Kristal amorf qattiq jismdan farq qiladi. Kristalli va amorf jismlar: tuzilishi va xossalari. Koordinatsiya raqami c.n.

Qattiq jismlar kristall va amorf jismlardir. Kristal - qadimgi davrlarda muz deb atalgan. Va keyin ular kvartsni kristall deb atashni boshladilar va bu minerallarni toshlangan muz deb hisoblashdi. Kristallar tabiiy bo'lib, zargarlik sanoati, optika, radiotexnika va elektronikada, o'ta nozik asboblardagi elementlar uchun tayanch sifatida, o'ta qattiq abraziv material sifatida ishlatiladi.

Kristal jismlar qattiqlik bilan ajralib turadi va molekulalar, ionlar yoki atomlar fazosida qat'iy muntazam pozitsiyaga ega bo'lib, uch o'lchovli davriy kristall panjara (tuzilma) hosil bo'ladi. Tashqi tomondan, bu qattiq jism shaklining ma'lum bir simmetriyasi va uning ma'lum jismoniy xususiyatlari bilan ifodalanadi. Tashqi ko'rinishida kristall jismlar zarrachalarning ichki "qadoqlanishi" ga xos bo'lgan simmetriyani aks ettiradi. Bu bir xil moddadan tashkil topgan barcha kristallarning yuzlari orasidagi burchaklarning tengligini aniqlaydi.

Ularda qo'shni atomlar orasidagi markazdan markazgacha bo'lgan masofalar ham teng bo'ladi (agar ular bir xil to'g'ri chiziqda joylashgan bo'lsa, unda bu masofa chiziqning butun uzunligi bo'ylab bir xil bo'ladi). Ammo boshqa yo'nalishga ega bo'lgan to'g'ri chiziq ustida yotgan atomlar uchun atomlarning markazlari orasidagi masofa har xil bo'ladi. Bu holat anizotropiyani tushuntiradi. Anizotropiya kristall jismlar va amorf jismlar o'rtasidagi asosiy farqdir.

Qattiq moddalarning 90% dan ortig'ini kristallar deb tasniflash mumkin. Tabiatda ular monokristallar va polikristallar shaklida mavjud. Monokristallar monokristallar bo'lib, ularning yuzlari muntazam ko'pburchaklar bilan ifodalanadi; Ular uzluksiz kristall panjaraning mavjudligi va fizik xususiyatlarning anizotropiyasi bilan tavsiflanadi.

Polikristallar ko'plab mayda kristallardan tashkil topgan jismlar bo'lib, ular biroz xaotik tarzda "birgalikda o'sgan". Polikristallar metallar, shakar, toshlar, qumlardir. Bunday jismlarda (masalan, metallning bo'lagi) anizotropiya odatda elementlarning tasodifiy joylashishi tufayli paydo bo'lmaydi, garchi anizotropiya bu tananing individual kristaliga xosdir.

Kristal jismlarning boshqa xususiyatlari: qat'iy belgilangan harorat (tanqidiy nuqtalarning mavjudligi), kuch, elastiklik, elektr o'tkazuvchanligi, magnit o'tkazuvchanligi, issiqlik o'tkazuvchanligi.

Amorf - shakli yo'q. Bu so'z yunon tilidan so'zma-so'z tarjima qilingan. Amorf jismlar tabiat tomonidan yaratilgan. Masalan, amber, mum.Odamlar sun`iy amorf jismlar - shisha va smolalar (sun'iy), kerosin, plastmassa (polimerlar), rozin, naftalin, var. tana tuzilishidagi molekulalarning (atomlar, ionlar) xaotik joylashuvi tufayli yo'q. Shuning uchun har qanday amorf jism uchun ular izotropik - barcha yo'nalishlarda bir xil. Amorf jismlar uchun muhim erish nuqtasi yo'q, ular qizdirilganda asta-sekin yumshab, yopishqoq suyuqliklarga aylanadi. Amorf jismlarga suyuqliklar va kristall jismlar o'rtasida oraliq (o'tish) pozitsiyasi beriladi: past haroratlarda ular qattiqlashadi va elastik bo'ladi, bundan tashqari, ular zarba paytida shaklsiz bo'laklarga bo'linishi mumkin. Yuqori haroratlarda xuddi shu elementlar yopishqoq suyuqliklarga aylanib, plastiklikni namoyon qiladi.

Endi siz kristall jismlar nima ekanligini bilasiz!

Yaxshi ishingizni bilimlar bazasiga yuborish oddiy. Quyidagi shakldan foydalaning

Talabalar, aspirantlar, bilimlar bazasidan o‘z o‘qishlarida va ishlarida foydalanayotgan yosh olimlar sizdan juda minnatdor bo‘lishadi.

http://www.allbest.ru/ saytida joylashtirilgan

Kirish

1-bob. Kristalli va amorf jismlar

1.1 Ideal kristallar

1.2 Yagona kristallar va kristalli agregatlar

1.3 Polikristallar

2-bob. Kristallarning simmetriya elementlari

3-bob. Qattiq jismlardagi nuqsonlar turlari

3.1 Nuqta nuqsonlari

3.2 Chiziqli nuqsonlar

3.3 Yuzaki nuqsonlar

3.4 Volumetrik nuqsonlar

4-bob. Kristallarni olish

5-bob. Kristallarning xossalari

Xulosa

Bibliografiya

Kirish

Kristallar tabiatning eng go'zal va sirli ijodlaridan biridir. Hozirgi vaqtda kristallografiya fani kristallarning xilma-xilligini o'rganmoqda. U bu xilma-xillikda birlik belgilarini ochib beradi, monokristallarning ham, kristall agregatlarning ham xossalari va tuzilishini o'rganadi. Kristallografiya - kristall moddalarni har tomonlama o'rganadigan fan. Bu ish kristallar va ularning xossalariga ham bag'ishlangan.

Hozirgi vaqtda kristallar o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lganligi sababli fan va texnikada keng qo'llaniladi. Yarimo'tkazgichlar, supero'tkazgichlar, kvant elektronikasi va boshqa ko'plab kristallardan foydalanishning bunday sohalari kristallarning fizik xususiyatlarining ularning kimyoviy tarkibi va tuzilishiga bog'liqligini chuqur tushunishni talab qiladi.

Hozirgi vaqtda kristallarni sun'iy ravishda etishtirish usullari ma'lum. Kristalni oddiy stakanda o'stirish mumkin, bu faqat ma'lum bir yechimni va o'sib borayotgan kristalga g'amxo'rlik qilishni talab qiladi.

Tabiatda kristallarning xilma-xilligi juda ko'p, kristallarning turli shakllari ham mavjud. Aslida, barcha kristallarga tegishli ta'rifni berish deyarli mumkin emas. Bu erda kristallarning rentgenologik tahlili natijalari yordam berish uchun ishlatilishi mumkin. Rentgen nurlari kristall jism ichidagi atomlarni his qilish va ularning fazoviy joylashuvini aniqlash imkonini beradi. Natijada, mutlaqo barcha kristallar kristall tananing ichida qat'iy tartibda joylashgan elementar zarrachalardan qurilganligi aniqlandi.

Istisnosiz barcha kristall tuzilmalarda ko'plab bir xil atomlarni fazoviy panjaraning tugunlari kabi joylashgan atomlardan ajratish mumkin. Bunday panjarani tasavvur qilish uchun keling, bo'sh joyni ko'plab teng parallelepipedlar bilan to'ldiramiz, parallel yo'naltirilgan va butun yuzlar bo'ylab tegizamiz. Bunday binoning eng oddiy namunasi bir xil g'ishtlardan yasalgan toshdir. Agar biz g'isht ichidagi tegishli nuqtalarni, masalan, ularning markazlarini yoki tepalarini tanlasak, u holda biz fazoviy panjara modelini olamiz. Istisnosiz barcha kristall jismlar panjara tuzilishi bilan tavsiflanadi.

Kristallar deyiladi " zarrachalar (atomlar, ionlar, molekulalar) fazoviy panjaralar tugunlari kabi qat'iy muntazam ravishda joylashtirilgan barcha qattiq jismlar.". Bu ta'rif imkon qadar haqiqatga yaqindir; u har qanday bir hil kristall jismlar uchun mos keladi: bulalar (yuzlari, qirralari yoki cho'qqilari bo'lmagan kristall shakli), donalar va tekis yuzli raqamlar.

1-bob.Kristalli va amorf jismlar

Jismoniy xususiyatlari va molekulyar tuzilishiga ko'ra qattiq jismlar ikki sinfga bo'linadi - amorf va kristalli qattiq moddalar.

Amorf jismlarning xarakterli xususiyati ularning izotropiyasi, ya'ni. barcha jismoniy xususiyatlarning (mexanik, optik va boshqalar) yo'nalishdan mustaqilligi. Izotrop qattiq jismlardagi molekulalar va atomlar tasodifiy joylashtirilgan bo'lib, faqat bir nechta zarrachalarni o'z ichiga olgan kichik mahalliy guruhlarni hosil qiladi (qisqa masofali tartib). O'z tuzilishida amorf jismlar suyuqliklarga juda yaqin joylashgan.

Amorf jismlarga shisha, har xil qotib qolgan smolalar (qahrabo), plastmassalar va boshqalar misol bo'ladi. Agar amorf jism qizdirilsa, u asta-sekin yumshaydi va suyuq holatga o'tish sezilarli harorat oralig'ini oladi.

Kristal jismlarda zarrachalar qat'iy tartibda joylashtirilgan bo'lib, tananing butun hajmida fazoviy davriy takrorlanadigan tuzilmalarni hosil qiladi. Bunday tuzilmalarni vizual tarzda ifodalash uchun, fazoviy kristall panjaralar, tugunlarida ma'lum bir moddaning atomlari yoki molekulalarining markazlari joylashgan.

Har bir fazoviy panjarada minimal o'lchamdagi strukturaviy elementni ajratib ko'rsatish mumkin, bu deyiladi. birlik hujayra.

Guruch. 1. Kristalli panjaralarning turlari: 1 - oddiy kubik panjara; 2 - yuzga markazlashtirilgan kubik panjara; 3 - tanaga markazlashtirilgan kubik panjara; 4 - olti burchakli panjara

Oddiy kubik panjarada zarralar kubning uchlarida joylashgan. Yuz markazlashtirilgan panjarada zarrachalar nafaqat kubning uchlarida, balki uning har bir yuzining markazlarida ham joylashgan. Tana markazlashtirilgan kubik panjarada har bir kub birlik hujayraning markazida qo'shimcha zarracha joylashgan.

Shuni esda tutish kerakki, kristallardagi zarralar mahkam o'ralgan, shuning uchun ularning markazlari orasidagi masofa taxminan zarrachalarning o'lchamiga teng. Kristal panjaralar tasvirida faqat zarrachalar markazlarining holati ko'rsatilgan.

1. 1 ta mukammal kristallar

Kristallarning toʻgʻri geometrik shakli kristallografiya rivojlanishining dastlabki bosqichlarida ham tadqiqotchilarning eʼtiborini tortdi va ularning ichki tuzilishi haqida maʼlum farazlarning yaratilishiga sabab boʻldi.

