კრისტალი განსხვავდება ამორფული მყარისგან. კრისტალური და ამორფული სხეულები: სტრუქტურა და თვისებები. საკოორდინაციო ნომერი გ.ნ.

მყარი არის კრისტალური და ამორფული სხეულები. კრისტალს ძველად ყინულს ეძახდნენ. შემდეგ მათ დაიწყეს კვარცის კრისტალის დარქმევა და ამ მინერალებს გაქვავებულ ყინულად თვლიდნენ. კრისტალები ბუნებრივია და გამოიყენება საიუველირო ინდუსტრიაში, ოპტიკაში, რადიოინჟინერიასა და ელექტრონიკაში, როგორც ულტრა ზუსტი ინსტრუმენტების ელემენტების საყრდენი, როგორც ულტრა ხისტი აბრაზიული მასალა.

კრისტალურ სხეულებს ახასიათებთ სიმტკიცე და აქვთ მკაცრად რეგულარული პოზიცია მოლეკულების, იონების ან ატომების სივრცეში, რის შედეგადაც წარმოიქმნება სამგანზომილებიანი პერიოდული კრისტალური ბადე (სტრუქტურა). გარეგნულად, ეს გამოიხატება მყარი სხეულის ფორმისა და მისი გარკვეული ფიზიკური თვისებების გარკვეული სიმეტრიით. მათი გარეგანი ფორმით, კრისტალური სხეულები ასახავს ნაწილაკების შიდა „შეფუთვას“ თანდაყოლილ სიმეტრიას. ეს განსაზღვრავს კუთხეების თანასწორობას ყველა კრისტალის სახეებს შორის, რომლებიც შედგება ერთი და იგივე ნივთიერებისგან.

მათში, ცენტრიდან ცენტრამდე მანძილი მეზობელ ატომებს შორის ასევე თანაბარი იქნება (თუ ისინი განლაგებულია იმავე სწორ ხაზზე, მაშინ ეს მანძილი იგივე იქნება ხაზის მთელ სიგრძეზე). მაგრამ ატომებისთვის, რომლებიც დევს სწორ ხაზზე განსხვავებული მიმართულებით, ატომების ცენტრებს შორის მანძილი განსხვავებული იქნება. ეს გარემოება ხსნის ანიზოტროპიას. ანიზოტროპია არის მთავარი განსხვავება კრისტალურ სხეულებსა და ამორფებს შორის.

მყარი ნივთიერებების 90%-ზე მეტი შეიძლება კლასიფიცირდეს როგორც კრისტალები. ბუნებაში ისინი არსებობენ ერთკრისტალების და პოლიკრისტალების სახით. მონოკრისტალები არის ერთკრისტალები, რომელთა სახეები წარმოდგენილია რეგულარული მრავალკუთხედებით; მათ ახასიათებთ უწყვეტი ბროლის ბადის არსებობა და ფიზიკური თვისებების ანიზოტროპია.

პოლიკრისტალები არის მრავალი პატარა კრისტალებისაგან შემდგარი სხეულები, რომლებიც გარკვეულწილად ქაოტურად „ზრდიან ერთად“. პოლიკრისტალები არის ლითონები, შაქარი, ქვები, ქვიშა. ასეთ სხეულებში (მაგალითად, ლითონის ფრაგმენტი), ანიზოტროპია, როგორც წესი, არ ჩნდება ელემენტების შემთხვევითი განლაგების გამო, თუმცა ანიზოტროპია დამახასიათებელია ამ სხეულის ცალკეული კრისტალისთვის.

კრისტალური სხეულების სხვა თვისებები: მკაცრად განსაზღვრული ტემპერატურა (კრიტიკული წერტილების არსებობა), სიძლიერე, ელასტიურობა, ელექტრული გამტარობა, მაგნიტური გამტარობა, თბოგამტარობა.

ამორფული - ფორმის გარეშე. ასე ითარგმნება ეს სიტყვა სიტყვასიტყვით ბერძნულიდან. ამორფული სხეულები ბუნებით არის შექმნილი. მაგალითად, ქარვა, ცვილი.ადამიანი მონაწილეობს ხელოვნური ამორფული სხეულების შექმნაში - მინა და ფისები (ხელოვნური), პარაფინი, პლასტმასი (პოლიმერები), როზინი, ნაფტალინი, ვარ. არ გააჩნიათ სხეულის სტრუქტურაში მოლეკულების (ატომები, იონები) ქაოტური განლაგების გამო. ამიტომ, ნებისმიერი ამორფული სხეულისთვის ისინი იზოტროპულია - ყველა მიმართულებით ერთნაირი. ამორფული სხეულებისთვის არ არის კრიტიკული დნობის წერტილი; ისინი თანდათან რბილდებიან გაცხელებისას და გადაიქცევიან ბლანტი სითხეებად. ამორფულ სხეულებს ენიჭებათ შუალედური (გარდამავალი) პოზიცია სითხეებსა და კრისტალურ სხეულებს შორის: დაბალ ტემპერატურაზე ისინი გამკვრივდება და ხდება ელასტიური, გარდა ამისა, ისინი შეიძლება გაიყოს უფორმო ნაწილებად დარტყმისას. მაღალ ტემპერატურაზე, იგივე ელემენტები ავლენენ პლასტიურობას, ხდება ბლანტი სითხეები.

ახლა თქვენ იცით, რა არის კრისტალური სხეულები!

თქვენი კარგი სამუშაოს გაგზავნა ცოდნის ბაზაში მარტივია. გამოიყენეთ ქვემოთ მოცემული ფორმა

სტუდენტები, კურსდამთავრებულები, ახალგაზრდა მეცნიერები, რომლებიც იყენებენ ცოდნის ბაზას სწავლასა და მუშაობაში, ძალიან მადლობლები იქნებიან თქვენი.

გამოქვეყნებულია http://www.allbest.ru/

შესავალი

თავი 1. კრისტალური და ამორფული სხეულები

1.1 იდეალური კრისტალები

1.2 ერთკრისტალები და კრისტალური აგრეგატები

1.3 პოლიკრისტალები

თავი 2. კრისტალების სიმეტრიის ელემენტები

თავი 3. დეფექტების სახეები მყარ სხეულებში

3.1 წერტილოვანი დეფექტები

3.2 ხაზოვანი დეფექტები

3.3 ზედაპირის დეფექტები

3.4 მოცულობითი დეფექტები

თავი 4. კრისტალების მიღება

თავი 5. კრისტალების თვისებები

დასკვნა

ბიბლიოგრაფია

შესავალი

კრისტალები ბუნების ერთ-ერთი ყველაზე ლამაზი და იდუმალი ქმნილებაა. ამჟამად, კრისტალოგრაფიის მეცნიერება სწავლობს კრისტალების მრავალფეროვნებას. იგი ავლენს ერთიანობის ნიშნებს ამ მრავალფეროვნებაში, სწავლობს როგორც ერთკრისტალების, ისე კრისტალური აგრეგატების თვისებებსა და სტრუქტურას. კრისტალოგრაფია არის მეცნიერება, რომელიც კომპლექსურად სწავლობს კრისტალურ მატერიას. ეს ნაშრომი ასევე ეძღვნება კრისტალებს და მათ თვისებებს.

ამჟამად, კრისტალები ფართოდ გამოიყენება მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში, რადგან მათ აქვთ განსაკუთრებული თვისებები. კრისტალების გამოყენების ისეთი სფეროები, როგორიცაა ნახევარგამტარები, ზეგამტარები, კვანტური ელექტრონიკა და მრავალი სხვა, მოითხოვს კრისტალების ფიზიკური თვისებების დამოკიდებულების ღრმა გააზრებას მათ ქიმიურ შემადგენლობასა და სტრუქტურაზე.

ამჟამად ცნობილია კრისტალების ხელოვნურად ზრდის მეთოდები. ბროლის გაშენება შესაძლებელია ჩვეულებრივ ჭიქაში, ეს მოითხოვს მხოლოდ გარკვეულ ხსნარს და ზრუნვას, რომლითაც აუცილებელია მზარდი ბროლის მოვლა.

ბუნებაში კრისტალების მრავალფეროვნებაა და ასევე არსებობს კრისტალების მრავალი განსხვავებული ფორმა. სინამდვილეში, თითქმის შეუძლებელია ისეთი განმარტების მიწოდება, რომელიც ყველა კრისტალს შეეხება. აქ კრისტალების რენტგენის ანალიზის შედეგები შეიძლება გამოყენებულ იქნას დასახმარებლად. რენტგენის სხივები შესაძლებელს ხდის კრისტალური სხეულის შიგნით ატომების შეგრძნებას და მათი სივრცითი მდებარეობის განსაზღვრას. შედეგად, გაირკვა, რომ აბსოლუტურად ყველა კრისტალი აგებულია ელემენტარული ნაწილაკებისგან, რომლებიც მკაცრი წესით მდებარეობს კრისტალური სხეულის შიგნით.

ყველა კრისტალურ სტრუქტურაში გამონაკლისის გარეშე, მრავალი იდენტური ატომის გამორჩევა შესაძლებელია ატომებისგან, რომლებიც მდებარეობს სივრცითი გისოსების კვანძების მსგავსად. ასეთი გისოსის წარმოსადგენად, მოდით გონებრივად შევავსოთ სივრცე მრავალი თანაბარი პარალელეპიპედით, პარალელურად ორიენტირებული და შეხებით მთელ სახეებზე. ასეთი შენობის უმარტივესი მაგალითია იდენტური აგურის ქვისა. თუ აგურის შიგნით შევარჩევთ შესაბამის წერტილებს, მაგალითად, მათ ცენტრებს ან წვეროებს, მაშინ მივიღებთ სივრცითი გისოსის მოდელს. ყველა კრისტალური სხეული გამონაკლისის გარეშე ხასიათდება გისოსებით.

კრისტალებს უწოდებენ " ყველა მყარი, რომელშიც შემადგენელი ნაწილაკები (ატომები, იონები, მოლეკულები) განლაგებულია მკაცრად რეგულარულად, როგორც სივრცითი გისოსების კვანძებიეს განმარტება რაც შეიძლება ახლოსაა ჭეშმარიტებასთან; იგი შესაფერისია ნებისმიერი ერთგვაროვანი კრისტალური სხეულებისთვის: ბუულები (კრისტალის ფორმა, რომელსაც არ აქვს სახეები, კიდეები ან ამობურცული წვერები), მარცვლები და ბრტყელი ფიგურები.

Თავი 1.კრისტალური და ამორფული სხეულები

მათი ფიზიკური თვისებებისა და მოლეკულური სტრუქტურის მიხედვით, მყარი იყოფა ორ კლასად - ამორფული და კრისტალური მყარი.

ამორფული სხეულების დამახასიათებელი თვისებაა მათი იზოტროპია, ე.ი. ყველა ფიზიკური თვისების (მექანიკური, ოპტიკური და ა.შ.) დამოუკიდებლობა მიმართულებისგან. იზოტროპულ მყარ სხეულებში მოლეკულები და ატომები განლაგებულია შემთხვევით, ქმნიან მხოლოდ მცირე ადგილობრივ ჯგუფებს, რომლებიც შეიცავს რამდენიმე ნაწილაკს (მოკლე დიაპაზონის რიგი). მათი სტრუქტურით, ამორფული სხეულები ძალიან ახლოს არიან სითხეებთან.

ამორფული სხეულების მაგალითებია მინა, სხვადასხვა გამაგრებული ფისები (ქარვა), პლასტმასი და ა.შ. თუ ამორფული სხეული თბება, ის თანდათან რბილდება და თხევად მდგომარეობაში გადასვლას მნიშვნელოვანი ტემპერატურის დიაპაზონი სჭირდება.

კრისტალურ სხეულებში ნაწილაკები განლაგებულია მკაცრი თანმიმდევრობით, ქმნიან სივრცით პერიოდულად განმეორებით სტრუქტურებს სხეულის მთელ მოცულობაში. ვიზუალურად წარმოაჩინოს ასეთი სტრუქტურები, სივრცითი ბროლის გისოსები, რომლის კვანძებში მდებარეობს მოცემული ნივთიერების ატომების ან მოლეკულების ცენტრები.

თითოეულ სივრცულ გისოსში შეიძლება გამოიყოს მინიმალური ზომის სტრუქტურული ელემენტი, რომელსაც ე.წ ერთეული უჯრედი.

ბრინჯი. 1. ბროლის გისოსების სახეები: 1 - მარტივი კუბური გისოსები; 2 - სახეზე ორიენტირებული კუბური გისოსი; 3 - სხეულზე ორიენტირებული კუბური გისოსი; 4 - ექვსკუთხა გისოსი

უბრალო კუბურ გისოსში ნაწილაკები განლაგებულია კუბის წვეროებზე. სახეზე ორიენტირებულ გისოსებში ნაწილაკები განლაგებულია არა მხოლოდ კუბის წვეროებზე, არამედ მისი თითოეული სახის ცენტრებშიც. სხეულზე ორიენტირებულ კუბურ გისოსში, დამატებითი ნაწილაკი განთავსებულია თითოეული კუბური ერთეული უჯრედის ცენტრში.

უნდა გვახსოვდეს, რომ კრისტალებში ნაწილაკები მჭიდროდ არის შეფუთული, ისე რომ მათ ცენტრებს შორის მანძილი დაახლოებით ნაწილაკების ზომის ტოლია. ბროლის გისოსების გამოსახულებაში მითითებულია მხოლოდ ნაწილაკების ცენტრების პოზიცია.

1. 1 იდეალური კრისტალები

კრისტალების სწორმა გეომეტრიულმა ფორმამ მკვლევართა ყურადღება მიიპყრო კრისტალოგრაფიის განვითარების ადრეულ ეტაპებზეც და დასაბამი მისცა გარკვეული ჰიპოთეზების შექმნას მათი შინაგანი სტრუქტურის შესახებ.

