Розділ1 основні відомості про кристали
1. 1. Структура кристалів
В усьому світі ми не знайдемо жодного атома або молекули,що знаходилися б у спокої: всі вони рухаються, але ці рухи зовсім різноманітні.
Ось наприклад якщо взяти кристали, то форма їх абсолютно правильна. Їх атоми, молекули, йони також не знаходяться у спокої,але частинки не взаємодіють одна з одною, тому всі вони розположенні правильним порядком і кожна може коливатися біля певного положення.
Якби ми розглянули б кристал ззовні, то помітили, що тягнуться безкінечні рівні ряди частинок.(див.рис.1. 1).
.
Рис.1. 1. Модель атомної решітки кристалу алмаза
Ці правильні ряди частинок в просторі, трьохмірні решітки з атомів утворюють кристалічну структуру. Також ми помітили б, що структура всіх кристалічних речовин періодична і закономірна. У всіх кристалів частини порядкуються симетричними правильними рядками, плоскими сітками, трьохмірними решітками.
У твердій кристалічній речовині кожна частинка рухається «вільно», коливається, але тільки на своєму місті у рядку. Вийти зі свого положення частинки твердого тіла можуть, тільки тоді, коли наприклад кристал нагріти, щоб він почав плавитися.
Характеристики твердого тіла: порядок, закономірність, періодичність, симетрія роз положення атомів.
У всіх кристалах, твердих речовинах частинки розположенні правильним, чітким порядком, побудовані симетричними, правильними, узорами, які повторюються. Доки є цей порядок існує тверде тіло, кристал. Порушено порядок, розсипався лад часток це означає, що кристал розплавився, перетворившись в рідину, або випарувався, перейшовши в пар.
Порядок, лад атомів в різніх тілах,різні строї атомів заліза зовсім не схожий на будівництво кристала льоду. У кожному речовині є саме свій, характерний візерунок і порядок розташування атомів. І від того, який цей порядок, залежать властивості речовини. Одні і ті ж атоми, частинки одного сорту, розташовуючись по-різному, утворюють речовини із зовсім різними властивостями. Подивимося, наприклад, на атоми вуглецю.
Сажа, або кіптява - м'який чорний порошок, на дні каструлі або в комині, що викидається чорними клубами диму з труб, - це вуглець.
Графіт, м'який стерженек олівця, залишаючий слід на папері. У техніці графіт служить не тільки для олівців: цей матеріал витримує дуже високі температури, і тому з нього роблять вогнетривкий посуд. Графіт - кристал, складений з атомів вуглецю.
Є й інша форма кристалів вуглецю - алмаз. Алмаз дуже твердий, він твердіше всіх каменів на Землі. Алмазом можна різати, шліфувати, свердлити будь-які тверді камені і метали. Важко повірити, що алмаз і графіт складені з одних і тих самих атомів вуглецю. Графіт м'який, непрозорий, чорний. Алмаз - твердий, прозорий, іскристий всіма кольорами веселки. Графіт-вогнетривкий, алмаз легко горить. У полум'ї кисню коштовний діамант згорає повностю, залишається лише купка сажі або графіт. Алмаз, графіт і сажа складаються з одних і тих самих атомів вуглецю, а різниця лише в тому, який порядок розположення цих атомів. Розставлені вони одним строєм - і виникає м'який чорний графіт. Перебудуються по - іншому і вийде твердий прозорий алмаз. Структура кристала визначає властивості речовини і його форму. А правильна багатогранна форма - це наслідок атомної структури. Плоскі грані кристала відповідають плоским сіткам кристалічної решітки, гострі прямі ребра - рядам атомів в решітці.
Кожна кристалічна речовина відрізняється від інших кристалічних речовин за своєю атомною структурою. У різних речовинах різні відстані між частинками в решітці. Але всі ці відстані дуже малі, це - стомільйоннийні частки сантиметра (ангстрема). У всіх кристалічних речовинах атоми, іони, молекули утворюють симетричні ряди, сітки і грати. Правильно повторюється симетричне розташування частинок обов'язково для кристалів та є їхньою характерною особливістю, відрізняючою їх від некристалів.Кристали- це речовини, в яких складові їх частки (атоми, іони, молекули) розташовані строго періодично, утворюючи геометрично закономірну кристалічну структуру.
Кристалічна структура виявлена не тільки в природних многогранниках каменів, в кристалічних гірських породах і в металах, але і в багатьох інших тілах, про яких нікому і в голову не приходило подумати, що вони теж складаються з червоних металів.Глина не схожа на кристали, але й вона складається з найдрібніших кристалічних частинок. Навіть у таких речовинах, як звичайна сажа, людські кістки, волосся, волокна вовни, шовк, целюлоза і т. п., виявлено кристалічну будову.