Agar biz ideal kristallni ko'rib chiqsak, unda biz hech qanday buzilishlarni topa olmaymiz, barcha bir xil zarralar bir xil parallel qatorlarda joylashgan. Agar biz bir tekislikda yotmaydigan uchta elementar tarjimani ixtiyoriy nuqtaga qo'llasak va uni fazoda cheksiz takrorlasak, biz fazoviy panjarani olamiz, ya'ni. ekvivalent tugunlarning uch o'lchovli tizimi. Shunday qilib, ideal kristallda moddiy zarrachalarning joylashishi qat'iy uch o'lchovli davriylik bilan tavsiflanadi. Kristallarning geometrik jihatdan to'g'ri ichki tuzilishi bilan bog'liq naqshlar haqida aniq tasavvurga ega bo'lish uchun kristallografiyaning laboratoriya mashg'ulotlarida ular odatda tekis yuzlari va tekis qirralari bo'lgan qavariq ko'pburchaklar ko'rinishidagi ideal shakllangan kristallar modellaridan foydalanadilar. Darhaqiqat, haqiqiy kristallarning yuzlari mukammal tekis emas, chunki ular o'sib ulg'aygan sayin ular tuberkullar, pürüzlülük, oluklar, o'sish chuqurlari, vicinallar (o'zlarining ideal holatidan to'liq yoki qisman chetga chiqadigan yuzlar), o'sish yoki erish spirallari bilan qoplanadi. va boshqalar. .

Mukammal kristall- bu fizik model bo'lib, unda aralashmalar yoki strukturaviy nuqsonlar bo'lmagan cheksiz monokristal. Haqiqiy kristallar va ideal kristallar o'rtasidagi farq ularning o'lchamlarining cheklanganligi va nuqsonlarning mavjudligi bilan bog'liq. Haqiqiy kristallarda ba'zi nuqsonlar (masalan, aralashmalar, kristallararo chegaralar) mavjudligini o'stirish, tavlanish yoki tozalashning maxsus usullari yordamida deyarli butunlay oldini olish mumkin. Biroq, T>0K haroratda kristallar har doim cheklangan konsentratsiyali (termik faollashtirilgan) vakansiyalar va oraliq atomlarga ega bo'lib, muvozanatdagi ularning soni haroratning pasayishi bilan eksponent ravishda kamayadi.

Kristalli moddalar monokristal yoki polikristal namunalar shaklida mavjud bo'lishi mumkin.

Yagona kristall - bu muntazam tuzilish moddaning butun hajmini qoplaydigan qattiq jismdir. Yagona kristallar tabiatda mavjud (kvars, olmos, zumrad) yoki sun'iy ravishda ishlab chiqariladi (rubin).

Polikristal namunalar ko'p sonli kichik, tasodifiy yo'naltirilgan, turli o'lchamdagi kristallardan iborat bo'lib, ular ma'lum o'zaro ta'sir kuchlari bilan o'zaro bog'lanishi mumkin.

1. 2 Monokristalqotishmalar va kristalli agregatlar

Monokristal- uzluksiz kristall panjaraga ega bo'lgan va ba'zan jismoniy xususiyatlarning anizotropiyasiga ega bo'lgan alohida bir jinsli kristal. Yagona kristallning tashqi shakli uning atom kristall panjarasi va kristallanish shartlari (asosan tezligi va bir xilligi) bilan belgilanadi. Sekin-asta o'sadigan monokristal deyarli har doim aniq aniqlangan tabiiy kesimga ega bo'ladi; kristallanishning muvozanatsiz sharoitida (o'rtacha o'sish tezligi) kesish zaif ko'rinadi. Kristallanishning yanada yuqori tezligida bir kristall o'rniga ko'plab turli yo'naltirilgan mayda monokristallardan tashkil topgan bir hil polikristallar va polikristal agregatlar hosil bo'ladi. Fasetli tabiiy monokristallarga misol sifatida kvarts, tosh tuzi, Islandiya shpati, olmos va topazning monokristallari kiradi. Maxsus sharoitlarda yetishtirilgan yarimo'tkazgich va dielektrik materiallarning monokristallari katta sanoat ahamiyatiga ega. Xususan, kremniyning monokristallari va davriy sistemaning V (beshinchi) guruhi elementlari bilan III (uchinchi) guruh elementlarining sun’iy qotishmalari (masalan, GaAs galliy arsenid) zamonaviy qattiq jismli elektronikaning asosini tashkil etadi. Metalllarning monokristallari va ularning qotishmalari maxsus xususiyatlarga ega emas va amalda qo'llanilmaydi. O'ta toza moddalarning monokristallari, ularni tayyorlash usulidan qat'i nazar, bir xil xususiyatlarga ega. Kristallanish erish nuqtasi yaqinida (kondensatsiya) gazsimon (masalan, sovuq va qor parchalari), suyuq (ko'pincha) va qattiq amorf holatlardan issiqlik chiqishi bilan sodir bo'ladi. Gaz yoki suyuqlikdan kristallanish kuchli tozalash mexanizmiga ega: sekin o'sadigan monokristallarning kimyoviy tarkibi deyarli idealdir. Deyarli barcha ifloslantiruvchi moddalar suyuqlik yoki gazda qoladi (to'planadi). Buning sababi shundaki, kristall panjara o'sishi bilan kerakli atomlarning (molekulyar kristallar uchun molekulalar) o'z-o'zidan tanlanishi nafaqat ularning kimyoviy xossalariga (valentligiga), balki hajmiga ko'ra ham sodir bo'ladi.

Zamonaviy texnologiyalar endi tabiiy kristallarning cheklangan xossalariga ega emas (ayniqsa, yarimo'tkazgichli lazerlarni yaratish uchun) va olimlar o'xshash kristalli o'zgaruvchan ultra yupqa qatlamlarni o'stirish orqali oraliq xususiyatlarga ega kristalga o'xshash moddalarni yaratish usulini ishlab chiqdilar. panjara parametrlari.

Boshqa yig'ilish holatlaridan farqli o'laroq, kristallik holati xilma-xildir. Bir xil tarkibdagi molekulalar turli yo'llar bilan kristalllarga qadoqlanishi mumkin. Moddaning fizik va kimyoviy xossalari qadoqlash usuliga bog'liq. Shunday qilib, bir xil kimyoviy tarkibga ega bo'lgan moddalar ko'pincha turli xil jismoniy xususiyatlarga ega. Bunday xilma-xillik suyuq holat uchun xos emas, lekin gazsimon holat uchun mumkin emas.

Masalan, oddiy osh tuzini oladigan bo'lsak, mikroskopsiz ham alohida kristallarni ko'rish oson.

Agar biz bitta, alohida kristal bilan ishlayotganimizni ta'kidlamoqchi bo'lsak, uni chaqiramiz yagona kristall, Biz ko'plab kristallarning to'planishi haqida gapirayotganimizni ta'kidlash uchun atama ishlatiladi kristall agregat. Agar kristall agregatdagi alohida kristallar deyarli fasetli bo'lmasa, bu kristallanish moddaning ko'p nuqtalarida bir vaqtning o'zida boshlanganligi va uning tezligi ancha yuqori bo'lganligi bilan izohlanishi mumkin. O'sib borayotgan kristallar bir-biriga to'sqinlik qiladi va ularning har birini to'g'ri kesishga to'sqinlik qiladi.

Bu ishda biz asosan monokristallar haqida gapiramiz va ular kristalli agregatlarning tarkibiy qismlari bo'lganligi uchun ularning xossalari agregatlarning xossalariga o'xshash bo'ladi.

1. 3 Polikristal

Polikristal- har qanday moddaning kichik kristallari yig'indisi, ular noto'g'ri shakli tufayli ba'zan kristallitlar yoki kristall donalari deb ataladi. Tabiiy va sun'iy kelib chiqadigan ko'plab materiallar (minerallar, metallar, qotishmalar, keramika va boshqalar) polikristaldir.

Xususiyatlari va olish. Polikristallarning xossalari uni tashkil etuvchi kristall donalarning xossalari, ularning 1-2 mikrondan bir necha millimetrgacha (baʼzi hollarda bir necha metrgacha) oʻzgarib turadigan oʻrtacha oʻlchami, donalarning kristallografik yoʻnalishi va oʻlchami bilan belgilanadi. don chegaralarining tuzilishi. Agar donalar tasodifiy yo'naltirilgan bo'lsa va ularning o'lchamlari polikristalning o'lchamiga nisbatan kichik bo'lsa, u holda monokristallarga xos bo'lgan fizik xususiyatlarning anizotropiyasi polikristalda ko'rinmaydi. Agar polikristalda donalarning kristallografik yo‘nalishi ustun bo‘lsa, u holda polikristal teksturalanadi va bu holda xossalarning anizotropiyasiga ega bo‘ladi. Don chegaralarining mavjudligi polikristallarning fizik, ayniqsa mexanik xususiyatlariga sezilarli ta'sir qiladi, chunki chegaralarda o'tkazuvchanlik elektronlari, fononlarning tarqalishi, dislokatsiyalarning tormozlanishi va boshqalar sodir bo'ladi.

Polikristallar kristallanish, polimorf o'zgarishlar va kristall kukunlarni sinterlash natijasida hosil bo'ladi. Polikristal monokristalga qaraganda barqaror emas, shuning uchun polikristalning uzoq vaqt davomida tavlanishi paytida qayta kristallanish sodir bo'ladi (boshqalar hisobiga alohida donalarning ustun o'sishi), bu yirik kristall bloklarning shakllanishiga olib keladi.

2-bob. Kristal simmetriya elementlari

Simmetriya va assimetriya tushunchalari fanda qadim zamonlardan buyon qat’iy ilmiy ta’riflar emas, balki estetik mezon sifatida paydo bo‘lgan. Simmetriya g'oyasi paydo bo'lishidan oldin, matematika, fizika va umuman tabiatshunoslik bir-biridan umidsiz ravishda ajratilgan va hatto qarama-qarshi bo'lgan g'oyalar, nazariyalar va qonunlarning alohida orollariga o'xshardi. Simmetriya ilmiy bilimlarning nomutanosib bo'laklari dunyoning yagona, yaxlit rasmiga birlashganda sintez davrini tavsiflaydi va belgilaydi. Bu jarayonning asosiy tendentsiyalaridan biri ilmiy bilimlarni matematiklashtirishdir.

Simmetriya, odatda, tizimlar, nazariyalar, qonunlar va tushunchalar o'rtasida ichki aloqalarni o'rnatuvchi ilmiy bilimlarning asosiy rasmi sifatida qaralmaydi, balki uni makon va vaqt, harakat kabi asosiy atributlarga ham bog'laydi. Shu ma’noda simmetriya moddiy dunyo va uning barcha tarkibiy qismlarining tuzilishini belgilaydi. Simmetriya ko'p qirrali va ko'p darajali xususiyatga ega. Masalan, fizik bilimlar tizimida simmetriya hodisalar darajasida, bu hodisalarni tavsiflovchi qonunlar va bu qonuniyatlar asosidagi tamoyillar, matematikada esa geometrik jismlarni tavsiflashda ko‘rib chiqiladi. Simmetriyani quyidagicha tasniflash mumkin:

· tizimli;

· geometrik;

· dinamik, mos ravishda tavsiflovchi, kristallografik,

Ushbu kontseptsiyaning matematik va fizik jihatlari.

