Kristallarning o'ziga xos xususiyatlari. Kristallarning eng muhim xususiyatlari

Ma'ruza 16.

Kristallarning fizik xususiyatlari

Qattiq jismlarning tuzilishi va fizik xususiyatlarini o'rganish qattiq fizika bilan shug'ullanadi. Bu jismoniy xususiyatlarning moddaning atom tuzilishining qaramligini belgilaydi, yangi xususiyatlarga ega yangi kristalli materiallarni olish usullarini ishlab chiqadi.

Kristallarning fizik xususiyatlari aniqlanadi:

1) kristallarga kiritilgan kimyoviy elementlarning tabiati;

2) kimyoviy obligatsiya turi;

3) tuzilishning geometrik xarakteri, i.e., atryur tarkibidagi atomlarning o'zaro kelishishi;

4) tuzilishning nomukammalligi, i.e. kamchiliklarning mavjudligi.

Boshqa tomondan, odatda kristallarning fizik xususiyatlari, biz odatda kimyoviy obligatsiya turini baholaymiz.

Kristallarning kuchi - bu ularning mexanik va issiqlik xususiyatlari bo'yicha baholanadigan eng oson yo'li. Kuchli billur, qattiqligi va erishi qanchalik balandroq bo'lsa, shuncha katta bo'ladi. Agar biz qattiqlikning o'zgarishi bir xil turdagi o'zgartirilgan va olingan ma'lumotlarni o'zgartirilgan qiymatlar bilan taqqoslash bilan taqqoslaganda, bularning o'zgarishi bilan "parallelizm" ni o'zgartiradigan bo'lsak xususiyatlar.

Sizga shuni eslatib o'tingki, kristallarning fizik xususiyatlarining eng xarakterli xususiyati ularningdir simmetriya va anisotropiya. Anisotrop vositasi o'lchov yo'nalishi tomonidan o'lchangan mulkning qaramligi bilan tavsiflanadi.

Biz allaqachon kristalokimyoviy kristallografiya va fizika bilan chambarchas bog'liqligini aytdik. Shuning uchun kristal fizikasining asosiy vazifasi (Kristallarning fizik xususiyatlarini o'rganadigan kristallang'ich qismi) bu kristallarning fizik xususiyatlarini ularning tuzilishidan, shuningdek tashqi ta'sirlardan qaramligini o'rganishdir.

Moddalarning fizik xususiyatlarini ikki guruhga bo'lish mumkin: tarkibiy jihatdan nozik va tuzilgan tabiiy ahamiyatsiz xususiyatlar. Birinchisi, kristallarning atom tuzilmasi, ikkinchisi asosan elektron tuzilish va kimyoviy obligatsiya turidan bog'liq. Birinchisiga misol mexanik xususiyatlarga ega (massa, zichlik, issiqlik sig'imi va boshqalar), ikkinchi - issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi, optik va boshqa xususiyatlar.

Shunday qilib, bepul elektronlar mavjudligi sababli, nafaqat kristallarda, balki eritilgan metallarda ham metallarning yaxshi elektr o'tkazuvchanligi kuzatiladi.

Aloqaning ion tabiati, xususan, ko'pgina tuzlar, masalan, ishqor erituvchilarga, ionlarni tarqatib yuboradi. Biroq, eruvchanlikning etishmasligi faktlari hali ham qutb aloqasi mavjudligining dalilidir. Shunday qilib, majburiy energiya, oksidlar ishqorlarning energiyasidan ko'ra ko'proq, bu kristalldan ionlarni ajratish uchun dielektrik suv etarli emas.

Bundan tashqari, ba'zi bir birikmalar, asosan uyali aloqa turi, qadimgi eritmaning ta'siri ostida eritmada eritmada eritmada eritmada eritmada echimga aylanishi mumkin, ammo ular ion birikmalari tomonidan bo'lmasligi mumkin (masalan, Nsl, hb).

Heterodizm birikmalarida ba'zi xususiyatlar, masalan, birikmalarning mexanik kuchi, faqat bitta (zaif) aloqa turiga bog'liq.

Shuning uchun kristall bir tomondan, intervalsiz (diskret) muhit sifatida hisobga olinishi mumkin. Boshqa tomondan, kristalli moddaning qattiq anisotrop vositasi sifatida ko'rib chiqilishi mumkin. Bunday holda, ma'lum bir yo'nalishda namoyon bo'ladigan jismoniy xususiyatlar efirdan mustaqil (pul o'tkazish). Bu sizga fizik xususiyatlarning simmetriyasini simmetriya guruhlari yordamida tasvirlashga imkon beradi.

Kristalning simmetriyasini tasvirlab, biz faqat tashqi shaklni hisobga olamiz, i.e geometrik raqamlar simmetriyasini hisobga olamiz. P. Curri moddiy raqamlarning simmetriyasi cheksiz son guruhlari tomonidan tasvirlangan, bu cheksiz simmetriya guruhiga (aylanadigan konusning oilalari, aylanadigan silindrli tsilindr, Ruxsat etilgan silindr, aylanadigan sirt punktlari, oilaviy oila).

Cheklov nuqtalari guruhlari - Curie guruhlari -cheksiz buyurtmalar o'qlarini o'z ichiga olgan dot guruhlar. Faqat etti chegara guruhi bor: ¥, ¥, ¥ / M, ¥ 22, ¥ / mm, ¥ / ¥ / ¥ / ¥ mm.

Kristalning simmetriyalari va uning fizik xususiyatlari simmetriyasi o'rtasidagi munosabatlar nemis fizikasi F.Umannning fizikasi tomonidan shakllantirildi: jismoniy xususiyatlar uchun material uning kristalli shaklida bir xil sifatli simmetriyani aniqlaydi.Ushbu qoida Neuman printsipi sifatida tanilgan.

Talaba F. Neman Germaniya fizikasi belgilangan printsipni sezilarli darajada aniqlab, uni quyidagicha shakllantirdi: Har qanday jismoniy xususiyatlarning bir guruh simmetriyalari kristall simmetriya guruhining barcha elementlarini o'z ichiga olishi kerak.

Kristallarning ba'zi jismoniy xususiyatlarini ko'rib chiqing.

Kristal zichligi.

Moddaning zichligi moddaning kristall tuzilishiga, uning kimyoviy tarkibi, atomlar, kuchlar va uning zarralarining radius koeffitsientiga bog'liq.

