Кристаллы

О кристаллах КРИСТАЛЛЫ – структуры, в которых мельчайшие частицы (атомы, ионы или молекулы) «упакованы» в определенном порядке. В результате при росте кристаллов на их поверхности самопроизвольно возникают плоские грани, а сами кристаллы принимают разнообразную геометрическую форму.

Каждый, кто побывал в музее минералогии или на выставке минералов, не мог не восхититься изяществом и красотой форм, которые принимают «неживые» вещества.

Внешняя форма монокристалла обусловлена его атомно- кристаллической структурой и условиями кристаллизации.кристаллизации каменная соль топаз кварц Монокристалл отдельный однородный кристалл, имеющий непрерывную кристаллическую решётку и характеризующийся кристаллкристаллическую решётку анизотропиейанизотропией свойств. Часто монокристалл приобретает хорошо выраженную естественную огранку. Примерами огранённых природных монокристаллов могут служить монокристаллы кварца, каменной соли, исландского шпата, алмаза, топаза.кварцакаменной шпатаалмазатопаза

От монокристалла отличают поликристаллы и поликристаллические агрегаты, состоящие из множества различно ориентированных мелких монокристаллов.поликристаллы У поликристаллов анизотропия не проявляется.

Особые свойства кристаллов – анизотропия, симметрия, плавление при определенной температуре объясняются их внутренней структурой. Атомы расположены так, что образуют правильную трехмерную решетку, называющуюся кристаллической. ГАЛИЙ (температура плавления которого ниже температуры человеческого тела Оптическая анизотропия - двойное лучепреломление в кристалле исландского шпата.

Строение кристаллов В зависимости от рода частиц, расположенных в узлах кристаллической решётки, и характера сил взаимодействия между ними: кристаллы делят на четыре типа: ионные, атомные, металлические и молекулярные.

Ионные кристаллы Ионные кристаллы построены из чередующихся катионов и анионов, которые удерживаются в определенном порядке силами электростатического притяжения и отталкивания. При этом все катионы и анионы образуют простейшую кубическую кристаллическую решетку.

В узлах одной из них находятся ионы Na+, а в узлах другой ионы Cl. Примером ионного кристалла может служить кристалл NaCl (поваренная соль), который представляет собой две вложенные друг в друга одинаковые гранецентрированные кубические решётки.

Атомные кристаллы В ковалентных кристаллах (их еще называют атомными) в узлах кристаллической решетки находятся атомы, одинаковые или разные, которые связаны ковалентными связями. Эти связи прочные и направлены под определенными углами. Типичным примером является алмаз; в его кристалле каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами, находящимися в вершинах тетраэдра. Ковалентные кристаллы образуют бор, кремний, германий, мышьяк, ZnS, SiO 2, ReO 3, TiO 2, CuNCS

Каждый атом углерода связан с четырьмя соседними атомами, которые находятся на одинаковых расстояниях от него в вершинах тетраэдра. Такая конструкция кристаллической решётки и придаёт алмазу известную очень высокую твёрдость.

Молекулярные Кристаллы. Молекулярные кристаллы построены из изолированных молекул, между которыми действуют сравнительно слабые силы притяжения. В результате такие кристаллы имеют намного меньшие температуры плавления и кипения, твердость их низка. Так, кристаллы благородных газов плавятся уже при очень низких температурах.

Из неорганических соединений молекулярные кристаллы образуют многие неметаллы (благородные газы, водород, азот, белый фосфор, кислород, сера, галогены), соединения, молекулы которых образованы только ковалентными связями (H 2 O, HCl, NH 3, CO 2 и др.). ЛЕД

Белки тоже образуют молекулярные кристаллы Так выглядят кристаллы лизоцима в обычном оптическом микроскопе Кристаллы различных белков, выращенные на космических станциях. инсулин

Металлические кристаллы В узлах кристаллической решётки располагаются положительные ионы металла. При образовании такой кристаллической решётки все слабосвязанные валентные электроны коллективизируются и принадлежать уже всему кристаллу Иногда говорят, что металл это положительно заряженная кристаллическая решётка, стянутая электронным газом. полоний медь

Полиморфизм ПОЛИМОРФИЗМ способность твердых веществ и жидких кристаллов существовать в двух или нескольких формах с различной кристаллической структурой и свойствами при одном и том же химимическом составе. a алмаз, b графит, c лонсдейлит, d карбин, e фуллерен C60, f аморфный углерод, g одностенная углеродная нанотрубка. Типичный пример полиморфных форм – модификации углерода: алмаз и лонсдейлит, в которых атомы объединены ковалентными связями в пространственный каркас; графит, в структуре которого имеются слои наиболее прочно связанных атомов; карбин, построенный из бесконечных линейных цепочек. Эти модификации резко различаются по свойствам.

Анизотропия Физические свойства (упругие, механические, тепловые, электрические, магнитные, оптические и некоторые другие) у монокристаллов отличаются по различным направлениям. Слюда. Анизотропия прочности. Исландский шпат. Оптическая анизотропия.

Современной промышленности нужны разные кристаллы и люди научились их выращивать. Кресло из кристаллов соли, выращенное в обычной емкости с водой Синтетические кристаллы Установка для выращивания искусственных кристаллов

Выращивание кристаллов в домашних условиях Чтобы вырастить кристалл, полезно знать, какие процессы управляют его ростом; почему разные вещества дают кристаллы различной формы, а некоторые вовсе не образуют кристаллов; что надо сделать, чтобы кристаллы получились большими и красивыми.

Выращивание кристаллов медного купороса CuSO 4

Жидкие Кристаллы Необычное сочетание слов "жидкие кристаллы", вероятно, многим уже знакомо, хотя далеко не все себе представляют, что же стоит за этим странным и, казалось бы противоречивым понятием. Жидкие кристаллы обладают двойственными свойствами, сочетая в себе свойство жидкостей (текучесть) и свойство кристаллических тел (анизотропию).

Где же применяются кристаллы? Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны, что их трудно перечислить. На полупроводниковых заводах тончайшие схемы рисуют рубиновыми иглами. Солнечные батареи изготавливают из кристаллов полупроводников ЖК экраны встречаются теперь на каждом шагу

Сегодня алмаз в первую очередь камень-работник, а не камень-украшение. Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет огромную роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни. Алмазным порошком шлифуют и полируют твердые камни, закаленную сталь, твердые и сверхтвердые сплавы. Самый твердый и самый редкий из природных минералов – алмаз всегда использовался в украшениях.

Новая жизнь рубина - это лазер или, как его называют в науке, оптический квантовый генератор (ОКГ), чудесный прибор наших дней.

Светопреломляющие жидкие кристаллы в адаптивной линзе реагируют на изменение электрического поля, делая возможным изменение фокусного расстояния Открытие ХХ века – жидкие кристаллы - находят всё новые и неожиданные применения

Создаются плоские телевизоры с тонким жидкокристаллическим экраном. Будущее 3D видео - за жидкими кристаллами. Солнцезащитные очки на жидких кристаллах.

Мир кристаллов удивительно интересен. Красота их форм вызывает восхищение. КОНЕЦ

Помощь при создании слайдов: М.М. Колтун Мир физики, М.: Просвещение, М.И. Блудов Беседы по физике М.: Просвещение, 1972 Л.Э. Генденштейн, Ю.И. Дик Физика 10, М.: Мнемозина, 2009 Г.Я. Мякишев, А.З. Синяков, Физика молекулярная физика термодинамика М.: Дрофа, 2002 А.И. Китайгородский Физика для всех. интернет ресурсы, помощь учителя.