Krystaly

Krystaly (z řeckého κρύσταλλος původně - " led ", dále -  " horský krystal ; krystal") - pevné látky , ve kterých jsou částice ( atomy a molekuly ) uspořádány pravidelně a tvoří trojrozměrně periodický prostorový obal - krystalová mřížka .

Krystaly jsou pevné látky, které mají přirozený vnější tvar pravidelných symetrických mnohostěnů na základě jejich vnitřní struktury, tedy jednoho z několika specifických pravidelných uspořádání částic (atomů, molekul, iontů ), které tvoří látku.

Moderní definici krystalu uvádí Mezinárodní unie krystalografů: materiál je krystal, pokud má převážně ostrý difrakční obrazec [1] .

V roce 2000 byly největší přírodní krystaly objeveny v jeskyni krystalů v komplexu dolu Naica, v mexickém státě Chihuahua [2] . Některé z krystalů sádry , které se tam nacházejí, dosahují délky 15 metrů a šířky 1 metru. Známý pro své obří, metr vysoké krystaly spodumenu [3] . V roce 1914 byla zveřejněna zpráva, že krystal spodumenu dlouhý 42 stop (12,8 m) a vážící 90 tun byl kdysi nalezen v dole Etta v Jižní Dakotě 4] .

Morfologie krystalů

Morfologie krystalů je věda, která studuje původ krystalů a jejich uspořádání těchto ploch v prostoru. Reprezentuje odvětví krystalografie .

Většina přírodních krystalů má hladké krystalické fasety v malých formách; křišťálové plochy jsou opticky ploché a obvykle poskytují jasné odrazy prostředí (jako u okenního skla). Větší krystaly mají tendenci mít více rozptýlených odrazů, a proto samotné tváře nejsou dokonale ploché.

Ploché plochy krystalů svědčí o správnosti vnitřního uspořádání atomů, které charakterizuje krystalický stav hmoty .

Znalost morfologie drahých materiálů je nezbytná pro rozpoznání takových kamenů v hrubém stavu a také pro lepší broušení konkrétního krystalu.

Krystalová struktura

Krystalová struktura je uspořádání částic (atomů, molekul, iontů) v krystalu. Jelikož je krystalová struktura pro každou látku individuální, odkazuje na základní fyzikálně - chemické vlastnosti této látky. Krystalová struktura s trojrozměrnou periodicitou se nazývá krystalová mřížka [5] .

Krystalická mřížka

Částice, které tvoří tuto pevnou látku, tvoří krystalovou mřížku. Pokud jsou krystalové mřížky stereometricky (prostorově) stejné nebo podobné (mají stejnou symetrii), pak geometrický rozdíl mezi nimi spočívá zejména v různých vzdálenostech mezi částicemi, které zabírají uzly mřížky. Samotné vzdálenosti mezi částicemi se nazývají mřížkové parametry. Parametry mřížky, stejně jako úhly geometrických mnohostěnů, jsou určeny fyzikálními metodami strukturní analýzy, například metodami rentgenové strukturní analýzy.

Pevné látky často tvoří (v závislosti na podmínkách) více než jednu formu krystalové mřížky; takové formy se nazývají polymorfní modifikace. Mezi jednoduchými látkami jsou například známy:

• ortorombická a jednoklonná síra ;
• grafit a diamant , což jsou hexagonální a kubické modifikace uhlíku ;
• mezi komplexní látky patří křemen , tridymit a cristobalit , což jsou různé modifikace oxidu křemičitého .

Typy krystalů

Je nutné oddělit ideální a skutečné krystaly.

• Ideální krystal je matematický objekt, prostý jakýchkoli strukturálních defektů, který má také vlastní úplnou symetrii, ideálně hladké hladké plochy.
• Skutečný krystal vždy obsahuje různé defekty ve vnitřní struktuře mřížky, deformace a nepravidelnosti na plochách a má sníženou symetrii mnohostěnu v důsledku specifických podmínek růstu, nehomogenity napájecího média, poškození a deformace . Nemusí mít nutně krystalografické plochy a pravidelný tvar, ale zachovává si hlavní vlastnost - pravidelnou polohu atomů v krystalové mřížce.

Anizotropie krystalů

Mnoho krystalů má vlastnost anizotropie , tj. závislost jejich vlastností na směru, zatímco u izotropních látek (většina plynů , kapalin , amorfních pevných látek ) nebo pseudoizotropních (polykrystaly) těles vlastnosti nezávisí na směrech. Proces nepružné deformace krystalů se vždy provádí podél dobře definovaných skluzových systémů , tedy pouze podél určitých krystalografických rovin a pouze v určitém krystalografickém směru . V důsledku nehomogenního a nerovnoměrného vývoje deformace v různých úsecích krystalického prostředí dochází mezi těmito sekcemi k intenzivní interakci prostřednictvím vývoje mikronapěťových polí .

Zároveň existují krystaly, ve kterých není anizotropie.

Ve fyzice martenzitické neelasticity bylo nashromážděno velké množství experimentálního materiálu , zejména v otázkách efektů tvarové paměti a transformační plasticity . Experimentálně bylo prokázáno nejdůležitější postavení krystalové fyziky o převládajícím rozvoji nepružných deformací téměř výhradně prostřednictvím martenzitických reakcí . Principy pro konstrukci fyzikální teorie martenzitické neelasticity jsou však nejasné. Obdobná situace nastává v případě deformace krystalů mechanickým dvojčatěním .

