.

Varustus:elektroonilised kaalud, mõõtesilinder (Minzurka), alkohol.

Väljund:kristallitihedus kasvatati magnetväljas - 2,07 g / cm 3 ja väljaspool magnetvälja - 2,04 g / cm 3. (võrreldav tabeli andmetega)

2.6. Kristallide murdumisnäitaja mõõtmine.

Kristallide kirjelduses ja identifitseerimiseks on oluline optilised omadused. Kui valgus langeb läbipaistvale kristallile, peegeldub osaliselt ja osaliselt kristallide sees. Kristallist peegeldav valgus annab selle sära ja värvi ning kristallide läbiv valgus tekitab selle optiliste omaduste kindlaksmääratud efekte. Kui liigutate õhust õhust kristallile, väheneb selle paljundamise määr; Langev ray erineb või refrakteeritakse. Pattnurga suhtumine murdumisnurga patu langemisele on väärtuse konstant ja seda nimetatakse murdumisnäitajaks. See on kristallide optiliste omaduste kõige olulisem ja seda saab väga täpselt mõõta.

Refraktiivse indeksi mõõtmiseks kasutasime valguskiir, mis on läbinud ekraani piluga. Kristalli laskmine tala teele, tähistasime kaks punkti sissepääsu sissepääsu juures ja väljalaske väljalaskeava kristallist, siis me nendega liitusime. Täiendavate konstruktsioonide valmistamisel mõõdeti ray-tilk nurga all, murdumisnurk ja valemi kasutamine Arvutasime magnetväljas kasvatatud kristallide murdumisnäitaja.

2.7 . Elektromagnetilised omadused

Pärast nähtava kiirgusega eksperimenti kontrollisime kristallide võime neelata raadiolaineid, st. Nähtamatu kiirgus. Selleks me mäkime alumiiniumfooliumi konsooli, mis ei jäta raadiolaine. Me klõpsasime toitenupule, kuid juhatus ei sisse lülitanud. Seejärel avasime kiirte läbimiseks kitsas augu, vajutades uuesti toitenupule ja plaat sisse lülitatud.

Laua väljalülitamine, me oleme seda korduvalt üritanud lisada, kuid seekord suleti Culp Crystal emitter. Kui klõpsate toitenupule, ei sisse lülitanud juhatus.

Väljund: Kristall on paksus 15 mm on takistuseks radiodölainete.

2.8. Uuring elektrijuhtivust

Elektrijuhtivus on mõnede asutuste vara elektrivoolu teostamiseks. Kõik ained on jagatud juhtivateks elektrilisteks (juhtivateks), pooljuhtideks ja dielektriksid (isolaatorid).

Saadud kristallide elektrijuhtivuse uurimine kasutasime valguspirnit elektrivoolu läbipääsu parandamiseks. Kui voolu voolu on - valgus põleb, kui mitte - ei põle. Filediti pinge, mille väärtus on 4,5V.

Väljund:Katse kristall näitas isolaatori omadusi, lampi pirnit ei tulnud tulekahju, mis vastab täielikult kristallide tavapärastele elektrilistele omadustele ioonkonstruktsiooniga.

Järeldused:

Tavapärases koolis füüsilises laboratooriumis kasutati seadmete kasutamist, me tõstatasime aurustamismeetodi küllastunud vaskväravalahuse lahusest kristallid, täheldati nende kasvu magnetvälja ja väljaspool seda, arvutatud füüsikaliste omaduste ja keemiliste omaduste uuriti.

1. Tõstisime vasksulfaadi kristallid: ühe kristalli ja polükristaal.

2. Magnetväljal on teatud mõju kristallide kasvule, magnetväljal kasvatatud kristallil on peaaegu rombi õige kuju.

3. Uuriti füüsikalis-keemilisi omadusi: vasksulfaadi kristallid on vees hästi lahustuvad ja halvasti alkoholiga; Välimus rohelise tooni leegi näitab juuresolekul vask ioonid, st Cuso 4; Magnetväljas kasvatatud kristallide tihedus on 2,07 g / cm3 ja väljaspool magnetvälja - 2,04 kg / cm3; Kristallse n \u003d 1,54 murdumisnäitaja; Kristall eksperimentaalse kogemuse näitas hästi väljendunud omadused isolaator, mis vastab täielikult normaalsetele elektriliste omaduste kristallide ioonkonstruktsiooniga.

Järeldus.