Eng oddiy simmetriyalar bizning oddiy uch o'lchamli makonimizda geometrik tarzda ifodalanishi mumkin va shuning uchun ingl. Bunday simmetriyalar ko'rib chiqilayotgan jismni o'zi bilan mos keladigan geometrik operatsiyalar bilan bog'liq. Ularning aytishicha, simmetriya tananing yoki tizimning ma'lum bir operatsiyaga nisbatan o'zgarmasligi (o'zgarmasligi)da namoyon bo'ladi. Masalan, shar (uning yuzasida hech qanday belgisiz) har qanday aylanishda o'zgarmasdir. Bu uning simmetriyasini ko'rsatadi. Belgisi bo'lgan shar, masalan, nuqta shaklida, faqat aylantirilganda o'zi bilan mos keladi, shundan so'ng undagi belgi asl holatiga qaytadi. Bizning uch o'lchovli makonimiz izotropikdir. Bu shuni anglatadiki, belgisiz shar kabi, u har qanday aylanishda o'zi bilan mos keladi. Kosmos materiya bilan uzviy bog'liqdir. Shuning uchun bizning koinotimiz ham izotropikdir. Bo'shliq ham bir hil. Bu shuni anglatadiki, u (va bizning koinotimiz) siljish jarayoniga nisbatan simmetriyaga ega. Vaqt bir xil simmetriyaga ega.

Fizikada oddiy (geometrik) simmetriyalardan tashqari juda murakkab, dinamik deb ataladigan simmetriyalar, ya’ni fazo va vaqt bilan emas, balki ma’lum turdagi o‘zaro ta’sirlar bilan bog‘liq simmetriyalar ham keng uchraydi. Ular vizual emas, hatto ulardan eng oddiylari, masalan, deb ataladigan narsa o'lchov simmetriyalari, ancha murakkab fizik nazariyadan foydalanmasdan tushuntirish qiyin. Ba'zi saqlanish qonunlari fizikadagi o'lchov simmetriyalariga ham mos keladi. Masalan, elektromagnit potentsiallarning o'lchovli simmetriyasi elektr zaryadining saqlanish qonuniga olib keladi.

Ijtimoiy amaliyot jarayonida insoniyat qat'iy tartiblilikni, butunning qismlari o'rtasidagi muvozanatni va bu tartibni buzishni ko'rsatadigan ko'plab faktlarni to'pladi. Shu munosabat bilan simmetriyaning quyidagi besh toifasini ajratish mumkin:

· simmetriya;

· assimetriya;

· dissimmetriya;

· antisimmetriya;

· supersimmetriya.

Asimmetriya . Asimmetriya - assimetriya, ya'ni. simmetriya bo'lmagan holat. Ammo Kant, shuningdek, inkor hech qachon oddiy istisno yoki tegishli ijobiy tarkibning yo'qligi emasligini aytdi. Masalan, harakat uning oldingi holatini inkor etish, ob'ektning o'zgarishi. Harakat dam olishni inkor etadi, ammo dam olish - bu harakatning yo'qligi emas, chunki juda kam ma'lumot mavjud va bu ma'lumot noto'g'ri. Harakat bo'lmaganidek, dam olishning yo'qligi ham yo'q, chunki bular bir mohiyatning ikki tomonidir. Dam olish - bu harakatning yana bir jihati.

Simmetriyaning to'liq yo'qligi ham yo'q. Simmetriya elementiga ega bo'lmagan figuraga assimetrik deyiladi. Ammo, qat'iy aytganda, bu unday emas. Asimmetrik figuralarda simmetriya buzilishi oddiygina yakunlanadi, lekin simmetriyaning to'liq yo'qligiga emas, chunki bu raqamlar hali ham simmetriya elementlari bo'lgan birinchi tartibli o'qlarning cheksiz soni bilan tavsiflanadi.

Asimmetriya ob'ektda simmetriyaning barcha elementlarining yo'qligi bilan bog'liq. Bunday element qismlarga bo'linmaydi. Bunga inson qo'li misol bo'la oladi. Asimmetriya - ob'ektiv dunyoda mavjud bo'lgan nomutanosibliklarni aks ettiruvchi simmetriyaga qarama-qarshi kategoriya bo'lib, butunning qismlarini o'zgartirish, rivojlantirish va qayta qurish bilan bog'liq. Biz harakat va dam olishning birligini anglatuvchi harakat haqida gapirganimizdek, simmetriya va assimetriya ham ob'ektiv dunyoning ikki qutbli qarama-qarshiligidir. Haqiqiy tabiatda sof simmetriya va assimetriya yo'q. Ular hamisha birlikda, uzluksiz kurashda.

Materiya rivojlanishining turli darajalarida simmetriya (nisbiy tartib) yoki assimetriya (tinchlikni, harakatni, rivojlanishni buzish tendentsiyasi) mavjud, ammo bu ikki tendentsiya doimo birlashadi va ularning kurashi mutlaqdir. Haqiqiy, hatto eng mukammal kristallar ham o'z tuzilishida kristallografiyada ko'rib chiqilgan ideal shakl va ideal simmetriya kristallaridan uzoqdir. Ularda ideal simmetriyadan sezilarli og'ishlar mavjud. Ular, shuningdek, assimetriya elementlariga ega: ularning jismoniy xususiyatlariga ta'sir qiluvchi dislokatsiyalar, vakansiyalar.

Simmetriya va assimetriyaning ta'riflari moddiy dunyoning xossalari sifatida simmetriya va assimetriyaning universal, umumiy tabiatini ko'rsatadi. Fizika va matematikada simmetriya tushunchasini tahlil qilish (kamdan-kam istisnolardan tashqari) simmetriyani mutlaqlashtirishga va assimetriyani simmetriya va tartibning yo'qligi sifatida talqin qilishga intiladi. Simmetriyaning antipodi sof salbiy tushuncha sifatida namoyon bo'ladi, ammo e'tiborga loyiqdir. Asimmetriyaga katta qiziqish 19-asr oʻrtalarida L.Pasterning stereoizomerlarni oʻrganish va ajratish boʻyicha tajribalari bilan bogʻliq holda paydo boʻldi.

Dissimmetriya . Dissimmetriya ichki, yoki xafa, simmetriya, ya'ni. ob'ektda simmetriyaning ba'zi elementlari yo'q. Masalan, yer meridianlari boʻylab oqib oʻtadigan daryolarning bir qirgʻogʻi ikkinchisidan balandroq boʻladi (Shimoliy yarimsharda oʻng qirgʻogʻi chapdan, janubiy yarimsharda esa aksincha). Pasterning fikriga ko'ra, nosimmetrik figurani oddiy superpozitsiya orqali uning oyna tasviri bilan birlashtirib bo'lmaydi. Dissimetrik ob'ektning simmetriya miqdori o'zboshimchalik bilan yuqori bo'lishi mumkin. Eng keng ma'noda dissimmetriya cheksiz simmetrik ob'ektdan cheksiz assimetrik ob'ektga yaqinlashishning har qanday shakli sifatida belgilanishi mumkin.

Antisimmetriya . Antisimmetriya qarama-qarshi simmetriya yoki qarama-qarshi simmetriya deyiladi. Bu raqam belgisining o'zgarishi bilan bog'liq: zarralar - antizarralar, qavariq - botiqlik, qora - oq, taranglik - siqilish, oldinga - orqaga va boshqalar. Bu kontseptsiyani ikki juft qora va oq qo'lqop misolida tushuntirish mumkin. Agar teridan ikki juft qora va oq qo'lqop tikilgan bo'lsa, ularning ikki tomoni mos ravishda oq va qora rangga bo'yalgan bo'lsa, ularni o'nglik - so'llik, rangi - qora va oqlik asosida ajratish mumkin. boshqacha aytganda, belgi informatizmi va boshqa qandaydir belgi asosida. Antisimmetriya operatsiyasi oddiy simmetriya operatsiyalaridan iborat bo'lib, rasmning ikkinchi atributining o'zgarishi bilan birga keladi.

Supersimmetriya 20-asrning so'nggi o'n yilliklarida rus nazariyotchilari Gelfand va Lixtman tomonidan taklif qilingan supersimmetriya modeli rivojlana boshladi. Oddiy qilib aytganda, ularning fikriga ko'ra, fazo va vaqtning oddiy o'lchamlari mavjud bo'lgani kabi, Grassmann raqamlari deb ataladigan raqamlarda ham o'lchanadigan qo'shimcha o'lchamlar bo'lishi kerak. S. Xoking aytganidek, hatto fantast yozuvchilar ham Grassmann o'lchovlari kabi g'alati narsa haqida o'ylamagan. Bizning oddiy arifmetikamizda 6 ga ko‘paytirilgan 4 soni 6 ni 4 ga ko‘paytirish bilan bir xil bo‘lsa. Lekin Grassman raqamlaridagi g‘alati tomoni shundaki, agar X ni Y ga ko‘paytirsa, u holda u minus Yni X ga ko‘paytirishga teng bo‘ladi. Bu tabiat haqidagi klassik g'oyalarimiz va uni tasvirlash usullaridan qanchalik uzoq?

Simmetriya harakat shakllari yoki simmetriya operatsiyalari deb ataladigan narsalar bilan ham ko'rib chiqilishi mumkin. Quyidagi simmetriya operatsiyalarini ajratib ko'rsatish mumkin:

· simmetriya tekisligida aks etish (oynada aks etish);

simmetriya o'qi atrofida aylanish ( aylanish simmetriyasi);

· simmetriya markazida aks etish (inversiya);

uzatish ( efirga uzatish) masofadagi raqamlar;

· vintlardek burilishlar;

· almashtirish simmetriyasi.

Simmetriya tekisligida aks etish . Ko'zgu - bu tabiatdagi eng mashhur va eng ko'p uchraydigan simmetriya turi. Ko'zgu aynan "ko'rgan" narsani takrorlaydi, lekin ko'rib chiqilayotgan tartib teskari: sizning juftingizning o'ng qo'li aslida uning chap qo'li bo'ladi, chunki barmoqlar teskari tartibda joylashgan. Har bir inson, ehtimol, bolaligidanoq barcha qahramonlarning ismlari teskari tartibda o'qilgan "Qiyshiq oynalar qirolligi" filmini yaxshi biladi. Oyna simmetriyasini hamma joyda topish mumkin: o'simliklarning barglari va gullarida, me'morchilikda, bezaklarda. Inson tanasi, agar biz faqat tashqi ko'rinishi haqida gapiradigan bo'lsak, unchalik qattiq bo'lmasa ham, oyna simmetriyasiga ega. Bundan tashqari, ko'zgu simmetriyasi deyarli barcha tirik mavjudotlarning tanasiga xosdir va bunday tasodif tasodifiy emas. Ko'zgu simmetriyasi tushunchasining ahamiyatini ortiqcha baholab bo'lmaydi.

