Унікальна природна геометрія кристалів

Внутрішня будова та зовнішня форма кристалів. Внутрішній пристрій кристала. Поняття і сутність елементів симетрії, що характерні для кристалів: площина, центр і вісь симетрії. Священна сімка сингоній (систем). Поняття ідеального і реального кристалів.

Рубрика Физика и энергетика
Вид реферат
Язык украинский
Дата добавления 11.05.2014
Размер файла 1,5 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

Основна частина

Список джерел інформації

Вступ

будова форма кристал

Більшість дорогоцінних каменів є кристалами. Гра променів світла в кристалах, відшліфованих алмазах - діамантах - зачаровує, притягує погляд магічним поєднанням чистоти, мерехтіння, відчуття міцності і досконалості форми. Кристали символізують подвійність буття: поєднання твердості і прозорості створює враження, що кристал як існує матеріально, і як би тільки бачиться. Кристали також мають унікальну природну зовнішню форму правильних симетричних багатогранників, засновану на їхній внутрішній структурі. Так як саме кристал набуває таких симетричних форм?

Основна частина

Кристали - це результат тривалого і копіткої праці самої природи, коли остигає в надрах Землі магма утворювала мінерали з різною кристалічною будовою. При зростанні кристалів на їх поверхні виникають плоскі грані, утворюючи різні геометричні форми і варіації, завдяки яким більшість природних шедеврів прикрашають музеї мінералогії по всьому світу. Своїй формі вони завдячують атомам, що розташовані закономірно, утворюючи тривимірне-періодичне просторове укладання - кристалічну решітку.

Будова кристалів відбувається повільно, оскільки хімічні речовини остигають по-різному, маючи різну температуру кристалізації. Раніше всього кристалізуються речовини, у яких температура кристалізації вище, і поступово магма, остигаючи, розпадається на різнорідні, але практично завжди кристалічні мінерали.

Внутрішня будова визначає зовнішню форму: кристал росте таким чином, що кожна нова частинка займає своє певне місце в системі. Сукупність однакових граней, які поєднуються один з одним при операціях симетрії, утворює так звану просту форму кристалів. Чим простіше хімічна формула речовини, тим вище симетрія його кристала. Іншими словами, умови в кристалі такі, що кожен атом оточений виразно розташованими іншими атомами, і якщо подивитися на атом такого ж сорту в іншому місці, де-небудь подалі, то виявиться, що оточення його і в новому місці точно таке ж. Якщо ви виберете атом ще далі, то ще раз знайдете точно такі ж умови. Порядок повторюється знову і знову і, звичайно, у всіх трьох вимірах.

Уявіть, що вам потрібно створити малюнок на шпалерах або тканини або якийсь геометричний креслення для плоскої поверхні, у якому (як ви припускаєте) є елемент, що повторюється безперервно знову і знову, так що можна зробити цю поверхню настільки великою, наскільки вам захочеться. Це двовимірний аналог завдання, що вирішується в кристалі в трьох вимірах. На фіг. 1, показано загальний характер малюнка шпалер. Один елемент повторюється регулярно, і це може тривати нескінченно.

Фіг. 1.

Внутрішній пристрій кристала проявляється по-різному. По-перше, єднальна сила атомів в певних напрямках сильніше, ніж в інших напрямках. Це означає, що є певні площині, за якими кристал розбити легше, ніж в інших напрямках. Вони називаються площинами спайності. Якщо кристал розколоти лезом ножа, то швидше за все він розщепиться саме вздовж такої площині. По-друге, внутрішня структура часто проявляється у формі кристала.

Уявіть собі, що кристал утворюється з розчину. У розчині плавають атоми, які врешті-решт прилаштовуються, коли знаходять положення, що відповідає найменшій енергії. (Все відбувається так, як якщо б шпалери були створені з квітів, плаваючих в різних напрямках доти, поки випадково один з квітів не зачепився б дуже міцно за певну точку, за ним другий і т. д., поки поступово не утворився візерунок.) Ви, ймовірно, здогадуєтеся, що в одних напрямках кристал буде рости швидше, ніж в інших, створюючи по мірі зростання деяку геометричну форму. Саме тому зовнішня поверхня багатьох кристалів носить на собі відбиток внутрішнього розташування атомів.