Uurimistöö on avanud minu jaoks hämmastava maailma. Minu esitluses saada kristall on luua ime. Minu jaoks on see uus ja ebatavaline asi. Enne seda ma ei teadnud - et mul õnnestub, kuidas minu "autor" kristallid näevad välja ja mida nendega teha. Kristallide õppimisel olin veendunud: nende omadused on nii mitmekesised, et me saaksime uurida ainult mõningaid neist. Aga kõige olulisem asi - me leidsime nende kristallide kasutamise. Meie kasvatatud kristallid saab kasutada keemia õppetundides, füüsikas. Kristallidest ise tegime pross, kaunistatud fotode raami ja küünla seista, kaunistatud Caskentsi (3. liide). Meie töö tulemused kajastusid koduses kristallide kasvatamise soovitustega väljastatud brošüürides ja lõi esitluse, mida saab kasutada ka õppetundides ja koolivälistes tegevustes.

Uuringute tulemusena lahendasime probleemi: meil õnnestus kodus kasvatada vase meeleolu kristallid. Ma võin enesekindlalt öelda, et kristallide kasvatamine on kunst!

See teema oli väga huvitav. Kristallide maailm oli hämmastav ja mitmekesine. Selle tulemusena oli meil muud küsimusi, mis nõuavad veelgi sügavamat uuringut. Seetõttu plaanime jätkata selle teema uurimist.

Füüsika on hämmastav teadus ja sa pead teadma tema samm-sammult.

Kristallide kasvatamiseks kasutage ainult värskelt valmistatud lahendusi.

Kasutage ainult puhtaid roogasid.

Kindlasti filtreerige lahus.

Kristalliline ei saa kasvu ilma erilise põhjuseta lahusest eemaldamiseks.

Ärge lubage prügikasti küllastunud lahusele. Selleks katta see filtripaberiga.

Perioodiliselt (kord nädalas) muutke või uuendage küllastunud lahust.

Kustutage saadud väikeste kristallide kustutamine.

Aeglasem lahus jahutatakse, LARR kristallid moodustuvad. Selleks saate osta klaase lapiga.

Saadud kristallid hõlmavad põhjalikult värvitut lakki ilmatu

Bibliograafia:

1. Füüsiline töökoda füüsika põhjaliku uuringu klasside jaoks. Redigeeritud yu.i. Dick, O.F. Kaberrdiin. M; 1993.

2. seeria "erudite" keemia, füüsika.

3. Shashlyskaya, M. P. kristallid. Publishing House "Science". - m.: 1978.

4. Noorte füüsika entsüklopeediline sõnastik. - M.: Pedagoogika, 1995.

Internetiressursid:

kooli-collection.edu.ru.

klass-fizika.Narod.ru.

Kinnitus 1

Vask KUNER

Keemiline valem: Cuso 4 * 5N2O 1

Keemiline Pealkiri: Vasksulfaat, vasksulfurhape (cuprumsulfuricum), meli sulfaat (II) pentahüdraat

Kirjeldus: Kristallsinine pulber

Ühendus klass: Crystal HyDalsoli

Kristallide kirjeldus: sinised kristallid, hästi lahustuvad vees. Omadused . Gigroskoopiline. Lahustub vees, glütseriini, väävelhape. Ammoniaagis. Õhu sool on stabiilne.

Kristall-hüdralstruktuur

Vaseauru struktuur kuvatakse joonisel. Nagu näha, on kaks anioone nii 4 2- piki telgede ja nelja veemolekuli (tasapinnas) koordineeritakse vase iooni ümber ja viies veemolekulil on sildade roll, mis vesinikuvõlakirjade abil kombineerite Veemolekulid tasapinnast ja sulfaatrühmast.

Rakendus.

Seda kasutatakse kahjurite ja haiguste haiguste vastu võitlemiseks (seenhaigustest ja viinamarjadest). Mõnikord kasutatakse basseinides, et vältida vetikate kasvu vees.

Ehitamisel kasutatakse roostepakkide kõrvaldamiseks vasksulfaadi vesilahust, samuti eemaldada soolad tellistest ja betoonpindadest; Ja ka vahend puidust mädade vältimiseks.

Seda kasutatakse ka mineraalvärvide valmistamiseks meditsiinis ja osana atsetaadi kiudude tootmisel ketnemislahuste osana.

Toiduainetööstus on registreeritud toidulisandina E519 (säilitusaine).

Looduses vastab aeg-ajalt mineralhaljantile, mille koostis on CUSO 4 * 5H 2O lähedal

Mitte-mustade metallide jäägi ostmise punktides kasutatakse vasksulfaadi lahust tsinki, mangaani ja magneesiumi avastamiseks alumiiniumisulamistes ja roostevabast terasest. Eespool nimetatud metallide tuvastamisel ilmuvad puhta vase punased laigud.

2. liide.

Kristallide uurimine digitaalse mikroskoobi abil.

3. liide.

1 Wikipedia lehekülgedest võetud materjal