Ikki oynaga o'xshash yarmiga bo'linadigan har qanday narsa oyna simmetriyasiga ega. Yarimlarning har biri ikkinchisining oyna tasviri bo'lib xizmat qiladi va ularni ajratib turuvchi tekislik oyna aks ettirish tekisligi yoki oddiygina oyna tekisligi deb ataladi. Bu tekislikni simmetriya elementi, mos keladigan amalni esa simmetriya operatsiyasi deb atash mumkin. . Biz har kuni uch o'lchovli nosimmetrik naqshlarga duch kelamiz: bular ko'plab zamonaviy turar-joy binolari, ba'zan esa omborlarda to'plangan butun bloklar, qutilar va qutilar; kristall holatdagi moddaning atomlari kristall panjarani hosil qiladi - uch o'lchovli element. simmetriya. Bularning barchasida to'g'ri joylashuv makondan tejamkor foydalanish imkonini beradi va barqarorlikni ta'minlaydi.

Adabiyotdagi oyna simmetriyasining ajoyib namunasi bu "o'zgaruvchan" ibora: "Va atirgul Azorning panjasiga tushdi". . Ushbu qatorda oyna simmetriyasining markazi "n" harfi bo'lib, unga nisbatan boshqa barcha harflar (so'zlar orasidagi bo'shliqlarni hisobga olmagan holda) o'zaro qarama-qarshi tartibda joylashgan.

Aylanish simmetriyasi . Naqsh o'z o'qi atrofida ma'lum bir burchak ostida aylantirilsa, uning ko'rinishi o'zgarmaydi. Bu holatda paydo bo'ladigan simmetriya aylanish simmetriyasi deb ataladi . Bunga misol qilib, aylanish simmetriyasiga ega bo'lgan "pinwheel" bolalar o'yinini keltirish mumkin. Ko'pgina raqslarda raqamlar aylanish harakatlariga asoslangan bo'lib, ko'pincha faqat bir yo'nalishda (ya'ni aks ettirmasdan), masalan, dumaloq raqslarda ijro etiladi.

Ko'pgina o'simliklarning barglari va gullari radial simmetriyani namoyish etadi. Bu simmetriya o'qi atrofida aylanadigan barg yoki gul o'ziga aylanadigan simmetriya. O'simlikning ildizi yoki poyasini tashkil etuvchi to'qimalarning kesmalarida radial simmetriya aniq ko'rinadi. Ko'pgina gullarning to'pgullari ham radial simmetriyaga ega.

Simmetriya markazida aks ettirish . Ushbu simmetriya operatsiyasini tavsiflovchi eng yuqori simmetriya ob'ektiga misol - to'p. Sferik shakllar tabiatda ancha keng tarqalgan. Ular atmosferada (tuman tomchilari, bulutlar), gidrosferada (turli xil mikroorganizmlar), litosferada va kosmosda keng tarqalgan. O'simliklar sporalari va gulchanglari, kosmik kemada vaznsizlik holatida chiqarilgan suv tomchilari sharsimon shaklga ega. Metagalaktika darajasida eng katta sferik tuzilmalar sferik galaktikalardir. Galaktika klasteri qanchalik zich bo'lsa, u sharsimon shaklga shunchalik yaqinroq bo'ladi. Yulduz klasterlari ham sharsimondir.

Tarjima yoki raqamni masofaga o'tkazish . Tarjima yoki raqamni masofaga parallel ravishda uzatish har qanday cheksiz takrorlanadigan naqshdir. Bir o'lchovli, ikki o'lchovli, uch o'lchovli bo'lishi mumkin. Xuddi shu yoki qarama-qarshi yo'nalishdagi tarjima bir o'lchovli naqsh hosil qiladi. Ikki parallel bo'lmagan yo'nalishdagi tarjima ikki o'lchovli naqsh hosil qiladi. Parket pollari, devor qog'ozi naqshlari, dantelli lentalar, g'isht yoki plitkalar bilan qoplangan yo'llar, kristall raqamlar tabiiy chegaralarga ega bo'lmagan naqshlarni hosil qiladi. Kitob chop etishda qo'llaniladigan naqshlarni o'rganishda, plitkali pollarni loyihalashda bo'lgani kabi, simmetriya elementlari ham aniqlandi. Dekorativ chegaralar musiqa bilan bog'liq. Musiqada simmetrik konstruksiya elementlariga takrorlash (tarjima) va teskari (aks ettirish) amallari kiradi. Aynan shu simmetriya elementlari chegaralarda uchraydi. Ko'pgina musiqalar qat'iy simmetrik bo'lmasa-da, ko'plab musiqa qismlari simmetriya operatsiyalariga asoslangan. Ular, ayniqsa, bolalar qo'shiqlarida sezilarli bo'lib, ularni eslab qolish juda oson. Simmetriya operatsiyalari o'rta asrlar va Uyg'onish davri musiqasida, barokko davri musiqasida (ko'pincha juda murakkab shaklda) uchraydi. I.S. davrida. Bax, simmetriya kompozitsiyaning muhim printsipi bo'lganida, musiqiy boshqotirma o'yini keng tarqaldi. Ulardan biri sirli "kanonlarni" hal qilish edi. Kanon - ko'p ovozli musiqaning bir shakli bo'lib, bir ovoz boshchiligidagi mavzuni boshqa ovozlarda ijro etishga asoslangan. Bastakor mavzuni taklif qiladi va tinglovchilar mavzuni takrorlashda ishlatmoqchi bo'lgan simmetriya operatsiyalarini taxmin qilishlari kerak edi.

Tabiat qarama-qarshi turdagi jumboqlarni o'rnatadi: bizga tugallangan kanon taklif etiladi va biz mavjud naqshlar va simmetriya asosidagi qoidalar va motivlarni topishimiz kerak va aksincha, motivni turli qoidalarga muvofiq takrorlashda paydo bo'ladigan naqshlarni izlashimiz kerak. Birinchi yondashuv materiya, san'at, musiqa va tafakkurning tuzilishini o'rganishga olib keladi. Ikkinchi yondashuv bizni qadim zamonlardan beri rassomlar, me'morlar, musiqachilar va olimlar bilan bog'liq bo'lgan dizayn yoki reja muammosi bilan to'qnashadi.

Spiral burilishlar . Tarjima aks ettirish yoki aylantirish bilan birlashtirilishi mumkin, bu esa yangi simmetriya operatsiyalarini yaratadi. Aylanish o'qi bo'ylab masofa bo'ylab tarjima bilan birga ma'lum miqdordagi graduslik aylanish spiral simmetriyani - spiral zinapoyaning simmetriyasini hosil qiladi. Ko'pgina o'simliklarning poyasida barglarning joylashishi spiral simmetriyaga misol bo'ladi. Kungaboqar boshi geometrik spirallarda joylashgan, markazdan tashqariga qarab ochilgan kurtaklarga ega. Spiralning eng yosh a'zolari markazda joylashgan. Bunday tizimlarda qarama-qarshi yo'nalishda ochiladigan va to'g'ri chiziqlarga yaqin burchaklarda kesishadigan ikkita spiral turkumini ko'rish mumkin. Ammo o'simlik dunyosidagi simmetriyaning namoyon bo'lishi qanchalik qiziqarli va jozibali bo'lmasin, rivojlanish jarayonlarini boshqaradigan ko'plab sirlar mavjud. Tabiatning spiralga moyilligi haqida gapirgan Gyotega ergashib, bu harakat logarifmik spiral bo'ylab, har safar markaziy, qo'zg'almas nuqtadan boshlanib, tarjima harakatini (cho'zish) aylanish bilan birlashtirgan holda amalga oshiriladi, deb taxmin qilishimiz mumkin.

Kommutatsiya simmetriyasi . Fizik simmetriyalar sonining yanada kengayishi kvant mexanikasining rivojlanishi bilan bog'liq. Mikrokosmosdagi simmetriyaning maxsus turlaridan biri o'rin almashish simmetriyasidir. U ma'lum traektoriyalar bo'ylab harakatlanmaydigan bir xil mikrozarrachalarning tubdan farqlanmasligiga asoslanadi va ularning pozitsiyalari to'lqin funktsiyasi modulining kvadrati bilan bog'liq bo'lgan ehtimollik xususiyatlariga ko'ra baholanadi. Kommutatsiya simmetriyasi shundan iboratki, kvant zarralari "qayta tartibga solinganda" ehtimollik xarakteristikalari o'zgarmaydi; to'lqin funktsiyasining kvadrat moduli doimiy qiymatdir.

O'xshashlik simmetriyasi . Simmetriyaning yana bir turi o'xshashlik simmetriyasi bo'lib, figuraning o'xshash qismlari va ular orasidagi masofalarning bir vaqtning o'zida ko'payishi yoki kamayishi bilan bog'liq. Bunday simmetriyaga misol matryoshka qo'g'irchog'idir. Bunday simmetriya tirik tabiatda juda keng tarqalgan. Bu barcha o'sayotgan organizmlar tomonidan namoyon bo'ladi.

Simmetriya masalalari zamonaviy fizikada hal qiluvchi rol o'ynaydi. Tabiatning dinamik qonunlari simmetriyaning ma'lum turlari bilan tavsiflanadi. Umumiy ma'noda fizik qonunlarning simmetriyasi ularning ma'lum o'zgarishlarga nisbatan o'zgarmasligini anglatadi. Shuni ham ta'kidlash kerakki, ko'rib chiqilayotgan simmetriya turlari ma'lum qo'llash chegaralariga ega. Masalan, o'ng va chap simmetriya faqat kuchli elektromagnit o'zaro ta'sirlar hududida mavjud, ammo zaiflarda buziladi. Izotopik o'zgarmaslik faqat elektromagnit kuchlar hisobga olinganda amal qiladi. Simmetriya kontseptsiyasini qo'llash uchun siz to'rtta omilni hisobga oladigan ma'lum bir tuzilmani kiritishingiz mumkin:

· o'rganilayotgan narsa yoki hodisa;

· simmetriyaga nisbatan qaraladigan transformatsiya;

· Ob'ekt yoki hodisaning har qanday xossalarining o'zgarmasligi, ko'rib chiqilayotgan simmetriyani ifodalash. Fizik qonunlar simmetriyasi va saqlanish qonunlari o'rtasidagi bog'liqlik;

· simmetriyaning har xil turlarini qo'llash chegaralari.

Fizik tizimlar yoki qonuniyatlarning simmetriya xossalarini o‘rganish maxsus matematik tahlildan, birinchi navbatda, hozirda qattiq jismlar fizikasi va kristallografiyada eng rivojlangan guruhlar nazariyasi tushunchalaridan foydalanishni talab qiladi.

3-bob. Qattiq jismlardagi nuqsonlar turlari

Barcha haqiqiy qattiq jismlar, ham monokristal, ham polikristal, strukturaviy nuqsonlar deb ataladigan narsalarni o'z ichiga oladi, ularning turlari, kontsentratsiyasi va harakati juda xilma-xil bo'lib, tabiatga, materiallarni olish shartlariga va tashqi ta'sirlarning tabiatiga bog'liq. Tashqi ta'sirlar natijasida hosil bo'lgan ko'pgina nuqsonlar termodinamik jihatdan beqaror bo'lib, bu holda tizimning holati hayajonlangan (muvozanatsizlik). Bunday tashqi ta'sirlar harorat, bosim, zarrachalar va yuqori energiyali kvantlar bilan nurlanish, aralashmalarning kiritilishi, polimorf va boshqa transformatsiyalar paytida fazaning qattiqlashishi, mexanik ta'sirlar va boshqalar bo'lishi mumkin. Muvozanat holatiga o'tish turli yo'llar bilan sodir bo'lishi mumkin va, qoida tariqasida, bir qator metastabil holatlar orqali amalga oshiriladi.