Zichlik harorat va bosimning o'zgarishi bilan farq qiladi, chunki bu omillar moddaning kengayishiga yoki siqishni keltirib chiqaradi.

Tarkibga zichlikning tarkibiga qaramlik, Alt2uio5 modifikatsiyadan foydalanib namoyish etilishi mumkin:

· Anaviusit (r \u003d 3.14 - 3.16 g / sm3);

Spillilanit (R \u003d 3.23 - 3.27 g / sm3);

· Kianit (R \u003d 3.53 - 3.65 g / sm3).

Kristalli tuzilishning qadoqlash koeffitsienti o'sishi bilan, zichning zichligi oshadi. Masalan, grafitning polimorfik o'tishi 3 dan 4 gacha bo'lgan uglerod atomlarining muvofiqlashtirish raqamini o'zgartirish bilan, 2,2 dan 3,5 g / sm3) mos ravishda ko'payadi.

Haqiqiy kristallarning zichligi odatda ularning tuzilmalarida kamchiliklar mavjudligi sababli, taxminiy zichlik (ideal kristallar) dan kichikroq. Olmos zichligi, masalan, 2,7 - 3,7 g / sm3 oralig'ida o'zgarib turadi. Shunday qilib, kristallarning haqiqiy zichligini kamaytirish uchun ularning ozuqasi darajasini baholash mumkin.

Zichlikning o'zgarishi va kasallikning kimyoviy tarkibiy qismini izomorfik almashtirishda - izomorfik qatordan ikkinchisiga o'tish paytida. Masalan, bir qator olivinlarda (Mg., Fe.2+ )2[ SiO.4 ] Fe2 + uchun MG2 + CM3-dan MG2 + uchun mg2 + \u003d 3,22 g / sm3 dan oshib ketadi. Mg.2 [ SiO.4 ] FAIIANITIDA R \u003d 4.39 g / sm3 ga.

Qattiqlik.

Qiyinchilik ostida kristallning tashqi ta'siri bo'yicha qarshiligi darajasini anglatadi.Qattiqlik jismoniy doimiy emas. Uning ahamiyati nafaqat o'rganilayotgan materialdan, balki o'lchov sharoitida ham bog'liq.

Qattiqlik quyidagilarga bog'liq:

· Korpus turi;

Paket koeffitsienti (ma'lum bir tortishish);

Kristalli ionlarni shakllantirish.

Masalan, kaco3 polimorfik modifikatsiyalari - kaltsit va Aragonit, mos ravishda 3 va 4 zichlikka ega va ularning tuzilmalarining turli zichligida farq qiladi:

· KEC \u003d 6 - R \u003d 2.72 bilan kaltsit tarkibi uchun;

· Aragonit tarkibi uchun KEC \u003d 9 - R \u003d 2.94 g / sm3).

Bir qator teng qurilgan kristallarda qattiqlik o'sib borayotgan xarajatlarni ko'paytiradi va kationlarning hajmini kamaytiradi. Katta yirik anionlarning f-, oh-, h2o molekulalari singari etarlicha qattiqqo'llikni pasaytiradi.

Kristallarning har xil shakllarining arizasi har xil bo'lib qoladi va ularning qattiqligi farq qiladi. Shunday qilib, oktaedronning chegaralari (111), kub (100) bilan taqqoslaganda, kub (100) bilan taqqoslaganda, bu kub (100) ning qirralari bilan taqqoslaganda, olmos tuzilishida eng katta qattiqlikka ega.

Deformatsiya qilish qobiliyati.

Kristalning plastik deformatsiyaga qobiliyat, asosan, tarkibiy elementlari o'rtasidagi kimyoviy aloqaning xarakteriga qarab belgilanadi.

Kovalent muloqotQattiq yo'naltirilganligi bilan, bir-biriga nisbatan atomlarning ozg'in chiqishi bilan keskin zaiflashadi. Shuning uchun kovalent rishta turiga ega kristallar (SB, B bi, SE va boshqalar) plastik deformatsiyaga ega emasligini ko'rsatmang.

Metall aloqasibu bir-birlariga nisbatan o'zgarishlar zaif o'zgarishlarga nisbatan atomlarning ko'chmasligini maqsad qilmagan. Bu metallarning yuqori darajasini (minor) aniqlaydi. Eng ko'p diariya, ularning tuzilishi kub zichlikdagi qatlamlarning to'rtta yo'nalishi bo'lgan kub zichlikdagi qadoqlash qonuni bilan qurilgan. Oltinalik qattiq qadoqlangan metallarni kamroq soxtalashtirish - zich qatlamlarning bir yo'nalishi bilan. Shunday qilib, A-Fe va B-Fe polimorfik mometrfik o'zgarishlar orasida deyarli qattiqlik, g-x kubik zich qadoqlash (lazzatli kubik panjara) - metallni Cu, PT, AU, AG va boshqalar.

Ion aloqasi Farqi yo'q. Shuning uchun, odatiy ion kristallari (NACL, Kaf2, CATE va boshqalar) koni koni bilan bir xil mo'rtdir. Ammo shu bilan birga ular yuqori darajada yuqori plastikka ega. Ularda slayd ma'lum kristalli ko'rsatmalar apparati tomonidan olib boriladi. Buning sababi, billurning tuzilishi har bir Na + ionlari yoki xiyonlari tomonidan shakllangan 110-ni tanlashi mumkin. Plastik deformatsiya bilan, bitta tekis panjara nisbiy ravishda nisbiy ta'sir qiladi, shuning uchun Na + ionlari plitkalar bo'ylab suzadi. Qo'shni panjaralarda zaryadlangan to'lovlar o'zgarishi uzilishning oldini oladi va ular dastlabki pozitsiyasiga parallel ravishda qoladilar. Ushbu qatlamlar bo'ylab tushish atomlar joylashgan joyda minimal darajada buzilgan va eng oson.

Kristallarning termal xususiyatlari.

Issiqlik o'tkazuvchanligi simmetriya bilan chambarchas bog'liq. Eng aniq tajribada namoyish etilishi mumkin. Jingalak uchta kristalning yuzasi yupqa qatlami: Kuba, olti burchakli prizma, to'g'ridan-to'g'ri parallelepeded. Yupqa issiq ignaning chetiga bu kristallarning har bir yuzining har biri tegadi. Eritish joylarining konturlanishining ma'lumotlariga ko'ra, turli yo'nalishlarda yuzlarning samolyotlariga issiqlik targ'ibotining tezligini baholash mumkin.

