Një kristal është i ndryshëm nga një i ngurtë amorf. Trupat kristalorë dhe amorfë: struktura dhe vetitë. Numri i koordinimit c.n.

Trupat e ngurtë janë trupa kristalorë dhe amorfë. Kristal quhet akulli në kohët e lashta. Dhe pastaj ata filluan ta quajnë kuarcin një kristal dhe i konsideruan këto minerale si akull të ngurtësuar. Kristalët janë natyralë dhe përdoren në industrinë e bizhuterive, optikës, radio-inxhinierisë dhe elektronikës, si mbështetëse për elementët në instrumentet ultra precize, si një material abraziv ultra i fortë.

Trupat kristalorë karakterizohen nga fortësia dhe kanë një pozicion rreptësisht të rregullt në hapësirën e molekulave, joneve ose atomeve, duke rezultuar në formimin e një rrjete (strukture) periodike kristalore tredimensionale. Nga pamja e jashtme, kjo shprehet me një simetri të caktuar të formës së një trupi të ngurtë dhe të vetive të caktuara fizike të tij. Në formën e tyre të jashtme, trupat kristalorë pasqyrojnë simetrinë e natyrshme në "paketimin" e brendshëm të grimcave. Kjo përcakton barazinë e këndeve midis faqeve të të gjithë kristaleve që përbëhen nga e njëjta substancë.

Në to, distancat nga qendra në qendër midis atomeve fqinje do të jenë gjithashtu të barabarta (nëse ato ndodhen në të njëjtën vijë të drejtë, atëherë kjo distancë do të jetë e njëjtë përgjatë gjithë gjatësisë së vijës). Por për atomet që shtrihen në një vijë të drejtë me një drejtim tjetër, distanca midis qendrave të atomeve do të jetë e ndryshme. Kjo rrethanë shpjegon anizotropinë. Anizotropia është ndryshimi kryesor midis trupave kristalorë dhe atyre amorfë.

Më shumë se 90% e lëndëve të ngurta mund të klasifikohen si kristale. Në natyrë ato ekzistojnë në formën e kristaleve të vetme dhe polikristaleve. Monokristalet janë njëkristal, faqet e të cilave përfaqësohen nga shumëkëndësha të rregullt; Ato karakterizohen nga prania e një rrjete kristalore të vazhdueshme dhe anizotropia e vetive fizike.

Polikristalet janë trupa të përbërë nga shumë kristale të vegjël, të "rritur së bashku" disi kaotikisht. Polikristalet janë metale, sheqer, gurë, rërë. Në trupa të tillë (për shembull, një fragment i një metali), anizotropia zakonisht nuk shfaqet për shkak të rregullimit të rastësishëm të elementeve, megjithëse anizotropia është karakteristike për një kristal individual të këtij trupi.

Veti të tjera të trupave kristalorë: temperatura e përcaktuar rreptësisht (prania e pikave kritike), forca, elasticiteti, përçueshmëria elektrike, përçueshmëria magnetike, përçueshmëria termike.

Amorf - pa formë. Kështu përkthehet fjalë për fjalë kjo fjalë nga greqishtja. Trupat amorfë krijohen nga natyra. Për shembull, qelibar, dylli.Njerëzit janë të përfshirë në krijimin e trupave artificialë amorfë - qelqi dhe rrëshira (artificiale), parafina, plastika (polimere), kolofon, naftalinë, var. nuk kanë për shkak të renditjes kaotike të molekulave (atomeve, joneve) në strukturën e trupit. Prandaj, për çdo trup amorf ato janë izotropike - të njëjta në të gjitha drejtimet. Për trupat amorfë nuk ka pikë kritike shkrirjeje; ato zbuten gradualisht kur nxehen dhe kthehen në lëngje viskoze. Trupave amorfë u caktohet një pozicion i ndërmjetëm (kalimtar) midis lëngjeve dhe trupave kristalorë: në temperatura të ulëta ato ngurtësohen dhe bëhen elastike, përveç kësaj, ato mund të ndahen në copa pa formë pas goditjes. Në temperatura të larta, të njëjtët elementë shfaqin plasticitet, duke u bërë lëngje viskoze.

Tani e dini se çfarë janë trupat kristalorë!

Dërgoni punën tuaj të mirë në bazën e njohurive është e thjeshtë. Përdorni formularin e mëposhtëm

Studentët, studentët e diplomuar, shkencëtarët e rinj që përdorin bazën e njohurive në studimet dhe punën e tyre do t'ju jenë shumë mirënjohës.

Postuar në http://www.allbest.ru/

Prezantimi

Kapitulli 1. Trupat kristalorë dhe amorfë

1.1 Kristalet ideale

1.2 Kristalet teke dhe agregatët kristalorë

1.3 Polikristalet

Kapitulli 2. Elementet e simetrisë së kristaleve

Kapitulli 3. Llojet e defekteve në trupat e ngurtë

3.1 Defekte në pikë

3.2 Defekte lineare

3.3 Defektet sipërfaqësore

3.4 Defekte vëllimore

Kapitulli 4. Marrja e kristaleve

Kapitulli 5. Vetitë e kristaleve

konkluzioni

Bibliografi

Prezantimi

Kristalet janë një nga krijimet më të bukura dhe misterioze të natyrës. Aktualisht, shkenca e kristalografisë po studion diversitetin e kristaleve. Ajo zbulon shenja uniteti në këtë diversitet, studion vetitë dhe strukturën e kristaleve të vetme dhe agregateve kristalore. Kristalografia është një shkencë që studion në mënyrë gjithëpërfshirëse materien kristalore. Kjo vepër i kushtohet gjithashtu kristaleve dhe vetive të tyre.

Aktualisht, kristalet përdoren gjerësisht në shkencë dhe teknologji, pasi ato kanë veti të veçanta. Fusha të tilla të përdorimit të kristaleve si gjysmëpërçuesit, superpërçuesit, elektronika kuantike dhe shumë të tjera kërkojnë një kuptim të thellë të varësisë së vetive fizike të kristaleve nga përbërja dhe struktura e tyre kimike.

Aktualisht, metodat për rritjen artificiale të kristaleve janë të njohura. Një kristal mund të rritet në një gotë të zakonshme; kjo kërkon vetëm një zgjidhje të caktuar dhe kujdesin me të cilin është e nevojshme të kujdeseni për kristalin në rritje.

Ka një larmi të madhe kristalesh në natyrë, dhe ka gjithashtu shumë forma të ndryshme kristalesh. Në realitet, është pothuajse e pamundur të jepet një përkufizim që do të zbatohej për të gjithë kristalet. Këtu, rezultatet e analizës me rreze X të kristaleve mund të përdoren për të ndihmuar. Rrezet X bëjnë të mundur ndjesinë e atomeve brenda një trupi kristalor dhe përcaktimin e vendndodhjes së tyre hapësinore. Si rezultat, u zbulua se absolutisht të gjitha kristalet janë ndërtuar nga grimcat elementare të vendosura në mënyrë strikte brenda trupit kristalor.

Në të gjitha strukturat kristalore pa përjashtim, shumë atome identike mund të dallohen nga atomet, të vendosura si nyjet e një rrjete hapësinore. Për të imagjinuar një grilë të tillë, le ta mbushim mendërisht hapësirën me shumë paralelopipedë të barabartë, të orientuar paralelisht dhe duke prekur të gjitha fytyrat. Shembulli më i thjeshtë i një ndërtese të tillë është një muraturë me tulla identike. Nëse zgjedhim pikat përkatëse brenda tullave, për shembull, qendrat ose kulmet e tyre, atëherë do të marrim një model të një grilë hapësinore. Të gjithë trupat kristalorë pa përjashtim karakterizohen nga një strukturë grilë.

Kristalet quhen " të gjitha trupat e ngurtë në të cilat grimcat përbërëse (atomet, jonet, molekulat) janë të renditura në mënyrë rigoroze në mënyrë të rregullt si nyjet e rrjetave hapësinore Ky përkufizim është sa më afër të vërtetës; është i përshtatshëm për çdo trup kristalor homogjen: boules (një formë kristali që nuk ka faqe, skaje ose kulme të spikatura), kokrriza dhe figura me fytyrë të sheshtë.

Kapitulli 1.Trupat kristalorë dhe amorfë

Në bazë të vetive fizike dhe strukturës molekulare, trupat e ngurtë ndahen në dy klasa - trupat e ngurtë amorfe dhe kristalorë.

Një tipar karakteristik i trupave amorfë është izotropia e tyre, d.m.th. pavarësia e të gjitha vetive fizike (mekanike, optike, etj.) nga drejtimi. Molekulat dhe atomet në trupat e ngurtë izotropikë renditen rastësisht, duke formuar vetëm grupe të vogla lokale që përmbajnë disa grimca (rendi me rreze të shkurtër). Në strukturën e tyre, trupat amorfë janë shumë afër lëngjeve.

Shembuj të trupave amorfë përfshijnë qelqin, rrëshirat e ndryshme të ngurtësuara (qelibar), plastika, etj. Nëse një trup amorf nxehet, ai gradualisht zbutet dhe kalimi në një gjendje të lëngshme merr një gamë të konsiderueshme të temperaturës.

Në trupat kristalorë, grimcat janë rregulluar në një rend të rreptë, duke formuar struktura hapësinore që përsëriten periodikisht në të gjithë vëllimin e trupit. Për të paraqitur vizualisht struktura të tilla, hapësinore grila kristalore, në nyjet e të cilave ndodhen qendrat e atomeve ose të molekulave të një lënde të caktuar.

Në çdo rrjetë hapësinore, mund të dallohet një element strukturor me madhësi minimale, i cili quhet qelizë njësi.

Oriz. 1. Llojet e grilave kristalore: 1 - grilë e thjeshtë kubike; 2 - grilë kub në qendër të fytyrës; 3 - grilë kub në qendër të trupit; 4 - grilë gjashtëkëndore

Në një rrjetë të thjeshtë kubike, grimcat janë të vendosura në majat e kubit. Në një rrjetë me në qendër fytyrën, grimcat janë të vendosura jo vetëm në kulmet e kubit, por edhe në qendrat e secilës prej faqeve të tij. Në një rrjetë kubike me qendër trupin, një grimcë shtesë ndodhet në qendër të çdo qelize njësi kubike.

Duhet mbajtur mend se grimcat në kristale janë të paketuara fort, në mënyrë që distanca midis qendrave të tyre të jetë afërsisht e barabartë me madhësinë e grimcave. Në imazhin e grilave kristal, tregohet vetëm pozicioni i qendrave të grimcave.