Xuddi shu turdagi nuqsonlar bir xil yoki boshqa turdagi nuqsonlar bilan o'zaro ta'sirlashib, nuqsonlarning yangi assotsiatsiyasini yo'q qilishi yoki yaratishi mumkin. Bu jarayonlar tizim energiyasining pasayishi bilan birga keladi.

Kristal panjaradagi atomlarning davriy joylashishini ma'lum bir nuqson tufayli yuzaga keladigan N yo'nalishlari soniga qarab, nuqsonlar ajratiladi:

· Nuqta (nol o'lchovli, N=0);

· Chiziqli (bir o'lchovli, N=1);

· Yuzaki (ikki o'lchovli, N=2);

· Hajmi (uch o'lchovli, N=3);

Endi biz har bir nuqsonni batafsil ko'rib chiqamiz.

3.1 Nuqta kamchiliklari

Nol o'lchovli (yoki nuqta) kristall nuqsonlarga atomlarning kichik guruhini almashtirish yoki almashtirish bilan, shuningdek, aralashmalar bilan bog'liq bo'lgan barcha nuqsonlar kiradi. Ular isitish, doping paytida, kristall o'sishi paytida va radiatsiya ta'siri natijasida paydo bo'ladi. Ular implantatsiya natijasida ham kiritilishi mumkin. Bunday nuqsonlarning xossalari va ularning hosil bo'lish mexanizmlari, jumladan, harakat, o'zaro ta'sir, yo'q qilish va bug'lanish eng yaxshi o'rganilgan.

· Vakansiya - kristall panjaraning erkin, band bo'lmagan atom, tugun.

· To'g'ri interstitsial atom - birlik hujayraning interstitsial holatida joylashgan asosiy element atomi.

· Nopoklik atomini almashtirish - kristall panjaraning tugunida bir turdagi atomni boshqa turdagi atom bilan almashtirish. O'rnini bosuvchi pozitsiyalar o'lchamlari va elektron xossalari bo'yicha asosiy atomlardan nisbatan kam farq qiladigan atomlarni o'z ichiga olishi mumkin.

· Interstitsial nopoklik atomi - nopoklik atomi kristall panjaraning oraliqlarida joylashgan. Metalllarda oraliq aralashmalar odatda vodorod, uglerod, azot va kisloroddir. Yarimo'tkazgichlarda bular tarmoqli oralig'ida chuqur energiya darajasini yaratadigan aralashmalar, masalan, silikondagi mis va oltin.

Kristallarda bir nechta nuqta nuqsonlaridan tashkil topgan komplekslar ham tez-tez kuzatiladi, masalan, Frenkel nuqsoni (bo'sh joy + o'z oraliq atomi), ikki vakansiya (vakansiya + bo'sh joy), A-markaz (bo'sh joy + kremniy va germaniydagi kislorod atomi) va boshqalar.

Nuqta nuqsonlarining termodinamiği. Nuqta nuqsonlari kristallning energiyasini oshiradi, chunki har bir nuqsonni hosil qilish uchun ma'lum miqdorda energiya sarflangan. Elastik deformatsiya bo'sh joy hosil bo'lish energiyasining juda kichik qismini keltirib chiqaradi, chunki ionlarning siljishi 1% dan oshmaydi va mos keladigan deformatsiya energiyasi eV ning o'ndan bir qismini tashkil qiladi. Interstitsial atomning hosil bo'lishi jarayonida qo'shni ionlarning siljishi atomlararo masofaning 20% ​​ga yetishi mumkin va panjara elastik deformatsiyasining tegishli energiyasi bir necha eV ga etishi mumkin. Nuqta nuqsonining shakllanishining asosiy ulushi atom tuzilishining davriyligi va atomlar orasidagi bog'lanish kuchlarining buzilishi bilan bog'liq. Metalldagi nuqta nuqsoni butun elektron gaz bilan o'zaro ta'sir qiladi. Saytdan musbat ionni olib tashlash nuqta manfiy zaryadni kiritishga teng; o'tkazuvchanlik elektronlari bu zaryaddan qaytariladi, bu ularning energiyasini oshiradi. Nazariy hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, misning fcc panjarasida vakansiya hosil bo'lish energiyasi taxminan 1 eV, oraliq atomniki esa 2,5 dan 3,5 eV gacha.

O'zining nuqta nuqsonlari hosil bo'lishida kristal energiyasining ortishiga qaramay, ular panjarada termodinamik muvozanatda bo'lishi mumkin, chunki ularning shakllanishi entropiyaning oshishiga olib keladi. Yuqori haroratlarda nuqta nuqsonlari hosil bo'lishi tufayli erkin energiyaning TS entropiya atamasining ortishi umumiy kristal energiyasi U o'sishini qoplaydi va erkin energiya minimal bo'lib chiqadi.

Bo'sh ish o'rinlarining muvozanat konsentratsiyasi:

Qayerda E 0 - bitta vakansiyani shakllantirish energiyasi; k- Boltsman doimiysi, T- mutlaq harorat. Xuddi shu formula interstitsial atomlar uchun ham amal qiladi. Formula shuni ko'rsatadiki, bo'sh ish o'rinlarining kontsentratsiyasi haroratga kuchli bog'liq bo'lishi kerak. Hisoblash formulasi oddiy, ammo aniq miqdoriy qiymatlarni faqat nuqson shakllanishining energiya qiymatini bilish orqali olish mumkin. Bu qiymatni nazariy jihatdan hisoblash juda qiyin, shuning uchun faqat taxminiy hisob-kitoblar bilan kifoyalanish kerak.

Defekt hosil bo'lish energiyasi ko'rsatkichga kiritilganligi sababli, bu farq vakansiyalar va interstitsial atomlarning kontsentratsiyasida katta farqni keltirib chiqaradi. Shunday qilib, misda 1000 ° C da, interstitsial atomlarning kontsentratsiyasi faqat 10?39 ni tashkil qiladi, bu haroratda bo'sh joylarning kontsentratsiyasidan 35 daraja kamroq. Ko'pgina metallar uchun xarakterli bo'lgan zich o'rashlarda oraliq atomlarning shakllanishi juda qiyin va bunday kristallardagi bo'sh joylar asosiy nuqta nuqsonlari (nopoklik atomlarini hisobga olmaganda).

Nuqta nuqsonlarining migratsiyasi. Tebranish harakatini boshdan kechirayotgan atomlar doimiy ravishda energiya almashadilar. Issiqlik harakatining tasodifiyligi tufayli energiya turli atomlar o'rtasida notekis taqsimlanadi. Bir nuqtada, atom o'z qo'shnilaridan shunday ortiqcha energiya olishi mumkinki, u panjarada qo'shni pozitsiyani egallaydi. Kristallarning asosiy qismida nuqta nuqsonlarining ko'chishi (harakati) shunday sodir bo'ladi.

Agar bo'sh joyni o'rab turgan atomlardan biri bo'sh joyga o'tsa, u holda bo'sh joy mos ravishda o'z joyiga o'tadi. Muayyan vakansiyani ketma-ket siljitishning elementar aktlari turli atomlar tomonidan amalga oshiriladi. Rasmda ko'rinib turibdiki, bir-biriga yaqin o'ralgan sharlar (atomlar) qatlamida to'plardan birini bo'sh joyga ko'chirish uchun u 1 va 2-to'plarni bir-biridan uzoqlashtirishi kerak.Demak, tugundagi joydan harakat qilish kerak, bu erda atomning energiyasi minimal bo'lib, energiya ham minimal bo'lgan qo'shni bo'sh tugungacha, atom potentsial energiya ortib borayotgan holatdan o'tishi va energiya to'sig'ini engib o'tishi kerak. Buning uchun atom qo'shnilaridan ortiqcha energiyani olishi kerak, u yangi holatga "siqish" paytida yo'qotadi. Energiya to'sig'ining balandligi E m deyiladi vakansiya migratsiyasini faollashtirish energiyasi.

Nuqta nuqsonlarining manbalari va chuqurliklari. Nuqta nuqsonlarining asosiy manbai va cho'kishi chiziqli va sirt nuqsonlaridir. Katta mukammal monokristallarda o'ziga xos nuqta nuqsonlarining o'ta to'yingan qattiq eritmasining parchalanishi deb ataladigan hosil bo'lishi mumkin. mikrodefektlar.

Nuqta nuqsonlari komplekslari. Nuqta nuqsonlarining eng oddiy kompleksi ikki vakansiyadir (divakansiya): qo'shni panjara joylarida joylashgan ikkita vakansiya. Ikki yoki undan ortiq nopoklik atomlaridan tashkil topgan komplekslar, shuningdek, nopoklik atomlari va o'zlarining nuqta nuqsonlari metallar va yarim o'tkazgichlarda katta rol o'ynaydi. Xususan, bunday komplekslar qattiq jismlarning mustahkamligi, elektr va optik xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin.

3.2 Chiziqli nuqsonlar

Bir o'lchovli (chiziqli) nuqsonlar kristall nuqsonlar bo'lib, ularning o'lchamlari bir yo'nalishda panjara parametridan ancha katta, qolgan ikkitasida esa - u bilan solishtirish mumkin. Chiziqli nuqsonlarga dislokatsiyalar va disklinatsiyalar kiradi. Umumiy ta'rif: dislokatsiya - bu kristaldagi to'liq bo'lmagan kesish maydonining chegarasi. Dislokatsiyalar siljish vektori (Burger vektori) va u bilan dislokatsiya chizig‘i orasidagi m burchak bilan tavsiflanadi. m = 0 bo'lganda dislokatsiya vintli dislokatsiya deyiladi; c=90° da - chekka; boshqa burchaklarda u aralashtiriladi va keyin spiral va chekka komponentlarga parchalanishi mumkin. Dislokatsiyalar kristall o'sishi paytida paydo bo'ladi; uning plastik deformatsiyasi paytida va boshqa ko'p hollarda. Ularning tashqi ta'sirlar ostida taqsimlanishi va xatti-harakati eng muhim mexanik xususiyatlarni, xususan, mustahkamlik, egiluvchanlik va boshqalarni aniqlaydi. Disklinatsiya - kristalning to'liq bo'lmagan aylanish hududining chegarasi. Aylanish vektori bilan tavsiflanadi.

3.3 Yuzaki nuqsonlar

Bu sinfning asosiy vakili nuqsoni kristallning sirtidir. Boshqa holatlar - materialning don chegaralari, jumladan, past burchakli chegaralar (dislokatsiyalar assotsiatsiyasini ifodalovchi), egizak tekisliklari, faza interfeyslari va boshqalar.

3.4 Volumetrik nuqsonlar

Bularga teshiklar va kanallarni tashkil etuvchi bo'sh ish o'rinlari klasterlari kiradi; turli nuqsonlarga (bezatish) yotqizilgan zarralar, masalan, gaz pufakchalari, ona suyuqlik pufakchalari; sektorlar (soat soatlari) va o'sish zonalari ko'rinishidagi aralashmalarning to'planishi. Qoida tariqasida, bu nopoklik fazalarining teshiklari yoki qo'shimchalari. Ular ko'plab nuqsonlarning konglomeratidir. Kelib chiqishi: kristall o'sish rejimlarining buzilishi, o'ta to'yingan qattiq eritmaning parchalanishi, namunalarning ifloslanishi. Ba'zi hollarda (masalan, yog'ingarchilikning qattiqlashishi paytida), uning jismoniy xususiyatlarini o'zgartirish uchun materialga hajmli nuqsonlar maxsus kiritiladi.