თუ გავითვალისწინებთ იდეალურ კრისტალს, მასში რაიმე დარღვევას ვერ ვიპოვით; ყველა იდენტური ნაწილაკი განლაგებულია იდენტურ პარალელურ რიგებში. თუ სამ ელემენტარულ თარგმანს, რომლებიც ერთ სიბრტყეში არ დევს, თვითნებურ წერტილს გამოვიყენებთ და უსასრულოდ ვიმეორებთ სივრცეში, მივიღებთ სივრცულ გისოსს, ე.ი. ეკვივალენტური კვანძების სამგანზომილებიანი სისტემა. ამრიგად, იდეალურ კრისტალში მატერიალური ნაწილაკების განლაგება ხასიათდება მკაცრი სამგანზომილებიანი პერიოდულობით. კრისტალების გეომეტრიულად სწორ შიდა სტრუქტურასთან დაკავშირებული ნიმუშების მკაფიო წარმოდგენის მიზნით, კრისტალოგრაფიის ლაბორატორიულ კლასებში ისინი ჩვეულებრივ იყენებენ იდეალურად ჩამოყალიბებული კრისტალების მოდელებს ამოზნექილი პოლიედრების სახით ბრტყელი სახეებით და სწორი კიდეებით. სინამდვილეში, ნამდვილი კრისტალების სახეები არ არის სრულყოფილად ბრტყელი, რადგან მათი ზრდისას ისინი დაფარულია ტუბერკულოზებით, უხეშობით, ღარებით, ზრდის ორმოებით, გვერდითი ადგილებით (სახეები, რომლებიც მთლიანად ან ნაწილობრივ გადახრილია მათი იდეალური პოზიციიდან), ზრდის ან დაშლის სპირალებით. და ა.შ.

იდეალური კრისტალი- ეს არის ფიზიკური მოდელი, რომელიც არის უსასრულო ერთკრისტალი, რომელიც არ შეიცავს მინარევებს ან სტრუქტურულ დეფექტებს. განსხვავება რეალურ კრისტალებსა და იდეალურებს შორის განპირობებულია მათი ზომების სასრულობით და დეფექტების არსებობით. ზოგიერთი დეფექტის არსებობა (მაგალითად, მინარევები, კრისტალური საზღვრები) რეალურ კრისტალებში შეიძლება თითქმის მთლიანად თავიდან იქნას აცილებული ზრდის, ანეილირების ან გაწმენდის სპეციალური მეთოდების გამოყენებით. თუმცა, T>0K ტემპერატურაზე კრისტალებს ყოველთვის აქვთ (თერმულად გააქტიურებული) ვაკანსიებისა და ინტერსტიციული ატომების სასრული კონცენტრაცია, რომელთა რაოდენობა წონასწორობაში ექსპონენტურად მცირდება ტემპერატურის კლებასთან ერთად.

კრისტალური ნივთიერებები შეიძლება არსებობდეს ერთკრისტალების ან პოლიკრისტალური ნიმუშების სახით.

ერთი კრისტალი არის მყარი, რომელშიც რეგულარული სტრუქტურა მოიცავს ნივთიერების მთელ მოცულობას. ერთკრისტალები გვხვდება ბუნებაში (კვარცი, ბრილიანტი, ზურმუხტი) ან წარმოებულია ხელოვნურად (რუბი).

პოლიკრისტალური ნიმუშები შედგება დიდი რაოდენობით მცირე, შემთხვევით ორიენტირებული, სხვადასხვა ზომის კრისტალებისაგან, რომლებიც შეიძლება ერთმანეთთან იყოს დაკავშირებული გარკვეული ურთიერთქმედების ძალებით.

1. 2 მონოკრისტიშენადნობები და კრისტალური აგრეგატები

მონოკრისტალი- ცალკე ერთგვაროვანი კრისტალი, რომელსაც აქვს უწყვეტი კრისტალური ბადე და ზოგჯერ აქვს ფიზიკური თვისებების ანიზოტროპია. ერთი ბროლის გარეგანი ფორმა განისაზღვრება მისი ატომური კრისტალური ბადით და კრისტალიზაციის პირობებით (ძირითადად სიჩქარე და ერთგვაროვნება). ნელა მოზრდილი ერთკრისტალი თითქმის ყოველთვის იძენს კარგად განსაზღვრულ ბუნებრივ ჭრილს; კრისტალიზაციის არათანაბარი პირობებში (ზრდის საშუალო ტემპი), ჭრილობა სუსტად ჩანს. კრისტალიზაციის კიდევ უფრო მაღალი სიჩქარით, ერთი ბროლის ნაცვლად, წარმოიქმნება ერთგვაროვანი პოლიკრისტალები და პოლიკრისტალური აგრეგატები, რომლებიც შედგება მრავალი განსხვავებულად ორიენტირებული პატარა ერთკრისტალებისაგან. დახვეწილი ბუნებრივი ერთკრისტალების მაგალითებია კვარცის, ქვის მარილის, ისლანდიური სპარის, ალმასის და ტოპაზის ერთკრისტალები. განსაკუთრებულ პირობებში მოყვანილი ნახევარგამტარული და დიელექტრიკული მასალების ერთკრისტალებს დიდი სამრეწველო მნიშვნელობა აქვს. კერძოდ, სილიციუმის ერთკრისტალები და III (მესამე) ჯგუფის ელემენტების ხელოვნური შენადნობები პერიოდული ცხრილის V (მეხუთე) ჯგუფის ელემენტებით (მაგალითად, GaAs გალიუმის არსენიდი) არის თანამედროვე მყარი მდგომარეობის ელექტრონიკის საფუძველი. ლითონებისა და მათი შენადნობების ერთკრისტალებს არ აქვთ განსაკუთრებული თვისებები და პრაქტიკულად არ გამოიყენება. ულტრასუფთა ნივთიერებების ერთკრისტალებს აქვთ იგივე თვისებები მათი მომზადების მეთოდის მიუხედავად. კრისტალიზაცია ხდება დნობის წერტილთან ახლოს (კონდენსაცია) აირისებრი (მაგალითად, ყინვა და ფიფქები), თხევადი (ყველაზე ხშირად) და მყარი ამორფული მდგომარეობებიდან სითბოს გამოყოფით. აირიდან ან სითხიდან კრისტალიზაციას აქვს გამწმენდი მძლავრი მექანიზმი: ნელა ამოზრდილი ერთკრისტალების ქიმიური შემადგენლობა თითქმის იდეალურია. თითქმის ყველა დამაბინძურებელი რჩება (გროვდება) სითხეში ან გაზში. ეს იმიტომ ხდება, რომ ბროლის გისოსების ზრდისას, საჭირო ატომების სპონტანური შერჩევა (მოლეკულები მოლეკულური კრისტალებისთვის) ხდება არა მხოლოდ მათი ქიმიური თვისებების (ვალენტურობის), არამედ ზომის მიხედვით.

თანამედროვე ტექნოლოგიას აღარ აკლია ბუნებრივი კრისტალების თვისებების შეზღუდული ნაკრები (განსაკუთრებით ნახევარგამტარული ლაზერების შესაქმნელად) და მეცნიერებმა გამოიგონეს შუალედური თვისებების მქონე კრისტალების მსგავსი ნივთიერებების შექმნის მეთოდი კრისტალების ულტრა თხელი ფენების მონაცვლეობით მსგავსი კრისტალებით. გისოსების პარამეტრები.

აგრეგაციის სხვა მდგომარეობებისგან განსხვავებით, კრისტალური მდგომარეობა მრავალფეროვანია. ერთი და იგივე შემადგენლობის მოლეკულები კრისტალებში შეიძლება შეფუთული იყოს სხვადასხვა გზით. ნივთიერების ფიზიკური და ქიმიური თვისებები დამოკიდებულია შეფუთვის მეთოდზე. ამრიგად, ერთი და იგივე ქიმიური შემადგენლობის მქონე ნივთიერებებს ხშირად აქვთ განსხვავებული ფიზიკური თვისებები. ასეთი მრავალფეროვნება არ არის დამახასიათებელი თხევადი მდგომარეობისთვის, მაგრამ შეუძლებელია აირისებრი მდგომარეობისთვის.

თუ ავიღებთ, მაგალითად, ჩვეულებრივ სუფრის მარილს, ცალკეული კრისტალების დანახვა მიკროსკოპის გარეშეც ადვილია.

თუ გვინდა ხაზგასმით აღვნიშნოთ, რომ საქმე გვაქვს ერთ, ცალკეულ კრისტალთან, მაშინ მას ვუწოდებთ ერთკრისტალი,იმის ხაზგასასმელად, რომ საუბარია მრავალი კრისტალების დაგროვებაზე, გამოიყენება ტერმინი კრისტალური აგრეგატი. თუ კრისტალურ აგრეგატში ცალკეული კრისტალები თითქმის არ არის ფენიანი, ეს შეიძლება აიხსნას იმით, რომ კრისტალიზაცია ერთდროულად დაიწყო ნივთიერების ბევრ წერტილში და მისი სიჩქარე საკმაოდ მაღალი იყო. მზარდი კრისტალები ერთმანეთის დაბრკოლებას წარმოადგენს და ხელს უშლის თითოეული მათგანის სწორ ჭრას.

ამ ნაშრომში ძირითადად ვისაუბრებთ ერთკრისტალებზე და ვინაიდან ისინი კრისტალური აგრეგატების კომპონენტებია, მათი თვისებები აგრეგატების თვისებების მსგავსი იქნება.

1. 3 პოლიკრისტალები

პოლიკრისტალი- ნებისმიერი ნივთიერების მცირე კრისტალების აგრეგატი, რომელსაც ზოგჯერ უწოდებენ კრისტალებს ან ბროლის მარცვლებს მათი არარეგულარული ფორმის გამო. ბუნებრივი და ხელოვნური წარმოშობის ბევრი მასალა (მინერალები, ლითონები, შენადნობები, კერამიკა და ა.შ.) პოლიკრისტალურია.

თვისებები და მიღება. პოლიკრისტალების თვისებები განისაზღვრება მის შემადგენელი კრისტალური მარცვლების თვისებებით, მათი საშუალო ზომით, რომელიც მერყეობს 1-2 მიკრონიდან რამდენიმე მილიმეტრამდე (ზოგიერთ შემთხვევაში რამდენიმე მეტრამდე), მარცვლების კრისტალოგრაფიული ორიენტაცია და მარცვლეულის საზღვრების სტრუქტურა. თუ მარცვლები შემთხვევით არის ორიენტირებული და მათი ზომები მცირეა პოლიკრისტალის ზომასთან შედარებით, მაშინ პოლიკრისტალში დამახასიათებელი ფიზიკური თვისებების ანიზოტროპია არ ჩანს. თუ პოლიკრისტალს აქვს მარცვლების უპირატესი კრისტალოგრაფიული ორიენტაცია, მაშინ პოლიკრისტალს აქვს ტექსტურირებული და, ამ შემთხვევაში, აქვს თვისებების ანიზოტროპია. მარცვლის საზღვრების არსებობა მნიშვნელოვნად მოქმედებს პოლიკრისტალების ფიზიკურ, განსაკუთრებით მექანიკურ თვისებებზე, ვინაიდან საზღვრებზე ხდება გამტარი ელექტრონების, ფონონების გაფანტვა, დისლოკაციების დამუხრუჭება და ა.შ.

პოლიკრისტალები წარმოიქმნება კრისტალიზაციის, პოლიმორფული გარდაქმნების დროს და კრისტალური ფხვნილების აგლომერაციის შედეგად. პოლიკრისტალი ნაკლებად სტაბილურია, ვიდრე ერთი ბროლი, ამიტომ პოლიკრისტალის გახანგრძლივებული დუღილის დროს ხდება რეკრისტალიზაცია (სხვების ხარჯზე ცალკეული მარცვლების უპირატესი ზრდა), რაც იწვევს დიდი კრისტალური ბლოკების წარმოქმნას.

თავი 2. კრისტალური სიმეტრიის ელემენტები

სიმეტრიისა და ასიმეტრიის ცნებები მეცნიერებაში უძველესი დროიდან გამოჩნდა, როგორც ესთეტიკური კრიტერიუმი და არა მკაცრად მეცნიერული განმარტებები. სანამ სიმეტრიის იდეა გაჩნდებოდა, მათემატიკა, ფიზიკა და ზოგადად საბუნებისმეტყველო მეცნიერება ჰგავდა იდეების, თეორიების და კანონების ცალკეულ კუნძულებს, რომლებიც უიმედოდ იყო იზოლირებული ერთმანეთისგან და წინააღმდეგობრივიც კი იყო. სიმეტრია ახასიათებს და აღნიშნავს სინთეზის ეპოქას, როდესაც მეცნიერული ცოდნის განსხვავებული ფრაგმენტები ერწყმის სამყაროს ერთ, ჰოლისტურ სურათს. ამ პროცესის ერთ-ერთი მთავარი ტენდენცია მეცნიერული ცოდნის მათემატიზაციაა.

სიმეტრია, როგორც წესი, განიხილება არა მხოლოდ როგორც სამეცნიერო ცოდნის ფუნდამენტური სურათი, რომელიც აყალიბებს შინაგან კავშირებს სისტემებს, თეორიებს, კანონებსა და კონცეფციებს შორის, არამედ მიაწერს მას ისეთივე ფუნდამენტურ ატრიბუტებს, როგორიცაა სივრცე და დრო, მოძრაობა. ამ თვალსაზრისით, სიმეტრია განსაზღვრავს მატერიალური სამყაროს სტრუქტურას და მის ყველა კომპონენტს. სიმეტრიას აქვს მრავალმხრივი და მრავალდონიანი ხასიათი. მაგალითად, ფიზიკური ცოდნის სისტემაში სიმეტრია განიხილება ფენომენების დონეზე, კანონები, რომლებიც აღწერენ ამ ფენომენებს და ამ კანონების საფუძველს უდევს პრინციპებს, ხოლო მათემატიკაში - გეომეტრიული ობიექტების აღწერისას. სიმეტრია შეიძლება დაიყოს შემდეგნაირად:

· სტრუქტურული;

· გეომეტრიული;

· დინამიური, აღწერს, შესაბამისად, კრისტალოგრაფიულ,

ამ კონცეფციის მათემატიკური და ფიზიკური ასპექტები.