Kubik bir kristalli kristalli, barcha qirralarda eritilgan dog'lar konturlari doira shaklga ega bo'ladi, bu issiq ignaga teginish nuqtai nazaridan issiqlik taqsimotining bir xil tezligini ko'rsatadi. Barcha darajadagi kubik kristalli doiralar g'oyasidagi dog'lar shakli uning simmetriyasi bilan bog'liq.

Oltinalik prizmaning yuqori va pastki chetidagi dog'lar shakli, shuningdek, aylana shaklida bo'ladi (samolyotda tekislikning issiqlik tezligi tezligi tezligi tezligi o'rtacha kristallning asosiy o'qiga perpendiklar) barcha yo'nalishlarda bir xil bo'ladi. Oltinalik prizmaning chetlarida eritilgan dog'lar ellips shakliga ega bo'ladi, chunki 2-chi buyurtma o'qlari bu yuzlarga perpendikulyar ekstadi.

To'g'ridan-to'g'ri parallelepiyalangan (Orthogonal singoniy kristalli), eritilgan dog'lar ellipse shakliga ega bo'ladi, chunki 2-qatorli o'qlar ushbu grafiklarga perpendikulyar bo'lib qoladi.

Shunday qilib, billur tanasiga issiqlikni tarqatish tezligi to'g'ridan-to'g'ri, bu simmetriyaning chiziqli elementi tarqalishiga bog'liq. Kubik Singoniya kristallarida Issiqlikning tarqalishi soha shakli bo'ladi. Shunday qilib, issiqlik o'tkazuvchanligiga nisbatan kubing Singon kristallari izotropik, i.e., barcha yo'nalishlarda tengdir. Termal o'tkazuvchanlik yuzasi o'rta toifaning kristallari U aylanish ellipsoid (asosiy o'qga parallel ravishda) ifodalanadi. Ichida eng past kategorning kristallariaI issiqlik o'tkazuvchanligining barcha yuzalari ellipsoid shakliga ega.

Termal o'tkazuvchanlikning anisotropiyasi kristalli moddaning tuzilishi bilan chambarchas bog'liq. Shunday qilib, eng zich atom panjaralari va satrlar issiqlik o'tkazuvchanligining katta qiymatlariga mos keladi. Shuning uchun, qatlamlangan va zanjirli kristallar issiqlik o'tkazuvchanligining yo'nalishlarida katta farqlarga ega.

Issiqlik o'tkazuvchanligi ham kristallning ozuqasi darajasiga bog'liq - barqaror kristallarda u sintetikdan past bo'ladi. Amorf holatidagi modda xuddi shu tarkibning kristallariga qaraganda past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Masalan, kvarts stakanining issiqlik o'tkazuvchanligi kvarts kristallarining issiqlik o'tkazuvchanligiga qaraganda ancha past. Ushbu mulk bo'yicha kvarts shisha buyumlaridan keng foydalanish asoslanadi.

Optik xususiyatlar.

Ba'zi bir kristalli tuzilishga ega bo'lgan har bir modda o'ziga xos optik xususiyatlar bilan ajralib turadi. Optik xususiyatlari qattiq moddalarning kristall tarkibi, uning simmetriya tarkibi bilan chambarchas bog'liq.

Optik xususiyatlarga nisbatan barcha moddalarni optli ravishda izotrop va anisotropka bo'lish mumkin. Birinchisi, eng yuqori toifali amorf tanalari va kristallari, ikkinchisiga - boshqalari ham bor. Elektromagnit tabiatning keskinlik moliy tebranishlarining kombinatsiyasi bo'lgan yorug'lik to'lqinida, bu elektromagnit tabiatning keskinlik vositalari kombinatsiyasida barcha yo'nalishlarda tarqaladi. Shu bilan birga, elektr va magnit maydonlarning tarqalishining o'zgarishi har xil sohalar, balki nurning yo'nalishi bo'yicha perpendikulyar ravishda sodir bo'ladi. Uning yo'nalishi bo'ylab engil energiya uzatiladi. Bu nur deyiladi tabiiy yoki oddiygina (A, b).

Ochaganlar anisotropik ommaviy axborot vositalarida turli yo'nalishlarda to'lqinlarning tarqalishi darajasi boshqacha bo'lishi mumkin. Muayyan sharoitlarda chaqirish mumkin qutbli nurElektr va magnit maydonlar vektorining barcha tebranishlari qat'iy belgilangan yo'nalishda o'tkaziladi (d). Kristallarda bunday qutbli yorug'likning xatti-harakati, qutbli mikroskop yordamida kristalli kristalli tadqiqotlar usuli asoslanadi.

Kristallarda ikki karrlani yorug'ligi.

tebranishlarning o'zaro perpendikulyar floti bilan chiziqli qutblangan. Ikki qutbli nurlarga engil parchalanishi deyiladi ikki karplan yoki tishlash.

Yorug'likning majburiyligi kubikdan tashqari barcha Singonusius kristallarida kuzatiladi. Pastki va o'rta toifalarda kristallar, tishlash barcha yo'nalishlarda, bir yoki ikki yo'nalishdan tashqari, deyiladi optik o'qlar.

Bonananing fenomeni kristallarning anisotropiyasi bilan bog'liq. Kristallarning optik aiisotropiyasi ularda engil tarqalish tezligi turli yo'nalishlarda farq qiladi.

Ichida o'rta toifaning kristallari Optik anisotrop vositaning ko'plab yo'nalishlari orasida bitta yo'nalish mavjud - optik o'qbu 3-chi, 4, 6-İksiyalar simmetriyasining asosiy o'qiga to'g'ri keladi. Ushbu yo'nalish bo'ylab yorug'lik qonsiz qoladi.

Ichida quyi kategoriya kristallari Ikkita yo'nalishda yorug'lik bo'linmaydi. Ushbu yo'nalishlarga perpendikulyarlar uchun mos keladigan kristallarning kesishgan qismlari optik izotrop bo'limlarga to'g'ri keladi.