4-bob. Qabul qilingankristallar yo'q

Fan va texnologiyaning rivojlanishi tabiatda kamdan-kam uchraydigan ko'plab qimmatbaho toshlar yoki oddiy kristallar asboblar va mashinalar qismlarini ishlab chiqarish, ilmiy tadqiqotlar uchun juda zarur bo'lib qolganiga olib keldi. Ko'pgina kristallarga bo'lgan talab shunchalik oshdiki, uni eski ishlab chiqarish ko'lamini kengaytirish va yangi tabiiy konlarni qidirish orqali qondirish mumkin emas edi.

Bundan tashqari, texnologiyaning ko'plab sohalari va ayniqsa ilmiy tadqiqotlar mukammal kristalli tuzilishga ega bo'lgan juda yuqori kimyoviy tozalikdagi monokristallarni tobora ko'proq talab qilmoqda. Tabiatda topilgan kristallar bu talablarga javob bermaydi, chunki ular idealdan juda uzoq sharoitlarda o'sadi.

Shunday qilib, ko'plab elementlar va kimyoviy birikmalarning monokristallarini sun'iy ishlab chiqarish texnologiyasini ishlab chiqish vazifasi paydo bo'ldi.

"Marvarid" yasashning nisbatan oddiy usulini ishlab chiqish uning qimmatli bo'lishini to'xtatishiga olib keladi. Bu qimmatbaho toshlarning aksariyati tabiatda keng tarqalgan kimyoviy elementlar va birikmalarning kristallari ekanligi bilan izohlanadi. Shunday qilib, olmos uglerod kristalli, yoqut va sapfir turli xil aralashmalarga ega alyuminiy oksidi kristallaridir.

Keling, monokristallarni etishtirishning asosiy usullarini ko'rib chiqaylik. Bir qarashda, eritmadan kristallanish juda oddiy bo'lib tuyulishi mumkin. Moddani erish nuqtasidan yuqoriroq isitish, eritmani olish va keyin uni sovutish kifoya. Aslida, bu to'g'ri yo'l, lekin agar maxsus choralar ko'rilmasa, eng yaxshi holatda siz polikristal namunaga ega bo'lasiz. Agar tajriba, masalan, kvarts, oltingugurt, selen, shakar bilan o'tkazilsa, ular eritmalarining sovish tezligiga qarab, kristall yoki amorf holatda qotib qolishi mumkin bo'lsa, unda amorf jism mavjudligiga kafolat yo'q. olinmaydi.

Bitta kristallni etishtirish uchun sekin sovutish etarli emas. Avval eritmaning kichik bir maydonini sovutish va undagi kristalning "yadrolanishini" olish kerak, so'ngra "yadrolanish" atrofidagi eritmani ketma-ket sovutib, kristalning butun hajmi bo'ylab o'sishiga imkon bering. eritish. Bu jarayonga eritma solingan tigelni vertikal trubkali pechdagi teshik orqali sekin tushirish orqali erishish mumkin. Kristal tigelning pastki qismida yadrolanadi, chunki u avval pastroq haroratlar mintaqasiga kiradi va keyin asta-sekin eritmaning butun hajmida o'sib boradi. Tigelning pastki qismi maxsus tor qilib, konusga qaratiladi, shunda unda faqat bitta kristalli yadro bo'lishi mumkin.

Bu usul ko'pincha sink, kumush, alyuminiy, mis va boshqa metallarning kristallarini, shuningdek, natriy xlorid, kaliy bromid, litiy ftorid va optik sanoatda ishlatiladigan boshqa tuzlarni etishtirish uchun ishlatiladi. Bir kun ichida siz taxminan bir kilogramm og'irlikdagi tosh tuzi kristalini o'stirishingiz mumkin.

Ta'riflangan usulning nochorligi - bu kristallarning tigel moddasi bilan ifloslanishi. kristall nuqsonli simmetriya xossasi

Masalan, korund (yaqut, safir) etishtirish uchun ishlatiladigan eritmadan kristall etishtirishning tigelsiz usuli bu kamchilikka ega emas. 2-100 mkm o'lchamdagi donalardan olingan eng yaxshi alyuminiy oksidi kukuni bunkerdan yupqa oqim bilan quyiladi, kislorod-vodorod alangasidan o'tib, eritiladi va tomchilar shaklida o'tga chidamli material tayoqchasiga tushadi. Rodning harorati alyuminiy oksidining erish nuqtasidan (2030 ° C) bir oz pastroqda saqlanadi. Alyuminiy oksidi tomchilari uning ustiga soviydi va sinterlangan korund massasining qobig'ini hosil qiladi. Soat mexanizmi asta-sekin (10-20 mm / soat) novdani pasaytiradi va uning ustida kesilmagan korund kristalli asta-sekin o'sib boradi, shakli teskari nokga o'xshaydi, bu bula deb ataladi.

Tabiatda bo'lgani kabi, eritmadan kristall olish ikkita usulga to'g'ri keladi. Ulardan birinchisi to‘yingan eritmadan erituvchini sekin bug‘lantirishdan, ikkinchisi esa eritma haroratini sekin pasaytirishdan iborat. Ikkinchi usul ko'proq qo'llaniladi. Erituvchi sifatida suv, spirtlar, kislotalar, erigan tuzlar va metallar ishlatiladi. Eritmadan kristallarni etishtirish usullarining kamchiliklari kristallarning erituvchi zarralari bilan ifloslanish ehtimoli hisoblanadi.

Kristal o'ta to'yingan eritmaning darhol uni o'rab turgan joylaridan o'sadi. Natijada, kristall yaqinidagi eritma undan uzoqroqqa qaraganda kamroq to'yingan bo'lib chiqadi. O'ta to'yingan eritma to'yingandan og'irroq bo'lganligi sababli, o'sib borayotgan kristall yuzasida doimo "ishlatilgan" eritmaning yuqoriga qarab oqimi mavjud. Eritmani bunday aralashtirishsiz kristall o'sishi tezda to'xtaydi. Shuning uchun eritma ko'pincha qo'shimcha ravishda aralashtiriladi yoki kristall aylanadigan ushlagichga o'rnatiladi. Bu sizga yanada rivojlangan kristallarni etishtirish imkonini beradi.

O'sish tezligi qanchalik past bo'lsa, olingan kristallar shunchalik yaxshi bo'ladi. Bu qoida barcha etishtirish usullari uchun amal qiladi. Shakar va stol tuzining kristallarini uyda suvli eritmadan osongina olish mumkin. Ammo, afsuski, barcha kristallarni osonlik bilan o'stirish mumkin emas. Misol uchun, eritmadan kvarts kristallarini ishlab chiqarish 400 ° C haroratda va 1000 da bosimda sodir bo'ladi.

5-bob. Kristallarning xossalari

Turli kristallarga nazar tashlasak, ularning barchasi shakli har xil, ammo ularning har biri nosimmetrik tanani ifodalaydi. Darhaqiqat, simmetriya kristallarning asosiy xususiyatlaridan biridir. Jismlar teng, bir xil qismlardan iborat bo'lsa, ularni simmetrik deb ataymiz.

Barcha kristallar nosimmetrikdir. Bu shuni anglatadiki, har bir kristalli ko'pburchakda simmetriya tekisliklarini, simmetriya o'qlarini, simmetriya markazlarini va boshqa simmetriya elementlarini topish mumkin, shunda ko'pburchakning bir xil qismlari bir-biriga mos keladi. Simmetriya bilan bog'liq yana bir tushunchani kiritamiz - qutblilik.

Har bir kristalli ko'pburchak simmetriya elementlarining ma'lum bir to'plamiga ega. Berilgan kristallga xos bo'lgan barcha simmetriya elementlarining to'liq to'plamiga simmetriya sinfi deyiladi. Ularning soni cheklangan. Kristallarda simmetriyaning 32 turi mavjudligi matematik jihatdan isbotlangan.

Keling, kristalldagi simmetriya turlarini batafsil ko'rib chiqaylik. Birinchidan, kristallar faqat 1, 2, 3, 4 va 6 tartibli simmetriya o'qlariga ega bo'lishi mumkin. Shubhasiz, 5, 7 va undan yuqori darajali simmetriya o'qlari mumkin emas, chunki bunday tuzilish bilan atom qatorlari va tarmoqlari bo'shliqni doimiy ravishda to'ldirmaydi, atomlarning muvozanat pozitsiyalari o'rtasida bo'shliqlar va bo'shliqlar paydo bo'ladi. Atomlar eng barqaror holatda bo'lmaydi va kristall struktura qulab tushadi.

Kristalli ko'pburchakda siz simmetriya elementlarining turli kombinatsiyalarini topishingiz mumkin - ba'zilarida kam, boshqalari ko'p. Simmetriyaga ko'ra, birinchi navbatda simmetriya o'qlari bo'ylab kristallar uch toifaga bo'linadi.

Eng yuqori toifaga eng nosimmetrik kristallar kiradi, ular 2, 3 va 4 tartibli bir nechta simmetriya o'qlariga ega bo'lishi mumkin, 6-darajali o'qlar yo'q, ular tekisliklari va simmetriya markazlariga ega bo'lishi mumkin. Bu shakllar kub, oktaedr, tetraedr va boshqalarni o'z ichiga oladi. Ularning barchasi umumiy xususiyatga ega: ular barcha yo'nalishlarda taxminan bir xil.

O'rta toifadagi kristallar 3, 4 va 6 tartibli o'qlarga ega bo'lishi mumkin, lekin bir vaqtning o'zida faqat bitta. 2-tartibdagi bir nechta o'qlar bo'lishi mumkin; simmetriya tekisliklari va simmetriya markazlari mumkin. Ushbu kristallarning shakllari: prizmalar, piramidalar va boshqalar. Umumiy xususiyat: simmetriyaning asosiy o'qi bo'ylab va bo'ylab keskin farq.

Yuqori toifadagi kristallarga quyidagilar kiradi: olmos, kvarts, germaniy, kremniy, mis, alyuminiy, oltin, kumush, kulrang qalay, volfram, temir. O'rta toifaga: grafit, yoqut, kvarts, sink, magniy, oq qalay, turmalin, beril. Eng pastgacha: gips, slyuda, mis sulfat, Rochelle tuzi va boshqalar. Albatta, bu ro'yxatda mavjud bo'lgan barcha kristallar emas, balki ulardan faqat eng mashhurlari keltirilgan.

Kategoriyalar o'z navbatida etti tizimga bo'lingan. Yunon tilidan tarjima qilingan "singoniya" "o'xshash burchak" degan ma'noni anglatadi. Bir xil simmetriya o'qlariga ega bo'lgan va shuning uchun strukturasidagi aylanish burchaklari o'xshash bo'lgan kristallar kristall tizimga birlashtirilgan.

Kristallarning fizik xususiyatlari ko'pincha ularning tuzilishi va kimyoviy tarkibiga bog'liq.

