36. Кристаллическое строение твёрдых тел.

Твердые тела (кристаллы) характеризуются наличием значительных сил межмолекулярного взаимодействия, и сохраняют объем и форму.

Структура, для которой характерно регулярное расположение частиц с периодической повторяемостью в трех измерениях, называется кристаллической решеткой.

Точки, в которых расположены частицы или, точнее, средние равновесные положения, около которых частицы совершают колебания, называются узлами кристаллической решетки.

Кристаллические тела делятся на две группы: монокристаллы и поликристаллы.

Монокристаллы – твердые тела, частицы которых образуют единую кристаллическую решетку. Кристаллическая структура кристаллов обнаруживается по их внешней форме. Углы между соответствующими гранями остаются постоянными. Монокристаллами является большинство минералов (лед, поваренная соль, исландский шпат).

Большинство твердых тел, имеющих мелкокристаллическую структуру, называются поликристаллами (многие горные породы, металлы, сплавы).

Характерной особенностью монокристаллов является их анизотропность, т.е. зависимость физических свойств – упругих, тепловых и т.д. от направления. Поликристаллы – изотропны. В поликристаллах анизотропия наблюдается только для отдельных мелких кристалликов (зерен).

Существует два типа признаков для классификации кристаллов:

• кристаллографический,

• физический.

В первом случае, (кристаллографический признак кристалла) кристаллическая решетка обладает симметрией. Симметрия кристаллической решетки - ее свойство совмещаться с собой при некоторых пространственных перемещениях.

Всякая кристаллическая решетка может быть составлена повторением в разных направлениях структурного элемента – элементарной ячейки. Она представляет собой параллелепипед, построенный на ребрах с углами , , между ребрами. Эти величины называются параметрами элементарной ячейки.

Во втором случае (физический признак кристаллов) – в зависимости от рода частиц в узлах решетки и характера сил взаимодействия между ними кристаллы делятся на: ионные, атомные, металлические, молекулярные.

В ионных кристаллах в узлах кристаллической решетки находятся ионы противоположного знака. Например: (оксиды металлов). Силы взаимодействия между ионами, в основном, электростатические. Связь, обусловленная кулоновскими силами между противоположно заряженными ионами, - ионная или гетерополярная.

В атомных кристаллах в узлах кристаллической решетки расположены нейтральные атомы, удерживающиеся ковалентными связями квантово – механического происхождения. Примеры атомных кристаллов: алмаз и графит, и т.д. Ковалентные связи осуществляются парами электронов, движущимися по орбитам, охватывающим оба атома.

В узлах кристаллической решетки металлических кристаллов располагаются положительные ионы металла. Между ними движутся свободные электроны, наличие которых обеспечивает хорошую электропроводность металлов. Примерами являются: , т. е. все металлы.

В молекулярных кристаллах в узлах кристаллической решетки располагаются нейтральные молекулы вещества, силы взаимодействия между которыми обусловлены взаимным смещением электронов в электронных оболочках атомов. Молекулярными кристаллами является ряд соединений (парафин, спирт, лед).

Отклонения от упорядоченного расположения частиц в узлах решетки называются дефектами кристаллической решетки.

Наличие дефектов в кристаллической решетке влияет на свойства кристаллов.