უმარტივესი სიმეტრიები შეიძლება გეომეტრიულად იყოს წარმოდგენილი ჩვენს ჩვეულებრივ სამგანზომილებიან სივრცეში და, შესაბამისად, ვიზუალურია. ასეთი სიმეტრიები ასოცირდება გეომეტრიულ ოპერაციებთან, რომლებიც კითხულობს სხეულს საკუთარ თავთან დამთხვევაში. ისინი ამბობენ, რომ სიმეტრია ვლინდება სხეულის ან სისტემის უცვლელობაში (უცვლელობაში) გარკვეულ ოპერაციასთან მიმართებაში. მაგალითად, სფერო (მის ზედაპირზე ნიშნების გარეშე) უცვლელია ნებისმიერი ბრუნვის დროს. ეს აჩვენებს მის სიმეტრიას. სფერო, რომელსაც აქვს ნიშანი, მაგალითად, წერტილის სახით, ემთხვევა თავის თავს მხოლოდ ბრუნვისას, რის შემდეგაც მასზე არსებული ნიშანი უბრუნდება თავდაპირველ პოზიციას. ჩვენი სამგანზომილებიანი სივრცე იზოტროპულია. ეს ნიშნავს, რომ სფეროს მსგავსად ნიშნების გარეშე, ის ემთხვევა თავის თავს ნებისმიერ ბრუნვისას. სივრცე განუყოფლად არის დაკავშირებული მატერიასთან. მაშასადამე, ჩვენი სამყაროც იზოტროპულია. სივრცეც ერთგვაროვანია. ეს ნიშნავს, რომ მას (და ჩვენს სამყაროს) აქვს სიმეტრია ცვლის მოქმედების მიმართ. დროსაც იგივე სიმეტრია აქვს.

მარტივი (გეომეტრიული) სიმეტრიების გარდა, ფიზიკაში ფართოდ გვხვდება ძალიან რთული, ეგრეთ წოდებული დინამიური სიმეტრიები, ანუ სიმეტრიები, რომლებიც დაკავშირებულია არა სივრცესთან და დროსთან, არამედ გარკვეული ტიპის ურთიერთქმედებით. ისინი არ არიან ვიზუალური და მათგან ყველაზე მარტივიც კი, მაგალითად, ე.წ ლიანდაგის სიმეტრიებიძნელია ახსნა საკმაოდ რთული ფიზიკური თეორიის გამოყენების გარეშე. კონსერვაციის ზოგიერთი კანონი ასევე შეესაბამება ლიანდაგის სიმეტრიებს ფიზიკაში. მაგალითად, ელექტრომაგნიტური პოტენციალების ლიანდაგის სიმეტრია იწვევს ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონს.

სოციალური პრაქტიკის მსვლელობისას კაცობრიობამ დააგროვა მრავალი ფაქტი, რაც მიუთითებს როგორც მკაცრ მოწესრიგებაზე, ბალანსზე მთლიანობის ნაწილებს შორის და ამ მოწესრიგების დარღვევაზე. ამ მხრივ, შეიძლება განვასხვავოთ სიმეტრიის შემდეგი ხუთი კატეგორია:

· სიმეტრია;

· ასიმეტრია;

· დისიმეტრია;

· ანტისიმეტრია;

· სუპერსიმეტრია.

ასიმეტრია . ასიმეტრია არის ასიმეტრია, ე.ი. მდგომარეობა, სადაც არ არის სიმეტრია. მაგრამ კანტმა ასევე თქვა, რომ უარყოფა არასოდეს არის უბრალო გამონაკლისი ან შესაბამისი დადებითი შინაარსის არარსებობა. მაგალითად, მოძრაობა არის მისი წინა მდგომარეობის უარყოფა, ობიექტის ცვლილება. მოძრაობა უარყოფს დასვენებას, მაგრამ დასვენება არ არის მოძრაობის არარსებობა, რადგან ძალიან ცოტა ინფორმაციაა და ეს ინფორმაცია მცდარია. არ არსებობს დასვენების არარსებობა, ისევე როგორც არ არის მოძრაობა, რადგან ეს ერთი და იგივე არსის ორი მხარეა. დასვენება მოძრაობის კიდევ ერთი ასპექტია.

ასევე არ არის სიმეტრიის სრული არარსებობა. ფიგურას, რომელსაც არ აქვს სიმეტრიის ელემენტი, ეწოდება ასიმეტრიული. მაგრამ, მკაცრად რომ ვთქვათ, ეს ასე არ არის. ასიმეტრიული ფიგურების შემთხვევაში, სიმეტრიის დარღვევა უბრალოდ დასრულებულია, მაგრამ არა სიმეტრიის სრულ არარსებობამდე, რადგან ამ ფიგურებს ჯერ კიდევ ახასიათებს პირველი რიგის ღერძების უსასრულო რაოდენობა, რომლებიც ასევე სიმეტრიის ელემენტებია.

ასიმეტრია ასოცირდება ობიექტში სიმეტრიის ყველა ელემენტის არარსებობასთან. ასეთი ელემენტი განუყოფელია ნაწილებად. ამის მაგალითია ადამიანის ხელი. ასიმეტრია არის სიმეტრიის საპირისპირო კატეგორია, რომელიც ასახავს ობიექტურ სამყაროში არსებულ დისბალანსს, რომელიც დაკავშირებულია ცვლილებასთან, განვითარებასთან და მთლიანის ნაწილების რესტრუქტურიზაციასთან. როგორც ჩვენ ვსაუბრობთ მოძრაობაზე, რაც ნიშნავს მოძრაობისა და დასვენების ერთიანობას, ასევე სიმეტრია და ასიმეტრია ობიექტური სამყაროს ორი პოლარული საპირისპიროა. რეალურ ბუნებაში არ არსებობს სუფთა სიმეტრია და ასიმეტრია. ისინი ყოველთვის ერთიანობაში და უწყვეტ ბრძოლაში არიან.

მატერიის განვითარების სხვადასხვა დონეზე არის ან სიმეტრია (შეფარდებითი წესრიგი) ან ასიმეტრია (მშვიდობის, მოძრაობის, განვითარების დარღვევის ტენდენცია), მაგრამ ეს ორი ტენდენცია ყოველთვის გაერთიანებულია და მათი ბრძოლა აბსოლუტურია. ნამდვილი, ყველაზე სრულყოფილი კრისტალებიც კი შორს არიან იდეალური ფორმისა და იდეალური სიმეტრიის კრისტალებისაგან, რომლებიც განიხილება კრისტალოგრაფიაში მათი სტრუქტურით. ისინი შეიცავენ მნიშვნელოვან გადახრებს იდეალური სიმეტრიისგან. მათ ასევე აქვთ ასიმეტრიის ელემენტები: დისლოკაციები, ვაკანსიები, რაც გავლენას ახდენს მათ ფიზიკურ თვისებებზე.

სიმეტრიისა და ასიმეტრიის განმარტებები მიუთითებს სიმეტრიისა და ასიმეტრიის უნივერსალურ, ზოგად ბუნებაზე, როგორც მატერიალური სამყაროს თვისებებზე. სიმეტრიის ცნების ანალიზი ფიზიკასა და მათემატიკაში (იშვიათი გამონაკლისის გარდა) მიდრეკილია სიმეტრიის აბსოლუტიზაციისკენ და ასიმეტრიის ინტერპრეტაციას, როგორც სიმეტრიისა და წესრიგის არარსებობას. სიმეტრიის ანტიპოდი ჩანს, როგორც წმინდა ნეგატიური კონცეფცია, მაგრამ ყურადღების ღირსი. ასიმეტრიისადმი მნიშვნელოვანი ინტერესი გაჩნდა XIX საუკუნის შუა წლებში ლ.პასტერის ექსპერიმენტებთან დაკავშირებით სტერეოიზომერების შესწავლასა და გამოყოფაში.

დისიმეტრია . დისიმეტრია არის შინაგანი, ანუ დაძაბული, სიმეტრია, ე.ი. ობიექტს აკლია სიმეტრიის ზოგიერთი ელემენტი. მაგალითად, დედამიწის მერიდიანების გასწვრივ მიედინება მდინარეებს ერთი ნაპირი მეორეზე მაღალი აქვთ (ჩრდილოეთ ნახევარსფეროში მარჯვენა ნაპირი მარცხენაზე მაღალია, სამხრეთ ნახევარსფეროში კი პირიქით). პასტერის აზრით, დისმეტრიული ფიგურა არის ის, რომელიც არ შეიძლება გაერთიანდეს მის სარკესთან მარტივი სუპერპოზიციით. დისმეტრიული ობიექტის სიმეტრიის რაოდენობა შეიძლება იყოს თვითნებურად მაღალი. დისიმეტრია მისი გაგების ფართო გაგებით შეიძლება განისაზღვროს, როგორც ნებისმიერი სახის მიახლოება უსასრულოდ სიმეტრიული ობიექტიდან უსასრულოდ ასიმეტრიულზე.

ანტისიმეტრია . ანტისიმეტრიას ეწოდება საპირისპირო სიმეტრია, ან საპირისპირო სიმეტრია. ასოცირდება ფიგურის ნიშნის ცვლილებასთან: ნაწილაკები - ანტინაწილაკები, ამოზნექილი - ჩაზნექილი, შავი - თეთრი, დაჭიმულობა - შეკუმშვა, წინ - უკან და ა.შ. ეს კონცეფცია შეიძლება აიხსნას ორი წყვილი შავი და თეთრი ხელთათმანების მაგალითით. თუ ტყავის ნაჭრისგან არის შეკერილი ორი წყვილი შავი და თეთრი ხელთათმანები, რომელთა ორი მხარე, შესაბამისად, თეთრი და შავია შეღებილი, მაშინ ისინი შეიძლება განვასხვავოთ მემარჯვენეობის საფუძველზე - მემარცხენეობა, ფერით - შავი და თეთრი, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ნიშნის ინფორმატიზმისა და სხვა ნიშნის საფუძველზე. ანტისიმეტრიის ოპერაცია შედგება ჩვეულებრივი სიმეტრიის ოპერაციებისგან, რომელსაც თან ახლავს ფიგურის მეორე ატრიბუტის ცვლილება.

სუპერსიმეტრია მე-20 საუკუნის ბოლო ათწლეულებში დაიწყო სუპერსიმეტრიის მოდელის განვითარება, რომელიც შემოგვთავაზეს რუსმა თეორეტიკოსებმა გელფანდმა და ლიხტმანმა. მარტივად რომ ვთქვათ, მათი იდეა იყო, რომ ისევე, როგორც არსებობს სივრცისა და დროის ჩვეულებრივი განზომილებები, უნდა არსებობდეს დამატებითი ზომები, რომლებიც შეიძლება გაიზომოს ეგრეთ წოდებულ გრასმანის რიცხვებში. როგორც ს. ჰოკინგმა თქვა, სამეცნიერო ფანტასტიკის მწერლებსაც კი არ უფიქრიათ ისეთი უცნაური, როგორც გრასმანის ზომები. ჩვენს ჩვეულებრივ არითმეტიკაში, თუ რიცხვი 4 გამრავლებული 6-ზე იგივეა, რაც 6 გამრავლებული 4-ზე. მაგრამ გრასმანის რიცხვებში უცნაური ის არის, რომ თუ X გამრავლებულია Y-ზე, მაშინ ის უდრის მინუს Y გამრავლებული X-ზე. გრძნობთ. რამდენად შორს არის ეს ჩვენი კლასიკური იდეებისგან ბუნების შესახებ და მისი აღწერის მეთოდებისგან?

სიმეტრია ასევე შეიძლება განიხილებოდეს მოძრაობის ფორმებით ან ე.წ. სიმეტრიული მოქმედებებით. შეიძლება განვასხვავოთ შემდეგი სიმეტრიული ოპერაციები:

· ასახვა სიმეტრიის სიბრტყეში (არეკვლა სარკეში);

ბრუნვა სიმეტრიის ღერძის გარშემო ( ბრუნვის სიმეტრია);

· ასახვა სიმეტრიის ცენტრში (ინვერსია);

გადაცემა ( გადაცემა) ფიგურები მანძილზე;

· ხრახნიანი მოხვევები;

· პერმუტაციის სიმეტრია.

ანარეკლი სიმეტრიის სიბრტყეში . ანარეკლი ბუნებაში სიმეტრიის ყველაზე ცნობილი და ყველაზე ხშირად ნაპოვნი სახეობაა. სარკე ასახავს ზუსტად იმას, რასაც „ხედავს“, მაგრამ განხილული თანმიმდევრობა საპირისპიროა: თქვენი ორეულის მარჯვენა ხელი რეალურად მისი მარცხენა იქნება, რადგან თითები საპირისპირო თანმიმდევრობითაა განლაგებული. ყველასთვის ალბათ ბავშვობიდან კარგად იცნობს ფილმს „მრუდე სარკეების სამეფო“, სადაც ყველა პერსონაჟის სახელს საპირისპირო თანმიმდევრობით კითხულობდნენ. სარკის სიმეტრია ყველგან გვხვდება: მცენარეების ფოთლებში და ყვავილებში, არქიტექტურაში, ორნამენტებში. ადამიანის სხეულს, თუ ვსაუბრობთ მხოლოდ მის გარეგნობაზე, აქვს სარკის სიმეტრია, თუმცა არც ისე მკაცრი. უფრო მეტიც, სარკის სიმეტრია თანდაყოლილია თითქმის ყველა ცოცხალი არსების სხეულში და ასეთი დამთხვევა სულაც არ არის შემთხვევითი. სარკის სიმეტრიის კონცეფციის მნიშვნელობა ძნელად შეიძლება გადაჭარბებული იყოს.