Birinchidan, kristallarning ikkita asosiy xususiyatini eslatib o'tish kerak. Ulardan biri anizotropiyadir. Bu atama yo'nalishga qarab xususiyatlarning o'zgarishini anglatadi. Shu bilan birga, kristallar bir hil jismlardir. Kristalli moddaning bir jinsliligi shundan iboratki, uning bir xil shakldagi va bir xil yo'nalishdagi ikkita bo'limi bir xil xususiyatlarga ega.

Keling, birinchi navbatda elektr xususiyatlari haqida gapiraylik. Aslida, kristallarning elektr xossalarini metallar misolida ko'rib chiqish mumkin, chunki metallar o'zlarining holatlaridan birida kristalli agregatlar bo'lishi mumkin. Metall ichida erkin harakatlanadigan elektronlar tashqariga chiqa olmaydi, bu energiya talab qiladi. Agar bu holda nurlanish energiyasi sarflansa, elektron abstraktsiya ta'siri fotoelektrik effekt deb ataladi. Xuddi shunday ta'sir monokristallarda ham kuzatiladi. Molekulyar orbitadan yirtilgan elektron kristall ichida qolib, ikkinchisida metall o'tkazuvchanlikni keltirib chiqaradi (ichki fotoelektrik effekt). Oddiy sharoitlarda (nurlanishsiz) bunday ulanishlar elektr tokining o'tkazgichlari emas.

Kristallardagi yorug'lik to'lqinlarining harakatini E. Bertolin o'rganib, kristalldan o'tganda to'lqinlarning nostandart harakat qilishini birinchi bo'lib payqadi. Bir kuni Bertalin Islandiya shpatining ikki burchakli burchaklarini chizib, kristallni chizmalarga qo'ydi, keyin olim birinchi marta har bir chiziqning ikkiga bo'linganligini ko'rdi. U barcha shpak kristallari yorug'likni ikkiga bo'lishiga bir necha bor amin bo'lgan, shundan keyingina Bertalin "Ajoyib va ​​g'ayrioddiy sinishi kashf qilinishiga olib kelgan qo'sh sindiruvchi Islandiya kristalli bilan tajribalar" risolasini yozgan (1669). Olim o‘z tajribalari natijalarini bir qancha mamlakatlardagi alohida olimlar va akademiyalarga yubordi. Ishlar to'liq ishonchsizlik bilan qabul qilindi. Angliya Fanlar Akademiyasi ushbu qonunni sinab ko'rish uchun bir guruh olimlarni ajratdi (Nyuton, Boyl, Guk va boshqalar). Ushbu nufuzli komissiya hodisani tasodifiy, qonunni esa mavjud emas deb tan oldi. Bertalinning tajribalari natijalari unutildi.

Faqat 20 yil o'tgach, Kristian Gyuygens Bertalin kashfiyotining to'g'riligini tasdiqladi va o'zi kvartsda qo'sh sinishlikni topdi. Keyinchalik bu xususiyatni o'rgangan ko'plab olimlar nafaqat Islandiya shpati, balki boshqa ko'plab kristallar ham yorug'likni ikkiga bo'lishlarini tasdiqladilar.

...

Shunga o'xshash hujjatlar

Kristal tuzilishi. Qattiq jismlar fizikasining roli, predmeti va vazifalari. Kristalli va amorf jismlar. Kristall panjaralarning turlari. Kristallardagi bog'lanish turlari. Qattiq jismlarning kristall tuzilmalari. Suyuq kristallar. Kristal nuqsonlari.

ma'ruza, 03/13/2007 qo'shilgan


Moddaning kondensatsiyalangan holati tushunchasi va asosiy belgilari, xarakterli jarayonlar. Kristalli va amorf jismlar. Kristal anizotropiyaning mohiyati va xususiyatlari. Polikristallar va polimerlarning o'ziga xos xususiyatlari. Kristallarning issiqlik xossalari va tuzilishi.

ma'ruzalar kursi, 21/02/2009 qo'shilgan


Qattiq jismning umumiy xossalari, holati. Qattiq jismning lokalizatsiyalangan va delokalizatsiyalangan holatlari, o'ziga xos xususiyatlari. Qattiq jismlardagi kimyoviy bog'lanishlarning mohiyati, turlari. Buzilmagan panjaralarda mahalliy va nolokal tavsiflar. Nuqta kamchiliklari.

o'quv qo'llanma, 21/02/2009 qo'shilgan


Kristallar haqiqiy qattiq moddalardir. Kristallardagi nuqta nuqsonlarining termodinamiği, ularning migratsiyasi, manbalari va cho'kishlari. Dislokatsiyani, qattiq jismlarning kristall tuzilishidagi chiziqli nuqsonni o'rganish. Ikki o'lchovli va uch o'lchovli nuqsonlar. Amorf qattiq jismlar.

hisobot, 01/07/2015 qo'shilgan


Qattiq jism fizikasi zamonaviy texnologik jamiyat tayanadigan ustunlardan biridir. Qattiq jismlarning fizik tuzilishi. Kristallarning simmetriyasi va tasnifi. Deformatsiya va kuchlanishning xususiyatlari. Kristal nuqsonlari, kuchini oshirish usullari.

taqdimot, 02/12/2010 qo'shilgan


Uzluksiz simmetriya elementlarini qo'shish. Simmetriyaning ikkita parallel tekisligida izchil aks ettirish. Simmetriya tekisligining yig'indisi va unga perpendikulyar tarjima. Tarjima vektorining unga perpendikulyar o'qlarga ta'sirining xarakteristikasi.

taqdimot, 23.09.2013 qo'shilgan


Qattiq jismlarning kristall va amorf holatlari, nuqta va chiziqli nuqsonlar sabablari. Kristallarning yadrolanishi va o'sishi. Qimmatbaho toshlar, qattiq eritmalar va suyuq kristallarni sun'iy ishlab chiqarish. Xolesterik suyuq kristallarning optik xossalari.

referat, 26.04.2010 qo'shilgan


Bir jinsli bo'lmagan yarimo'tkazgich namunalarining fotoelektrik xususiyatlari. Noto'g'ri taqsimlangan elektron tuzoqlar mavjudligida ohmik kontaktning energiya tuzilishi. Gaz razryadda qayta ishlangan kristallarning fotoelektrik xossalari.

dissertatsiya, 03/18/2008 qo'shilgan


Haqiqiy kristallardagi nuqsonlar, bipolyar tranzistorlarning ishlash printsipi. Interstitsial va o'rnini bosuvchi qattiq eritmalarda kristall panjaraning buzilishi. Yarimo'tkazgichlarda yuza hodisalari. Transistor parametrlari va emitent oqimini uzatish koeffitsienti.

test, 22.10.2009 qo'shilgan


Suvdagi vodorod bog'lanishi, uning asosiy mezonlari. Suvning anomal xossalari. Elektroliz va elektrolitlar haqida tushuncha. Elektrokristallanish va uning qonuniyatlari. Suvning elektrokristallanish jarayonida vodorod bog'lari tarmog'ining dinamikasi. Kristalli va amorf muzlar.

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

Har bir inson jismlarni qattiq va suyuqlikka osongina ajrata oladi. Biroq, bu bo'linish faqat tashqi belgilarga asoslangan bo'ladi. Qattiq jismlarning qanday xossalari borligini bilish uchun ularni qizdiramiz. Ba'zi jismlar yonishni boshlaydi (o'tin, ko'mir) - bu organik moddalar. Boshqalar past haroratlarda ham yumshaydi (qatronlar) - bular amorf. Qattiq jismlarning maxsus guruhiga haroratning isitish vaqtiga bog'liqligi 12-rasmda ko'rsatilgan. Bular kristalli qattiq jismlardir. Kristal jismlarning qizdirilgandagi bunday harakati ularning ichki tuzilishi bilan izohlanadi. Kristal jismlar- bular atomlari va molekulalari ma'lum tartibda joylashtirilgan jismlar va bu tartib juda katta masofada saqlanadi. Kristaldagi atomlar yoki ionlarning fazoviy davriy joylashishi deyiladi kristall panjara. Kristal panjaraning atomlar yoki ionlar joylashgan nuqtalari panjara tugunlari deyiladi.

Kristal jismlar monokristal yoki polikristaldir. Monokristal butun hajmi bo'ylab yagona kristall panjaraga ega.

Anizotropiya monokristallar fizik xossalarining yo'nalishga bog'liqligida yotadi. Polikristal Bu kichik, har xil yo'naltirilgan monokristallarning (donalar) birikmasidir va xususiyatlarning anizotropiyasiga ega emas. Aksariyat qattiq moddalar polikristal tuzilishga ega (minerallar, qotishmalar, keramika).

Kristal jismlarning asosiy xossalari quyidagilardir: erish nuqtasining aniqligi, elastikligi, mustahkamligi, xossalarning atomlarning joylashish tartibiga, ya'ni kristall panjara turiga bog'liqligi.

Amorf Bu moddaning butun hajmida atomlar va molekulalarning joylashishida tartib bo'lmagan moddalardir. Kristalli moddalardan farqli o'laroq, amorf moddalar izotropik. Bu xususiyatlar barcha yo'nalishlarda bir xil ekanligini anglatadi. Amorf holatdan suyuqlikka o'tish asta-sekin sodir bo'ladi, aniq erish nuqtasi yo'q. Amorf jismlar elastiklikka ega emas, ular plastikdir. Har xil moddalar amorf holatda bo'ladi: shisha, qatronlar, plastmassalar va boshqalar.

Elastiklik- jismlarning tashqi kuchlar yoki jismlarning deformatsiyasiga sabab bo'lgan boshqa sabablar to'xtatilgandan keyin ularning shakli va hajmini tiklash xususiyati. Qattiq jismning zarrachalarini siljitish xarakteriga ko'ra, uning shakli o'zgarganda yuzaga keladigan deformatsiyalar quyidagilarga bo'linadi: taranglik - siqish, kesish, burish va egilish. Elastik deformatsiyalar uchun Guk qonuni amal qiladi, unga ko'ra elastik deformatsiyalar ularni keltirib chiqaradigan tashqi ta'sirlarga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Siqilish-siqilish deformatsiyasi uchun Guk qonuni quyidagi ko'rinishga ega: , bu erda mexanik kuchlanish, nisbiy cho'zilish, mutlaq cho'zilish, Yang moduli (elastik modul). Elastiklik moddani tashkil etuvchi zarrachalarning o'zaro ta'siri va issiqlik harakati bilan bog'liq.

Jismoniy xossalari va molekulyar tuzilishiga qarab qattiq jismlarning ikkita asosiy sinfi - kristall va amorf bo'ladi.

Ta'rif 1

Amorf jismlar izotropiya kabi xususiyatga ega. Bu tushuncha ularning optik, mexanik va boshqa fizik xossalari va tashqi kuchlarning ularga ta'sir qilish yo'nalishidan nisbatan mustaqil ekanligini bildiradi.

Afmorik jismlarning asosiy xususiyati atomlar va molekulalarning xaotik joylashuvi bo'lib, ular faqat kichik mahalliy guruhlarda to'planadi, har birida bir nechta zarrachalardan ko'p bo'lmaydi.

Bu xususiyat amorf jismlarni suyuqliklarga yaqinlashtiradi. Bunday qattiq moddalarga amber va boshqa qattiq qatronlar, har xil turdagi plastmassa va shisha kiradi. Yuqori harorat ta'sirida amorf jismlar yumshaydi, lekin ularni suyuqlikka aylantirish uchun kuchli issiqlik talab qilinadi.