Optik xususiyatlarga oid tarkibiy xususiyatlarning ta'siri.

Yopiq atomlari qatlamlari bo'lgan kristalli inshootlarda qatlam ichidagi atomlar orasidagi masofa qo'shni qatlamlarda joylashgan eng yaqin atomlar orasidagi masofadan oshadi. Shunga o'xshash tartibda qutbli to'lqinning elektr to'lqinining elektr toki vektori qatlamlarning tekisligiga parallel ravishda qutbli polarizatsiyaga olib keladi.

Elektr xususiyatlari.

Barcha moddalarni direktorlar, yarimo'tkazmalar va dielektriklarga bo'lish mumkin.

Ba'zi kristallar (dielektriklar) tashqi ta'sirlarning ta'siri ostida qutblangan. Dielektriklarning qutblash qobiliyati ularning asosiy xususiyatlaridan biridir. Polarlashtirish - bu tashqi elektr dipoliya maydoni ta'siri ostida dielektrikni yaratish bilan bog'liq bo'lgan jarayon.

Kristall va mustahkam fizikada muhim nazariy amaliy ahamiyatga ega pioselektrika va piyomektriklik.

Piezoelektrik ta'siri -mexanik deformatsiyada ba'zi dielektrik kristallarning qutbli kristallarini o'zgartirish. Ko'chma to'lovlar miqdori amaliy kuchga mutanosibdir. To'lov belgisi billur tuzilish turiga bog'liq. Pıhtınielektrik ta'sir faqat inversiya markazi, I.E. Poor yo'nalishlariga ega. Masalan, SiO2 kvarts kristallari, sfalerit (zNS).

Pirosektrik ta'siri - Iliq yoki sovutish paytida ba'zi kristallar yuzasida elektr to'lovlarining ko'rinishi. Piyroelektrik effekti bitta qutb yo'nalishi bilan faqat qarama-qarshi uch tomoni, qarama-qarshi uchlari esa ushbu guruhning yagona simmetrining bitta operatsiyasi bilan mos kelmasligi mumkin. Elektr to'lovlarining ko'rinishi faqat ma'lum bo'lishi mumkin, polar yo'nalishlari. Ushbu hududlarga perpendikulyarliklar turli xil to'lovlarni oladi: biri ijobiy, ikkinchisi salbiy. Pokelektrik effekt qutb simmetriya sinflaridan biriga tegishli kristallarda sodir bo'lishi mumkin: 1, 2, 3, 4, 6, m, mm2, 3 m, 4m, 6mm, 6mm.

Geometrik kristalografiyadan kelib chiqqan holda, simmetriya markazi orqali o'tadigan yo'nalishlar qutb bo'lishi mumkin emas. Simmetriya yoki hatto buyurtma o'qlari uchun polar va perpendikulyar bo'lishi mumkin emas.

Pyroelektrik klassda ikkita kichik idishni ajratib turadi. Birinchisi, tashqi dalada, elektr qutisiga chiziqli ravishda elektr polarizatsiyasi elektr tarmog'iga bog'liq bo'lgan chiziqli pirosektriklar mavjud. Masalan, turmush qurgan Namgal3b3.si6 (O, Oh) 30.

Ikkinchi subklass kristallari fernoelektrik deyiladi. Ular ichki dala kuchidagi qutblanishning ichki tomoni va qulayligi tashqi dala qiymatiga bog'liq. Elektr konining kuchiga bog'liq bo'lgan ishonchsizlikka bog'liqlik histerez loopi bilan tavsiflanadi. Ushbu parkronektriklarning ushbu xususiyati tashqi maydonning yo'qligida elektr polarizatsiyasini saqlab qolishni o'z ichiga oladi. Buning evaziga temir energiyasi kristallari (shuning uchun temir energiyasining ismi elektr energiyali va elektr signallarini ishonchli o'quvchilarga ishonchli va boshqalarni "xotira hujayralarida" foydalanishga imkon beradi.

Magnit xususiyatlari.

Bu tanalarning magnit maydoni bilan o'zaro ta'sir qilish qobiliyatidir, I.E. ularni magnit maydonga joylashtirganda. Magnit sezgirlik, diamgnit, parametret, fermuromagnit va antifermagnit kristallarning kattaligiga qarab.

Barcha moddalarning magnit xususiyatlari nafaqat ularning kristalli tuzilmalarining xususiyatlariga, balki ularning atomlarining tarkibiy qismlariga, ya'ni, magnitlanishning elektron tuzilishi, shuningdek, chig'anoqlar va yadrolarning elektron tuzilishi bilan bog'liq Atroflari atrofidagi orbital harakati (aylanishi).

Orbitda elektron harakatning burchakli tezligi magnit maydonini magnit maydon bilan o'zgartirganda, qo'shimcha aylanish harakati yadro atrofidagi elektronlarning dastlabki aylanish harakatiga qadar, natijada aylanish Atom qo'shimcha magnit daqiqani oladi. Bunday holda, agar atomdagi qarama-qarshi tuprog'i bo'lsa, juftlarga birlashtirilgan bo'lsa (A), keyin elektronlarning magnit lahzalari qoplanadi va ularning umumiy magnitli daqiqalar nolga teng. Bunday atomlar deyiladi, deyiladi diamgenika. Masalan, kichik gazlar, kichik guruhlar - Cu, AU, AU, ZN, CD, aksariyat Ion kristallari (NACL, SBN, GA, grafiti bo'lgan moddalar. Qatlamli tuzilmalar bo'lgan kristallarda, qatlamda yotayotgan yo'nalishlar uchun magnit sezish perpendikulyar yo'nalishlar uchun katta ahamiyatga ega.

Atomlarda elektron chig'anoqlar bilan to'ldirilganda, elektronlar misli ko'rishga intilmoqda. Shu sababli, tasodifiy ravishda joylashgan va tashqi magnit maydonning yo'qligi, ularda tasodifiy va tashqi magnit maydoni bo'lmaganda, ularda juda ko'p moddalar, magnit lahzalar mavjud (Bìy ibor). Juftlikda va bir-birining har bir elektronlari bilan aralashadigan umumiy magnit moda dielektriklardan ko'ra doimiy, ijobiy yoki biroz katta bo'ladi. Bunday atomlar, magnit va moddalar deb ataladilar paramchak. Magnasetni magnit maydonga aylantirganda, ulangan orqa tomonlar o'zaro yo'nalishga yo'naltiriladi, natijada strenchil magnit lahzalarining uchta turi kuzatiladi - uch turdagi hodisalar: ferromagnitizm (b), antiferromagnitizm (d) va fermramagengizm (d).