В якості прикладу на фіг. 2, показана типова форма кристала кварцу, комірка якого гексагональна. Якщо ви уважно подивитеся на цей кристал, то виявите, що його зовнішні межі утворюють не дуже гарний шестикутник, тому що не всі сторони мають однакову довжину, а часто бувають навіть зовсім різними.

Фіг. 2. кристал кварцу

Але в одному відношенні цей шестикутник цілком правильний: кути між гранями складають в точності 120 °. Ясна річ, розмір тієї чи іншої грані випадково складається в процесі росту, але в кутах проявляється геометрія внутрішнього устрою. Тому всі кристали кварцу мають різну форму, але в той же час кути між відповідними гранями завжди одні й ті ж.

На фіг. 3 показана типова форма кристалу солі. Це знову не досконалий куб, але грані дійсно перпендикулярні один одному. Більш складний кристал - це слюда, він має форму, зображену на фіг 4. Цей кристал найвищою мірою анизотропен - він дуже міцний в одному напрямку (на малюнку - горизонтальному) і його важко розколоти, а в іншому напрямку він легко розщеплюється (у вертикальному). Зазвичай він використовується для отримання дуже міцних, тонких листів. Слюда і кварц - приклади природних мінералів, що містять кремній.

Фіг. 3. Кристал солі

Фіг. 4. Кристал слюди

Для кристалів характерні наступні елементи симетрії:

1. Площина симетрії - це уявна площина, яка ділить кристал на дві рівні частини; причому одна з частин є ніби дзеркальним відображенням іншої. У кристалі може бути кілька площин симетрії.

2. Вісь симетрії - лінія, при обертанні навколо якої на 360 ° кристал кілька разів повторює своє початкове положення в просторі, стверджуючи тим самим своє кристалічна «Я». Вісь симетрії - це фізичний і душевний хребет кристала.

3. У кристалі може бути кілька осей симетрії - другого, третього, четвертого, шостого порядків. Ці порядки означають число повторень початкового положення кристала в просторі і його приховані можливості. Осі симетрії п'ятого порядку в кристалах не буває.

4. Центр симетрії є уявна точка всередині кристала, в якій перетинаються і діляться навпіл лінії, що з'єднують відповідні точки на поверхні кристала. В окремих кристалах неозброєним оком можна розглянути внутрішній молекулярний пристрій і космічну геометричну структуру.

У 1867 р. А. В. Гадолін, грунтуючись на уявленні про гратчасту будову кристала, виявив 32 види (класу) симетрії ідеальних форм кристалів.

Але все різноманіття, що зустрічаються в природі кристалічних форм за кількістю елементів симетрії об'єднується, як ми вже згадували, у священну сімку сингоній (систем).

1. Кубічна (ізометрична) сингонія - сингонія вищого порядку, так як найбільш багата елементами симетрії. До неї відносяться NaCl, галіт, кам'яна сіль - «Сіль Землі», флюооріт, ромбічний додекаедр - гранат, магнітний залізняк і т. д.

2. Середні сингонії. Кристали, пов'язані з середніми сингоніями, мають тільки одну вісь симетрії вищого порядку, інші осі симетрії виключно другого порядку. До них відносяться тетрагональні сингонії (мідний колчедан - волконст), трігональна (кальцит, турмалін) і гексагональна (смарагд, берил).

3. Нижчі сингонії не мають жодної осі симетрії вищого порядку; у них можуть бути лише осі симетрії другого порядку. До нижчих належать ромбічна сингонія (самородна сірка), орторомбічна (топаз), моноклінна - просте накопичення (лазурит), триклінна - тричі нахилена (туркузіт).

Разом з тим розрізняють прості форми кристалів та їх комбінації. У простих форм однакові грані, у комбінованих поєднуються різні грані, наприклад, куб, октаедр, ромбічний додекаедр та інші.