ყველაფერს, რაც შეიძლება დაიყოს ორ სარკისებრ ნაწილად, აქვს სარკის სიმეტრია. თითოეული ნახევარი მეორის სარკისებურ სურათს წარმოადგენს და მათ გამყოფ სიბრტყეს ეწოდება სარკის ასახვის სიბრტყე, ან უბრალოდ სარკის სიბრტყე. ამ სიბრტყეს შეიძლება ეწოდოს სიმეტრიის ელემენტი, ხოლო შესაბამის ოპერაციას შეიძლება ეწოდოს სიმეტრიის ოპერაცია . ჩვენ ყოველდღიურად ვხვდებით სამგანზომილებიან სიმეტრიულ ნიმუშებს: ეს არის მრავალი თანამედროვე საცხოვრებელი კორპუსი და ზოგჯერ მთელი ბლოკები, ყუთები და ყუთები გროვდება საწყობებში; ნივთიერების ატომები კრისტალურ მდგომარეობაში ქმნიან ბროლის გისოსს - სამგანზომილებიანი ელემენტი. სიმეტრია. ყველა ამ შემთხვევაში, სწორი მდებარეობა იძლევა სივრცის ეკონომიურ გამოყენებას და უზრუნველყოფს სტაბილურობას.

ლიტერატურაში სარკის სიმეტრიის შესანიშნავი მაგალითია "შესაცვლელი" ფრაზა: "და ვარდი დაეცა აზორის თათზე". . ამ სტრიქონში სარკის სიმეტრიის ცენტრი არის ასო "n", რომლის მიმართაც ყველა სხვა ასო (სიტყვებს შორის არსებული სივრცეების გათვალისწინებით) განლაგებულია ურთიერთსაპირისპირო თანმიმდევრობით.

ბრუნვის სიმეტრია . ნიმუშის გარეგნობა არ შეიცვლება, თუ იგი შემობრუნდება გარკვეული კუთხით მისი ღერძის გარშემო. სიმეტრიას, რომელიც წარმოიქმნება ამ შემთხვევაში, ეწოდება ბრუნვის სიმეტრია . მაგალითად არის საბავშვო თამაში "pinwheel" ბრუნვის სიმეტრიით. ბევრ ცეკვაში ფიგურები ეფუძნება ბრუნვის მოძრაობებს, რომლებიც ხშირად სრულდება მხოლოდ ერთი მიმართულებით (ანუ ასახვის გარეშე), მაგალითად, მრგვალი ცეკვები.

მრავალი მცენარის ფოთლები და ყვავილები ავლენენ რადიალურ სიმეტრიას. ეს არის სიმეტრია, რომლის დროსაც ფოთოლი ან ყვავილი, რომელიც ბრუნავს სიმეტრიის ღერძის გარშემო, იქცევა საკუთარ თავში. ქსოვილების ჯვარედინი მონაკვეთებში, რომლებიც ქმნიან მცენარის ფესვს ან ღეროს, აშკარად ჩანს რადიალური სიმეტრია. ბევრი ყვავილის ყვავილებს ასევე აქვს რადიალური სიმეტრია.

ანარეკლი სიმეტრიის ცენტრში . უმაღლესი სიმეტრიის ობიექტის მაგალითი, რომელიც ახასიათებს ამ სიმეტრიის ოპერაციას, არის ბურთი. სფერული ფორმები ბუნებაში საკმაოდ გავრცელებულია. გავრცელებულია ატმოსფეროში (ნისლის წვეთები, ღრუბლები), ჰიდროსფეროში (სხვადასხვა მიკროორგანიზმები), ლითოსფეროში და სივრცეში. მცენარეების სპორები და მტვერი, კოსმოსურ ხომალდზე უწონად გამოშვებული წყლის წვეთები სფერული ფორმისაა. მეტაგალაქტიკურ დონეზე ყველაზე დიდი სფერული სტრუქტურები სფერული გალაქტიკებია. რაც უფრო მკვრივია გალაქტიკების გროვა, მით უფრო ახლოსაა ის სფერულ ფორმასთან. ვარსკვლავური მტევნები ასევე სფერულია.

თარგმანი, ან ფიგურის გადატანა მანძილზე . თარგმანი, ან ფიგურის პარალელური გადატანა მანძილზე, არის ნებისმიერი შეუზღუდავად განმეორებადი ნიმუში. ეს შეიძლება იყოს ერთგანზომილებიანი, ორგანზომილებიანი, სამგანზომილებიანი. იგივე ან საპირისპირო მიმართულებით თარგმნა ქმნის ერთგანზომილებიან ნიმუშს. თარგმნა ორი არაპარალელური მიმართულებით ქმნის ორგანზომილებიან ნიმუშს. პარკეტის იატაკი, შპალერის ნიმუშები, მაქმანის ლენტები, აგურით ან ფილებით მოპირკეთებული ბილიკები, კრისტალური ფიგურები ქმნიან ნიმუშებს, რომლებსაც არ აქვთ ბუნებრივი საზღვრები. წიგნის ბეჭდვაში გამოყენებული ნიმუშების შესწავლისას სიმეტრიის იგივე ელემენტები აღმოაჩინეს, რაც კრამიტის იატაკის დიზაინში. ორნამენტული საზღვრები მუსიკასთან ასოცირდება. მუსიკაში სიმეტრიული კონსტრუქციის ელემენტები მოიცავს გამეორების (თარგმანის) და უკუქცევის (არეკვლის) ოპერაციებს. სწორედ სიმეტრიის ეს ელემენტები გვხვდება საზღვრებში. მიუხედავად იმისა, რომ მუსიკის უმეტესობა არ არის მკაცრად სიმეტრიული, ბევრი მუსიკა ეფუძნება სიმეტრიის ოპერაციებს. ისინი განსაკუთრებით შესამჩნევია საბავშვო სიმღერებში, რომლებიც, როგორც ჩანს, ასე ადვილად დასამახსოვრებელია. სიმეტრიის ოპერაციები გვხვდება შუა საუკუნეებისა და რენესანსის მუსიკაში, ბაროკოს ეპოქის მუსიკაში (ხშირად ძალიან დახვეწილი ფორმით). ი.ს.-ის დროს. ბახი, როდესაც სიმეტრია იყო კომპოზიციის მნიშვნელოვანი პრინციპი, ფართოდ გავრცელდა ერთგვარი მუსიკალური თავსატეხი. ერთ-ერთი მათგანი იყო იდუმალი „კანონების“ ამოხსნა. კანონი არის პოლიფონიური მუსიკის ფორმა, რომელიც დაფუძნებულია თემის შესრულებაზე, რომელსაც ხელმძღვანელობს ერთი ხმა სხვა ხმებში. კომპოზიტორი შესთავაზებდა თემას და მსმენელებს უნდა გამოეცნოთ სიმეტრიის მოქმედებები, რომელთა გამოყენებასაც აპირებდა თემის გამეორებისას.

ბუნება აყალიბებს საპირისპირო ტიპის თავსატეხებს: ჩვენ გვთავაზობენ დასრულებულ კანონს და უნდა ვიპოვოთ არსებული შაბლონებისა და სიმეტრიის საფუძველში არსებული წესები და მოტივები, და პირიქით, მოძებნოთ შაბლონები, რომლებიც წარმოიქმნება მოტივის გამეორებისას სხვადასხვა წესების მიხედვით. პირველი მიდგომა იწვევს მატერიის, ხელოვნების, მუსიკისა და აზროვნების სტრუქტურის შესწავლას. მეორე მიდგომა გვიდგას დიზაინის ან გეგმის პრობლემასთან, რომელიც უძველესი დროიდან აწუხებდა ხელოვანებს, არქიტექტორებს, მუსიკოსებს და მეცნიერებს.

ხვეული მოხვევები . თარგმანი შეიძლება გაერთიანდეს ასახვით ან ბრუნვით, რაც ქმნის ახალ სიმეტრიულ ოპერაციებს. როტაცია გარკვეული რაოდენობის გრადუსით, რომელსაც თან ახლავს გადაადგილება ბრუნვის ღერძის გასწვრივ მანძილზე, წარმოქმნის ხვეული სიმეტრიას - სპირალური კიბის სიმეტრიას. ხვეული სიმეტრიის მაგალითია მრავალი მცენარის ღეროზე ფოთლების განლაგება. მზესუმზირის თავსა აქვს გეომეტრიული სპირალურად განლაგებული ყლორტები, რომლებიც ცენტრიდან გარედან იშლება. სპირალის ყველაზე ახალგაზრდა წევრები ცენტრში არიან. ასეთ სისტემებში შეიძლება შეამჩნიოთ სპირალების ორი ოჯახი, რომლებიც იხსნება საპირისპირო მიმართულებით და იკვეთება სწორ ხაზებთან ახლოს კუთხით. მაგრამ რაც არ უნდა საინტერესო და მიმზიდველი იყოს სიმეტრიის გამოვლინებები მცენარეთა სამყაროში, მაინც არსებობს მრავალი საიდუმლო, რომელიც აკონტროლებს განვითარების პროცესებს. გოეთეს შემდეგ, რომელიც ლაპარაკობდა ბუნების სპირალისკენ მიდრეკილებაზე, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ ეს მოძრაობა ხორციელდება ლოგარითმული სპირალის გასწვრივ, ყოველ ჯერზე იწყება ცენტრალური, ფიქსირებული წერტილიდან და აერთიანებს მთარგმნელობით მოძრაობას (გაჭიმვას) ბრუნვას.

კომუტაციის სიმეტრია . ფიზიკური სიმეტრიების რაოდენობის შემდგომი გაფართოება დაკავშირებულია კვანტური მექანიკის განვითარებასთან. მიკროკოსმოსში სიმეტრიის ერთ-ერთი განსაკუთრებული სახეობაა პერმუტაციის სიმეტრია. იგი ეფუძნება იდენტური მიკრონაწილაკების ფუნდამენტურ განსხვავებულობას, რომლებიც არ მოძრაობენ კონკრეტული ტრაექტორიების გასწვრივ და მათი პოზიციები შეფასებულია ტალღის ფუნქციის მოდულის კვადრატთან დაკავშირებული ალბათური მახასიათებლების მიხედვით. კომუტაციის სიმეტრია მდგომარეობს იმაში, რომ როდესაც კვანტური ნაწილაკები "გადაწყობილია", ალბათური მახასიათებლები არ იცვლება; ტალღის ფუნქციის კვადრატული მოდული არის მუდმივი მნიშვნელობა.

მსგავსების სიმეტრია . სიმეტრიის კიდევ ერთი ტიპია მსგავსების სიმეტრია, რომელიც დაკავშირებულია ფიგურის მსგავსი ნაწილების და მათ შორის მანძილების ერთდროულ ზრდასთან ან შემცირებასთან. ამ სახის სიმეტრიის მაგალითია თოჯინა მატრიოშკა. ასეთი სიმეტრია ძალიან გავრცელებულია ცოცხალ ბუნებაში. მას ადასტურებს ყველა მზარდი ორგანიზმი.

სიმეტრიის საკითხები გადამწყვეტ როლს თამაშობს თანამედროვე ფიზიკაში. ბუნების დინამიური კანონები ხასიათდება გარკვეული ტიპის სიმეტრიით. ზოგადი გაგებით, ფიზიკური კანონების სიმეტრია ნიშნავს მათ უცვლელობას გარკვეული გარდაქმნების მიმართ. ასევე უნდა აღინიშნოს, რომ განხილული სიმეტრიის ტიპებს აქვთ გამოყენების გარკვეული საზღვრები. მაგალითად, მარჯვენა და მარცხენა სიმეტრია არსებობს მხოლოდ ძლიერი ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების რეგიონში, მაგრამ ირღვევა სუსტებში. იზოტოპური ინვარიანტობა მოქმედებს მხოლოდ ელექტრომაგნიტური ძალების გათვალისწინებისას. სიმეტრიის კონცეფციის გამოსაყენებლად, შეგიძლიათ შემოიტანოთ გარკვეული სტრუქტურა, რომელიც ითვალისწინებს ოთხ ფაქტორს:

· შესწავლილი ობიექტი ან ფენომენი;

· ტრანსფორმაცია, რომლის მიმართაც განიხილება სიმეტრია;

· საგნის ან ფენომენის რაიმე თვისების უცვლელობა, მოცემული სიმეტრიის გამოხატვა. ფიზიკური კანონების სიმეტრიისა და კონსერვაციის კანონების კავშირი;

· სხვადასხვა ტიპის სიმეტრიის გამოყენების საზღვრები.

ფიზიკური სისტემების ან კანონების სიმეტრიული თვისებების შესწავლა მოითხოვს სპეციალური მათემატიკური ანალიზის გამოყენებას, უპირველეს ყოვლისა, ჯგუფის თეორიის ცნებებს, რომელიც ამჟამად ყველაზე მეტად არის განვითარებული მყარი მდგომარეობის ფიზიკასა და კრისტალოგრაფიაში.

თავი 3. დეფექტების სახეები მყარ სხეულებში

ყველა რეალური მყარი, როგორც ერთკრისტალური, ასევე პოლიკრისტალური, შეიცავს ეგრეთ წოდებულ სტრუქტურულ დეფექტებს, ტიპებს, კონცენტრაციებს და ქცევას, რომელთა ქცევა ძალიან მრავალფეროვანია და დამოკიდებულია მასალის მოპოვების ბუნებაზე, გარე გავლენის ბუნებაზე. გარე გავლენით შექმნილი დეფექტების უმეტესობა თერმოდინამიკურად არასტაბილურია და ამ შემთხვევაში სისტემის მდგომარეობა აღგზნებულია (არაწონასწორობა). ასეთი გარეგანი ზემოქმედება შეიძლება იყოს ტემპერატურა, წნევა, ნაწილაკებით და მაღალენერგეტიკული კვანტებით დასხივება, მინარევების შეყვანა, ფაზური გამკვრივება პოლიმორფული და სხვა გარდაქმნების დროს, მექანიკური ეფექტები და ა.შ. წონასწორობის მდგომარეობაზე გადასვლა შეიძლება მოხდეს სხვადასხვა გზით და როგორც წესი, რეალიზდება რიგი მეტასტაბილური მდგომარეობების მეშვეობით.

