1.2. Аморфные и кристаллические состояния твердых тел.

В аморфных веществах атомы расположены в пространстве хаотично (беспорядочно), а в кристаллических веществах атомы расположены рядом и по порядку (рядами, плоскостями).

Вещества в твердом состояние могут быть либо аморфными, либо кристаллическими.

Аморфные вещества при нагреве размягчаются и плавно переходят в жидкость, а кристаллические вещества переходят в жидкость скачком при постоянной температуре, которую называют температурой плавления, а у аморфных веществ температура плавления отсутствует, она как бы размазана.

Структура аморфного вещества напоминает структуру жидкостей, в которой перескоке происходят крайне редко, по этой причине аморфное состояние можно назвать переохлажденной жидкостью с бесконечно высокой вязкостью.

Примерами аморфных материалов являются: янтарь (смола деревьев), стекло.

Кристаллическое состояние вещества в отличие от аморфного является более стабильным, поэтому в природе чаще встречаются материалы в кристаллическом состояние

Примерами кристаллических материалов являются: кварц, гранит и т. д.

1.3. Понятие кристаллической решетки.

Кристаллическая решётка – это геометрическая модель с помощью, которой описывают расположение частиц вещества в кристаллах.

Кристаллическая решетка представляет собой совокупность единичных узлов и отражает симметрию кристалла.

Необходимо отметить, что в самых кристаллических материалах, атомы сближены до прикосновения.

Задать кристаллическую решетку можно с помощью, так называемой элементарной ячейки.

Элементарная ячейка – это минимальная группа узлов, повторение которых воспроизводит всю пространственную кристаллическую решётку.

Обычно элементарная ячейка имеет вид параллелепипеда.

Другими словами элементарная ячейка это тот кирпичик, из которого строится вся кристаллическая решетка.

Частный случай элементарной частица

Z- узлы, центры тяжести

- атомы

с a, b, c, , β, γ – параметры элементарной ячейки.

α

β0byребраa, b, c явление периода кристаллической

а γрешетки

По своему физическому смыслу a, b, c – это расстояние

Рис 1

между ближайшими атомами.

х. По порядку это 10^-10м = 1 А⁰ – Ангстрем, 1А⁰ = 10 нн.

С элементарной ячейкой связывает система координат, располагая координатные оси вдоль её ребер.

Если элементарную ячейку перемещать (транслировать) вдоль оси x,y,zс периодами соответственноa,b,c, то можно воспроизвести всю пространственную кристаллическую решетку.

В зависимости от состояния параметров элементарной ячейки, кристаллическая решетка обладает той или иной симметрией. Всего в природе существует 7 систем симметрии:

• Триклинная– это наименьшая системаa≠b≠c,α≠β≠γ≠ 90⁰

• Моноклинная

• Ромбическая

• Ромбоэдрическая

• Гексагональная

• Тетрагональная a=b≠c,α=β=γ= 90⁰

• Кубическая– это наивысшая системаa=b=c,α=β=γ= 90⁰

Элементарные ячейки бывают простыми как на нашем рисунки №1, так и сложные. Всего существует 14 типов элементарных ячеек расположенных по 7 системам симметрии.

Для обозначения сложности элементарной ячейки используют базис.

Базис– это количество атомов определенного типа полностью принадлежащих элементарной ячейки.

Базис простой элементарной ячейки изображен на нашем рисунки №1 и равен 1 (8 атомов принадлежащей ячейки на 1/8)

Базис сложных элементарных ячеек равен 2, 3, 4, 5 т. д.

Система симметрии, величина периода решетки a,b,c, а также базис полностью определяет кристаллическую решетку конкретного материала.

Иногда используют дополнительные параметры, такие как координационное число и степень компактности.

Степень компактности – это отношение объема занимаемого атомами ко всему объему элементарной ячейки.

Максимальная степень компактности равна 0,74 или 74%, больше компактность не уложить.

Координационное число– это количество ближайших равно удаленных соседей любого атома.

В простой решетки изображенной на нашем рисунки №1 координатное число равно 6.