1. 1 Kristal perfekt

Forma e saktë gjeometrike e kristaleve tërhoqi vëmendjen e studiuesve edhe në fazat e hershme të zhvillimit të kristalografisë dhe shkaktoi krijimin e hipotezave të caktuara për strukturën e tyre të brendshme.

Nëse marrim parasysh një kristal ideal, nuk do të gjejmë asnjë shkelje në të; të gjitha grimcat identike janë të vendosura në rreshta identike paralele. Nëse zbatojmë tre përkthime elementare që nuk shtrihen në të njëjtin rrafsh në një pikë arbitrare dhe e përsërisim pafundësisht në hapësirë, fitojmë një rrjetë hapësinore, d.m.th. sistemi tredimensional i nyjeve ekuivalente. Kështu, në një kristal ideal, rregullimi i grimcave materiale karakterizohet nga periodiciteti i rreptë tre-dimensional. Dhe për të marrë një ide të qartë të modeleve që lidhen me strukturën e brendshme gjeometrikisht të saktë të kristaleve, në klasat laboratorike në kristalografi ata zakonisht përdorin modele të kristaleve të formuara në mënyrë ideale në formën e poliedrave konveks me faqe të sheshta dhe skaje të drejta. Në fakt, fytyrat e kristaleve të vërtetë nuk janë krejtësisht të sheshta, pasi ndërsa rriten ato mbulohen me tuberkula, vrazhdësi, gropa, gropa rritjeje, afërsi (fytyra që devijojnë tërësisht ose pjesërisht nga pozicioni i tyre ideal), spirale të rritjes ose shpërbërjes, etj.

Kristal perfekt- ky është një model fizik, i cili është një kristal i pafund i vetëm që nuk përmban papastërti apo defekte strukturore. Dallimi midis kristaleve reale dhe atyre ideale është për shkak të fundshmërisë së madhësive të tyre dhe pranisë së defekteve. Prania e disa defekteve (për shembull, papastërtitë, kufijtë ndërkristalorë) në kristalet reale mund të shmanget pothuajse plotësisht duke përdorur metoda speciale të rritjes, pjekjes ose pastrimit. Megjithatë, në një temperaturë T>0K, kristalet kanë gjithmonë një përqendrim të kufizuar të vendeve të lira (të aktivizuara termikisht) dhe atomeve intersticiale, numri i të cilave në ekuilibër zvogëlohet në mënyrë eksponenciale me uljen e temperaturës.

Substancat kristalore mund të ekzistojnë në formën e kristaleve të vetme ose mostrave polikristaline.

Një kristal i vetëm është një lëndë e ngurtë në të cilën një strukturë e rregullt mbulon të gjithë vëllimin e substancës. Kristalet e vetme gjenden në natyrë (kuarc, diamant, smerald) ose prodhohen artificialisht (rubini).

Mostrat polikristaline përbëhen nga një numër i madh kristalesh të vogla, të orientuara rastësisht, të madhësive të ndryshme, të cilat mund të ndërlidhen nga forca të caktuara ndërveprimi.

1. 2 Monokristlidhjeve dhe agregateve kristalore

Monokristal- një kristal i veçantë homogjen që ka një rrjetë kristalore të vazhdueshme dhe ndonjëherë ka anizotropi të vetive fizike. Forma e jashtme e një kristali të vetëm përcaktohet nga rrjeta e tij kristalore atomike dhe nga kushtet (kryesisht shpejtësia dhe uniformiteti) i kristalizimit. Një kristal i vetëm i rritur ngadalë pothuajse gjithmonë fiton një prerje natyrale të mirëpërcaktuar; në kushte jo ekuilibër (shkalla mesatare e rritjes) të kristalizimit, prerja duket e dobët. Me një shkallë edhe më të lartë kristalizimi, në vend të një kristali të vetëm, formohen polikristale homogjene dhe agregate polikristaline, të përbërë nga shumë kristale të vegjël të orientuar ndryshe. Shembuj të kristaleve të vetme natyrale me fytyrë përfshijnë kristalet e vetme të kuarcit, kripës shkëmbore, sparit të Islandës, diamantit dhe topazit. Kristalet e vetme të materialeve gjysmëpërçuese dhe dielektrike të rritura në kushte të veçanta kanë një rëndësi të madhe industriale. Në veçanti, kristalet e vetme të silikonit dhe lidhjet artificiale të elementeve të grupit III (e treta) me elementë të grupit V (e pesta) të tabelës periodike (për shembull, arsenidi i galiumit GaAs) janë baza e elektronikës moderne të gjendjes së ngurtë. Kristalet e vetme të metaleve dhe lidhjet e tyre nuk kanë veti të veçanta dhe praktikisht nuk përdoren. Kristalet e vetme të substancave ultra të pastra kanë të njëjtat veti, pavarësisht nga mënyra e përgatitjes së tyre. Kristalizimi ndodh afër pikës së shkrirjes (kondensimit) nga gjendjet amorfe të gazta (për shembull, ngricat dhe floket e borës), të lëngshme (më shpesh) dhe të ngurta me lëshimin e nxehtësisë. Kristalizimi nga gazi ose lëngu ka një mekanizëm të fuqishëm pastrimi: përbërja kimike e kristaleve të vetme të rritura ngadalë është pothuajse ideale. Pothuajse të gjithë ndotësit mbeten (akumulohen) në lëng ose gaz. Kjo ndodh sepse ndërsa rrjeta kristalore rritet, një përzgjedhje spontane e atomeve të kërkuara (molekulat për kristalet molekulare) ndodh jo vetëm sipas vetive të tyre kimike (valencë), por edhe sipas madhësisë.

Teknologjisë moderne nuk i mungon më grupi i kufizuar i vetive të kristaleve natyrore (veçanërisht për krijimin e lazerëve gjysmëpërçues), dhe shkencëtarët kanë dalë me një metodë për krijimin e substancave të ngjashme me kristalin me veti të ndërmjetme duke rritur shtresa të alternuara ultra të holla të kristaleve me kristal të ngjashëm. parametrat e rrjetës.

Ndryshe nga gjendjet e tjera të grumbullimit, gjendja kristalore është e larmishme. Molekulat e së njëjtës përbërje mund të paketohen në kristale në mënyra të ndryshme. Vetitë fizike dhe kimike të substancës varen nga mënyra e paketimit. Kështu, substancat me të njëjtën përbërje kimike shpesh kanë veti fizike të ndryshme. Një shumëllojshmëri e tillë nuk është tipike për një gjendje të lëngshme, por e pamundur për një gjendje të gaztë.

Nëse marrim, për shembull, kripën e zakonshme të tryezës, është e lehtë të shihen kristale individuale edhe pa mikroskop.

Nëse duam të theksojmë se kemi të bëjmë me një kristal të vetëm, të veçantë, atëherë e quajmë atë një kristal, për të theksuar se bëhet fjalë për një grumbullim të shumë kristaleve, përdoret termi agregat kristalor. Nëse kristalet individuale në një agregat kristalor janë pothuajse të pafajshëm, kjo mund të shpjegohet me faktin se kristalizimi filloi njëkohësisht në shumë pika të substancës dhe shpejtësia e tij ishte mjaft e lartë. Kristalet në rritje janë një pengesë për njëri-tjetrin dhe parandalojnë prerjen e saktë të secilit prej tyre.

Në këtë punim do të flasim kryesisht për kristalet teke, dhe meqenëse ato janë përbërës të agregateve kristalore, vetitë e tyre do të jenë të ngjashme me vetitë e agregateve.

1. 3 Polikristale

Polikristal- një grumbull kristalesh të vogla të çdo substance, të quajtur ndonjëherë kristalite ose kokrra kristalore për shkak të formës së tyre të parregullt. Shumë materiale me origjinë natyrore dhe artificiale (mineralet, metalet, lidhjet, qeramika, etj.) janë polikristaline.

Pronat dhe marrja. Vetitë e polikristaleve përcaktohen nga vetitë e kokrrizave kristalore që e përbëjnë atë, madhësia mesatare e tyre, e cila varion nga 1-2 mikronë deri në disa milimetra (në disa raste deri në disa metra), orientimi kristalografik i kokrrizave dhe struktura e kufijve të kokrrizave. Nëse kokrrat janë të orientuara rastësisht dhe madhësitë e tyre janë të vogla në krahasim me madhësinë e polikristalit, atëherë anizotropia e vetive fizike karakteristike për kristalet e vetme nuk shfaqet në polikristal. Nëse një polikristal ka një orientim mbizotërues kristalografik të kokrrizave, atëherë polikristali është me teksturë dhe, në këtë rast, ka anizotropi të vetive. Prania e kufijve të kokrrizave ndikon ndjeshëm në vetitë fizike, veçanërisht mekanike, të polikristaleve, pasi në kufi ndodh shpërndarja e elektroneve përçuese, fononeve, frenimi i dislokimeve etj.

Polikristalet formohen gjatë kristalizimit, shndërrimeve polimorfike dhe si rezultat i sinterizimit të pluhurave kristalore. Një polikristal është më pak i qëndrueshëm se një kristal i vetëm; prandaj, gjatë pjekjes së zgjatur të një polikristali, ndodh rikristalizimi (rritja mbizotëruese e kokrrave individuale në kurriz të të tjerëve), duke çuar në formimin e blloqeve të mëdha kristalore.

Kapitulli 2. Elementet e simetrisë kristalore

Konceptet e simetrisë dhe asimetrisë janë shfaqur në shkencë që nga kohërat e lashta si një kriter estetik dhe jo si përkufizime rreptësisht shkencore. Përpara se të shfaqej ideja e simetrisë, matematika, fizika dhe shkenca natyrore në përgjithësi u ngjanin ishujve të veçantë të ideve, teorive dhe ligjeve që ishin të izoluara në mënyrë të pashpresë nga njëra-tjetra dhe madje edhe kontradiktore. Simetria karakterizon dhe shënon epokën e sintezës, kur fragmente të ndryshme të njohurive shkencore bashkohen në një pamje të vetme, holistike të botës. Një nga tendencat kryesore në këtë proces është matematikimi i njohurive shkencore.

Simetria zakonisht konsiderohet jo vetëm si një pamje themelore e njohurive shkencore, duke vendosur lidhje të brendshme midis sistemeve, teorive, ligjeve dhe koncepteve, por gjithashtu ia atribuon atë atributeve aq themelore sa hapësira dhe koha, lëvizja. Në këtë kuptim, simetria përcakton strukturën e botës materiale dhe të gjithë përbërësit e saj. Simetria ka një karakter të shumëanshëm dhe me shumë nivele. Për shembull, në sistemin e njohurive fizike, simetria konsiderohet në nivelin e fenomeneve, ligjeve që përshkruajnë këto fenomene, dhe parimeve që qëndrojnë në themel të këtyre ligjeve, dhe në matematikë - kur përshkruhen objektet gjeometrike. Simetria mund të klasifikohet si:

· strukturore;

· gjeometrike;

· dinamike, duke përshkruar, përkatësisht, kristalografike,

aspektet matematikore dhe fizike të këtij koncepti.