იგივე ტიპის დეფექტები, რომლებიც ურთიერთქმედებენ იმავე ან სხვა ტიპის დეფექტებთან, შეუძლიათ გაანადგურონ ან შექმნან დეფექტების ახალი ასოციაციები. ამ პროცესებს თან ახლავს სისტემის ენერგიის შემცირება.

N მიმართულებების რაოდენობის მიხედვით, რომლებშიც ვრცელდება მოცემული დეფექტით გამოწვეული ატომების პერიოდული განლაგების დარღვევა კრისტალურ ქსელში, განასხვავებენ დეფექტებს:

· წერტილი (ნულ განზომილებიანი, N=0);

· ხაზოვანი (ერთგანზომილებიანი, N=1);

· ზედაპირი (ორგანზომილებიანი, N=2);

· მოცულობა (სამგანზომილებიანი, N=3);

ახლა ჩვენ დეტალურად განვიხილავთ თითოეულ დეფექტს.

3.1 წერტილოვანი დეფექტები

ნულოვანი განზომილებიდან (ან წერტილი) კრისტალური დეფექტები მოიცავს ყველა დეფექტს, რომელიც დაკავშირებულია ატომების მცირე ჯგუფის გადაადგილებასთან ან ჩანაცვლებასთან, ასევე მინარევებით. ისინი წარმოიქმნება გათბობის დროს, დოპინგის დროს, ბროლის ზრდის დროს და რადიაციის ზემოქმედების შედეგად. მათი დანერგვა შესაძლებელია იმპლანტაციის შედეგადაც. ასეთი დეფექტების თვისებები და მათი წარმოქმნის მექანიზმები ყველაზე კარგად არის შესწავლილი, მათ შორის მოძრაობა, ურთიერთქმედება, განადგურება და აორთქლება.

· ვაკანსია - თავისუფალი, დაუკავებელი ატომი, ბროლის გისოსის კვანძი.

· სათანადო ინტერსტიციული ატომი - ძირითადი ელემენტის ატომი, რომელიც მდებარეობს ერთეული უჯრედის ინტერსტიციულ მდგომარეობაში.

· მინარევის ატომის ჩანაცვლება - ერთი ტიპის ატომის ჩანაცვლება სხვა ტიპის ატომით კრისტალური ბადის კვანძში. ჩანაცვლების პოზიციები შეიძლება შეიცავდეს ატომებს, რომლებიც შედარებით მცირედ განსხვავდებიან ზომით და ელექტრონული თვისებებით ფუძის ატომებისგან.

· ინტერსტიციული მინარევის ატომი - მინარევების ატომი მდებარეობს ბროლის გისოსების შუალედებში. ლითონებში, ინტერსტიციული მინარევები, როგორც წესი, არის წყალბადი, ნახშირბადი, აზოტი და ჟანგბადი. ნახევარგამტარებში ეს არის მინარევები, რომლებიც ქმნიან ღრმა ენერგიის დონეებს ზოლში, როგორიცაა სპილენძი და ოქრო სილიკონში.

კომპლექსები, რომლებიც შედგება რამდენიმე წერტილის დეფექტისგან, ასევე ხშირად შეინიშნება კრისტალებში, მაგალითად, ფრენკელის დეფექტი (ვაკანსია + საკუთარი ინტერსტიციული ატომი), ბივაკანსია (ვაკანსია + ვაკანსია), A-ცენტრი (ვაკანსია + ჟანგბადის ატომი სილიკონსა და გერმანიუმში) და ა.შ.

წერტილოვანი დეფექტების თერმოდინამიკა.წერტილოვანი დეფექტები ზრდის ბროლის ენერგიას, ვინაიდან გარკვეული რაოდენობის ენერგია დაიხარჯა თითოეული დეფექტის ფორმირებისთვის. ელასტიური დეფორმაცია იწვევს ვაკანსიის წარმოქმნის ენერგიის ძალიან მცირე ნაწილს, ვინაიდან იონების გადაადგილება არ აღემატება 1%-ს და შესაბამისი დეფორმაციის ენერგია არის eV-ის მეათედი. ინტერსტიციული ატომის ფორმირებისას მეზობელი იონების გადაადგილებამ შეიძლება მიაღწიოს ატომთაშორისი მანძილის 20%-ს, ხოლო გისოსის ელასტიური დეფორმაციის შესაბამისმა ენერგიამ შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე ევ-ს. წერტილის დეფექტის წარმოქმნის ძირითადი წილი დაკავშირებულია ატომური სტრუქტურის პერიოდულობის დარღვევასთან და ატომებს შორის შემაკავშირებელ ძალებთან. მეტალში წერტილის დეფექტი ურთიერთქმედებს მთელ ელექტრონულ გაზთან. ადგილიდან დადებითი იონის ამოღება უდრის წერტილის უარყოფითი მუხტის შემოღებას; გამტარი ელექტრონები მოიგერია ამ მუხტიდან, რაც იწვევს მათი ენერგიის ზრდას. თეორიული გამოთვლები აჩვენებს, რომ სპილენძის fcc გისოსში ვაკანსიის წარმოქმნის ენერგია არის დაახლოებით 1 ევ, ხოლო ინტერსტიციული ატომის 2,5-დან 3,5 ევ-მდე.

კრისტალური ენერგიის გაზრდის მიუხედავად, საკუთარი წერტილის დეფექტების წარმოქმნის დროს, ისინი შეიძლება იყვნენ თერმოდინამიკურ წონასწორობაში გისოსში, რადგან მათი ფორმირება იწვევს ენტროპიის ზრდას. ამაღლებულ ტემპერატურაზე, თავისუფალი ენერგიის ენტროპიის ტერმინის TS მატება წერტილოვანი დეფექტების წარმოქმნის გამო ანაზღაურებს მთლიანი კრისტალური ენერგიის U ზრდას და თავისუფალი ენერგია აღმოჩნდება მინიმალური.

ვაკანსიების წონასწორული კონცენტრაცია:

სად ე 0 - ერთი ვაკანსიის ფორმირების ენერგია, კ- ბოლცმანის მუდმივი, თ- აბსოლუტური ტემპერატურა. იგივე ფორმულა მოქმედებს ინტერსტიციულ ატომებზე. ფორმულა აჩვენებს, რომ ვაკანსიების კონცენტრაცია მკაცრად უნდა იყოს დამოკიდებული ტემპერატურაზე. გაანგარიშების ფორმულა მარტივია, მაგრამ ზუსტი რაოდენობრივი მნიშვნელობების მიღება შესაძლებელია მხოლოდ დეფექტის წარმოქმნის ენერგეტიკული მნიშვნელობის ცოდნით. ძალიან რთულია ამ მნიშვნელობის თეორიულად გამოთვლა, ამიტომ უნდა დაკმაყოფილდეს მხოლოდ სავარაუდო შეფასებით.

ვინაიდან დეფექტის წარმოქმნის ენერგია შედის ექსპონენტში, ეს განსხვავება იწვევს უზარმაზარ განსხვავებას ვაკანსიებისა და ინტერსტიციული ატომების კონცენტრაციაში. ამრიგად, სპილენძში 1000 °C ტემპერატურაზე, ინტერსტიციული ატომების კონცენტრაცია არის მხოლოდ 10?39, რაც 35 ბრძანებით ნაკლებია ამ ტემპერატურაზე ვაკანსიების კონცენტრაციაზე. მკვრივ შეფუთვებში, რომლებიც დამახასიათებელია მეტალების უმეტესობისთვის, ძალიან რთულია ინტერსტიციული ატომების წარმოქმნა და ასეთ კრისტალებში ვაკანსიები არის მთავარი დეფექტი (არ ჩავთვლით მინარევების ატომებს).

წერტილოვანი დეფექტების მიგრაცია.ატომები, რომლებიც განიცდიან ვიბრაციულ მოძრაობას, მუდმივად ცვლიან ენერგიას. თერმული მოძრაობის შემთხვევითობის გამო ენერგია არათანაბრად ნაწილდება სხვადასხვა ატომებს შორის. რაღაც მომენტში ატომმა შეიძლება მიიღოს ისეთი ჭარბი ენერგია მეზობლებისგან, რომ დაიკავოს მეზობელი პოზიცია გისოსებში. ასე ხდება წერტილოვანი დეფექტების მიგრაცია (მოძრაობა) კრისტალების უმეტესობაში.

თუ ვაკანსიის მიმდებარე ერთ-ერთი ატომი გადადის ვაკანტურ ადგილზე, მაშინ ვაკანსია შესაბამისად გადავა თავის ადგილზე. გარკვეული ვაკანსიის გადაადგილების თანმიმდევრული ელემენტარული მოქმედებები ხორციელდება სხვადასხვა ატომების მიერ. ნახატზე ნაჩვენებია, რომ მჭიდროდ შეფუთული ბურთების (ატომების) ფენაში, იმისათვის, რომ ერთ-ერთი ბურთი ცარიელ ადგილას გადაიტანოს, მან უნდა გადაიტანოს ბურთები 1 და 2 ერთმანეთისგან.შესაბამისად, გადაადგილება კვანძის პოზიციიდან, სადაც ატომის ენერგია მინიმალურია, მიმდებარე ვაკანტურ კვანძში, სადაც ენერგიაც მინიმალურია, ატომმა უნდა გაიაროს გაზრდილი პოტენციური ენერგიის მქონე მდგომარეობა და გადალახოს ენერგეტიკული ბარიერი. ამისთვის აუცილებელია ატომმა მეზობლებისგან მიიღოს ენერგიის ჭარბი რაოდენობა, რომელსაც ის კარგავს ახალ პოზიციაში „შეკუმშვისას“. ენერგეტიკული ბარიერის სიმაღლე E m ეწოდება ვაკანსიის მიგრაციის აქტივაციის ენერგია.

წერტილოვანი დეფექტების წყაროები და ნიჟარები.წერტილოვანი დეფექტების ძირითადი წყარო და ნიჟარა არის წრფივი და ზედაპირული დეფექტები. დიდ სრულყოფილ ერთკრისტალებში საკუთარი წერტილოვანი დეფექტების ზეგაჯერებული მყარი ხსნარის დაშლა შესაძლებელია ე.წ. მიკროდეფექტები.

წერტილოვანი დეფექტების კომპლექსები.წერტილოვანი დეფექტების უმარტივესი კომპლექსი არის ბივაკანსი (დივაკანსია): ორი ვაკანსია, რომელიც მდებარეობს მეზობელ გისოსებზე. კომპლექსები, რომლებიც შედგება ორი ან მეტი მინარევის ატომისგან, ისევე როგორც მინარევების ატომები და საკუთარი წერტილოვანი დეფექტები, დიდ როლს თამაშობენ მეტალებსა და ნახევარგამტარებში. კერძოდ, ასეთმა კომპლექსებმა შეიძლება მნიშვნელოვნად იმოქმედოს მყარი ნივთიერებების სიძლიერეზე, ელექტრულ და ოპტიკურ თვისებებზე.

3.2 ხაზოვანი დეფექტები

ერთგანზომილებიანი (წრფივი) დეფექტები არის ბროლის დეფექტები, რომელთა ზომა ერთი მიმართულებით ბევრად აღემატება გისოსის პარამეტრს, ხოლო დანარჩენ ორში - მის შესადარებლად. ხაზოვანი დეფექტები მოიცავს დისლოკაციები და დისლინაციები. ზოგადი განმარტება: დისლოკაცია არის კრისტალში არასრული ათვლის არეალის საზღვარი. დისლოკაციებს ახასიათებს ათვლის ვექტორი (ბურგერის ვექტორი) და კუთხე μ მასსა და დისლოკაციის ხაზს შორის. როდესაც μ = 0, დისლოკაციას ეწოდება ხრახნიანი დისლოკაცია; c=90°-ზე - კიდე; სხვა კუთხით იგი შერეულია და შემდეგ შეიძლება დაიშალოს ხვეული და კიდეების კომპონენტებად. დისლოკაციები წარმოიქმნება ბროლის ზრდის დროს; მისი პლასტიკური დეფორმაციის დროს და სხვა მრავალ შემთხვევაში. მათი განაწილება და ქცევა გარე ზემოქმედების ქვეშ განსაზღვრავს ყველაზე მნიშვნელოვან მექანიკურ თვისებებს, კერძოდ, როგორიცაა სიმტკიცე, გამტარიანობა და ა.შ. ახასიათებს ბრუნვის ვექტორი.

3.3 ზედაპირის დეფექტები

ამ კლასის მთავარი წარმომადგენლობითი ნაკლი არის ბროლის ზედაპირი. სხვა შემთხვევებია მასალის მარცვლის საზღვრები, მათ შორის დაბალი კუთხის საზღვრები (წარმოადგენს დისლოკაციის ასოციაციებს), დაძმობილების სიბრტყეებს, ფაზურ ინტერფეისებს და ა.შ.

3.4 მოცულობითი დეფექტები

მათ შორისაა ვაკანსიების მტევანი, რომლებიც ქმნიან ფორებსა და არხებს; ნაწილაკები, რომლებიც დეპონირებულია სხვადასხვა დეფექტებზე (გაფორმება), მაგალითად, გაზის ბუშტები, დედა ლიქიორის ბუშტები; მინარევების დაგროვება სექტორების (ქვიშის სათვალეების) და ზრდის ზონების სახით. როგორც წესი, ეს არის ფორები ან მინარევების ფაზების ჩანართები. ისინი მრავალი დეფექტის კონგლომერატია. წარმოშობა: კრისტალების ზრდის რეჟიმების დარღვევა, ზეგაჯერებული მყარი ხსნარის დაშლა, ნიმუშების დაბინძურება. ზოგიერთ შემთხვევაში (მაგალითად, ნალექებით გამკვრივების დროს), მოცულობითი დეფექტები სპეციალურად არის შეყვანილი მასალაში მისი ფიზიკური თვისებების შესაცვლელად.

