Дмитровский Государственный Политехнический Колледж Реферат по физике на тему

“твердые тела и жидкости”

Выполнил студент 625 группы

Кожурòв Валентин

21.12.2012

Твердые тела и жидкости Кристаллическая структура твердых тел

Рис. 1. Друза горного хрусталя

При первом знакомстве с кристаллами прежде всего бросается в глаза их правильная форма. Форма правильного многогранника часто встречается у драгоценных камней, природных минералов и искусственных кристаллов. Прозрачный кварц и красный рубин, мягкий тальк и сверхтвердый алмаз, микроскопические крупинки сахарного песка и гигантские сталактиты – вот лишь некоторые представители удивительно многообразного царства кристаллов.

Многие выращивали из водных растворов квасцов большие октаэдрические кристаллы. Монокристалл может иметь и кубическую форму, как кристалл поваренной соли, форму ромбической призмы, как кристалл сегнетовой соли, октаэдра или плоского треугольника, как кристалл титаната бария. Форма монокристалла может быть и более сложной комбинацией простых геометрических фигур, но это – его естественная форма. Таким его сотворила природа. В качестве примера на рис. 1 приведена фотография друзы горного хрусталя.

Такие кристаллы часто называют монокристаллами, чтобы отличить их от поликристаллов – конгломерата микроскопических кристалликов, которыми является большинство минералов и металлов.

Как возникло в русском языке слово кристалл? Греческое слово κρουσταλλί (из κρουσταλλίον, κρύσταλλος лед, прозрачный камень) перешло вначале в древнерусский язык в виде кроусталь (crystallus). По созвучию с звукоподражательными хруст, хрустеть, хрусткий, это слово быстро видоизменилось в хрусталь, хрустальный в значении: «стеклянный». Второй раз это слово перешло в русский язык в эпоху Петра I из немецкого (от слова Kristall). Поэтому в русском языке одно и то же слово стало употребляться в двух значениях: твердое тело, имеющее форму симметричного многоугольника, и прозрачное, чистое вещество (в основном оно встречается в поэзии).

Естественно возникает вопрос, почему форма кристаллов так геометрически совершенна? Ответ был дан уже в конце XVI века И. Кеплером и Р. Гуком. Правильную форму кристаллов поваренной соли и квасцов они объясняли тем, что эти кристаллы состоят из плотно упакованных частичек сферической формы. Идея решетчатого строения кристаллов буквально «носилась в воздухе», однако высказана она была впервые в конце XVII века французским кристаллографом Р. Аюи.

Вот какая легенда дошла до нас о счастливом случае, натолкнувшем Аюи на мысль о внутреннем решетчатом строении кристаллов.

Однажды, находясь в гостях у знакомого любителя и собирателя минералов, Аюи взял в руки и рассматривал друзу призматических кристаллов кальцита. По оплошности Аюи друза упала на пол и разбилась, причем кристаллы раскололись на несколько кусков правильной ромбоэдрической формы. Дома Аюи расколол все кристаллы кальцита из собственной коллекции. Несмотря на то, что эти кристаллы обладали самой разнообразной формой и в ряде случаев вовсе не имели в своем облике граней ромбоэдра, у осколков наблюдались только эти грани. Осколки, в свою очередь, раскалывались на все более и более мелкие ромбоэдры. Увидев это, Аюи будто бы воскликнул: «Все найдено!»

Преимущественное раскалывание кристаллов по некоторым плоскостям, называемым плоскостями спайности, было известно давно. Однако только Аюи понял, что такое раскалывание кристалла, будучи продолжено достаточно большое число раз, приведет к получению предельно малых многогранных частичек, которые уже нельзя будет расколоть без нарушения природы их вещества. Из этих частичек, как из кирпичиков, строится кристалл, вырастая в природных или искусственных условиях. Эти кирпичики образуют как бы бесконечную (учитывая их малость по сравнению с макроскопическим кристаллом) пространственную решетку.