Ferromagnit xususiyatlariatomlar (ionlari) bir-biriga parallel ravishda yo'naltirilgan moddalar, magnit lahzalari bir-biriga parallel ravishda yo'naltirilgan, natijada tashqi magnit maydoni millionlab marotaba ko'payishi mumkin. Guruhning nomi Fe, Ni, Co-ning kichik guruhidagi elementlar mavjudligi bilan bog'liqdir

Agar parallelga qarshi atomlarning magnit lahzalar bir xil bo'lsa, atomlarning umumiy magnit daqiqasi nolga teng. Bunday moddalar deyiladi antezerromagnites.Bularga o'tish oksidi - MNO, NIO, COO, FEO, ko'plab ftoridlar, xloridlar, sulfidlar, selenides va boshqalar kiradi.

Kristalli intomlarning atomlariga qarshi parallelil daqiqalar tengsizligida umumiy vaqt noldan farq qiladi va bunday tuzilmalar o'z-o'zidan magnitlanishi mavjud. Bunday xususiyatlar egalik qiladi feritser(Fe3O4, granet guruhidan minerallar).

Ishning matni rasmlar va formulalarsiz joylashtirilgan.
Ishning to'liq versiyasi PDF formatidagi "Ish fayllari" yorlig'ida mavjud

Kirish

"Deyarli butun dunyo kristalldir.

Dunyo billur va uning mustahkamligini pasaytiradi,

to'g'ri qonunlar "

Akademik Fersman A.E.

Uyda kristallarni etishtirish mumkinmi? O'z ko'nikmalaringiz va ko'nikmalaringizni, aniq ijodiy qobiliyatlarni yaxshilang - zamonaviy maktab o'quvchisi uchun nima kerak? Men sizning qobiliyatingizni sinab ko'rmoqchiman, savollarga javob topmoqchiman: nima? Qanday? Nima uchun? Va bu ushbu imkoniyatni menga beradigan ushbu ishning tanlangan mavzusi: men buni aniqlayman! Tushuntiradi! Bu ishning ma'lum bir jihati bor, chunki men hech qachon bunday qilmaganman - ko'zlarimdagi kristall "rozim", men uni kuzatib, g'amxo'rlik qildim. Mening taqdimotda "o'sish" ga, kristal oling - bu mo''jiza!

Ishning maqsadi: Uyda kristallarni o'stirish va ularning xususiyatlarini o'rganing.

Vazifalar: 1. Muammo bo'yicha adabiy manbalardan ma'lumotni ko'rib chiqing.

2. Mis sulfat tuzidan kristalni o'stiring.

3. Tashqi sharoitlarning misolda kristallarning o'sishi bo'yicha ta'sirini o'rganish

magnit maydoni;

4. Kuzatilgan kristallarning fizik va kimyoviy xususiyatlarini o'rganing.

Dunyo juda ko'p qiziqarli va g'ayrioddiy. Erda ba'zida bunday shakl toshlari bor, go'yo kimdir ularni sinchkovlik bilan ichib, maydalangan, parlatilgan Ular bizning hayotimizda hamma joyda topilgan, g'ayrioddiy va sirlilikni o'ziga jalb qiladi va kuzatuv va o'rganishga qiziqish uyg'otadi. Kristallar mayda, tor va o'tkir, kabi katta va ustunlar kabi katta. Ko'pchilik kristallar juda toza va suv kabi shaffofdir. "Kristal", "Kristalli ravshan" deb aytishlari ajablanarli emas.

Biz er yuzida yashash, biz kristallar ustida yashaymiz, fabrikalarda ishlaymiz, ularni laboratoriyalarda o'stiramiz, biz texnik va fan sohasida keng qo'llanamiz, kristallarni iste'mol qilamiz ...

Laboratoriyalarda ko'p moddalarning sun'iy ravishda yakkamasida bitta kristallari olinadi. Ehtiyotkorlik choralarini ko'rish, siz bir nechta kristallar va uyda, masalan, mis bug 'echimlaridan, asta-sekin eritmadan suvni olib tashlash usuli. Bu men o'z kristallarimni o'sib, ishni uch bosqichga aylantirdim:

"Urug'lar" ni tayyorlash.

Kristallarning o'sishini kuzatish.

Kristallning fizik va kimyoviy xususiyatlarini o'rganish.

Tajribalar natijalarini kristallar bilan ishlov beradigan dasturiy ta'minot: raqamli mikroskop, raqamli kamera, elektron tarozilar.

Dasturlar: Microsoft ofisidagi rasm menejeri, Microsoft Fotosuratlar

Xulosa:

1. Mis sulfati kristallari ko'tarildi: bitta billur va policrystal (drust).

2. Magnit maydonda o'stirilgan kristal rombning deyarli to'g'ri shakli mavjud.

3. Fizik-kimyoviy xususiyatlar tekshirildi: mis sulfat kristallari suvda yaxshi eriydi va alkogolda yaxshi eriydi; Olovda yashil soyaning paydo bo'lishi mis ionlarining paydo bo'lishi (CUSO 4), magnit maydonda o'stirilgan kristalning zichligi 2,07g / sm 3, magnit maydondan tashqarida - 2,04 kg / sm 3; Kristall n \u003d 1,54 ta sinish indeksi; Eksperimental tajribadagi kristal izolyatorning aniq aniqlab qo'yilgan xususiyatlarini ko'rsatdi, bu ion tarkibi bilan kristallarning normal elektr xususiyatlariga to'liq mos keladi.

Tadqiqotlar natijasida muammo hal qilindi: biz uyda mis kristallarining kristallarini o'stirdik.

Tadqiqotning amaliy ahamiyati shundaki, bizdan etishtirilgan kristallar kimyoviy darslar, fizika, rasmlar, ranglar, dona zargarlik buyumlari va boshqalarni yaratish uchun, bizdan etishtirdik, bezatilgan kristallar FOTO FAQAT va sham stend, qutini bezatdi. Biz o'z ishimizning natijalari Biz kitobda kristallarni etishtirish bo'yicha tavsiyalar berilgan va darslarda va darsdan tashqari mashg'ulotlarda ham foydalanilishi mumkin bo'lgan taqdimotni yaratdik.