თავი 4. მიღებულიკრისტალების გარეშე

მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების განვითარებამ განაპირობა ის, რომ ბევრი ძვირფასი ქვა ან უბრალოდ კრისტალები, რომლებიც იშვიათად გვხვდება ბუნებაში, ძალიან საჭირო გახდა მოწყობილობებისა და მანქანების ნაწილების წარმოებისთვის, სამეცნიერო კვლევისთვის. ბევრ კრისტალზე მოთხოვნა იმდენად გაიზარდა, რომ შეუძლებელი იყო მისი დაკმაყოფილება ძველის წარმოების მასშტაბის გაფართოებით და ახალი ბუნებრივი საბადოების ძიებით.

გარდა ამისა, ტექნოლოგიის მრავალი ფილიალი და განსაკუთრებით სამეცნიერო კვლევა სულ უფრო მეტად მოითხოვს ძალიან მაღალი ქიმიური სისუფთავის ერთკრისტალებს სრულყოფილი კრისტალური სტრუქტურით. ბუნებაში ნაპოვნი კრისტალები არ აკმაყოფილებენ ამ მოთხოვნებს, რადგან ისინი იზრდებიან იდეალისგან ძალიან შორს.

ამრიგად, გაჩნდა ამოცანა მრავალი ელემენტისა და ქიმიური ნაერთების ერთკრისტალების ხელოვნური წარმოებისთვის ტექნოლოგიის შემუშავების შესახებ.

"ძვირფასი ქვის" დამზადების შედარებით მარტივი მეთოდის შემუშავება იწვევს იმ ფაქტს, რომ ის წყვეტს ძვირფასს. ეს აიხსნება იმით, რომ ძვირფასი ქვების უმეტესობა ბუნებაში გავრცელებული ქიმიური ელემენტებისა და ნაერთების კრისტალებია. ამრიგად, ბრილიანტი არის ნახშირბადის კრისტალი, ლალი და საფირონი არის ალუმინის ოქსიდის კრისტალები სხვადასხვა მინარევებით.

მოდით განვიხილოთ ერთკრისტალების ზრდის ძირითადი მეთოდები. ერთი შეხედვით შეიძლება ჩანდეს, რომ დნობისგან კრისტალიზაცია ძალიან მარტივია. საკმარისია ნივთიერების გაცხელება დნობის წერტილის ზემოთ, დნობის მიღება და შემდეგ გაგრილება. პრინციპში, ეს სწორი გზაა, მაგრამ თუ განსაკუთრებული ზომები არ მიიღება, საუკეთესო შემთხვევაში, თქვენ მიიღებთ პოლიკრისტალურ ნიმუშს. და თუ ექსპერიმენტი ტარდება, მაგალითად, კვარცით, გოგირდით, სელენით, შაქრით, რომლებიც, მათი დნობის გაგრილების სიჩქარიდან გამომდინარე, შეიძლება გამაგრდეს კრისტალურ ან ამორფულ მდგომარეობაში, მაშინ არ არსებობს გარანტია, რომ ამორფული სხეული არ იქნება მიღებული.

ერთი ბროლის გასაზრდელად ნელი გაგრილება საკმარისი არ არის. აუცილებელია ჯერ გაცივდეს დნობის ერთი პატარა უბანი და მივიღოთ მასში კრისტალის „ბირთვება“, შემდეგ კი, თანმიმდევრულად გაცივდეს დნობის მიმდებარე „ბირთვება“, მიეცით საშუალება კრისტალს გაიზარდოს მთელ მოცულობაში. დნება. ეს პროცესი შეიძლება მიღწეული იქნას დნობის შემცველი ჭურჭლის ნელა დაწევით ვერტიკალური მილის ღუმელში გახსნით. კრისტალი ბირთვი წარმოიქმნება ჭურჭლის ძირში, რადგან ის ჯერ უფრო დაბალი ტემპერატურის რეგიონში შედის, შემდეგ კი თანდათან იზრდება დნობის მთელ მოცულობაში. ჭურჭლის ფსკერი სპეციალურად ვიწროა, კონუსისკენ მიმავალი, ისე, რომ მასში მხოლოდ ერთი კრისტალური ბირთვი იყოს განთავსებული.

ეს მეთოდი ხშირად გამოიყენება თუთიის, ვერცხლის, ალუმინის, სპილენძის და სხვა ლითონების კრისტალების, აგრეთვე ნატრიუმის ქლორიდის, კალიუმის ბრომიდის, ლითიუმის ფტორიდის და ოპტიკურ ინდუსტრიაში გამოყენებული სხვა მარილების გასაშენებლად. ერთ დღეში შეგიძლიათ გაიზარდოთ კლდის მარილის კრისტალი, რომელიც იწონის დაახლოებით კილოგრამს.

აღწერილი მეთოდის მინუსი არის კრისტალების დაბინძურება ჭურჭლის მასალით. ბროლის დეფექტის სიმეტრიის თვისება

დნობისგან კრისტალების გაზრდის უნაყოფო მეთოდს, რომელიც გამოიყენება, მაგალითად, კორუნდის (ლალის, საფირონის) მოსაყვანად, ეს ნაკლი არ აქვს. საუკეთესო ალუმინის ოქსიდის ფხვნილი 2-100 მიკრონი ზომის მარცვლებიდან იღვრება ბუნკერიდან თხელი ნაკადით, გადის ჟანგბად-წყალბადის ცეცხლში, დნება და წვეთების სახით ეცემა ცეცხლგამძლე მასალის ღეროზე. ღეროს ტემპერატურა შენარჩუნებულია ალუმინის ოქსიდის დნობის წერტილის ოდნავ ქვემოთ (2030°C). ალუმინის ოქსიდის წვეთები მასზე გაცივდება და აგლომერირებული კორუნდის მასის ქერქს ქმნის. საათის მექანიზმი ნელ-ნელა (10-20 მმ/სთ) აქვეითებს ღეროს და მასზე თანდათან იზრდება ამოუჭრელი კორუნდის კრისტალი, შებრუნებული მსხლის ფორმის, ე.წ.

როგორც ბუნებაში, ხსნარიდან კრისტალების მიღება ორ მეთოდად მოდის. პირველი მათგანი შედგება გაჯერებული ხსნარიდან გამხსნელის ნელა აორთქლებისგან, ხოლო მეორე ხსნარის ტემპერატურის ნელა კლებისგან. მეორე მეთოდი უფრო ხშირად გამოიყენება. გამხსნელად გამოიყენება წყალი, სპირტები, მჟავები, გამდნარი მარილები და ლითონები. ხსნარიდან კრისტალების ზრდის მეთოდების მინუსი არის კრისტალების დაბინძურების შესაძლებლობა გამხსნელი ნაწილაკებით.

კრისტალი იზრდება ზეგაჯერებული ხსნარის იმ უბნებიდან, რომლებიც მაშინვე გარშემორტყმულია. შედეგად, ხსნარი ბროლის მახლობლად აღმოჩნდება ნაკლებად ზეგაჯერებული, ვიდრე მისგან შორს. ვინაიდან ზეგაჯერებული ხსნარი უფრო მძიმეა ვიდრე გაჯერებული, მზარდი ბროლის ზედაპირის ზემოთ ყოველთვის არის "გამოყენებული" ხსნარის ზევით ნაკადი. ხსნარის ასეთი მორევის გარეშე, კრისტალების ზრდა სწრაფად შეჩერდება. ამიტომ ხსნარს ხშირად დამატებით ურევენ ან კრისტალს ამაგრებენ მბრუნავ დამჭერზე. ეს საშუალებას გაძლევთ გაზარდოთ უფრო მოწინავე კრისტალები.

რაც უფრო დაბალია ზრდის ტემპი, მით უკეთესია მიღებული კრისტალები. ეს წესი ვრცელდება ზრდის ყველა მეთოდზე. შაქრისა და სუფრის მარილის კრისტალები ადვილად მიიღება სახლში წყალხსნარიდან. მაგრამ, სამწუხაროდ, ყველა კრისტალის გაშენება ასე მარტივად არ შეიძლება. მაგალითად, ხსნარიდან კვარცის კრისტალების წარმოება ხდება 400°C ტემპერატურაზე და 1000 ატ წნევაზე.

თავი 5. კრისტალების თვისებები

სხვადასხვა კრისტალების დათვალიერებისას, ჩვენ ვხედავთ, რომ ისინი ყველა განსხვავებული ფორმისაა, მაგრამ თითოეული მათგანი წარმოადგენს სიმეტრიულ სხეულს. მართლაც, სიმეტრია არის კრისტალების ერთ-ერთი მთავარი თვისება. ჩვენ ვუწოდებთ სხეულებს სიმეტრიულებს, თუ ისინი შედგება თანაბარი, იდენტური ნაწილებისგან.

ყველა კრისტალი სიმეტრიულია. ეს ნიშნავს, რომ თითოეულ კრისტალურ პოლიედრონში შეგიძლიათ იპოვოთ სიმეტრიის სიბრტყეები, სიმეტრიის ღერძები, სიმეტრიის ცენტრები და სხვა სიმეტრიის ელემენტები ისე, რომ პოლიედრონის იდენტური ნაწილები ერთმანეთს მოერგოს. შემოვიღოთ სიმეტრიასთან დაკავშირებული კიდევ ერთი ცნება - პოლარობა.

თითოეულ კრისტალურ პოლიედრონს აქვს სიმეტრიის ელემენტების გარკვეული ნაკრები. მოცემულ კრისტალში თანდაყოლილი ყველა სიმეტრიის ელემენტის სრულ კომპლექტს ეწოდება სიმეტრიის კლასი. მათი რაოდენობა შეზღუდულია. მათემატიკურად დადასტურდა, რომ კრისტალებში არის 32 ტიპის სიმეტრია.

მოდით უფრო დეტალურად განვიხილოთ კრისტალში სიმეტრიის ტიპები. პირველ რიგში, კრისტალებს შეიძლება ჰქონდეთ მხოლოდ 1, 2, 3, 4 და 6 რიგის სიმეტრიის ღერძი. ცხადია, მე-5, მე-7 და უფრო მაღალი რიგის სიმეტრიის ღერძები შეუძლებელია, რადგან ასეთი სტრუქტურით ატომური რიგები და ქსელები განუწყვეტლივ არ ავსებენ სივრცეს; ატომების წონასწორობის პოზიციებს შორის გამოჩნდება სიცარიელეები და ხარვეზები. ატომები არ იქნებიან ყველაზე სტაბილურ პოზიციებზე და ბროლის სტრუქტურა იშლება.

კრისტალურ პოლიედრონში შეგიძლიათ იპოვოთ სიმეტრიის ელემენტების სხვადასხვა კომბინაცია - ზოგს აქვს ცოტა, ზოგს ბევრი. სიმეტრიის მიხედვით, პირველ რიგში, სიმეტრიის ღერძების გასწვრივ, კრისტალები იყოფა სამ კატეგორიად.

უმაღლეს კატეგორიაში შედის ყველაზე სიმეტრიული კრისტალები; მათ შეიძლება ჰქონდეთ 2, 3 და 4 რიგის რამდენიმე სიმეტრიის ღერძი, მე-6 რიგის ღერძი არ იყოს, მათ შეიძლება ჰქონდეთ სიმეტრიის სიბრტყეები და ცენტრები. ამ ფორმებს მიეკუთვნება კუბი, ოქტაედრონი, ტეტრაედონი და ა.შ. ყველა მათგანს აქვს საერთო თვისება: ისინი დაახლოებით ერთნაირია ყველა მიმართულებით.

საშუალო კატეგორიის კრისტალებს შეიძლება ჰქონდეთ 3, 4 და 6 რიგის ცულები, მაგრამ მხოლოდ ერთი. შეიძლება იყოს 2 რიგის რამდენიმე ღერძი; შესაძლებელია სიმეტრიის სიბრტყეები და სიმეტრიის ცენტრები. ამ კრისტალების ფორმები: პრიზმები, პირამიდები და ა.შ. საერთო მახასიათებელი: მკვეთრი განსხვავება სიმეტრიის მთავარი ღერძის გასწვრივ და გასწვრივ.

უმაღლესი კატეგორიის კრისტალებს მიეკუთვნება: ბრილიანტი, კვარცი, გერმანიუმი, სილიციუმი, სპილენძი, ალუმინი, ოქრო, ვერცხლი, ნაცრისფერი კალა, ვოლფრამი, რკინა. საშუალო კატეგორიაში: გრაფიტი, ლალი, კვარცი, თუთია, მაგნიუმი, თეთრი კალა, ტურმალინი, ბერილი. ყველაზე დაბალი: თაბაშირი, მიკა, სპილენძის სულფატი, როშელის მარილი და ა.შ. რა თქმა უნდა, ამ სიაში არ არის ჩამოთვლილი ყველა არსებული კრისტალები, არამედ მხოლოდ მათგან ყველაზე ცნობილი.

კატეგორიები თავის მხრივ იყოფა შვიდ სისტემად. ბერძნულიდან თარგმნილი, "სინგონია" ნიშნავს "მსგავს კუთხეს". კრისტალები სიმეტრიის იდენტური ღერძებით და, შესაბამისად, სტრუქტურაში ბრუნვის მსგავსი კუთხით, გაერთიანებულია კრისტალურ სისტემაში.

კრისტალების ფიზიკური თვისებები ყველაზე ხშირად დამოკიდებულია მათ სტრუქტურასა და ქიმიურ შემადგენლობაზე.

პირველ რიგში, აღსანიშნავია კრისტალების ორი ძირითადი თვისება. ერთ-ერთი მათგანია ანიზოტროპია. ეს ტერმინი ნიშნავს თვისებების ცვლილებას მიმართულებიდან გამომდინარე. ამავე დროს, კრისტალები ერთგვაროვანი სხეულებია. კრისტალური ნივთიერების ერთგვაროვნება მდგომარეობს იმაში, რომ მის ორ განყოფილებას ერთი და იგივე ფორმისა და ორიენტაციის იდენტური თვისებები აქვს.