Barcha kristall jismlar aniq ichki tuzilishga ega. Bir xil tartibda zarrachalar guruhlari vaqti-vaqti bilan bunday jismning butun hajmida takrorlanadi. Bunday strukturani tasavvur qilish uchun odatda fazoviy kristall panjaralar qo'llaniladi. Ular ma'lum bir moddaning molekulalari yoki atomlarining markazlarini tashkil etuvchi ma'lum miqdordagi tugunlardan iborat. Odatda, bunday panjara kerakli molekulalarning bir qismi bo'lgan ionlardan qurilgan. Shunday qilib, osh tuzida ichki tuzilish natriy va xlor ionlaridan iborat bo'lib, molekulalarga juft bo'lib birlashadi. Bunday kristall jismlar ion deb ataladi.

3-rasm. 6. 1 . Stol tuzining kristall panjarasi.

Ta'rif 2

Har bir moddaning tuzilishida bitta minimal komponentni ajratib ko'rsatish mumkin - birlik hujayra.

Kristal tanasi tashkil topgan butun panjarani ma'lum yo'nalishlarda bunday hujayraning tarjimasi (parallel o'tkazish) orqali tuzish mumkin.

Kristal panjaralar turlarining soni cheksiz emas. Hammasi bo'lib 230 tur mavjud bo'lib, ularning aksariyati sun'iy ravishda yaratilgan yoki tabiiy materiallarda topilgan. Strukturaviy panjaralar tana markazli kublar (masalan, temir uchun), yuz markazli kublar (oltin, mis uchun) yoki olti yuzli (magniy, sink) prizma shaklida bo'lishi mumkin.

O'z navbatida, kristall jismlar polikristal va monokristallarga bo'linadi. Ko'pgina moddalar polikristallarga tegishli, chunki ular kristallitlar deb ataladiganlardan iborat. Bular birlashtirilgan va tasodifiy yo'naltirilgan kichik kristallardir. Monokristalli moddalar, hatto sun'iy materiallar orasida ham nisbatan kam uchraydi.

Ta'rif 3

Polikristallar izotropiya xususiyatiga ega, ya'ni barcha yo'nalishlarda bir xil xususiyatlarga ega.

Tananing polikristalli tuzilishi mikroskop ostida va ba'zi materiallar uchun, masalan, quyma temir uchun, hatto yalang'och ko'z bilan ham aniq ko'rinadi.

Ta'rif 4

Polimorfizm- moddaning bir necha bosqichda mavjud bo'lish qobiliyati, ya'ni. fizik xossalari bilan bir-biridan farq qiluvchi kristall modifikatsiyalari.

Boshqa modifikatsiyaga o'tish jarayoni deyiladi polimorfik o'tish.

Sanoat sharoitida yuqori bosim (100 000 atmosferagacha) va yuqori haroratlarda yuzaga keladigan grafitning olmosga aylanishi bunday hodisaga misol bo'lishi mumkin.
(2000 K gacha).

Yagona kristall yoki polikristal namunaning panjara tuzilishini o'rganish uchun rentgen nurlari diffraktsiyasi qo'llaniladi.

Oddiy kristall panjaralar quyidagi rasmda ko'rsatilgan. Shuni hisobga olish kerakki, zarralar orasidagi masofa shunchalik kichikki, uni zarrachalarning o'lchamlari bilan solishtirish mumkin. Aniqlik uchun diagrammalar faqat markazlarning pozitsiyalarini ko'rsatadi.

3-rasm. 6. 2. Oddiy kristall panjaralar: 1 – oddiy kubik panjara; 2 - yuzga markazlashtirilgan kubik panjara; 3 - tanaga markazlashtirilgan kubik panjara; 4 - olti burchakli panjara.

Eng oddiy - kubik panjara: bunday struktura tepalarida zarrachalar bo'lgan kublardan iborat. Yuzga markazlashtirilgan panjara nafaqat uchlarida, balki yuzlarida ham zarrachalarga ega. Misol uchun, osh tuzining kristall panjarasi bir-birining ichiga joylashtirilgan ikkita yuz markazli panjaradan iborat. Tana markazlashtirilgan panjara har bir kubning markazida qo'shimcha zarrachalarga ega.

Metall panjaralar bitta muhim xususiyatga ega. Moddaning ionlari erkin elektronlar gazi bilan o'zaro ta'sir qilish orqali o'z joyida ushlab turiladi. Elektron gaz deb ataladigan narsa atomlar tomonidan berilgan bir yoki bir nechta elektronlar tomonidan hosil bo'ladi. Bunday erkin elektronlar kristallning butun hajmi bo'ylab harakatlanishi mumkin.

3-rasm. 6. 3. Metall kristallning tuzilishi.

Agar siz matnda xatolikni sezsangiz, uni belgilang va Ctrl+Enter tugmalarini bosing

Suyuqlik kabi, lekin ayni paytda shakl. Ular asosan kristall holatda bo'ladi.
Kristallar- bu qattiq jismlar bo'lib, ularning atomlari yoki molekulalari kosmosda ma'lum tartibli pozitsiyalarni egallaydi. Shuning uchun kristallar tekis qirralarga ega. Masalan, oddiy osh tuzining donasi tekis qirralarga ega bo'lib, ular bir-biri bilan to'g'ri burchak hosil qiladi ( 12.1-rasm).

Buni tuzni lupa bilan tekshirish orqali ko'rish mumkin. Qor parchasining shakli geometrik jihatdan qanchalik to'g'ri! Shuningdek, u kristall qattiq jismning ichki tuzilishining geometrik to'g'riligini aks ettiradi - muz ( 12.2-rasm).

Kristallarning anizotropiyasi. Biroq, to'g'ri tashqi shakl kristallning tartibli tuzilishining yagona yoki hatto eng muhim natijasi emas. Asosiysi kristallning fizik xossalarining kristallda tanlangan yo'nalishga bog'liqligi.
Avvalo, kristallarning turli yo'nalishdagi turli mexanik kuchi hayratlanarli. Masalan, slyudaning bir bo'lagi bir yo'nalishda osonlik bilan yupqa plitalarga aylanadi ( 12.3-rasm), lekin uni plitalarga perpendikulyar yo'nalishda sindirish ancha qiyin.

Grafit kristalli ham bir yo'nalishda osonlik bilan chiqib ketadi. Qalam bilan yozganingizda, bu delaminatsiya doimiy ravishda sodir bo'ladi va qog'ozda yupqa grafit qatlamlari qoladi. Bu grafit kristall panjarasi qatlamli tuzilishga ega bo'lganligi sababli sodir bo'ladi. Qatlamlar uglerod atomlaridan tashkil topgan bir qator parallel tarmoqlar orqali hosil bo'ladi ( 12.4-rasm). Atomlar muntazam olti burchakli burchaklarning uchlarida joylashgan. Qatlamlar orasidagi masofa nisbatan katta - olti burchakli tomonning uzunligi taxminan 2 barobar, shuning uchun qatlamlar orasidagi bog'lanishlar ularning ichidagi bog'lanishlarga qaraganda kamroq kuchli.

Ko'pgina kristallar issiqlik va elektrni turli yo'nalishlarda turlicha o'tkazadilar. Kristallarning optik xossalari ham yo'nalishga bog'liq. Shunday qilib, kvarts kristalli yorug'likni unga tushayotgan nurlarning yo'nalishiga qarab turlicha sindiradi.
Fizik xususiyatlarning kristall ichidagi yo'nalishga bog'liqligi deyiladi anizotropiya. Barcha kristall jismlar anizotropdir.
Yagona kristallar va polikristallar. Metalllar kristall tuzilishga ega. Aynan shu metallar bugungi kunda asbob-uskunalar, turli xil mashinalar va mexanizmlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Agar siz nisbatan kattaroq metall bo'lagini olsangiz, unda birinchi qarashda uning kristalli tuzilishi bu qismning ko'rinishida ham, jismoniy xususiyatlarida ham ko'rinmaydi. Oddiy holatda metallar anizotropiyani ko'rsatmaydi.
Gap shundaki, metall odatda birlashtirilgan juda ko'p miqdordagi mayda kristallardan iborat. Mikroskop ostida yoki hatto kattalashtiruvchi oynada ularni ko'rish oson, ayniqsa yangi metall singanida ( 12.5-rasm). Har bir kristallning xossalari yo'nalishga bog'liq, ammo kristallar bir-biriga nisbatan tasodifiy yo'naltirilgan. Natijada, alohida kristallar hajmidan sezilarli darajada kattaroq hajmda metallar ichidagi barcha yo'nalishlar teng bo'ladi va metallarning xususiyatlari barcha yo'nalishlarda bir xil bo'ladi.

Ko'p sonli kichik kristallardan tashkil topgan qattiq jism deyiladi polikristalli. Yagona kristallar deyiladi yagona kristallar.
Katta ehtiyot choralarini ko'rgan holda, katta metall kristalli - bitta kristalli o'stirish mumkin.
Oddiy sharoitda boshlangan ko'plab kristallarning o'sishi ular bir-biriga tegib, bir tanani hosil qilgunga qadar davom etishi natijasida polikristal tana hosil bo'ladi.
Polikristallarga nafaqat metallar kiradi. Masalan, shakarning bir bo'lagi ham polikristal tuzilishga ega.
Ko'pgina kristalli qattiq moddalar polikristaldir, chunki ular ko'plab o'zaro o'sgan kristallardan iborat. Yagona kristallar - monokristallar muntazam geometrik shaklga ega bo'lib, ularning xususiyatlari turli yo'nalishlarda (anizotropiya) farqlanadi.

???
1. Barcha kristall jismlar anizotropmi?
2. Yog'och anizotropdir. Bu kristall tanami?
3. Matnda aytilmagan monokristal va polikristal qattiq jismlarga misollar keltiring.

G.Ya.Myakishev, B.B.Buxovtsev, N.N.Sotskiy, Fizika 10-sinf.

Dars mazmuni dars yozuvlari qo'llab-quvvatlovchi ramka dars taqdimoti tezlashtirish usullari interaktiv texnologiyalar Amaliyot topshiriq va mashqlar o'z-o'zini tekshirish seminarlari, treninglar, keyslar, kvestlar uy vazifalarini muhokama qilish savollari talabalar tomonidan ritorik savollar Tasvirlar audio, videokliplar va multimedia fotosuratlar, rasmlar, grafikalar, jadvallar, diagrammalar, hazil, latifalar, hazillar, komikslar, masallar, maqollar, krossvordlar, iqtiboslar Qo'shimchalar tezislar maqolalar qiziq beshiklar uchun fokuslar darsliklar asosiy va qo'shimcha atamalar lug'ati boshqa Darslik va darslarni takomillashtirishdarslikdagi xatolarni tuzatish darslikdagi parchani, darsdagi innovatsiya elementlarini yangilash, eskirgan bilimlarni yangilari bilan almashtirish Faqat o'qituvchilar uchun mukammal darslar yil uchun kalendar rejasi, uslubiy tavsiyalar, muhokama dasturi Integratsiyalashgan darslar

Agar sizda ushbu dars uchun tuzatishlar yoki takliflaringiz bo'lsa,