Simetritë më të thjeshta mund të paraqiten gjeometrikisht në hapësirën tonë të zakonshme tredimensionale dhe për këtë arsye janë vizuale. Simetri të tilla shoqërohen me operacione gjeometrike që e sjellin trupin në fjalë në koincidencë me vetveten. Ata thonë se simetria manifestohet në pandryshueshmërinë (pandryshueshmërinë) e një trupi ose sistemi në lidhje me një operacion të caktuar. Për shembull, një sferë (pa asnjë shenjë në sipërfaqen e saj) është e pandryshueshme në çdo rrotullim. Kjo tregon simetrinë e saj. Një sferë me një shenjë, për shembull, në formën e një pike, përkon me vetveten vetëm kur rrotullohet, pas së cilës shenja në të kthehet në pozicionin e saj origjinal. Hapësira jonë tredimensionale është izotropike. Kjo do të thotë se, si një sferë pa shenja, ajo përkon me veten në çdo rrotullim. Hapësira është e lidhur pazgjidhshmërisht me materien. Prandaj, Universi ynë është gjithashtu izotropik. Hapësira është gjithashtu homogjene. Kjo do të thotë se ai (dhe Universi ynë) ka simetri në lidhje me funksionimin e ndërrimit. Koha ka të njëjtën simetri.

Përveç simetrive të thjeshta (gjeometrike), në fizikë hasen gjerësisht simetritë shumë komplekse, të ashtuquajturat dinamike, domethënë simetritë që lidhen jo me hapësirën dhe kohën, por me një lloj të caktuar ndërveprimi. Ato nuk janë vizuale, madje edhe më të thjeshtat prej tyre, për shembull, të ashtuquajturat simetritë e matësve, është e vështirë të shpjegohet pa përdorur një teori fizike mjaft komplekse. Disa ligje të ruajtjes gjithashtu korrespondojnë me simetritë e matësve në fizikë. Për shembull, simetria matës e potencialeve elektromagnetike çon në ligjin e ruajtjes së ngarkesës elektrike.

Në rrjedhën e praktikës shoqërore, njerëzimi ka grumbulluar shumë fakte që tregojnë si rregullshmëri të rreptë, ekuilibër midis pjesëve të së tërës dhe shkelje të kësaj rregulloreje. Në këtë drejtim, mund të dallohen pesë kategoritë e mëposhtme të simetrisë:

· simetri;

· asimetri;

· disimetria;

· antisimetri;

· supersimetri.

Asimetria . Asimetria është asimetri, d.m.th. një gjendje ku nuk ka simetri. Por Kanti tha gjithashtu se mohimi nuk është kurrë një përjashtim ose mungesë e thjeshtë e përmbajtjes pozitive përkatëse. Për shembull, lëvizja është një mohim i gjendjes së mëparshme, një ndryshim në një objekt. Lëvizja e mohon pushimin, por pushimi nuk është mungesa e lëvizjes, pasi ka shumë pak informacion dhe ky informacion është i gabuar. Nuk ka mungesë pushimi, ashtu siç nuk ka lëvizje, pasi këto janë dy anë të të njëjtit thelb. Pushimi është një tjetër aspekt i lëvizjes.

Gjithashtu nuk ka mungesë të plotë të simetrisë. Një figurë që nuk ka një element simetrie quhet asimetrike. Por, në mënyrë rigoroze, kjo nuk është kështu. Në rastin e figurave asimetrike, çrregullimi i simetrisë thjesht përfundon, por jo në mungesë të plotë të simetrisë, pasi këto shifra karakterizohen ende nga një numër i pafund boshtesh të rendit të parë, të cilët janë gjithashtu elementë të simetrisë.

Asimetria shoqërohet me mungesën e të gjitha elementeve të simetrisë në një objekt. Një element i tillë është i pandashëm në pjesë. Një shembull është dora e njeriut. Asimetria është një kategori e kundërt me simetrinë, e cila pasqyron pabarazitë ekzistuese në botën objektive që lidhen me ndryshimin, zhvillimin dhe ristrukturimin e pjesëve të së tërës. Ashtu siç flasim për lëvizjen, domethënë unitetin e lëvizjes dhe pushimit, po ashtu simetria dhe asimetria janë dy të kundërta polare të botës objektive. Në natyrën reale nuk ka simetri dhe asimetri të pastër. Ata janë gjithmonë në unitet dhe luftë të vazhdueshme.

Në nivele të ndryshme të zhvillimit të materies, ka ose simetri (rend relativ) ose asimetri (një prirje për të prishur paqen, lëvizjen, zhvillimin), por këto dy prirje janë gjithmonë të bashkuara dhe lufta e tyre është absolute. Kristalet reale, madje edhe më të përsosurat janë larg kristaleve të formës ideale dhe simetrisë ideale të konsideruara në kristalografi në strukturën e tyre. Ato përmbajnë devijime të konsiderueshme nga simetria ideale. Ato kanë edhe elemente asimetrie: dislokime, vakante, të cilat ndikojnë në vetitë e tyre fizike.

Përkufizimet e simetrisë dhe asimetrisë tregojnë natyrën universale, të përgjithshme të simetrisë dhe asimetrisë si veti të botës materiale. Analiza e konceptit të simetrisë në fizikë dhe matematikë (me përjashtime të rralla) tenton të absolutizojë simetrinë dhe të interpretojë asimetrinë si mungesë simetrie dhe rendit. Antipodi i simetrisë shfaqet si një koncept thjesht negativ, por i denjë për vëmendje. Interes i rëndësishëm për asimetrinë u shfaq në mesin e shekullit të 19-të në lidhje me eksperimentet e L. Pasteur në studimin dhe ndarjen e stereoizomerëve.

Disimetria . Disimetria është simetri e brendshme, ose e mërzitur, d.m.th. objektit i mungojnë disa elemente simetrie. Për shembull, lumenjtë që rrjedhin përgjatë meridianëve të tokës kanë një breg më të lartë se tjetri (në hemisferën veriore, bregu i djathtë është më i lartë se i majti, dhe në hemisferën jugore, anasjelltas). Sipas Pasteur, një figurë disimetrike është ajo që nuk mund të kombinohet me imazhin e saj pasqyrë me mbivendosje të thjeshtë. Sasia e simetrisë së një objekti disimetrik mund të jetë arbitrarisht e lartë. Disimetria në kuptimin më të gjerë të kuptimit të saj mund të përkufizohet si çdo formë e përafrimit nga një objekt pafundësisht simetrik në një pafundësisht asimetrik.

Antisimetria . Antisimetria quhet simetri e kundërt, ose simetria e të kundërtave. Ajo shoqërohet me një ndryshim në shenjën e figurës: grimca - antigrimca, konveksitet - konkavitet, e zezë - e bardhë, tension - ngjeshje, përpara - prapa etj. Ky koncept mund të shpjegohet me shembullin e dy palë dorezash bardh e zi. Nëse nga një copë lëkure qepen dy palë doreza bardh e zi, dy anët e së cilës janë të lyera përkatësisht të bardha dhe të zeza, atëherë ato mund të dallohen në bazë të djathtizmit - majtizmit, sipas ngjyrës - të zezës dhe të bardhës, në fjalë të tjera, në bazë të informatizmit të shenjave dhe ndonjë shenjë tjetër. Operacioni antisimetri përbëhet nga operacione të zakonshme simetrie, të shoqëruara nga një ndryshim në atributin e dytë të figurës.

Supersimetria Në dekadat e fundit të shekullit të 20-të, filloi të zhvillohet një model supersimetrie, i cili u propozua nga teoricienët rusë Gelfand dhe Lichtman. E thënë thjesht, ideja e tyre ishte se, ashtu siç ka dimensione të zakonshme të hapësirës dhe kohës, duhet të ketë dimensione shtesë që mund të maten në të ashtuquajturat numra Grassmann. Siç tha S. Hawking, edhe shkrimtarët e trillimeve shkencore nuk kanë menduar për asgjë aq të çuditshme sa dimensionet e Grassmann-it. Në aritmetikën tonë të zakonshme, nëse numri 4 i shumëzuar me 6 është i njëjtë me 6 të shumëzuar me 4. Por gjëja e çuditshme për numrat Grassmann është se nëse X shumëzohet me Y, atëherë është e barabartë me minus Y shumëzuar me X. Sa larg është kjo nga idetë tona klasike për natyrën dhe metodat e përshkrimit të saj?

Simetria mund të konsiderohet edhe nga format e lëvizjes ose të ashtuquajturat operacione simetrie. Operacionet e mëposhtme të simetrisë mund të dallohen:

· reflektimi në një rrafsh simetrie (reflektimi në pasqyrë);

rrotullimi rreth boshtit të simetrisë ( simetria rrotulluese);

· reflektim në qendër të simetrisë (inversion);

transferim ( transmetim) figurat në distancë;

· rrotullime me vidë;

· simetria e ndërrimit.

Reflektimi në rrafshin e simetrisë . Reflektimi është lloji më i famshëm dhe më i zakonshëm i simetrisë në natyrë. Pasqyra riprodhon saktësisht atë që "sheh", por rendi i konsideruar është i kundërt: dora e djathtë e dyshekut tuaj do të jetë në të vërtetë dora e tij e majtë, pasi gishtat janë të renditur në rend të kundërt. Të gjithë janë ndoshta të njohur me filmin "Mbretëria e pasqyrave të shtrembër" që nga fëmijëria, ku emrat e të gjithë personazheve u lexuan në rend të kundërt. Simetria e pasqyrës mund të gjendet kudo: në gjethet dhe lulet e bimëve, arkitekturën, stolitë. Trupi i njeriut, nëse flasim vetëm për pamjen e tij, ka simetri pasqyre, megjithëse jo mjaft strikte. Për më tepër, simetria e pasqyrës është e natyrshme në trupat e pothuajse të gjitha krijesave të gjalla, dhe një rastësi e tillë nuk është aspak e rastësishme. Rëndësia e konceptit të simetrisë së pasqyrës vështirë se mund të mbivlerësohet.