1-bob. Nazariy qism

1. Kristal nima

Kristalli so'z ("kristalos") - yunoncha. Qadimgi yunonlar muz deb atalgan, keyin muzli muz deb hisoblangan tog 'kristalli kristalli. Keyinchalik, 17-asrdan boshlab, polihedron polihedronning tabiiy shakliga ega bo'lgan barcha qattiq tanalar kristallarni chaqira boshladi. Kristallar - bu qattiq tanalar, atomlar yoki molekulalar kosmosda buyurtma qilingan pozitsiyalarni egallaydi. Barcha kristallarda, barcha qattiqlarda, zarralar to'g'ri, aniq qurilgan, aniqlangan nosimmetrik, to'g'ri takrorlangan naqshlar mavjud. Bu buyruq bor bo'lsa-da, kuchli, billur mavjud. Shuning uchun kristallar tekis yuzga ega. Kristallar turli xil shakllarga ega.

Kristalli qattiq moddalar alohida kristallar shaklida va tasodifiy yo'naltirilgan kichik kristalli - kristalitlar to'planishini anglatadi, aks holda (kristalli) donalar. Uning xususiyatlariga ko'ra, bitta kristallar polietstallardan farq qiladi. Yagona kristallar, bitta kristallar, ular uchun to'g'ri geometrik shaklga ega, ular uchun anisotropiya, ya'ni, bu turli yo'nalishlarda xususiyatlarning farqlanishi bilan ajralib turadi. Polkrostallar turli xil kristallardan iborat, ular izotropik. Bu erda, masalan, uyda etishtirilgan mis kayfiyat kristallari:

Kristalning ichki tuzilishini vizual ravishda namoyish etish uchun uning tasviri kristalli panjara yordamida ishlatiladi. Kristalli panjara - bu kristall moddada atomlar, ionlar yoki molekulalarning uch o'lchovli tashkil etilishi. Atomlarning qanday joylashganligiga qarab, u yo olmos - shaffof, tosh yoki kulrang-qora yumshoq grafitga aylanadi.

Kristall panjara turiga qarab, kristallar 4 guruhga bo'lingan:

1.2.Tabiatda kristallar etishtirish usullari.

Har bir kishi qanday paydo bo'lishini kuzatishi, muzlatilgan oynaning stakanidagi muz kristallarining shakllarini o'stiradi va asta-sekin o'zgartirishi mumkin. Kristallar o'sadi . Ular har doim to'g'ri o'sadi, nosimmetrik polietedra, agar hech narsa o'sib, hech narsa bezovta qilmasa. Kristallanish turli yo'llar bilan saqlanishi mumkin.

1 yo'l : Kristallar bug'doylarni kondensatsiya qilishlari mumkin - qor parchalari va sovuq shishadagi naqsh olinadi.

2 usuli : To'yingan issiq eritmani sovutish yoki eritma. Eritmaning kristallanishi vulkanik jinslarni shakllantirish jarayonini o'z ichiga oladi. Bu million yillar oldin sovutish sharti tufayli ko'p minerallar er yuzida paydo bo'ldi. Ushbu "tajriba" uchun "tajriba" magma - eritilgan tog 'jinslarining er qa'ridagi tog' jinslariga xizmat qildi. Split chuqurligining yuzasiga ko'tarish, magma soviydi. Ushbu sovutish natijasida ming yildan ko'proq vaqt o'tishi mumkin bo'lgan minerallar biz ko'tariladigan minerallar hosil bo'ladi. Bu jarayon juda uzoq.

Quvur : Suvni to'yingan eritmadan asta-sekin olib tashlash. Bug'lanish ("quritish"), suv bug 'ichiga aylanadi va yo'qoladi. Ammo suvni echib eta olmaydi Eng oson o'rni - bu suvni tuz eritmasidan bug'lanishi paytida hosil bo'lgan tuz. Va bu holda, sekin suv bug'lanadi, kristallar olinadi. Bu mening kristallim o'sganim shu qadar.

1. Magnit maydon

Magnit maydoni - bu sezgilar tomonidan sezilmagan materiyaning o'ziga xos turidir, u ko'rinmasdir. Magnit maydoni jasadlar atrofida, uzoq vaqt ushlab turish - magnit maydonlari, o'z magnit maydoni bilan jismlar atrofida uchraydi. Magnitlarning asosiy mulki: tanani temir yoki uning qotishmalaridan jalb qilish. Doimiy magnit har doim ikkita magnit qutblari bor: shimoliy (n) va janubiy (lar). Uning qutbli doimiy magnit maydoni. Xuddi shu nomning magnit tirsalari bir xil bo'lib qoladi va ixtilof ustunlari jalb qilinadi. Tabiiy (yoki tabiiy) magnitlar magnitli dazmolning bo'laklari. Kimyoviy tarkibi bo'yicha ular 31% fakani 31 foizga va 6,2 o-larning 69 foizini tashkil qiladi.

2-bob. Amaliy qism.

Xavfsizlik qoidalari:

Moddalar bilan juda ehtiyotkorlik bilan ishlash kerak.

Hech qanday yo'lda ekinlar oziq-ovqat mahsulotlariga tushmasligi kerak.

Maxsus idishlar uchun kristallarni etishtirish uchun foydalanish kerak.

Mis qudug'i bilan ishlaganingizdan so'ng, qo'lingizni sovun bilan yuvganingizga ishonch hosil qiling.

Ish bosqichlari:

"Urug'lar" ni tayyorlash.

O'sayotgan va monitoring kristallari.

Kristallarning o'sish jarayonida turli omillarni o'rganish (magnit maydoni).

Kristallarning kimyoviy va fizik xususiyatlarini o'rganish.

Menga ayting va men unutaman.

Menga ko'rsating va men eslayman.

O'zim harakat qilishimga va men o'rganaman.

Konfutsiy

2.1. Magnit maydonni aniqlash.

Magnit maydoni ko'rinmas bo'lganligi sababli, uni temir talaş va magnitlar yordamida aniqlash mumkin. Biz magnit maydon mavjudligini tasdiqlovchi tajriba o'tkazamiz.