ჯერ ვისაუბროთ ელექტრო თვისებებზე. პრინციპში, კრისტალების ელექტრული თვისებები შეიძლება ჩაითვალოს ლითონების მაგალითის გამოყენებით, რადგან ლითონები, მათ ერთ-ერთ მდგომარეობაში, შეიძლება იყოს კრისტალური აგრეგატები. ელექტრონები, რომლებიც თავისუფლად მოძრაობენ ლითონში, ვერ გადიან; ამას ენერგია სჭირდება. თუ ამ შემთხვევაში გასხივოსნებული ენერგია იხარჯება, ელექტრონის აბსტრაქციის ეფექტი იწვევს ე.წ. მსგავსი ეფექტი შეინიშნება ერთკრისტალებში. მოლეკულური ორბიტიდან მოწყვეტილი ელექტრონი, რომელიც რჩება კრისტალის შიგნით, იწვევს ამ უკანასკნელში მეტალის გამტარობას (შიდა ფოტოელექტრული ეფექტი). ნორმალურ პირობებში (დასხივების გარეშე), ასეთი კავშირები არ არის ელექტრული დენის გამტარები.

სინათლის ტალღების ქცევა კრისტალებში შეისწავლა ე.ბერტოლინმა, რომელმაც პირველმა შენიშნა, რომ ტალღები კრისტალში გავლისას არასტანდარტულად იქცევიან. ერთ დღეს ბერტალინი ხაზავდა ისლანდიური სპარის დიედრალურ კუთხეებს, შემდეგ კრისტალი ნახატებზე დადო, შემდეგ მეცნიერმა პირველად დაინახა, რომ თითოეული ხაზი ორად იყო. იგი რამდენჯერმე დარწმუნდა, რომ ყველა სპარის კრისტალი ორად ანაწილებს სინათლეს, მხოლოდ ამის შემდეგ დაწერა ბერტალინმა ტრაქტატი "ექსპერიმენტები ორმხრივი ისლანდიურ კრისტალთან, რამაც გამოიწვია მშვენიერი და არაჩვეულებრივი რეფრაქციის აღმოჩენა" (1669). მეცნიერმა თავისი ექსპერიმენტების შედეგები რამდენიმე ქვეყნის ცალკეულ მეცნიერებსა და აკადემიებს გაუგზავნა. ნამუშევრები მიიღეს სრული უნდობლობით. ინგლისის მეცნიერებათა აკადემიამ ამ კანონის შესამოწმებლად მეცნიერთა ჯგუფი გამოყო (ნიუტონი, ბოილი, ჰუკი და სხვ.). ამ ავტორიტეტულმა კომისიამ ფენომენი შემთხვევით, კანონი კი არარსებულად აღიარა. ბერტალინის ექსპერიმენტების შედეგები დავიწყებას მიეცა.

მხოლოდ 20 წლის შემდეგ, კრისტიან ჰაიგენსმა დაადასტურა ბერტალინის აღმოჩენის სისწორე და თავად აღმოაჩინა კვარცში ორმხრივი შეფერხება. ბევრმა მეცნიერმა, რომლებმაც შემდგომში შეისწავლეს ეს თვისება, დაადასტურა, რომ არა მხოლოდ ისლანდიური სპარი, არამედ მრავალი სხვა კრისტალები აორთქლებენ სინათლეს.

...

მსგავსი დოკუმენტები

კრისტალური სტრუქტურა. მყარი მდგომარეობის ფიზიკის როლი, საგანი და ამოცანები. კრისტალური და ამორფული სხეულები. ბროლის გისოსების სახეები. ბმების სახეები კრისტალებში. მყარი ნივთიერებების კრისტალური სტრუქტურები. თხევადი კრისტალები. ბროლის დეფექტები.

ლექცია, დამატებულია 03/13/2007


მატერიის შედედებული მდგომარეობის კონცეფცია და ძირითადი მახასიათებლები, დამახასიათებელი პროცესები. კრისტალური და ამორფული სხეულები. კრისტალური ანიზოტროპიის არსი და მახასიათებლები. პოლიკრისტალების და პოლიმერების გამორჩეული თვისებები. კრისტალების თერმული თვისებები და სტრუქტურა.

ლექციების კურსი, დამატებულია 21/02/2009


მყარი სხეულის ზოგადი თვისებები, მისი მდგომარეობა. მყარი სხეულის ლოკალიზებული და დელოკალიზებული მდგომარეობები, გამორჩეული თვისებები. არსი, ქიმიური ბმების სახეები მყარ სხეულებში. ლოკალური და არალოკალური აღწერილობები დაუმახინჯებელ გისოსებში. წერტილოვანი დეფექტები.

სახელმძღვანელო, დამატებულია 02/21/2009


კრისტალები ნამდვილი მყარი ნივთიერებებია. კრისტალების წერტილოვანი დეფექტების თერმოდინამიკა, მათი მიგრაცია, წყაროები და ნიჟარები. დისლოკაციის შესწავლა, წრფივი დეფექტი მყარი ნივთიერების კრისტალურ სტრუქტურაში. ორგანზომილებიანი და სამგანზომილებიანი დეფექტები. ამორფული მყარი.

ანგარიში, დამატებულია 01/07/2015


მყარი მდგომარეობის ფიზიკა არის ერთ-ერთი საყრდენი, რომელზეც ეყრდნობა თანამედროვე ტექნოლოგიური საზოგადოება. მყარი ნივთიერებების ფიზიკური სტრუქტურა. კრისტალების სიმეტრია და კლასიფიკაცია. დეფორმაციისა და სტრესის თავისებურებები. ბროლის დეფექტები, სიძლიერის გაზრდის გზები.

პრეზენტაცია, დამატებულია 02/12/2010


შეწყვეტის სიმეტრიის ელემენტების დამატება. თანმიმდევრული ასახვა სიმეტრიის ორ პარალელურ სიბრტყეში. სიმეტრიის სიბრტყის ჯამი და მასზე პერპენდიკულარული თარგმანი. მთარგმნელობითი ვექტორის მოქმედების მახასიათებლები მის პერპენდიკულარულ ღერძებზე.

პრეზენტაცია, დამატებულია 09/23/2013


მყარი სხეულების კრისტალური და ამორფული მდგომარეობები, წერტილოვანი და წრფივი დეფექტების მიზეზები. კრისტალების ნუკლეაცია და ზრდა. ძვირფასი ქვების, მყარი ხსნარების და თხევადი კრისტალების ხელოვნური წარმოება. ქოლესტერინის თხევადი კრისტალების ოპტიკური თვისებები.

რეზიუმე, დამატებულია 26/04/2010


არაჰომოგენური ნახევარგამტარული ნიმუშების ფოტოელექტრული თვისებები. ომური კონტაქტის ენერგეტიკული სტრუქტურა არათანაბრად განაწილებული ელექტრონული ხაფანგების არსებობისას. გაზის გამონადენში დამუშავებული კრისტალების ფოტოელექტრული თვისებები.

დისერტაცია, დამატებულია 18/03/2008


დეფექტები რეალურ კრისტალებში, ბიპოლარული ტრანზისტორების მუშაობის პრინციპი. კრისტალური მედის დამახინჯება ინტერსტიციულ და შემცვლელ მყარ ხსნარებში. ზედაპირული მოვლენები ნახევარგამტარებში. ტრანზისტორის პარამეტრები და ემიტერის დენის გადაცემის კოეფიციენტი.

ტესტი, დამატებულია 10/22/2009


წყალბადის კავშირი წყალში, მისი ძირითადი კრიტერიუმები. წყლის ანომალიური თვისებები. ელექტროლიზისა და ელექტროლიტების კონცეფცია. ელექტროკრისტალიზაცია და მისი კანონები. წყალბადის ბმების ქსელის დინამიკა წყლის ელექტროკრისტალიზაციის დროს. კრისტალური და ამორფული ყინულები.

4. . 5. . 6. . 7. .

ყველას შეუძლია ადვილად დაყოს სხეულები მყარ და თხევად. თუმცა, ეს დაყოფა დაფუძნებული იქნება მხოლოდ გარე ნიშნებზე. იმისათვის, რომ გავარკვიოთ, რა თვისებები აქვთ მყარ ნაწილებს, გავაცხელებთ მათ. ზოგიერთი სხეული დაიწყებს წვას (შეშა, ქვანახშირი) - ეს არის ორგანული ნივთიერებები. სხვები რბილდება (ფისოვანი) დაბალ ტემპერატურაზეც კი - ეს ამორფულია. მყარი ნივთიერებების სპეციალურ ჯგუფს შეადგენენ ისინი, რომლებისთვისაც ტემპერატურის დამოკიდებულება გაცხელების დროზე წარმოდგენილია სურათზე 12. ეს არის კრისტალური მყარი. კრისტალური სხეულების ეს ქცევა გაცხელებისას აიხსნება მათი შინაგანი სტრუქტურით. ბროლის სხეულები- ეს არის სხეულები, რომელთა ატომები და მოლეკულები განლაგებულია გარკვეული თანმიმდევრობით და ეს რიგი შენარჩუნებულია საკმაოდ დიდ მანძილზე. ატომების ან იონების სივრცითი პერიოდული განლაგება კრისტალში ეწოდება ბროლის გისოსი. კრისტალური მედის წერტილებს, რომლებზეც ატომები ან იონებია განლაგებული, მედის კვანძები ეწოდება.

კრისტალური სხეულები არის ერთკრისტალები ან პოლიკრისტალები. მონოკრისტალიაქვს ერთი ბროლის გისოსი მთელ მოცულობაში.

ანისოტროპიაერთკრისტალები მდგომარეობს მათი ფიზიკური თვისებების მიმართულებაზე დამოკიდებულებაში. პოლიკრისტალიეს არის პატარა, განსხვავებულად ორიენტირებული ერთკრისტალების (მარცვლების) კომბინაცია და არ გააჩნია თვისებების ანიზოტროპია. მყარი ნივთიერებების უმეტესობას აქვს პოლიკრისტალური სტრუქტურა (მინერალები, შენადნობები, კერამიკა).

კრისტალური სხეულების ძირითადი თვისებებია: დნობის წერტილის სიზუსტე, ელასტიურობა, სიმტკიცე, თვისებების დამოკიდებულება ატომების განლაგების თანმიმდევრობაზე, ანუ ბროლის გისოსის ტიპზე.

ამორფულიარის ნივთიერებები, რომლებსაც არ აქვთ წესრიგი ატომებისა და მოლეკულების განლაგებაში ამ ნივთიერების მთელ მოცულობაში. კრისტალური ნივთიერებებისგან განსხვავებით, ამორფული ნივთიერებები იზოტროპული. ეს ნიშნავს, რომ თვისებები ყველა მიმართულებით ერთნაირია. ამორფული მდგომარეობიდან თხევადში გადასვლა თანდათანობით ხდება; არ არსებობს კონკრეტული დნობის წერტილი. ამორფულ სხეულებს არ აქვთ ელასტიურობა, ისინი პლასტიკურია. სხვადასხვა ნივთიერებები ამორფულ მდგომარეობაშია: მინა, ფისები, პლასტმასი და ა.შ.

ელასტიურობა- სხეულების თვისება აღადგინონ ფორმა და მოცულობა გარე ძალების შეწყვეტის ან სხვა მიზეზების შემდეგ, რამაც გამოიწვია სხეულების დეფორმაცია. მყარი სხეულის ნაწილაკების გადაადგილების ხასიათის მიხედვით, დეფორმაციები, რომლებიც წარმოიქმნება მისი ფორმის შეცვლისას, იყოფა: დაჭიმულობა - შეკუმშვა, წანაცვლება, გრეხილი და მოხრილი. ელასტიური დეფორმაციებისთვის მოქმედებს ჰუკის კანონი, რომლის მიხედვითაც ელასტიური დეფორმაციები პირდაპირპროპორციულია მათ გამომწვევი გარე ზემოქმედებისა. ჭიმვა-შეკუმშვის დეფორმაციისთვის ჰუკის კანონს აქვს ფორმა: , სადაც არის მექანიკური ძაბვა, არის ფარდობითი დრეკადობა, არის აბსოლუტური დრეკადობა, არის იანგის მოდული (დრეკადობის მოდული). ელასტიურობა განპირობებულია ნივთიერების შემადგენელი ნაწილაკების ურთიერთქმედებითა და თერმული მოძრაობით.

ფიზიკური თვისებებიდან და მოლეკულური აგებულებიდან გამომდინარე, არსებობს მყარი ნივთიერებების ორი ძირითადი კლასი - კრისტალური და ამორფული.

განმარტება 1

ამორფულ სხეულებს აქვთ ისეთი თვისება, როგორიცაა იზოტროპია. ეს კონცეფცია ნიშნავს, რომ ისინი შედარებით დამოუკიდებელნი არიან ოპტიკური, მექანიკური და სხვა ფიზიკური თვისებებისა და იმ მიმართულებისგან, რომლითაც გარე ძალები მოქმედებენ მათზე.

აფმორიული სხეულების მთავარი მახასიათებელია ატომებისა და მოლეკულების ქაოტური განლაგება, რომლებიც იკრიბებიან მხოლოდ მცირე ლოკალურ ჯგუფებად, თითოეულში არაუმეტეს რამდენიმე ნაწილაკისა.

ეს თვისება აახლოებს ამორფულ სხეულებს სითხეებთან. ასეთ მყარ ნივთიერებებს მიეკუთვნება ქარვა და სხვა მძიმე ფისები, სხვადასხვა სახის პლასტმასი და მინა. მაღალი ტემპერატურის გავლენით ამორფული სხეულები რბილდება, მაგრამ მათ სითხეში გადაქცევისთვის ძლიერი სითბოა საჭირო.