Çdo gjë që mund të ndahet në dy gjysma si pasqyrë ka simetri pasqyre. Secila prej gjysmave shërben si një imazh pasqyrë i tjetrës dhe rrafshi që i ndan ato quhet rrafshi i reflektimit të pasqyrës, ose thjesht rrafshi i pasqyrës. Ky plan mund të quhet një element simetrie, dhe operacioni përkatës mund të quhet një operacion simetrie . Ne hasim modele simetrike tredimensionale çdo ditë: këto janë shumë ndërtesa banimi moderne, dhe nganjëherë blloqe, kuti dhe kuti të tëra të grumbulluara në depo; atomet e një substance në gjendje kristalore formojnë një rrjetë kristalore - një element tredimensional. simetri. Në të gjitha këto raste, vendndodhja e duhur lejon përdorimin ekonomik të hapësirës dhe siguron stabilitet.

Një shembull i mrekullueshëm i simetrisë së pasqyrës në letërsi është fraza "ndryshuese": "Dhe trëndafili ra në putrën e Azorit". . Në këtë rresht, qendra e simetrisë së pasqyrës është shkronja "n", në lidhje me të cilën të gjitha shkronjat e tjera (duke mos marrë parasysh hapësirat midis fjalëve) janë të vendosura në rend reciprokisht të kundërt.

Simetria rrotulluese . Pamja e modelit nuk do të ndryshojë nëse rrotullohet në një kënd të caktuar rreth boshtit të tij. Simetria që lind në këtë rast quhet simetri rrotulluese . Një shembull është loja e fëmijëve "pinrrotë" me simetri rrotulluese. Në shumë vallëzime, figurat bazohen në lëvizje rrotulluese, shpesh të kryera vetëm në një drejtim (d.m.th. pa reflektim), për shembull, vallet e rrumbullakëta.

Gjethet dhe lulet e shumë bimëve shfaqin simetri radiale. Kjo është një simetri në të cilën një gjethe ose lule, duke u kthyer rreth boshtit të simetrisë, kthehet në vetvete. Në seksionet kryq të indeve që formojnë rrënjën ose kërcellin e një bime, simetria radiale është qartë e dukshme. Lulëzimet e shumë luleve kanë gjithashtu simetri radiale.

Reflektimi në qendër të simetrisë . Një shembull i një objekti me simetrinë më të lartë, që karakterizon këtë operacion simetrie, është një top. Format sferike janë mjaft të përhapura në natyrë. Ato janë të zakonshme në atmosferë (pikat e mjegullës, retë), hidrosferë (mikroorganizma të ndryshëm), litosferë dhe hapësirë. Sporet dhe poleni i bimëve, pikat e ujit të lëshuara në gjendje pa peshë në një anije kozmike kanë një formë sferike. Në nivelin metagalaktik, strukturat më të mëdha sferike janë galaktikat sferike. Sa më i dendur të jetë një grumbull galaktikash, aq më afër është një formë sferike. Grupet e yjeve janë gjithashtu sferike.

Përkthim, ose transferim i një figure në një distancë . Përkthimi, ose transferimi paralel i një figure në një distancë, është çdo model që përsëritet pafundësisht. Mund të jetë një-dimensionale, dy-dimensionale, tre-dimensionale. Përkthimi në drejtime të njëjta ose të kundërta formon një model njëdimensional. Përkthimi në dy drejtime jo paralele formon një model dydimensional. Dyshemetë me parket, modele letër-muri, shirita dantelle, shtigje të shtruara me tulla apo pllaka, figura të kristalta formojnë modele që nuk kanë kufij natyrorë. Gjatë studimit të modeleve të përdorura në shtypjen e librave, u zbuluan të njëjtat elementë simetrie si në hartimin e dyshemeve me pllaka. Kufijtë zbukurues janë të lidhur me muzikën. Në muzikë, elementet e ndërtimit simetrik përfshijnë operacionet e përsëritjes (përkthimit) dhe kthimit (reflektimit). Janë këto elemente të simetrisë që gjenden në kufij. Megjithëse shumica e muzikës nuk janë rreptësisht simetrike, shumë pjesë muzikore bazohen në operacionet e simetrisë. Ato janë veçanërisht të dukshme në këngët për fëmijë, të cilat, me sa duket, janë kaq të lehta për t'u mbajtur mend. Operacionet e simetrisë gjenden në muzikën e Mesjetës dhe Rilindjes, në muzikën e epokës barok (shpesh në një formë shumë të sofistikuar). Gjatë kohës së I.S. Bach, kur simetria ishte një parim i rëndësishëm i kompozimit, një lloj loje enigmash muzikore u përhap gjerësisht. Një prej tyre ishte zgjidhja e "kanuneve" misterioze. Kanoni është një formë e muzikës polifonike e bazuar në realizimin e një teme të drejtuar nga një zë në zëra të tjerë. Kompozitori do të propozonte një temë dhe dëgjuesit do të duhej të merrnin me mend veprimet e simetrisë që ai synonte të përdorte në përsëritjen e temës.

Natyra vendos enigma të llojit të kundërt: na ofrohet një kanun i përfunduar, dhe ne duhet të gjejmë rregullat dhe motivet që qëndrojnë në themel të modeleve dhe simetrisë ekzistuese, dhe anasjelltas, të kërkojmë modele që lindin kur përsërisim një motiv sipas rregullave të ndryshme. Qasja e parë çon në studimin e strukturës së materies, artit, muzikës dhe të menduarit. Qasja e dytë na ballafaqon me problemin e projektimit ose planit, i cili ka shqetësuar artistët, arkitektët, muzikantët dhe shkencëtarët që nga kohërat e lashta.

Kthesa spirale . Përkthimi mund të kombinohet me reflektim ose rrotullim, gjë që krijon operacione të reja simetrie. Një rrotullim me një numër të caktuar gradësh, i shoqëruar nga një përkthim në një distancë përgjatë boshtit të rrotullimit, gjeneron simetri spirale - simetrinë e një shkalle spirale. Një shembull i simetrisë spirale është rregullimi i gjetheve në kërcellin e shumë bimëve. Koka e lulediellit ka fidane të renditura në spirale gjeometrike, që lëshohen nga qendra jashtë. Anëtarët më të rinj të spirales janë në qendër. Në sisteme të tilla, mund të vërehen dy familje spiralesh, që zbërthehen në drejtime të kundërta dhe kryqëzohen në kënde afër vijave të drejta. Por, pavarësisht se sa interesante dhe tërheqëse janë manifestimet e simetrisë në botën e bimëve, ka ende shumë sekrete që kontrollojnë proceset e zhvillimit. Duke ndjekur Gëten, i cili foli për prirjen e natyrës drejt një spiraleje, mund të supozojmë se kjo lëvizje kryhet përgjatë një spirale logaritmike, duke u nisur çdo herë nga një pikë qendrore, fikse dhe duke kombinuar lëvizjen përkthimore (shtrirje) me një rrotullim.

Simetria e komutimit . Zgjerimi i mëtejshëm i numrit të simetrive fizike shoqërohet me zhvillimin e mekanikës kuantike. Një nga llojet e veçanta të simetrisë në mikrokozmos është simetria e ndërrimit. Ai bazohet në padallueshmërinë themelore të mikrogrimcave identike, të cilat nuk lëvizin përgjatë trajektoreve specifike, dhe pozicionet e tyre vlerësohen sipas karakteristikave probabilistike që lidhen me katrorin e modulit të funksionit të valës. Simetria e komutimit qëndron në faktin se kur grimcat kuantike "rirregullohen", karakteristikat probabilistike nuk ndryshojnë; moduli në katror i funksionit të valës është një vlerë konstante.

Simetria e ngjashmërisë . Një lloj tjetër simetrie është simetria e ngjashmërisë, e lidhur me rritjen ose uljen e njëkohshme të pjesëve të ngjashme të figurës dhe distancat ndërmjet tyre. Një shembull i kësaj lloj simetrie është kukulla matryoshka. Një simetri e tillë është shumë e përhapur në natyrën e gjallë. Kjo është demonstruar nga të gjithë organizmat në rritje.

Çështjet e simetrisë luajnë një rol vendimtar në fizikën moderne. Ligjet dinamike të natyrës karakterizohen nga lloje të caktuara simetrie. Në një kuptim të përgjithshëm, simetria e ligjeve fizike nënkupton pandryshueshmërinë e tyre në lidhje me disa transformime. Duhet të theksohet gjithashtu se llojet e simetrisë të konsideruara kanë kufij të caktuar të zbatueshmërisë. Për shembull, simetria e djathtë dhe e majtë ekziston vetëm në rajonin e ndërveprimeve të forta elektromagnetike, por shkelet në ato të dobëta. Invarianca izotopike është e vlefshme vetëm kur merren parasysh forcat elektromagnetike. Për të aplikuar konceptin e simetrisë, mund të prezantoni një strukturë të caktuar që merr parasysh katër faktorë:

· objekt ose dukuri që studiohet;

· transformimi në lidhje me të cilin merret parasysh simetria;

· Pandryshueshmëria e çdo vetie të një objekti ose dukurie, duke shprehur simetrinë në fjalë. Lidhja midis simetrisë së ligjeve fizike dhe ligjeve të ruajtjes;

· kufijtë e zbatueshmërisë së llojeve të ndryshme të simetrisë.

Studimi i vetive të simetrisë së sistemeve ose ligjeve fizike kërkon përdorimin e analizave të veçanta matematikore, kryesisht konceptet e teorisë së grupit, e cila aktualisht është më e zhvilluar në fizikën e gjendjes së ngurtë dhe kristalografinë.

Kapitulli 3. Llojet e defekteve në trupat e ngurtë

Të gjitha lëndët e ngurta, si njëkristalore ashtu edhe polikristaline, përmbajnë të ashtuquajturat defekte strukturore, llojet, përqendrimet dhe sjellja e të cilave janë shumë të ndryshme dhe varen nga natyra, kushtet e marrjes së materialeve dhe natyra e ndikimeve të jashtme. Shumica e defekteve të krijuara nga ndikimet e jashtme janë termodinamikisht të paqëndrueshme, dhe gjendja e sistemit në këtë rast është e ngacmuar (jo ekuilibër). Ndikime të tilla të jashtme mund të jenë temperatura, presioni, rrezatimi me grimca dhe kuante me energji të lartë, futja e papastërtive, forcimi i fazës gjatë transformimeve polimorfike dhe të tjera, efektet mekanike, etj. Kalimi në një gjendje ekuilibri mund të bëhet në mënyra të ndryshme dhe. si rregull realizohet nëpërmjet një serie gjendjesh metastabile.