Uskunalar: ikkita ark magnitlar, metall talaş, qog'oz varag'i.

Bajarish tartibi: tekis qatlamli temir talaş bir varaqqa tikilib qoldi va keyin bir-birining turli xil qutblar bilan bir-birlariga xos bo'lgan magnitlarga joylashtirdi. Metall talaş ma'lum bir tarzda joylashgan.

Chiqish: Temir talaş yordamida men magnit maydon shakli g'oyasini oldim. Temir talaş o'z kuchlari bo'ylab magnit maydonda joylashgan.

2.2. "Urug '" pishirish

"Urug '" kristallanish markazidir, kristallarning o'sishi uning sifatiga bog'liq.

2.3. Magnit maydondagi kristallarning o'sishini va undan tashqarida kristallarning o'sishi uchun.

Tadqiqot uchun mis kayfiyatining bir xil miqdorida ikkita stakan tayyorlangan. Biz bitta bankka magnit maydonga qo'ydik (doimiy magnitlar), ikkinchisi - magnitlardan uzoqroq. Shartlar - eritma bilan og'rigan harorat va yorug'lik rejimi bir xil edi.

Magnit maydonda kristallning o'sishi va shaklini monitoring

Kuzatuv natijalari: Magnit maydonda, misli oltingugurtli billur katta o'sdi va billre-druzda kristall o'sdi.

Chiqish. Kristalning o'sishi jarayoni magnit maydonning ta'siriga sezgir edi. Kristal chuqur ko'k edi va parallelited paralleleptiped shaklida. Kristalning yon tomonlari silliq. Boshqa bankda, druslar 5-6 sm o'lchamda. Fanday - chiroyli shakl va boy ko'k rangga ega. Qurilishi natijasida bir xil kristallar orasida bitta kristallar (2-ilova) ni ajratish mumkin (2-ilova).

2.4. Kimyoviy xususiyatlari

2.5. Kristallarning zichligini o'lchash

Mis sulfat kristalining zichligi uning alkogolda eritmaydigan narsalarga asoslanib aniqlandi.

Uskunalar:elektron tarozilar, silindr (minzurka), spirtli ichimliklar.

Chiqish:magnit maydonda etishtirilgan kristall zichlik - 2.07 g / sm 3 va magnit maydon tashqarisida - 2.04g / sm 3. (jadvallari bilan taqqoslanadigan)

2.6. Kristalning repetsifik indeksini o'lchash.

Kristallarni tavsiflash va identifikatsiyalashda optik xususiyatlar muhimdir. Yorug'lik shaffof kristalga tushganda, u qisman aks ettirilgan va qisman kristal ichida o'tib ketadi. Kristaldan aks etadigan yorug'lik porlash va rang beradi va billurga o'tadigan yorug'lik optik xususiyatlari bilan belgilanadigan ta'sirlarni keltirib chiqaradi. Efir nurini havodan kristalga siljitishda uning targ'ibot darajasi kamayadi; Yiqilgan nurlari og'riyapti yoki yo'q qilinadi. Sinforning gunohiga bo'lgan munosabati, rezyumor burchakning gunohiga bo'lgan munosabati - bu doimiy ahamiyatga ega va refraktiv indeks deb ataladi. Bu kristallning optik xususiyatlarining eng muhimi va juda aniq o'lchanishi mumkin.

Sovg'alar indeksini o'lchash uchun biz ekrandan slit bilan o'tgan nurni ishlatganmiz. Nurning yo'lida kristalni qo'yish, biz kiraverish va nurning rozetkasida, kristalli ramkani belgiladik, keyin biz ularga qo'shdik. Qo'shimcha inshootlarni amalga oshirish orqali biz rayni tomchi burchakni, refraktiv burchagini o'lchaymiz va formulaning magnit maydonida o'stirilgan kristalli indeksni hisoblab chiqdik.

2.7 . Elektromagnit xususiyatlari

Ko'rinadigan nurlanish bilan tajribadan so'ng biz kristall qobiliyatini radio to'lqinlarini yutish, i.e. Ko'rinmas nurlanish. Buning uchun biz radio to'lqinini o'tkazib yubormaydigan alyuminiy folga konsolini o'rab oldik. Biz Power tugmachasini bosdik, ammo kengash yoqmadi. Keyin biz nurlarning o'tishi uchun tor teshik ochdik, yana quvvat tugmachasida bosildi va strelka yoqildi.

Kengashni o'chirib, biz uni kiritishga urinib ko'rdik, ammo bu safar u C tanli kristalining emitenti tomonidan yopildi. Power tugmachasini bosganingizda, taxta yoqilmagan.

Chiqish: Kristal 15 mm qalinligidan iborat, radio to'lqinlari uchun to'siqdir.

2.8. Elektr o'tkazuvchanligida o'qish

Elektr o'tkazuvchanligi - bu elektr tazimlarini amalga oshirish uchun ba'zi organlarning mulki. Barcha moddalar elektr toki (dirijorlar), yarimo'tkazgichlar va dielektriklarga (izolyatorlarga bo'linadi).

Olingan kristalning elektr o'tkazuvchanligini o'rganish, biz lampochkadan elektr tokining o'tishini tuzatish uchun ishlatdik. Agar oqim oqim bo'lsa - yorug'lik yoqilsa, agar bo'lmasa - yonmaydi. 4.5V qiymatidagi kuchlanish topshirildi.

Chiqish:Eksperentda kristall izolyatorning xususiyatlarini ko'rsatdi, lampochka lampochka tutilmagan, bu esa ion tarkibiga ega kristallarning normal elektr xususiyatlariga to'liq mos keladi.

Xulosa:

Antransport maktabida mis vekorialidan foydalanib, bugnoratoriyaning to'yingan eritmasining kristalli eritmasining kristallaridan hosil bo'lgan kristallarni bug'lanish usulida, tashqi xususiyatlar va kimyoviy xususiyatlar tekshirildi.

1. Biz mis sulfatining kristallarini ko'tardik: Yagona billur va policıstal.

2. Magnit maydoni kristallarning o'sishiga ma'lum bir ta'sir ko'rsatadi, magnit maydonda o'stirilgan kristal rombning deyarli to'g'ri shakli mavjud.

