6. Типи кристалічних решіток твердих тіл

Усі кристали можна класифікувати за двома ознаками:

• кристалографічна ознака класифікує кристали, ураховуючи тільки просторову періодичність у розташуванні частинок;

• фізична ознака класифікує кристали залежно від виду частинок, які розташовані у вузлах решітки.

Головна відмінність періодичної структури – це її симетрія, тобто властивість суміщатися із собою при деяких просторових переміщеннях, наприклад. при паралельному переносі, повороті і т.ін. Кристалічній решітці відповідають 230 комбінацій елементів симетрії. З переносною симетрією пов’язане поняття тривимірної періодичної структури – просторової решітки або решітки Браве, яка може бути складена повторенням у просторі одного й того самого елементу ­– елементарної комірки. Усього існує 14 типів решітки Браве, які різняться типом симетрії. Елементарна комірка – це паралелепіпед, параметри якого – ребра a, b, c і кути , ,  (рис. 2.30).

За фізичними ознаками розрізняють 4 типи кристалів.

Атомні кристали. У вузлах кристалічної решітки знаходяться нейтральні атоми, які утримуються ковалентним зв’язком квантово-механічного походження. Типові представники: алмаз, графіт, германій, кремній.

Молекулярні кристали. У вузлах знаходяться нейтральні молекули, між якими діють Ван-дер-Ваальсові сили притягання. До молекулярних кристалів належать лід Н₂О, сухий лід СО₂.

Іонні кристали. У вузлах кристалічної решітки почергово знаходяться іони різних знаків. Зв’язок між ними зумовлений електричними (кулонівськими) силами притягання. Типовий представник – сіль NaCl.

Металічні кристали. У вузлах кристалічної решітки знаходяться позитивно заряджені іони металу, між якими рухаються вільні (валентні) електрони, що утворюють електронний газ. Зв’язок у металічних кристалах забезпечений силами притягання між позитивними іонами у вузлах кристала і негативним електронним газом.

7. Дефекти у кристалах

Міцність кристалів залежить від виду зв’язку між частинками, з яких побудований кристал, від типу симетрії, від кількості сусідів у частинок, тобто, насамперед, від упаковки кристала. Але ідеально правильна структура може існувати тільки у малих об’ємах.

В ідхилення від впорядкованого розташування частинок у вузлах решітки називаються дефектами кристалічної решітки. Існують макроскопічні дефекти, які звичайно виникають на стадії утворення і росту кристалів (тріщини, сторонні вкраплення), а також мікроскопічні дефекти, що зумовлені відхиленнями від періодичності на атомарному рівні.

Мікроскопічні дефекти поділяються на точкові та лінійні. До точкових дефектів належать вакансії, міжвузлові атоми і домішкові атоми. Вакансія – це відсутність атома у вузлі решітки. Міжвузловий атом – це атом, що проник у міжвузловий простір. Домішковий атом – це атом домішки, що замістив атом основної речовини у вузлі, або той, що проник між вузлами (рис. 2.31.).

Лінійні дефекти або дислокації – це дефекти, які порушують правильність чергування атомних площин у кристалі. Крайова дислокація виникає у результаті зміщення атомних площин, коли одна з них обривається у середині кристалу. Гвинтова дислокація виникає, коли кристал фактично складається з однієї атомної площини, яка вигнута по гвинтовій лінії. Дислокації істотно впливають на фізичні властивості кристалів.