Defektet e të njëjtave lloje, duke ndërvepruar me defekte të të njëjtit ose një lloji tjetër, mund të asgjësojnë ose formojnë shoqërime të reja defektesh. Këto procese shoqërohen me një ulje të energjisë së sistemit.

Bazuar në numrin e drejtimeve N në të cilat shtrihet shkelja e renditjes periodike të atomeve në rrjetën kristalore, e shkaktuar nga një defekt i caktuar, dallohen defektet:

· Pika (zero-dimensionale, N=0);

· Linear (njëdimensionale, N=1);

· Sipërfaqja (dydimensionale, N=2);

· Vëllimi (tredimensionale, N=3);

Tani do të shqyrtojmë çdo defekt në detaje.

3.1 Defekte në pikë

Në zero-dimensionale (ose pikë) defektet e kristalit përfshijnë të gjitha defektet që lidhen me zhvendosjen ose zëvendësimin e një grupi të vogël atomesh, si dhe me papastërtitë. Ato lindin gjatë ngrohjes, dopingut, gjatë rritjes së kristaleve dhe si rezultat i ekspozimit ndaj rrezatimit. Ato mund të futen edhe si rezultat i implantimit. Vetitë e defekteve të tilla dhe mekanizmat e formimit të tyre janë studiuar më së miri, duke përfshirë lëvizjen, ndërveprimin, asgjësimin dhe avullimin.

· Vend i lirë - një atom i lirë, i pabanuar, nyje e rrjetës kristalore.

· Atomi i duhur intersticial - një atom i elementit kryesor i vendosur në pozicionin intersticial të qelizës njësi.

· Zëvendësimi i atomit të papastërtisë - zëvendësimi i një atomi të një lloji me një atom të një lloji tjetër në një nyje të rrjetës kristalore. Pozicionet e zëvendësimit mund të përmbajnë atome që ndryshojnë relativisht pak në madhësi dhe veti elektronike nga atomet bazë.

· Atomi i papastërtisë intersticiale - atomi i papastërtisë ndodhet në interstiksionet e rrjetës kristalore. Në metale, papastërtitë intersticiale janë zakonisht hidrogjeni, karboni, azoti dhe oksigjeni. Në gjysmëpërçuesit, këto janë papastërti që krijojnë nivele të thella të energjisë në hapësirën e brezit, të tilla si bakri dhe ari në silikon.

Komplekset që përbëhen nga disa defekte pikash vërehen gjithashtu shpesh në kristale, për shembull, një defekt Frenkel (vend i lirë + atomi i vet intersticial), dyvakanca (vend i lirë + vend i lirë), qendra A (vend i lirë + atomi i oksigjenit në silikon dhe germanium), etj.

Termodinamika e defekteve pika. Defektet në pikë rrisin energjinë e kristalit, pasi një sasi e caktuar energjie është shpenzuar për të formuar çdo defekt. Deformimi elastik shkakton një pjesë shumë të vogël të energjisë së formimit të boshllëkut, pasi zhvendosjet e joneve nuk kalojnë 1% dhe energjia përkatëse e deformimit është të dhjetat e eV. Gjatë formimit të një atomi intersticial, zhvendosjet e joneve fqinjë mund të arrijnë 20% të distancës ndëratomike, dhe energjia përkatëse e deformimit elastik të grilës mund të arrijë disa eV. Pjesa kryesore e formimit të një defekti të pikës shoqërohet me një shkelje të periodicitetit të strukturës atomike dhe forcave të lidhjes midis atomeve. Një defekt i pikës në një metal ndërvepron me të gjithë gazin elektronik. Heqja e një joni pozitiv nga një vend është e barabartë me futjen e një ngarkese negative pikë; Nga kjo ngarkesë zmbrapsen elektronet përçuese, gjë që shkakton një rritje të energjisë së tyre. Llogaritjet teorike tregojnë se energjia e formimit të një vakante në rrjetën fcc të bakrit është rreth 1 eV, dhe ajo e një atomi intersticial është nga 2,5 në 3,5 eV.

Megjithë rritjen e energjisë kristalore gjatë formimit të defekteve të pikave të veta, ato mund të jenë në ekuilibër termodinamik në rrjetë, pasi formimi i tyre çon në një rritje të entropisë. Në temperatura të ngritura, rritja e termit të entropisë TS të energjisë së lirë për shkak të formimit të defekteve të pikës kompenson rritjen e energjisë totale të kristalit U, dhe energjia e lirë rezulton të jetë minimale.

Përqendrimi ekuilibër i vendeve të lira:

Ku E 0 - energjia e formimit të një vendi të lirë, k- konstante Boltzmann, T- temperaturë absolute. E njëjta formulë është e vlefshme për atomet intersticiale. Formula tregon se përqendrimi i vendeve të lira duhet të varet fuqishëm nga temperatura. Formula për llogaritjen është e thjeshtë, por vlerat e sakta sasiore mund të merren vetëm duke ditur vlerën e energjisë së formimit të defektit. Është shumë e vështirë për të llogaritur këtë vlerë teorikisht, kështu që duhet të kënaqemi vetëm me vlerësime të përafërta.

Meqenëse energjia e formimit të defektit përfshihet në eksponent, ky ndryshim shkakton një ndryshim të madh në përqendrimin e boshllëqeve dhe atomeve intersticiale. Kështu, në 1000 °C në bakër, përqendrimi i atomeve intersticiale është vetëm 10?39, që është 35 rend magnitudë më pak se përqendrimi i boshllëqeve në këtë temperaturë. Në ambalazhet e dendura, të cilat janë karakteristike për shumicën e metaleve, është shumë e vështirë të formohen atomet intersticiale dhe vendet e lira në kristale të tilla janë defektet kryesore (duke mos llogaritur atomet e papastërtisë).

Migrimi i defekteve në pikë. Atomet që i nënshtrohen lëvizjes vibruese shkëmbejnë vazhdimisht energji. Për shkak të rastësisë së lëvizjes termike, energjia shpërndahet në mënyrë të pabarabartë midis atomeve të ndryshme. Në një moment, një atom mund të marrë një tepricë të tillë energjie nga fqinjët e tij, saqë do të zërë një pozicion fqinj në rrjetë. Kështu ndodh migrimi (lëvizja) e defekteve të pikave në pjesën më të madhe të kristaleve.

Nëse një nga atomet që rrethon një vend të lirë zhvendoset në një vend të lirë, atëherë vendi i lirë do të zhvendoset përkatësisht në vendin e tij. Aktet elementare të njëpasnjëshme të zhvendosjes së një vendi të lirë të caktuar kryhen nga atome të ndryshme. Figura tregon se në një shtresë topash (atomesh) të ngjeshur ngushtë, për të lëvizur njërin nga topat në një vend të lirë, ai duhet të largojë topat 1 dhe 2. Për rrjedhojë, për të lëvizur nga një pozicion në një nyje, ku energjia e atomit është minimale, në një nyje të zbrazët ngjitur, ku edhe energjia është minimale, atomi duhet të kalojë nëpër një gjendje me energji potenciale të shtuar dhe të kapërcejë barrierën e energjisë. Për këtë, është e nevojshme që atomi të marrë nga fqinjët e tij një tepricë të energjisë, të cilën e humbet ndërsa "shtrydhet" në një pozicion të ri. Lartësia e barrierës energjetike E m quhet energjia e aktivizimit të migrimit të vendeve të lira.

Burimet dhe mbytet e defekteve pika. Burimi kryesor dhe lavamani i defekteve pika janë defektet lineare dhe sipërfaqësore. Në kristalet e mëdha të përsosura, dekompozimi i një zgjidhjeje të ngurtë të mbingopur të defekteve të veta pika është i mundur me formimin e të ashtuquajturave. mikrodefektet.

Komplekset e defekteve pika. Kompleksi më i thjeshtë i defekteve të pikës është një bivakant (divakanci): dy vende të lira të vendosura në vendet ngjitur me rrjetë. Komplekset që përbëhen nga dy ose më shumë atome papastërtie, si dhe atomet e papastërtive dhe defektet e tyre pika, luajnë një rol të madh në metale dhe gjysmëpërçues. Në veçanti, komplekse të tilla mund të ndikojnë ndjeshëm në forcën, vetitë elektrike dhe optike të trupave të ngurtë.

3.2 Defekte lineare

Defektet njëdimensionale (lineare) janë defekte kristalore, madhësia e të cilave në një drejtim është shumë më e madhe se parametri i grilës, dhe në dy të tjerët - i krahasueshëm me të. Defektet lineare përfshijnë dislokimet dhe disklinimet. Përkufizimi i përgjithshëm: dislokimi është kufiri i një zone të prerjes jo të plotë në një kristal. Zhvendosjet karakterizohen nga një vektor prerës (vektor Burgers) dhe një kënd μ ndërmjet tij dhe vijës së dislokimit. Kur μ = 0, dislokimi quhet dislokim vidhos; në c=90° - buzë; në kënde të tjera ajo përzihet dhe më pas mund të zbërthehet në përbërës spirale dhe buzë. Zhvendosjet lindin gjatë rritjes së kristalit; gjatë deformimit plastik të saj dhe në shumë raste të tjera. Shpërndarja dhe sjellja e tyre nën ndikime të jashtme përcaktojnë vetitë mekanike më të rëndësishme, veçanërisht si forca, duktiliteti, etj. Disklinimi është kufiri i rajonit të rrotullimit jo të plotë në kristal. Karakterizohet nga një vektor rrotullimi.

3.3 Defektet sipërfaqësore

Defekti kryesor përfaqësues i kësaj klase është sipërfaqja e kristalit. Raste të tjera janë kufijtë e kokrrizave të një materiali, duke përfshirë kufijtë me kënd të ulët (që përfaqësojnë shoqatat e dislokimeve), rrafshet e binjakëzimit, ndërfaqet fazore, etj.

3.4 Defekte vëllimore

Këto përfshijnë grupe vendesh të lira që formojnë pore dhe kanale; grimcat e depozituara në defekte të ndryshme (zbukuruese), për shembull, flluska gazi, flluska të pijeve amtare; akumulimet e papastërtive në formën e sektorëve (orë rëre) dhe zonave të rritjes. Si rregull, këto janë pore ose përfshirje të fazave të papastërtive. Ato janë një konglomerat i shumë defekteve. Origjina: prishja e regjimeve të rritjes së kristalit, dekompozimi i një solucioni të ngurtë të mbingopur, kontaminimi i mostrave. Në disa raste (për shembull, gjatë forcimit të reshjeve), defektet vëllimore futen posaçërisht në material për të modifikuar vetitë e tij fizike.