Види кристалів

Слід розділити ідеальний і реальний кристал.

Ідеальний кристал є, по суті, математичним об'єктом, що має повну, властиву йому симетрію, ідеалізовано рівні гладкі грані.

Реальний кристал завжди містить різні дефекти внутрішньої структури решітки, спотворення і нерівності на гранях і має знижену симетрію багатогранника внаслідок специфіки умов зростання, неоднорідності середовища, пошкоджень і деформації. Реальний кристал не обов'язково має кристалографічні грані і правильні форми, але у нього зберігається головна властивість - закономірне положення атомів у кристалічній решітці.

Сукупність кристалографічно однакових граней (тобто суміщуються один з одним при операціях симетрії даної групи) утворює просту форму кристала. Всього існує 47 простих форм кристала, але в кожному класі можуть реалізуватися лише деякі з них. Він може бути огранований гранями однієї простої форми (фіг. 5, а), але частіше комбінацією цих форм (фіг. 5, б, в).

Якщо К. належить до класу, який містить лише прості осі симетрії (не який містить площин, центру симетрії або інверсійних осей), то він може кристалізуватися в дзеркально різних формах - правою і лівою.

Властивості кристалів можуть слугувати наочним прикладом тісної взаємодії всіх природних процесів. Висока твердість і прозорість, здатність відгукуватися на зовнішні впливи, перетворювати одне фізичне поле в інше, широке різноманіття природних властивостей активно використовується в сучасних наукових розробках та інноваціях.

Список джерел інформації

http://ru.wikipedia.org

http://allphysics.ru

http://dic.academic.ru

http://piezo-crystal.com

http://www.chudokamni.ru

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Способи вирощування кристалів. Теорія зростання кристалів. Механічні властивості кристалів. Вузли, кристалічні решітки. Внутрішня будова кристалів. Міцність при розтягуванні. Зростання сніжних кристалів на землі. Виготовлення прикрас і ювелірних виробів.

    реферат [64,9 K], добавлен 10.05.2012

  • Характеристика основних властивостей рідких кристалів. Опис фізичних властивостей, методів вивчення структури рідких кристалів. Дослідження структури ліотропних рідких кристалів та видів термотропних.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 17.06.2010

  • Сутність оптичної нестабільності (ОП). Модель ОП системи. Механізми оптичної нелінійності в напівпровідникових матеріалах. Оптичні нестабільні пристрої. Математична модель безрезонаторної ОП шаруватих кристалів. Сутність магнітооптичної нестабільність.

    дипломная работа [2,5 M], добавлен 13.06.2010

  • Основні відомості про кристали та їх структуру. Сполучення елементів симетрії структур, грати Браве. Кристалографічні категорії, системи та сингонії. Вирощування монокристалів з розплавів. Гідротермальне вирощування, метод твердофазної рекристалізації.

    курсовая работа [5,5 M], добавлен 28.10.2014

  • Природа електронних процесів, що відбуваються при високоенергетичному збудженні і активації шаруватих кристалів CdI2. Дослідження спектрів збудження люмінесценції і світіння номінально чистих і легованих атомами металів свинцю кристалів йодистого кадмію.

    курсовая работа [666,8 K], добавлен 16.05.2012

  • Структура і фізичні властивості кристалів Sn2P2S6: кристалічна структура, симетрійний аналіз, густина фононних станів і термодинамічні функції. Теорія функціоналу густини, наближення теорії псевдо потенціалів. Рівноважна геометрична структура кристалів.

    дипломная работа [848,2 K], добавлен 25.10.2011

  • Анізотропія кристалів та особливості показників заломлення для них. Геометрія характеристичних поверхонь, параметри еліпсоїда Френеля, виникнення поляризації та різниці фаз при проходженні світла через призми залежно від щільності енергії хвилі.