3. Fizik-kimyoviy xususiyatlar tekshirildi: mis sulfat kristallari suvda yaxshi eriydi va alkogolda yaxshi eriydi; Olovdagi yashil soyaning ko'rinishi mis ionlarining mavjudligini ko'rsatadi, i.e. Cuso 4; Magnit maydonda o'stirilgan kristalning zichligi 2,07g / sm 3 va magnit maydon tashqarisida - 2,04 kg / sm 3; Kristall n \u003d 1,54 ta sinish indeksi; Eksperimental tajribadagi kristal izolyatorning yaxshilab ajraladigan xususiyatlarini ko'rsatdi, bu ion tarkibi bilan kristallarning normal elektr xususiyatlariga to'liq mos keladi.

Xulosa.

Ilmiy-tadqiqot ishlari men uchun ajoyib kristallar olamini ochdi. Mening taqdimotimda mo''jizani yaratishdir. Men uchun bu yangi va g'ayrioddiy shartnoma. Bundan oldin, men bilmagan edim - "Muallifim" kristallari qanday ko'rinishga ega va ular bilan nima qilish kerakligini bilmayman. Kristallarni o'rganayotganda men amin bo'ldim: ularning xususiyatlari shunchalik xilma-xil bo'lib, ulardan faqat ba'zilarini o'rganishimiz mumkin. Ammo eng muhimi - biz ushbu kristallardan foydalanishni topdik. Biz tomonidan etishtirilgan kristallar kimyo darslarida, fizikani namoyish qilish uchun foydalanishingiz mumkin. Kristallardan biz brost qildik, fotosuratlar va shamning ramkasini bezatib, qutilarni bezatdi (3-ilova). Biz o'z ishimizning natijalari Biz kitobda kristallarni etishtirish bo'yicha tavsiyalar berilgan va darslarda va darsdan tashqari mashg'ulotlarda ham foydalanilishi mumkin bo'lgan taqdimotni yaratdik.

O'qish natijasida biz muammoni hal qildik: biz uyda mis kayfiyatning kristallarining kristallarini o'stirdik. Ishonch ila ayta olamanki, kristallarni etishtirish san'at!

Ushbu mavzu juda qiziq edi. Kristallar dunyosi hayratda va xilma-xil edi. Natijada, yanada chuqurroq o'rganishni talab qiladigan boshqa masalalar bor edi. Shuning uchun biz ushbu mavzuni o'rganishni davom ettirishni rejalashtirmoqdamiz.

Fizika ajoyib ilmdir va siz uning qadamma-qadamini bilishingiz kerak.

Kristallarni etishtirish uchun faqat yangi tayyorlangan echimlardan foydalaning.

Faqat toza idishlardan foydalaning.

Qarorni filtrlashga ishonch hosil qiling.

Kristall o'sishni olib tashlash uchun maxsus sababsiz bo'lmaydi.

Qat'iy yechimga axlatga yo'l qo'ymang. Buning uchun uni filtr qog'oz bilan yoping.

Vaqti-vaqti bilan (haftada bir marta) to'yingan eritmani o'zgartiring yoki yangilang.

Natijada kichik kristallarni o'chirish.

Sekinroq echim sovutiladi, kristallar hosil bo'ladi. Buning uchun siz ko'zoynaklarni mato bilan sotib olishingiz mumkin.

Olingan kristallar rangsiz rangsiz laklarni shishiradi

Bibliografiya:

1. Fizikani chuqur o'rganish bilan mashg'ulotlar uchun jismoniy seminar. Yu.i tomonidan tahrirlangan. Dik, O.F. Kabardin. M; 1993 yil.

2. "Erudit" kimyo, fizika.

3. Shashlyskaya, M. P. Kristallar. "Fan" nashriyoti. - m.: 1978 yil.

4. Yosh fizika entsiklopedik lug'ati. - m.: 1995 yil pedagogika.

Internet resurslari:

maktabim - -Kolonlash.edu.ru.

class-Fizika.narod.ru.

1-ilova

Mis kaler

Kimyoviy formula: cuso 4 * 5n 2 o 1

Kimyoviy sarlavha: Mis sulfat, mis sulfat kislotasi (kuprumfuritum), Meli sulfat (ii) penddiyla

Ta'rif: Kristalli ko'k kukun

Ulanish klassi: Kristal gidaloli

Kristallarning tavsifi: ko'k kristallar, suvda yaxshi eriydi. Xususiyatlar . Gigroskopik. Suvda eriydi, glitserin, sulfat kislota. Juda ruhiy ravishda ammiakda. Havo tuzi barqaror.

Kristal gidal tuzilishi

Mis bug'ning tuzilishi rasmda keltirilgan. Ko'rinib turibdiki, ikkita anion, o'q va to'rtta suv molekulalari, beshinchi suv molekusi vodorod zonasi kombinatsiyasi bilan bog'liq bo'lgan ko'priklarning rolini o'ynaydi. Samolyot va sulfat guruhidan suv molekulalari.

Ilova.

U zararkunandalar va kasallik kasalliklariga qarshi kurashda (qo'ziqorin kasalliklari va vinewli). Ba'zida suzish havzalarida suvda suvda yosunlarning o'sishini oldini olish uchun ishlatiladi.

Qurilishda mis sulfat eritmasi zang chizmalarini bartaraf etish uchun ishlatiladi, shuningdek, g'isht va beton sirtlardan tuzlarni olib tashlash uchun ishlatiladi; shuningdek, yog'och chirishni oldini olish uchun vositasi sifatida.

Shuningdek, u mineral bo'yoqlarni ishlab chiqarishda, tibbiyotda va atsetat tolasini ishlab chiqarishda yigirilgan echimlarning bir qismi sifatida ishlatiladi.

Oziq-ovqat sanoati parhez qo'shimcha sifatida ro'yxatga olingan E519. (konservativ).

Tabiatda ba'zida mineralhalkantit bilan uchrashadi, uning tarkibi Cuso 4 * 5h 2 o o

Rangli metallarni sotib olish nuqtalarida alyuminiy qotishmalar va zanglamaydigan po'latdan zinc, marganets va magniyni aniqlash uchun ishlatiladi. Yuqorida keltirilgan metallarni aniqlashda, toza misning qizil dog'lari paydo bo'ladi.

2-ilova.

Raqamli mikroskop yordamida kristallarni o'rganish.

3-ilova.

1 ta material Vikipediya sahifalaridan olingan