ყველა კრისტალურ სხეულს აქვს მკაფიო შინაგანი სტრუქტურა. ნაწილაკების ჯგუფები ერთი და იგივე თანმიმდევრობით პერიოდულად მეორდება ასეთი სხეულის მთელ მოცულობაში. ასეთი სტრუქტურის ვიზუალიზაციისთვის, ჩვეულებრივ გამოიყენება სივრცითი ბროლის გისოსები. ისინი შედგება გარკვეული რაოდენობის კვანძებისგან, რომლებიც ქმნიან კონკრეტული ნივთიერების მოლეკულების ან ატომების ცენტრებს. როგორც წესი, ასეთი გისოსი აგებულია იონებისგან, რომლებიც სასურველი მოლეკულების ნაწილია. ამრიგად, სუფრის მარილში შიდა სტრუქტურა შედგება ნატრიუმის და ქლორის იონებისგან, რომლებიც წყვილებში გაერთიანებულია მოლეკულებად. ასეთ კრისტალურ სხეულებს იონური ეწოდება.

სურათი 3. 6. 1 . სუფრის მარილის ბროლის ბადე.

განმარტება 2

თითოეული ნივთიერების სტრუქტურაში შეიძლება განვასხვავოთ ერთი მინიმალური კომპონენტი - ერთეული უჯრედი.

მთელი გისოსი, რომლისგანაც შედგება კრისტალური სხეული, შეიძლება შედგებოდეს ასეთი უჯრედის ტრანსლაციის გზით (პარალელური გადაცემით) გარკვეული მიმართულებით.

ბროლის გისოსების ტიპების რაოდენობა უსასრულო არ არის. სულ 230 სახეობაა, რომელთა უმეტესობა ხელოვნურად არის შექმნილი ან ბუნებრივ მასალებში გვხვდება. სტრუქტურულმა გისოსებმა შეიძლება მიიღონ სხეულზე ორიენტირებული კუბურები (მაგალითად, რკინისთვის), სახეზე ორიენტირებული კუბურები (ოქროსთვის, სპილენძისთვის) ან ექვსი სახის მქონე პრიზმა (მაგნიუმი, თუთია).

თავის მხრივ, კრისტალური სხეულები იყოფა პოლიკრისტალებად და ერთკრისტალებად. ნივთიერებების უმეტესობა ეკუთვნის პოლიკრისტალებს, რადგან ისინი შედგება ე.წ. კრისტალებისაგან. ეს არის პატარა კრისტალები ერთმანეთთან შერწყმული და შემთხვევით ორიენტირებული. მონოკრისტალური ნივთიერებები შედარებით იშვიათია, თუნდაც ხელოვნურ მასალებს შორის.

განმარტება 3

პოლიკრისტალებს აქვთ იზოტროპიის თვისება, ანუ იგივე თვისებები ყველა მიმართულებით.

სხეულის პოლიკრისტალური სტრუქტურა აშკარად ჩანს მიკროსკოპის ქვეშ და ზოგიერთი მასალისთვის, როგორიცაა თუჯის, შეუიარაღებელი თვალითაც კი.

განმარტება 4

პოლიმორფიზმი– არის ნივთიერების რამდენიმე ფაზაში არსებობის უნარი, ე.ი. კრისტალური მოდიფიკაციები, რომლებიც განსხვავდება ერთმანეთისგან ფიზიკური თვისებებით.

სხვა მოდიფიკაციაზე გადასვლის პროცესს ე.წ პოლიმორფული გადასვლა.

ასეთი ფენომენის მაგალითი შეიძლება იყოს გრაფიტის ალმასად გარდაქმნა, რომელიც ინდუსტრიულ პირობებში ხდება მაღალი წნევის (100000 ატმოსფერომდე) და მაღალ ტემპერატურაზე.
(2000 K-მდე).

ერთი ბროლის ან პოლიკრისტალური ნიმუშის გისოსის სტრუქტურის შესასწავლად გამოიყენება რენტგენის დიფრაქცია.

მარტივი ბროლის გისოსები ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში. გასათვალისწინებელია, რომ ნაწილაკებს შორის მანძილი იმდენად მცირეა, რომ შედარებულია თავად ნაწილაკების ზომასთან. სიცხადისთვის, დიაგრამები აჩვენებს მხოლოდ ცენტრების პოზიციებს.

სურათი 3. 6. 2. მარტივი ბროლის გისოსები: 1 – მარტივი კუბური გისოსები; 2 – სახეზე ორიენტირებული კუბური გისოსი; 3 – სხეულზე ორიენტირებული კუბური გისოსი; 4 - ექვსკუთხა გისოსი.

უმარტივესი არის კუბური გისოსი: ასეთი სტრუქტურა შედგება კუბებისგან, წვეროებზე ნაწილაკებით. სახეზე ორიენტირებულ გისოსს აქვს ნაწილაკები არა მხოლოდ წვეროებზე, არამედ სახეებზეც. მაგალითად, სუფრის მარილის ბროლის გისოსი შედგება ორი სახეზე ორიენტირებული გისოსებისაგან, რომლებიც ერთმანეთის შიგნით არის ბუდე. სხეულზე ორიენტირებულ გისოსს აქვს დამატებითი ნაწილაკები თითოეული კუბის ცენტრში.

ლითონის ბადეებს აქვს ერთი მნიშვნელოვანი თვისება. ნივთიერების იონები თავისუფალ ელექტრონების აირთან ურთიერთქმედებით ინარჩუნებენ თავის ადგილს. ეგრეთ წოდებული ელექტრონული გაზი წარმოიქმნება ერთი ან მეტი ელექტრონის მიერ, რომელიც ატომებს აძლევს. ასეთ თავისუფალ ელექტრონებს შეუძლიათ ბროლის მთელ მოცულობაში გადაადგილება.

სურათი 3. 6. 3. ლითონის კრისტალის სტრუქტურა.

თუ შეამჩნევთ შეცდომას ტექსტში, მონიშნეთ იგი და დააჭირეთ Ctrl+Enter

როგორც თხევადი, მაგრამ ასევე ფორმა. ისინი ძირითადად კრისტალურ მდგომარეობაში არიან.
კრისტალები- ეს არის მყარი სხეულები, რომელთა ატომები ან მოლეკულები იკავებენ გარკვეულ, მოწესრიგებულ პოზიციებს სივრცეში. ამიტომ, კრისტალებს აქვთ ბრტყელი კიდეები. მაგალითად, ჩვეულებრივი სუფრის მარილის მარცვალს აქვს ბრტყელი კიდეები, რომლებიც ქმნიან სწორ კუთხეებს ერთმანეთთან ( სურ.12.1).

ამის დანახვა შესაძლებელია მარილის გამადიდებელი შუშით შესწავლით. და რამდენად გეომეტრიულად სწორია ფიფქის ფორმა! ის ასევე ასახავს კრისტალური მყარის - ყინულის შიდა სტრუქტურის გეომეტრიულ სისწორეს ( სურ.12.2).

კრისტალების ანიზოტროპია. თუმცა, სწორი გარეგანი ფორმა არ არის კრისტალის მოწესრიგებული სტრუქტურის ერთადერთი ან თუნდაც ყველაზე მნიშვნელოვანი შედეგი. მთავარია ბროლის ფიზიკური თვისებების დამოკიდებულება კრისტალში არჩეულ მიმართულებაზე.
უპირველეს ყოვლისა, გასაოცარია კრისტალების განსხვავებული მექანიკური სიძლიერე სხვადასხვა მიმართულებით. მაგალითად, მიკას ნაჭერი ადვილად იშლება ერთი მიმართულებით თხელ ფირფიტებად ( სურ.12.3), მაგრამ ბევრად უფრო რთულია მისი გატეხვა ფირფიტების პერპენდიკულარული მიმართულებით.

გრაფიტის კრისტალი ასევე ადვილად აქერცლება ერთი მიმართულებით. როდესაც ფანქრით წერთ, ეს დაშლა მუდმივად ხდება და გრაფიტის თხელი ფენები რჩება ქაღალდზე. ეს იმიტომ ხდება, რომ გრაფიტის კრისტალურ გისოსს აქვს ფენიანი სტრუქტურა. ფენები წარმოიქმნება პარალელური ქსელების სერიით, რომელიც შედგება ნახშირბადის ატომებისგან ( სურ.12.4). ატომები განლაგებულია რეგულარული ექვსკუთხედების წვეროებზე. ფენებს შორის მანძილი შედარებით დიდია - დაახლოებით 2-ჯერ აღემატება ექვსკუთხედის გვერდის სიგრძეს, ამიტომ ფენებს შორის ბმები ნაკლებად ძლიერია, ვიდრე მათში არსებული ბმები.

ბევრი კრისტალი სითბოს და ელექტროენერგიას განსხვავებულად ატარებს სხვადასხვა მიმართულებით. კრისტალების ოპტიკური თვისებები ასევე დამოკიდებულია მიმართულებაზე. ამრიგად, კვარცის კრისტალი განსხვავებულად იხსნის სინათლეს მასზე მოხვედრილი სხივების მიმართულებიდან გამომდინარე.
ფიზიკური თვისებების დამოკიდებულება ბროლის შიგნით მიმართულებაზე ეწოდება ანიზოტროპია. ყველა კრისტალური სხეული ანიზოტროპულია.
ერთკრისტალები და პოლიკრისტალები.ლითონებს აქვთ კრისტალური სტრუქტურა. სწორედ ლითონები გამოიყენება დღეს ძირითადად ხელსაწყოების, სხვადასხვა მანქანებისა და მექანიზმების დასამზადებლად.
თუ აიღებთ ლითონის შედარებით დიდ ნაჭერს, მაშინ ერთი შეხედვით მისი კრისტალური სტრუქტურა არანაირად არ ჩანს არც ამ ნაწილის გარეგნულად და არც მის ფიზიკურ თვისებებში. ლითონები ნორმალურ მდგომარეობაში არ ავლენენ ანიზოტროპიას.
აქ საქმე ისაა, რომ მეტალი ჩვეულებრივ შედგება დიდი რაოდენობით მცირე კრისტალებისგან, რომლებიც შერწყმულია ერთმანეთთან. მიკროსკოპის ქვეშ ან თუნდაც გამადიდებელი შუშის საშუალებით მათი დანახვა ადვილია, განსაკუთრებით ახალი ლითონის მოტეხილობისას ( სურ.12.5). თითოეული კრისტალის თვისებები დამოკიდებულია მიმართულებაზე, მაგრამ კრისტალები შემთხვევით არის ორიენტირებული ერთმანეთთან შედარებით. შედეგად, ცალკეული კრისტალების მოცულობაზე მნიშვნელოვნად აღემატება მოცულობაში, ლითონებში ყველა მიმართულება თანაბარია და ლითონების თვისებები ყველა მიმართულებით ერთნაირია.

მყარი, რომელიც შედგება დიდი რაოდენობით მცირე კრისტალებისაგან, ეწოდება პოლიკრისტალური. ერთკრისტალებს უწოდებენ ერთკრისტალები.
დიდი სიფრთხილის ზომების მიღებით შესაძლებელია დიდი ლითონის კრისტალის – ერთი ბროლის გაზრდა.
ნორმალურ პირობებში, პოლიკრისტალური სხეული იქმნება იმის შედეგად, რომ მრავალი კრისტალის ზრდა, რომელიც დაწყებულია, გრძელდება მანამ, სანამ ისინი ერთმანეთთან კონტაქტში არ შედიან და წარმოქმნიან ერთ სხეულს.
პოლიკრისტალები მოიცავს არა მხოლოდ ლითონებს. მაგალითად, შაქრის ნაჭერს ასევე აქვს პოლიკრისტალური სტრუქტურა.
კრისტალური მყარი ნივთიერებების უმეტესობა არის პოლიკრისტალები, რადგან ისინი შედგება მრავალი ურთიერთგაზრდილი კრისტალებისაგან. ერთკრისტალები - ერთკრისტალებს აქვთ რეგულარული გეომეტრიული ფორმა და მათი თვისებები განსხვავებულია სხვადასხვა მიმართულებით (ანიზოტროპია).

???
1. ყველა კრისტალური სხეული ანიზოტროპულია?
2. ხე ანიზოტროპულია. კრისტალური სხეულია?
3. მოიყვანეთ ტექსტში ნახსენები მონოკრისტალური და პოლიკრისტალური მყარი ნივთიერებების მაგალითები.

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, ფიზიკა მე-10 კლასი

გაკვეთილის შინაარსი გაკვეთილის შენიშვნებიდამხმარე ჩარჩო გაკვეთილის პრეზენტაციის აჩქარების მეთოდები ინტერაქტიული ტექნოლოგიები ივარჯიშე ამოცანები და სავარჯიშოები თვითშემოწმების სემინარები, ტრენინგები, შემთხვევები, კვესტები საშინაო დავალების განხილვის კითხვები რიტორიკული კითხვები სტუდენტებისგან ილუსტრაციები აუდიო, ვიდეო კლიპები და მულტიმედიაფოტოები, ნახატები, გრაფიკა, ცხრილები, დიაგრამები, იუმორი, ანეგდოტები, ხუმრობები, კომიქსები, იგავი, გამონათქვამები, კროსვორდები, ციტატები დანამატები რეფერატებისტატიების ხრიკები ცნობისმოყვარე საწოლებისთვის სახელმძღვანელოების ძირითადი და ტერმინების დამატებითი ლექსიკონი სხვა სახელმძღვანელოების და გაკვეთილების გაუმჯობესებასახელმძღვანელოში არსებული შეცდომების გასწორებასახელმძღვანელოში ფრაგმენტის განახლება, გაკვეთილზე ინოვაციის ელემენტები, მოძველებული ცოდნის ახლით ჩანაცვლება მხოლოდ მასწავლებლებისთვის სრულყოფილი გაკვეთილებიწლის კალენდარული გეგმა, მეთოდოლოგიური რეკომენდაციები, სადისკუსიო პროგრამა ინტეგრირებული გაკვეთილები

თუ თქვენ გაქვთ შესწორებები ან წინადადებები ამ გაკვეთილზე,