    контрольная работа [201,6 K], добавлен 04.12.2010

  • Комбінаційне і мандельштам-бріллюенівське розсіювання світла. Властивості складних фосфорвмісних халькогенідів. Кристалічна будова, фазові діаграми, пружні властивості. Фазові переходи, пружні властивості, елементи акустики в діелектричних кристалах.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 25.10.2011

  • Дослідження особливостей будови рідких кристалів – рідин, для яких характерним є певний порядок розміщення молекул і, як наслідок цього, анізотропія механічних, електричних, магнітних та оптичних властивостей. Способи одержання та сфери застосування.

    курсовая работа [63,6 K], добавлен 07.05.2011

  • Процеси інтеркаляції водню матеріалів із розвинутою внутрішньою поверхнею. Зміна параметрів кристалічної гратки, електричних і фотоелектричних властивостей. Технологія вирощування шаруватих кристалів, придатних до інтеркалюванняя, методи інтеркалювання.

    дипломная работа [454,6 K], добавлен 31.03.2010

  • Загальна характеристика шаруватих кристалів, здатність шаруватих напівпровідників до інтеркаляції катіонами лужних, лужноземельних металів, аніонами галогенів, а також органічними комплексами. Ітеркаляція та інтеркаляти: методи та характеристики процесу.

    реферат [200,7 K], добавлен 31.03.2010

  • Впорядкованість будови кристалічних твердих тіл і пов'язана з цим анізотропія їх властивостей зумовили широке застосування кристалів в науці і техніці. Квантова теорія твердих тіл. Наближення Ейнштейна і Дебая. Нормальні процеси і процеси перебросу.

    курсовая работа [4,3 M], добавлен 04.01.2010

  • Моделі структур в халькогенідах кадмію і цинку. Характеристика областей існування структур сфалериту і в’юрциту. Кристалічна структура і антиструктура в телуриді кадмію. Кристалоквазіхімічний аналіз. Процеси легування. Утворення твердих розчинів.

    дипломная работа [703,8 K], добавлен 14.08.2008

  • Характеристики та класифікація напівпровідників. Технологія отримання напівпровідників. Приготування полікристалічних матеріалів. Вплив ізохорного відпалу у вакуумі на термоелектриці властивості і плівок. Термоелектричні властивості плюмбум телуриду.

    дипломная работа [4,4 M], добавлен 09.06.2008

  • Кристалічна структура та фононний спектр шаруватих кристалів. Формування екситонних станів у кристалах. Безструмові збудження електронної системи. Екситони Френкеля та Ваньє-Мотта. Екситон - фононна взаємодія. Екситонний спектр в шаруватих кристалах.

    курсовая работа [914,3 K], добавлен 15.05.2015

  • Дослідження кристалів ніобіту літію з різною концентрацією магнію. Використання при цьому методи спонтанного параметричного розсіяння і чотирьох хвильове зміщення. Розробка методики чотирьох хвильового зміщення на когерентне порушуваних поляритонах.

    курсовая работа [456,8 K], добавлен 18.10.2009

  • Границі застосовності класичної механіки. Сутність теорії відносності та постулати Ейнштейна. Простір і час в теорії відносності. Поняття про релятивістську динаміку. Молекулярно-кінетичний і термодинамічний методи вивчення макроскопічних систем.

    лекция [628,3 K], добавлен 23.01.2010

  • Характеристика та поведінка ідеального газу в зовнішньому електричному полі. Будова атмосфери, іоносфери та навколоземного космічного простору. Перший і другий закони термодинаміки. Максимальний ККД теплової машини. Поняття про ентропію, її застосування.

    курс лекций [679,8 K], добавлен 23.01.2010

  • Атомно-кристалічна будова металів. Поліморфні, алотропні перетворення у металах. Основні зони будови зливка. Характерні властивості чорних металів за класифікацією О.П. Гуляєва. Типи кристалічних ґраток, характерні для металів. Приклади аморфних тіл.

    курс лекций [3,5 M], добавлен 03.11.2010

  • Види симетрії: геометрична та динамічна. Розкриття сутності, властивостей законів збереження та їх ролі у сучасній механіці. Вивчення законів збереження імпульсу, моменту кількості руху та енергії; дослідження їх зв'язку з симетрією простору і часу.

    курсовая работа [231,7 K], добавлен 24.09.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.