Kapitulli 4. Marrëpa kristale

Zhvillimi i shkencës dhe teknologjisë ka çuar në faktin se shumë gurë të çmuar ose thjesht kristale që gjenden rrallë në natyrë janë bërë shumë të nevojshme për prodhimin e pjesëve të pajisjeve dhe makinerive, për kërkimin shkencor. Kërkesa për shumë kristale është rritur aq shumë sa ishte e pamundur të plotësohej duke zgjeruar shkallën e prodhimit të të vjetrave dhe duke kërkuar depozitime të reja natyrore.

Për më tepër, shumë degë të teknologjisë dhe veçanërisht kërkimi shkencor kërkojnë gjithnjë e më shumë kristale të vetme me pastërti kimike shumë të lartë me një strukturë kristalore perfekte. Kristalet që gjenden në natyrë nuk i plotësojnë këto kërkesa, pasi rriten në kushte që janë shumë larg idealit.

Kështu, lindi detyra për të zhvilluar një teknologji për prodhimin artificial të kristaleve të vetme të shumë elementeve dhe përbërjeve kimike.

Zhvillimi i një metode relativisht të thjeshtë për të bërë një "perlë" çon në faktin se ai pushon së qeni i çmuar. Kjo shpjegohet me faktin se shumica e gurëve të çmuar janë kristale të elementeve kimike dhe komponimeve të përhapura në natyrë. Kështu, diamanti është një kristal karboni, rubini dhe safiri janë kristale të oksidit të aluminit me papastërti të ndryshme.

Le të shqyrtojmë metodat kryesore të rritjes së kristaleve të vetme. Në shikim të parë, mund të duket se kristalizimi nga një shkrirje është shumë i thjeshtë. Mjafton të ngrohni substancën mbi pikën e shkrirjes, të merrni një shkrirje dhe më pas ta ftoni. Në parim, kjo është mënyra e duhur, por nëse nuk merren masa të veçanta, atëherë në rastin më të mirë do të përfundoni me një mostër polikristaline. Dhe nëse eksperimenti kryhet, për shembull, me kuarc, squfur, selen, sheqer, të cilët, në varësi të shkallës së ftohjes së shkrirjes së tyre, mund të ngurtësohen në një gjendje kristalore ose amorfe, atëherë nuk ka garanci që një trup amorf nuk do të merret.

Për të rritur një kristal të vetëm, ftohja e ngadaltë nuk mjafton. Është e nevojshme që së pari të ftohet një zonë e vogël e shkrirjes dhe të merret një "bërthamë" e një kristali në të, dhe më pas, duke ftohur në mënyrë sekuenciale shkrirjen që rrethon "bërthamën", lejohet që kristali të rritet në të gjithë vëllimin e shkrihet. Ky proces mund të arrihet duke ulur ngadalë një kavanoz që përmban shkrirjen përmes një hapjeje në një furre vertikale me tuba. Kristali bërthamohet në fund të kavanozit, pasi fillimisht hyn në rajonin e temperaturave më të ulëta, dhe më pas rritet gradualisht në të gjithë vëllimin e shkrirjes. Fundi i kutisë është bërë posaçërisht i ngushtë, i drejtuar nga një kon, në mënyrë që vetëm një bërthamë kristalore të mund të vendoset në të.

Kjo metodë përdoret shpesh për të rritur kristalet e zinkut, argjendit, aluminit, bakrit dhe metaleve të tjera, si dhe klorurit të natriumit, bromurit të kaliumit, fluorit të litiumit dhe kripërave të tjera të përdorura në industrinë optike. Në një ditë ju mund të rritni një kristal kripe guri që peshon rreth një kilogram.

Disavantazhi i metodës së përshkruar është kontaminimi i kristaleve nga materiali crucible. Vetia e simetrisë së defektit kristal

Metoda pa enë për rritjen e kristaleve nga një shkrirje, e cila përdoret për të rritur, për shembull, zmeril (rubinë, safirë), nuk e ka këtë pengesë. Pluhuri më i mirë i oksidit të aluminit nga kokrrat me madhësi 2-100 mikron derdhet në një rrjedhë të hollë nga pleshti, kalon përmes një flake oksigjen-hidrogjen, shkrihet dhe bie në formën e pikave mbi një shufër materiali zjarrdurues. Temperatura e shufrës mbahet pak nën pikën e shkrirjes së oksidit të aluminit (2030°C). Pikat e oksidit të aluminit ftohen mbi të dhe formojnë një kore të masës së korundit të sinterizuar. Mekanizmi i orës ngadalë (10-20 mm/h) e ul shufrën dhe mbi të rritet gradualisht një kristal korundi i paprerë, i formuar si një dardhë e përmbysur, e ashtuquajtura boule.

Ashtu si në natyrë, marrja e kristaleve nga tretësira zbret në dy metoda. E para prej tyre konsiston në avullimin e ngadaltë të tretësit nga një tretësirë ​​e ngopur dhe e dyta në uljen e ngadaltë të temperaturës së tretësirës. Metoda e dytë përdoret më shpesh. Uji, alkoolet, acidet, kripërat e shkrira dhe metalet përdoren si tretës. Një disavantazh i metodave për rritjen e kristaleve nga tretësira është mundësia e kontaminimit të kristaleve me grimca tretës.

Kristali rritet nga ato zona të tretësirës së mbingopur që e rrethojnë menjëherë. Si rezultat, tretësira pranë kristalit rezulton të jetë më pak e mbingopur sesa larg tij. Meqenëse një tretësirë ​​e mbingopur është më e rëndë se ajo e ngopur, ka gjithmonë një rrjedhje lart të tretësirës "të përdorur" mbi sipërfaqen e kristalit në rritje. Pa një përzierje të tillë të tretësirës, ​​rritja e kristalit do të pushonte shpejt. Prandaj, tretësira shpesh përzihet shtesë ose kristali fiksohet në një mbajtëse rrotulluese. Kjo ju lejon të rritni kristale më të avancuara.

Sa më i ulët të jetë shkalla e rritjes, aq më mirë janë kristalet e marra. Ky rregull vlen për të gjitha metodat e rritjes. Kristalet e sheqerit dhe kripës së tryezës mund të merren lehtësisht nga një tretësirë ​​ujore në shtëpi. Por, për fat të keq, jo të gjithë kristalet mund të rriten kaq lehtë. Për shembull, prodhimi i kristaleve të kuarcit nga tretësira ndodh në një temperaturë prej 400°C dhe një presion prej 1000°C.

Kapitulli 5. Vetitë e kristaleve

Duke parë kristale të ndryshme, ne shohim se ata janë të gjithë të ndryshëm në formë, por secili prej tyre përfaqëson një trup simetrik. Në të vërtetë, simetria është një nga vetitë kryesore të kristaleve. Trupat i quajmë simetrik nëse përbëhen nga pjesë të barabarta, identike.

Të gjithë kristalet janë simetrike. Kjo do të thotë se në çdo shumëfaqësh kristalor mund të gjenden rrafshe simetrie, boshtet e simetrisë, qendrat e simetrisë dhe elemente të tjera simetrie në mënyrë që pjesët identike të poliedronit të përshtaten së bashku. Le të prezantojmë një koncept tjetër që lidhet me simetrinë - polaritetin.

Çdo poliedron kristalor ka një grup të caktuar elementesh simetrie. Kompleti i plotë i të gjithë elementëve të simetrisë të qenësishme në një kristal të caktuar quhet klasë simetrie. Numri i tyre është i kufizuar. Është vërtetuar matematikisht se në kristale ekzistojnë 32 lloje simetrie.

Le të shqyrtojmë më në detaje llojet e simetrisë në një kristal. Para së gjithash, kristalet mund të kenë boshte simetrie me vetëm 1, 2, 3, 4 dhe 6 rend. Natyrisht, boshtet e simetrisë së rendit të 5-të, 7-të dhe më të lartë nuk janë të mundshme, sepse me një strukturë të tillë, rreshtat dhe rrjetet atomike nuk do ta mbushin hapësirën vazhdimisht; do të shfaqen zbrazëti dhe boshllëqe midis pozicioneve të ekuilibrit të atomeve. Atomet nuk do të jenë në pozicionet më të qëndrueshme dhe struktura kristalore do të shembet.

Në një shumëfaqësh kristalor mund të gjeni kombinime të ndryshme të elementeve të simetrisë - disa kanë pak, të tjerët kanë shumë. Sipas simetrisë, kryesisht përgjatë boshteve të simetrisë, kristalet ndahen në tre kategori.

Kategoria më e lartë përfshin kristalet më simetrike; ato mund të kenë disa boshte simetrie të rendit 2, 3 dhe 4, pa boshte të rendit të 6-të, mund të kenë plane dhe qendra simetrie. Këto forma përfshijnë kubin, oktaedrin, katërkëndorin, etj. Të gjitha kanë një veçori të përbashkët: janë afërsisht të njëjta në të gjitha drejtimet.

Kristalet e kategorisë së mesme mund të kenë akse 3, 4 dhe 6 rendesh, por vetëm një nga një. Mund të ketë disa boshte të rendit 2; planet e simetrisë dhe qendrat e simetrisë janë të mundshme. Format e këtyre kristaleve: prizma, piramida, etj. Tipar i përbashkët: një ndryshim i mprehtë përgjatë dhe përgjatë boshtit kryesor të simetrisë.

Kristalet në kategorinë më të lartë përfshijnë: diamant, kuarc, germanium, silikon, bakër, alumin, ar, argjend, kallaj gri, tungsten, hekur. Në kategorinë e mesme: grafit, rubin, kuarc, zink, magnez, kallaj të bardhë, turmalinë, beril. Më të ulëtat: gips, mikë, sulfat bakri, kripë Rochelle, etj. Sigurisht, kjo listë nuk rendit të gjithë kristalet ekzistuese, por vetëm më të famshmit prej tyre.

Kategoritë janë të ndara në shtatë sisteme. Përkthyer nga greqishtja, "syngony" do të thotë "kënd i ngjashëm". Kristalet me boshte identike simetrie, dhe për rrjedhojë me kënde të ngjashme rrotullimi në strukturë, kombinohen në një sistem kristal.

Vetitë fizike të kristaleve më së shpeshti varen nga struktura dhe përbërja kimike e tyre.

Së pari, vlen të përmenden dy veti themelore të kristaleve. Një prej tyre është anizotropia. Ky term nënkupton një ndryshim në vetitë në varësi të drejtimit. Në të njëjtën kohë, kristalet janë trupa homogjenë. Homogjeniteti i një lënde kristalore konsiston në faktin se dy seksionet e saj me të njëjtën formë dhe të njëjtin orientim kanë veti identike.

