Kristályok

Kristályok (a görög κρύσταλλος eredetileg - " jég ", a továbbiakban -  " hegyikristály ; kristály") - szilárd anyagok , amelyekben a részecskék ( atomok és molekulák ) szabályosan elrendeződnek, háromdimenziósan periodikus térbeli tömböt alkotva - kristályrács .

A kristályok olyan szilárd anyagok, amelyek belső szerkezetük alapján, azaz az anyagot alkotó részecskék (atomok, molekulák, ionok ) több meghatározott szabályos elrendezésén alapuló, természetes külső alakjukat szabályos szimmetrikus poliéderek alkotják.

A kristály modern definícióját az International Union of Crystallographers adja: egy anyag akkor kristály, ha túlnyomóan éles diffrakciós mintázattal rendelkezik [1] .

2000- ben a mexikói Chihuahua államban , a Naica bányakomplexum Kristálybarlangjában fedezték fel a legnagyobb természetes kristályokat [2] . Az ott talált gipszkristályok egy része eléri a 15 méter hosszúságot és az 1 méter szélességet. Óriási, méter magas spodumen kristályairól ismert [3] . 1914-ben egy jelentést tettek közzé arról, hogy egy 12,8 m hosszú és 90 tonna tömegű spodumenkristályt találtak a dél-dakotai Etta - bányában 4] .

Kristályok morfológiája

A kristályok morfológiája egy olyan tudomány, amely a kristályok eredetét és ezeknek az arcoknak a térbeli elrendezését vizsgálja. A krisztallográfia egyik ágát képviseli .

A legtöbb természetes kristály sima kristályos felülettel rendelkezik, kis méretű formában; a kristálylapok optikailag laposak, és általában jól tükrözik a környezetet (mint az ablaküvegeknél). A nagyobb kristályok általában diffúzabb visszaverődést mutatnak, ezért maguk az arcok nem teljesen laposak.

A kristályok lapos felületei az atomok belső elrendezésének helyességéről tanúskodnak, ami az anyag kristályos állapotát jellemzi .

Az ilyen kövek durva állapotú felismeréséhez, valamint egy adott kristály jobb vágásához az értékes anyagok morfológiájának ismerete szükséges.

Kristályszerkezet

A kristályszerkezet részecskék (atomok, molekulák, ionok) elrendeződése egy kristályban. Mivel minden egyes anyag esetében egyedi, a kristályszerkezet az anyag alapvető fizikai - kémiai tulajdonságaira utal. A háromdimenziós periodicitású kristályszerkezetet kristályrácsnak nevezzük [5] .

Crystalline Grid

A szilárd anyagot alkotó részecskék kristályrácsot alkotnak. Ha a kristályrácsok sztereometrikusan (térben) azonosak vagy hasonlóak (azonos szimmetriájúak), akkor a köztük lévő geometriai különbség különösen a rácscsomópontokat elfoglaló részecskék közötti különböző távolságokban rejlik. Maguk a részecskék közötti távolságokat rácsparamétereknek nevezzük. A rácsparamétereket, valamint a geometriai poliéderek szögeit a szerkezeti elemzés fizikai módszereivel, például a röntgensugaras szerkezeti elemzés módszereivel határozzák meg.

A szilárd anyagok gyakran (a körülményektől függően) egynél több kristályrácsot alkotnak; az ilyen formákat polimorf módosulásoknak nevezzük . Például az egyszerű anyagok közül ismertek:

• rombos és monoklin kén ;
• grafit és gyémánt , amelyek a szén hatszögletű és köbös módosulatai ;
• az összetett anyagok közé tartozik a kvarc , a tridimit és a krisztobalit , amelyek a szilícium-dioxid különféle módosulatai .

A kristályok típusai

Külön kell választani az ideális és a valódi kristályokat.

• Az ideális kristály egy matematikai tárgy, amely mentes minden szerkezeti hibától, és teljes szimmetriával rendelkezik, ideális esetben sima felületekkel.
• Egy valódi kristály mindig tartalmaz különféle hibákat a rács belső szerkezetében, torzulásokat és szabálytalanságokat a felületeken, és a poliéder szimmetriája csökkent a sajátos növekedési feltételek, a tápközeg inhomogenitása, sérülés és deformáció miatt . Nem feltétlenül van krisztallográfiai lapja és szabályos alakja, de megőrzi fő tulajdonságát - az atomok szabályos helyzetét a kristályrácsban.

Kristályok anizotrópiája

Sok kristály rendelkezik anizotrópia tulajdonsággal , vagyis tulajdonságainak irányfüggősége, míg az izotróp anyagokban (a legtöbb gáz , folyadék , amorf szilárd anyag ) vagy a pszeudoizotróp (polikristályos) testekben a tulajdonságok nem függnek az irányoktól. A kristályok rugalmatlan alakváltozásának folyamata mindig jól meghatározott csúszási rendszerek mentén megy végbe, azaz csak bizonyos krisztallográfiai síkok mentén és csak bizonyos krisztallográfiai irányban . A kristályos közeg különböző szakaszaiban a deformáció inhomogén és egyenlőtlen fejlődése miatt intenzív kölcsönhatás lép fel e szakaszok között a mikrofeszültség mezők kialakulása révén .

Ugyanakkor vannak olyan kristályok, amelyekben nincs anizotrópia.

Rengeteg kísérleti anyag halmozódott fel a martenzites rugalmatlanság fizikájában , különösen az alakmemória- hatások és az átalakulás plaszticitása terén . Kísérletileg igazolta a kristályfizika legfontosabb álláspontját a rugalmatlan alakváltozások domináns kialakulásáról, szinte kizárólag martenzites reakciókon keresztül . A martenzites rugalmatlanság fizikai elméletének megalkotásának elvei azonban nem világosak. Hasonló helyzet áll fenn a kristályok mechanikai ikerképzéssel történő deformálódása esetén is .