Významného pokroku bylo dosaženo ve studiu dislokační plasticity kovů . Zde jsou nejen pochopeny základní strukturní a fyzikální mechanismy pro realizaci nepružných deformačních procesů, ale také byly vytvořeny účinné metody pro výpočet jevů.

Fyzikální vědy studující krystaly

• Krystalová fyzika studuje souhrn fyzikálních vlastností krystalů.
• Krystalografie studuje ideální krystaly z hlediska zákonů symetrie a porovnává je se skutečnými krystaly.
• Strukturní krystalografie se zabývá určováním vnitřní struktury krystalů a klasifikací krystalových mřížek.  V roce 1976 vyvrátil „pocit“, že zeměkoule je „obrovský krystal“, krystalograf I. I. Šafranovský [6] .
• Krystalová optika studuje optické vlastnosti krystalů.
• Krystalová chemie studuje krystalové struktury a jejich vztah k povaze hmoty.

Obecně se studiem vlastností skutečných krystalů zabývá obrovské vědecké odvětví; stačí říci, že všechny polovodičové vlastnosti některých krystalů (na jejichž základě vzniká přesná elektronika a zejména počítače ) vznikají právě díky defektům.

Viz také

• Krystalová buňka
• tekuté krystaly
• Vady krystalů
• Fyzika pevných látek
• Monokrystal
• polykrystal
• Deformační teorie
• koloidní krystal

Poznámky

1. ↑ Krystal . Online slovník krystalografie . Mezinárodní unie krystalografie. Získáno 22. června 2017. Archivováno z originálu 17. června 2017. (neurčitý)
2. ↑ V. Černavcev . Sádrový div světa // "Around the world" . — č. 11, 2008, s. 16-22
3. ↑ Lithium // Encyklopedický slovník mladého chemika. 2. vyd. / Comp. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - M . : Pedagogika , 1990. - S. 136 . — ISBN 5-7155-0292-6 .
4. ↑ Gigantické krystaly spodumenu  // Mineralogické poznámky Series 3. - 1916. - S. 138 .
5. ↑ Krystalová struktura // Fyzická encyklopedie. V 5 svazcích. — M.: Sovětská encyklopedie. Šéfredaktor A. M. Prochorov. 1988.
6. ↑ Shafranovsky I.I. Lze Zemi nazvat „velkým krystalem“? Archivní kopie ze 17. května 2017 na Wayback Machine // noviny Gornyatsaya Pravda. 1976. č. 31. 9. listopadu

Literatura

• Agafonov V. K. Stručný návod na přípravu křišťálových modelů // Programy a návody na pozorování a shromažďování sbírek v geologii, pedologii, meteorologii, hydrologii, nivelaci, botanice a zoologii, zemědělství a fotografii. [5. vydání.] Petrohrad: ed. Imp. SPb. Přírodní ostrovy 1902, s. 30-35.
• Zorkij PM Symetrie molekul a krystalových struktur. M.: Moskevská státní univerzita, 1986. - 232 s.
• Likhachev V. A., Malinin V. G. Strukturně-analytická teorie pevnosti. - Petrohrad: Věda. — 471 s.
• Savelyev I.V. Kurz obecné fyziky. Moskva: Astrel, 2001. ISBN 5-17-004585-9 .
• Shaskolskaya M. P. . Krystaly. M.: Nauka, 1985. 208 s.
• Schroeter W., Lautenschleger K.-H., Bibrak H. a kol., Chemie: Ref. vyd. Moskva: Chemie, 1989.
• Shubnikov A. V., Flint E. A., Bokiy G. B. , Základy krystalografie, Moskva-Leningrad, 1940.
• Shaskolskaya M. , Crystals, M., 1959; Kostov I., Krystalografie, přel. z bulharštiny, M., 1965.
• Bunn C. , Krystaly, přel. z angličtiny, M., 1970;
• Nye J. , Fyzikální vlastnosti krystalů a jejich popis pomocí tenzorů a matic, přel. z angličtiny, 2. vyd., M., 1967.
• Cheredov VN Vady v krystalech syntetického fluoritu. Petrohrad: Věda. - 1993. - 112 s.

Odkazy

• Krystaly (fyzické) / M. P. Shaskolskaya, B. K. Vainshtein // Velká sovětská encyklopedie  : [ve 30 svazcích]  / kap. vyd. A. M. Prochorov . - 3. vyd. - M  .: Sovětská encyklopedie, 1969-1978.
• Minerální krystaly , Formy přirozeného rozpouštění krystalů
• Krystaly // Velký encyklopedický slovník . — 2000. (Ruština)

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Skvělý norský Skvělý norský Velký Rus Brockhaus a Efron okolo světa Malý Brockhaus a Efron V. Dahl Britannica (online) Universalis
V bibliografických katalozích BNE : XX526709 BNF : 11941210s GND : 4033209-3 J9U : 987007536082305171 LCCN : sh85034503 NDL : 00565650 NKC : ph121980