Le të flasim së pari për vetitë elektrike. Në parim, vetitë elektrike të kristaleve mund të konsiderohen duke përdorur shembullin e metaleve, pasi metalet, në një nga gjendjet e tyre, mund të jenë agregate kristalore. Elektronet, që lëvizin lirshëm në metal, nuk mund të dalin jashtë; kjo kërkon energji. Nëse në këtë rast harxhohet energji rrezatuese, efekti i abstraksionit të elektroneve shkakton të ashtuquajturin efekt fotoelektrik. Një efekt i ngjashëm vërehet në kristalet e vetme. Një elektron i shkëputur nga orbita molekulare, duke mbetur brenda kristalit, shkakton përçueshmëri metalike në këtë të fundit (efekti i brendshëm fotoelektrik). Në kushte normale (pa rrezatim), lidhje të tilla nuk janë përcjellës të rrymës elektrike.

Sjellja e valëve të dritës në kristale u studiua nga E. Bertolin, i cili ishte i pari që vuri re se valët sillen në mënyrë jo standarde kur kalojnë nëpër një kristal. Një ditë Bertalin po skiconte këndet diedrale të sparit të Islandës, më pas vendosi kristalin në vizatime, më pas shkencëtari pa për herë të parë që secila rresht u dyfishua. Ai ishte i bindur disa herë se të gjithë kristalet e spar-it bifurkojnë dritën, vetëm atëherë Bertalin shkroi një traktat "Eksperimente me një kristal islandez birefringent, i cili çoi në zbulimin e një thyerjeje të mrekullueshme dhe të jashtëzakonshme" (1669). Shkencëtari u dërgoi rezultatet e eksperimenteve të tij shkencëtarëve dhe akademive individuale në disa vende. Punimet u pranuan me mosbesim të plotë. Akademia Angleze e Shkencave caktoi një grup shkencëtarësh për të testuar këtë ligj (Njuton, Bojl, Huk, etj.). Ky komision autoritar e njohu fenomenin si aksidental dhe ligjin si inekzistent. Rezultatet e eksperimenteve të Bertalinit u harruan.

Vetëm 20 vjet më vonë, Christiaan Huygens konfirmoi korrektësinë e zbulimit të Bertalin dhe vetë zbuloi dythyeshmërinë në kuarc. Shumë shkencëtarë që më pas studiuan këtë pronë konfirmuan se jo vetëm spari i Islandës, por edhe shumë kristale të tjerë bifurkojnë dritën.

...

Dokumente të ngjashme

Struktura kristalore. Roli, lënda dhe detyrat e fizikës së gjendjes së ngurtë. Trupat kristalorë dhe amorfë. Llojet e rrjetave kristalore. Llojet e lidhjeve në kristale. Strukturat kristalore të trupave të ngurtë. Kristale të lëngëta. Defektet e kristalit.

leksion, shtuar 13.03.2007


Koncepti dhe tiparet kryesore të gjendjes së kondensuar të materies, proceset karakteristike. Trupat kristalorë dhe amorfë. Thelbi dhe veçoritë e anizotropisë kristalore. Karakteristikat dalluese të polikristaleve dhe polimereve. Vetitë termike dhe struktura e kristaleve.

kurs leksionesh, shtuar 21.02.2009


Vetitë e përgjithshme të një trupi të ngurtë, gjendja e tij. Gjendjet e lokalizuara dhe të delokalizuara të një trupi të fortë, tipare dalluese. Thelbi, llojet e lidhjeve kimike në trupat e ngurtë. Përshkrime lokale dhe jolokale në rrjeta të pashtrembëruara. Defekte në pikë.

tutorial, shtuar më 21/02/2009


Kristalet janë trupa të vërtetë. Termodinamika e defekteve të pikave në kristale, migrimi i tyre, burimet dhe zhytet. Studimi i dislokimit, një defekt linear në strukturën kristalore të trupave të ngurtë. Defekte dydimensionale dhe tredimensionale. Lëndët e ngurta amorfe.

raport, shtuar 01/07/2015


Fizika e gjendjes së ngurtë është një nga shtyllat mbi të cilat mbështetet shoqëria moderne teknologjike. Struktura fizike e trupave të ngurtë. Simetria dhe klasifikimi i kristaleve. Karakteristikat e deformimit dhe stresit. Defektet e kristalit, mënyra për të rritur forcën.

prezantim, shtuar 02/12/2010


Mbledhja e elementeve të simetrisë së ndërprerjes. Pasqyrim i qëndrueshëm në dy rrafshe paralele të simetrisë. Shuma e rrafshit të simetrisë dhe përkthimi pingul me të. Karakteristikat e veprimit të vektorit të përkthimit në boshtet pingul me të.

prezantim, shtuar 23.09.2013


Gjendjet kristalore dhe amorfe të trupave të ngurtë, shkaqet e defekteve pikësore dhe lineare. Bërthama dhe rritja e kristaleve. Prodhimi artificial i gurëve të çmuar, solucioneve të ngurta dhe kristaleve të lëngëta. Vetitë optike të kristaleve të lëngshme kolesterike.

abstrakt, shtuar më 26.04.2010


Vetitë fotoelektrike të mostrave të gjysmëpërçuesve johomogjenë. Struktura e energjisë e një kontakti omik në prani të kurtheve të elektroneve të shpërndara në mënyrë të pabarabartë. Vetitë fotoelektrike të kristaleve të përpunuara në një shkarkim gazi.

tezë, shtuar 18.03.2008


Defektet në kristalet reale, parimi i funksionimit të transistorëve bipolarë. Shtrembërimi i rrjetës kristalore në tretësirat e ngurta intersticiale dhe zëvendësuese. Dukuritë sipërfaqësore në gjysmëpërçuesit. Parametrat e transistorit dhe koeficienti i transferimit të rrymës së emetuesit.

test, shtuar 22.10.2009


Lidhja hidrogjenore në ujë, kriteret kryesore të saj. Vetitë anormale të ujit. Koncepti i elektrolizës dhe elektroliteve. Elektrokristalizimi dhe ligjet e tij. Dinamika e një rrjeti lidhjesh hidrogjeni gjatë elektrokristalizimit të ujit. Akulli kristalor dhe amorf.

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

Të gjithë mund t'i ndajnë lehtësisht trupat në të ngurtë dhe të lëngshëm. Megjithatë, kjo ndarje do të bazohet vetëm në shenja të jashtme. Për të gjetur se çfarë veti kanë trupat e ngurtë, do t'i ngrohim ato. Disa trupa do të fillojnë të digjen (dru, qymyr) - këto janë substanca organike. Të tjerët do të zbuten (rrëshira) edhe në temperatura të ulëta - këto janë amorfe. Një grup i veçantë i lëndëve të ngurta përbëhet nga ato për të cilat varësia e temperaturës nga koha e ngrohjes është paraqitur në figurën 12. Këto janë lëndë të ngurta kristalore. Kjo sjellje e trupave kristalorë kur nxehen shpjegohet me strukturën e tyre të brendshme. Trupa kristal- këto janë trupa, atomet dhe molekulat e të cilëve janë rregulluar në një rend të caktuar, dhe ky rend ruhet në një distancë mjaft të madhe. Rregullimi periodik hapësinor i atomeve ose joneve në një kristal quhet rrjetë kristali. Pikat e rrjetës kristalore në të cilat ndodhen atomet ose jonet quhen nyje grilë.

Trupat kristalorë janë ose njëkristale ose polikristale. Monokristal ka një rrjetë të vetme kristalore në të gjithë vëllimin e saj.

Anizotropia kristalet e vetme qëndron në varësinë e vetive të tyre fizike nga drejtimi. PolikristalËshtë një kombinim i kristaleve të vogla, të orientuara ndryshe (kokrriza) dhe nuk ka anizotropi të vetive. Shumica e lëndëve të ngurta kanë një strukturë polikristaline (mineralet, lidhjet, qeramika).

Vetitë kryesore të trupave kristalorë janë: siguria e pikës së shkrirjes, elasticiteti, forca, varësia e vetive nga rendi i renditjes së atomeve, d.m.th., nga lloji i rrjetës kristalore.

Amorfe janë substanca që nuk kanë rend në renditjen e atomeve dhe molekulave në të gjithë vëllimin e kësaj lënde. Ndryshe nga substancat kristalore, substancat amorfe izotropike. Kjo do të thotë se vetitë janë të njëjta në të gjitha drejtimet. Kalimi nga një gjendje amorfe në një lëng ndodh gradualisht; nuk ka pikë specifike shkrirjeje. Trupat amorfë nuk kanë elasticitet, janë plastikë. Substanca të ndryshme janë në gjendje amorfe: qelqi, rrëshirat, plastika etj.

Elasticiteti- vetinë e trupave për të rivendosur formën dhe vëllimin e tyre pas ndërprerjes së forcave të jashtme ose arsyeve të tjera që shkaktuan deformimin e trupave. Sipas natyrës së zhvendosjes së grimcave të trupit të ngurtë, deformimet që ndodhin me ndryshimin e formës së tij ndahen në: tendosje - shtypje, prerje, përdredhje dhe përkulje. Për deformimet elastike vlen ligji i Hukut, sipas të cilit deformimet elastike janë drejtpërdrejt proporcionale me ndikimet e jashtme që i shkaktojnë. Për deformimin tërheqës-ngjeshës, ligji i Hukut ka formën: , ku është sforcimi mekanik, është zgjatim relativ, është zgjatim absolut, është moduli i Young-it (moduli elastik). Elasticiteti është për shkak të ndërveprimit dhe lëvizjes termike të grimcave që përbëjnë substancën.

Në varësi të vetive fizike dhe strukturës molekulare, ekzistojnë dy klasa kryesore të lëndëve të ngurta - kristalore dhe amorfe.

Përkufizimi 1

Trupat amorfë kanë një veçori të tillë si izotropia. Ky koncept do të thotë se ato janë relativisht të pavarura nga vetitë optike, mekanike dhe të tjera fizike dhe drejtimi në të cilin forcat e jashtme veprojnë mbi to.

Karakteristika kryesore e trupave afmorikë është rregullimi kaotik i atomeve dhe molekulave, të cilat mblidhen vetëm në grupe të vogla lokale, jo më shumë se disa grimca në secilin.

Kjo veti i afron trupat amorfë me lëngjet. Të ngurta të tilla përfshijnë qelibar dhe rrëshira të tjera të forta, lloje të ndryshme plastike dhe qelqi. Nën ndikimin e temperaturave të larta, trupat amorfë zbuten, por kërkohet nxehtësi e fortë për t'i kthyer ato në lëng.