Jelentős előrelépés történt a fémek diszlokációs plaszticitásának vizsgálatában . Itt nemcsak a rugalmatlan alakváltozási folyamatok megvalósításának alapvető szerkezeti és fizikai mechanizmusait értjük meg, hanem hatékony módszereket is létrehoztak a jelenségek kiszámítására.

A kristályokat tanulmányozó fizikai tudományok

• A kristályfizika a kristályok fizikai tulajdonságainak összességét vizsgálja.
• A krisztallográfia az ideális kristályokat a szimmetriatörvények szempontjából vizsgálja, és összehasonlítja őket a valódi kristályokkal.
• A szerkezeti krisztallográfia a kristályok belső szerkezetének meghatározásával és a kristályrácsok osztályozásával foglalkozik. 1976-ban azt a "szenzációt", miszerint a földgömb  "hatalmas kristály" cáfolta I. I. Shafranovsky krisztallográfus [6] .
• A kristályoptika a kristályok optikai tulajdonságait vizsgálja.
• A kristálykémia a kristályszerkezeteket és azok kapcsolatát az anyag természetével vizsgálja.

Általában egy hatalmas tudományos ág foglalkozik a valódi kristályok tulajdonságainak tanulmányozásával; elég azt mondani, hogy egyes kristályok (amelyek alapján precíziós elektronika és különösen számítógépek jönnek létre) minden félvezető tulajdonsága pontosan a hibákból adódik.

Lásd még

• Kristály cella
• folyadékkristályok
• Kristályhibák
• Szilárdtestfizika
• Monokristály
• polikristály
• Deformációelmélet
• kolloid kristály

Jegyzetek

1. ↑ Kristály . Online krisztallográfiai szótár . International Union of Crystalography. Letöltve: 2017. június 22. Az eredetiből archiválva : 2017. június 17. (határozatlan)
2. ↑ V. Csernevcev . A világ gipszcsodája // "A világ körül" . — 2008. 11. szám, 16-22
3. ↑ Lítium // Egy fiatal vegyész enciklopédikus szótára . 2. kiadás / Összeg. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - M . : Pedagógia , 1990. - S. 136 . — ISBN 5-7155-0292-6 .
4. ↑ A spodumen gigantikus kristályai  // Ásványtani jegyzetek sorozat 3. - 1916. - S. 138 .
5. ↑ Kristályszerkezet // Fizikai enciklopédia. 5 kötetben. — M.: Szovjet Enciklopédia. A. M. Prokhorov főszerkesztő. 1988.
6. ↑ Shafranovskij I. I. Nevezhető a Föld „nagy kristálynak”? Archív példány 2017. május 17-én a Wayback Machine -nél // Gornyatsaya Pravda újság. 1976. 31. szám november 9

Irodalom

• Agafonov V. K. Rövid utasítások kristálymodellek készítéséhez // Programok és utasítások megfigyelésekhez és gyűjtemények gyűjtéséhez a geológiában, talajtanban, meteorológiában, hidrológiában, szintezésben, botanikában és állattanban, mezőgazdaságban és fényképezésben. [5. kiadás] St. Petersburg: szerk. Manó. SPb. Természetes szigetek 1902, 30-35.
• Zorkiy PM Molekulák és kristályszerkezetek szimmetriája. M.: Moszkvai Állami Egyetem, 1986. - 232 p.
• Likhachev V. A., Malinin V. G. Az erő szerkezeti-analitikai elmélete. - Szentpétervár: Tudomány. — 471 p.
• Saveljev I. V. Általános fizika tanfolyam. Moszkva: Astrel, 2001. ISBN 5-17-004585-9 .
• Shaskolskaya M. P. . Kristályok. M.: Nauka, 1985. 208 p.
• Schroeter W., Lautenschleger K.-H., Bibrak H. et al., Chemistry: Ref. szerk. Moszkva: Kémia, 1989.
• Shubnikov A. V., Flint E. A., Bokiy G. B. , A krisztallográfia alapjai, Moszkva-Leningrád, 1940.
• Shaskolskaya M. , Crystals, M., 1959; Kostov I., Kristályográfia, ford. bolgár nyelvből, M., 1965.
• Bunn C. , Kristályok, ford. angolból, M., 1970;
• Nye J. , A kristályok fizikai tulajdonságai és leírásuk tenzorok és mátrixok segítségével, ford. angolból, 2. kiadás, M., 1967.
• Cheredov VN Hibák a szintetikus fluorit kristályokban. Szentpétervár: Tudomány. - 1993. - 112 p.

Linkek

• Kristályok (fizikai) / M. P. Shaskolskaya, B. K. Vainshtein // Nagy Szovjet Enciklopédia  : [30 kötetben]  / ch. szerk. A. M. Prohorov . - 3. kiadás - M .  : Szovjet Enciklopédia, 1969-1978.
• Ásványi kristályok , A kristályok természetes oldódásának formái
• Kristályok // Nagy enciklopédikus szótár . – 2000. (Orosz)

Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán Nagy norvég Nagy norvég Nagy orosz Brockhaus és Efron a világ körül Kis Brockhaus és Efron V. Dahl Britannica (online) Universalis
Bibliográfiai katalógusokban BNE : XX526709 BNF : 11941210s GND : 4033209-3 J9U : 987007536082305171 LCCN : sh85034503 NDL : 00565650 NKC : ph121980