Të gjithë trupat kristalorë kanë një strukturë të brendshme të qartë. Grupet e grimcave në të njëjtin rend përsëriten periodikisht gjatë gjithë vëllimit të një trupi të tillë. Për të vizualizuar një strukturë të tillë, zakonisht përdoren grilat hapësinore kristalore. Ato përbëhen nga një numër i caktuar nyjesh që formojnë qendrat e molekulave ose atomeve të një substance të caktuar. Në mënyrë tipike, një grilë e tillë ndërtohet nga jone që janë pjesë e molekulave të dëshiruara. Kështu, në kripën e tryezës, struktura e brendshme përbëhet nga jonet e natriumit dhe klorit, të kombinuara në çifte në molekula. Trupa të tillë kristalorë quhen jonikë.

Figura 3. 6. 1 . Rrjetë kristalore e kripës së tryezës.

Përkufizimi 2

Në strukturën e secilës substancë, mund të dallohet një përbërës minimal - qelizë njësi.

E gjithë rrjeta nga e cila përbëhet trupi kristalor mund të përbëhet nga përkthimi (transferimi paralel) i një qelize të tillë në drejtime të caktuara.

Numri i llojeve të rrjetave kristalore nuk është i pafund. Janë gjithsej 230 lloje, shumica e të cilave janë krijuar artificialisht ose gjenden në materiale natyrore. Grilat strukturore mund të marrin formën e kubeve në qendër të trupit (për shembull, për hekurin), kube me në qendër fytyrën (për arin, bakrin) ose një prizëm me gjashtë faqe (magnez, zink).

Nga ana tjetër, trupat kristalorë ndahen në polikristale dhe njëkristale. Shumica e substancave i përkasin polikristaleve, sepse ato përbëhen nga të ashtuquajturit kristalite. Këto janë kristale të vegjël të shkrirë së bashku dhe të orientuar rastësisht. Substancat monokristaline janë relativisht të rralla, madje edhe në mesin e materialeve artificiale.

Përkufizimi 3

Polikristalet kanë vetinë e izotropisë, domethënë të njëjtat veti në të gjitha drejtimet.

Struktura polikristaline e trupit është qartë e dukshme nën mikroskop, dhe për disa materiale, si gize, edhe me sy të lirë.

Përkufizimi 4

Polimorfizmi– është aftësia e një lënde për të ekzistuar në disa faza, d.m.th. modifikime kristalore që ndryshojnë nga njëra-tjetra për nga vetitë fizike.

Procesi i kalimit në një modifikim tjetër quhet tranzicioni polimorfik.

Një shembull i një fenomeni të tillë mund të jetë shndërrimi i grafitit në diamant, i cili në kushte industriale ndodh në presion të lartë (deri në 100,000 atmosfera) dhe temperatura të larta.
(deri në 2000 K).

Për të studiuar strukturën e rrjetës së një kampioni të vetëm kristal ose polikristalor, përdoret difraksioni me rreze X.

Rrjetat e thjeshta kristal janë paraqitur në figurën më poshtë. Duhet të kihet parasysh se distanca midis grimcave është aq e vogël sa është e krahasueshme me madhësinë e vetë grimcave. Për qartësi, diagramet tregojnë vetëm pozicionet e qendrave.

Figura 3. 6. 2. Rrjeta të thjeshta kristalore: 1 – grilë e thjeshtë kubike; 2 – grilë kub në qendër të fytyrës; 3 – rrjetë kub me qendër trupin; 4 - grilë gjashtëkëndore.

Më e thjeshta është rrjeta kubike: një strukturë e tillë përbëhet nga kube me grimca në kulme. Një grilë me në qendër fytyrën ka grimca jo vetëm në kulme, por edhe në faqe. Për shembull, rrjeta kristalore e kripës së tryezës përbëhet nga dy grila të përqendruara në fytyrë të vendosura brenda njëra-tjetrës. Një rrjetë me qendër trupin ka grimca shtesë në qendër të çdo kubi.

Rrjetat metalike kanë një veçori të rëndësishme. Jonet e një substance mbahen në vend nga bashkëveprimi me një gaz të elektroneve të lira. I ashtuquajturi gaz elektronik formohet nga një ose më shumë elektrone të lëshuara nga atomet. Elektrone të tilla të lira mund të lëvizin në të gjithë vëllimin e kristalit.

Figura 3. 6. 3. Struktura e një kristali metalik.

Nëse vëreni një gabim në tekst, ju lutemi theksoni atë dhe shtypni Ctrl+Enter

Si lëng, por edhe formë. Ata janë kryesisht në një gjendje kristalore.
Kristalet- këto janë trupa të ngurtë, atomet ose molekulat e të cilëve zënë pozicione të caktuara, të renditura në hapësirë. Prandaj, kristalet kanë skaje të sheshta. Për shembull, një kokërr kripë e zakonshme e tryezës ka skaje të sheshta që formojnë kënde të drejta me njëra-tjetrën ( Fig.12.1).

Kjo mund të shihet duke ekzaminuar kripën me një xham zmadhues. Dhe sa e saktë është gjeometrikisht forma e një flok dëbore! Ai gjithashtu pasqyron korrektësinë gjeometrike të strukturës së brendshme të një solidi kristalor - akulli ( Fig.12.2).

Anizotropia e kristaleve. Megjithatë, forma e jashtme e saktë nuk është pasoja e vetme apo edhe më e rëndësishme e strukturës së renditur të kristalit. Gjëja kryesore është varësia e vetive fizike të kristalit nga drejtimi i zgjedhur në kristal.
Para së gjithash, forca e ndryshme mekanike e kristaleve në drejtime të ndryshme është e habitshme. Për shembull, një copë mikë pastrohet lehtësisht në një drejtim në pllaka të holla ( Fig.12.3), por është shumë më e vështirë ta thyesh atë në drejtim pingul me pllakat.

Një kristal grafiti gjithashtu eksfoliohet lehtësisht në një drejtim. Kur shkruani me laps, kjo shtrembërim ndodh vazhdimisht dhe shtresa të holla grafiti mbeten në letër. Kjo ndodh sepse rrjeta kristalore e grafitit ka një strukturë të shtresuar. Shtresat formohen nga një seri rrjetesh paralele të përbëra nga atome karboni ( Fig.12.4). Atomet janë të vendosura në kulmet e gjashtëkëndëshave të rregullt. Distanca midis shtresave është relativisht e madhe - rreth 2 herë gjatësia e anës së gjashtëkëndëshit, kështu që lidhjet midis shtresave janë më pak të forta se lidhjet brenda tyre.

Shumë kristale e përcjellin nxehtësinë dhe elektricitetin ndryshe në drejtime të ndryshme. Vetitë optike të kristaleve varen gjithashtu nga drejtimi. Kështu, një kristal kuarci e thyen dritën ndryshe në varësi të drejtimit të rrezeve që bien mbi të.
Varësia e vetive fizike nga drejtimi brenda kristalit quhet anizotropia. Të gjithë trupat kristalorë janë anizotropikë.
Kristale të vetme dhe polikristale. Metalet kanë një strukturë kristalore. Janë metalet që sot përdoren kryesisht për prodhimin e veglave, makinerive dhe mekanizmave të ndryshëm.
Nëse merrni një copë metali relativisht të madh, atëherë në shikim të parë struktura e tij kristalore nuk duket në asnjë mënyrë as në pamjen e kësaj pjese dhe as në vetitë e saj fizike. Metalet në gjendjen e tyre normale nuk shfaqin anizotropi.
Çështja këtu është se metali zakonisht përbëhet nga një numër i madh kristalesh të vegjël të shkrirë së bashku. Nën një mikroskop apo edhe me një xham zmadhues është e lehtë t'i shohësh ato, veçanërisht në një thyerje metali të freskët ( Fig.12.5). Vetitë e secilit kristal varen nga drejtimi, por kristalet janë të orientuara rastësisht në lidhje me njëri-tjetrin. Si rezultat, në një vëllim dukshëm më të madh se vëllimi i kristaleve individuale, të gjitha drejtimet brenda metaleve janë të barabarta dhe vetitë e metaleve janë të njëjta në të gjitha drejtimet.

Një lëndë e ngurtë e përbërë nga një numër i madh kristalesh të vegjël quhet polikristaline. Kristalet e vetme quhen monokristale.
Duke marrë masa të mëdha paraprake, është e mundur të rritet një kristal i madh metalik - një kristal i vetëm.
Në kushte normale, një trup polikristalor formohet si rezultat i faktit se rritja e shumë kristaleve që ka filluar vazhdon derisa të bien në kontakt me njëri-tjetrin, duke formuar një trup të vetëm.
Polikristalet përfshijnë jo vetëm metalet. Një copë sheqer, për shembull, ka gjithashtu një strukturë polikristaline.
Shumica e lëndëve të ngurta kristalore janë polikristale, pasi ato përbëhen nga shumë kristale të ndërthurura. Kristalet e vetme - kristalet e vetme kanë një formë të rregullt gjeometrike, dhe vetitë e tyre janë të ndryshme në drejtime të ndryshme (anizotropia).

???
1. A janë të gjithë trupat kristalorë anizotropikë?
2. Druri është anizotrop. A është një trup kristalor?
3. Jepni shembuj të lëndëve të ngurta monokristaline dhe polikristaline që nuk përmenden në tekst.

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, klasa e 10-të e fizikës

Përmbajtja e mësimit shënimet e mësimit mbështetja e prezantimit të mësimit në kuadër të metodave të përshpejtimit teknologjitë interaktive Praktikoni detyra dhe ushtrime punëtori për vetëtestim, trajnime, raste, kërkime pyetje diskutimi për detyra shtëpie pyetje retorike nga nxënësit Ilustrime audio, videoklipe dhe multimedia fotografi, foto, grafika, tabela, diagrame, humor, anekdota, shaka, komike, shëmbëlltyra, thënie, fjalëkryqe, citate Shtesa abstrakte artikuj truke për krevat kureshtarë tekste mësimore fjalor termash bazë dhe plotësues të tjera Përmirësimi i teksteve dhe mësimevekorrigjimi i gabimeve në tekstin shkollor përditësimi i një fragmenti në një tekst shkollor, elemente të inovacionit në mësim, zëvendësimi i njohurive të vjetruara me të reja Vetëm për mësuesit leksione perfekte plani kalendar për vitin, rekomandimet metodologjike, programet e diskutimit Mësime të integruara

Nëse keni korrigjime ose sugjerime për këtë mësim,