2-ma'ruza Qattiq jismlarning kristall tuzilishi

2-ma'ruza
Qattiq jismlarning kristall tuzilishi
2.1 Kristalli va amorf jismlar
2.2 Kristalli panjara
2.3 Kristalda tekislik va yo'nalishlarning hosil bo'lishi
2.3.1 Miller indekslari
2.3.2 Qadoqlash zichligi
2.4 Kristallarning anizotropiyasi
2.1 Kristalli va amorf jismlar
Har qanday suyuq modda sovutilganda o'z xususiyatini yo'qotadi suyuqlik va qattiq holatga o'tadi. Biroq, o'tish jarayoni turli moddalar uchun suyuqlikdan qattiq holatlari bir xil emas.
Qattiqlashuvning ikki xil turi ma'lum:
1) Moddaning kristallanishi. Bunday holda, suyuqlikda ma'lum bir haroratgacha sovutilgan, eng kichik kristallar tartibli va mustahkam sohalar o'zaro bog'langan zarralar (molekulalar, atomlar yoki ionlar) -kristallanish markazlari, qaysi, yanada issiqlik olib tashlash bilan moddalar ulardan zarrachalarni ularga biriktirib kengayadi suyuq faza va moddaning butun hajmini qoplash;
2) Nisbatan tez o'sishi tufayli qattiqlashuv haroratning pasayishi bilan suyuqlikning yopishqoqligi. Bu ikki jarayonning o'zgarishlari. Ba'zi moddalar uchun (yopishtiruvchi mum, mum, smola) kristallanish umuman kuzatilmaydi: ular deyiladi amorf jismlar. Boshqa moddalar, masalan, shisha, mumkin kristallanadi, lekin ularning viskozitesi bilan tez ortadi haroratning pasayishi. Ikkinchisi harakatni qiyinlashtiradi kristallarning shakllanishi va o'sishi uchun zarur bo'lgan molekulalar va, Shunday qilib, moddaning boshlanishidan oldin qotib qolish uchun vaqt bor kristallanish. Bunday moddalar shishasimon deb ataladi. Ushbu moddalarning kristallanish jarayoni juda sekin davom etadi qattiq holatda va yuqori haroratda yengilroq. Masalan, shishaning "devitrifikatsiyasi" hodisasi ma'lum. Bu shisha ichida kichik kristallar hosil bo'lishi sababli, ustiga yorug'lik aks ettirilgan va tarqaladigan joyda, natijada shisha shaffofligini yo'qotadi. O'xshash rasm shaffof shakar "konfet" ning "saxarifikatsiyasi" paytida kuzatiladi. Ba'zida bir xil modda ikkalasida ham qotib qolishi mumkin kristall va amorf oynasimon shakl. Shishasimon jismlar ham amorf jismlar toifasiga kiradi, chunki ular kristall tuzilishga ega emas. Amorf jismlarni juda ko'p suyuqliklar deb hisoblash mumkin yuqori yopishqoqlik. Ma'lum bo'lishicha, amorf jismlar uchun\ suyuqlikning zaif ifodalangan xususiyati kuzatilishi mumkin. Agar, masalan, hunini mum yoki muhr bo'laklari bilan to'ldiring, so'ngra orqali bir oz vaqt (turli haroratlar uchun har xil) amorf tananing bo'laklari asta-sekin xiralashadi, huni shaklini oladi va undan tayoq shaklida "oqim". Hatto shishaning ham o'ziga xos xususiyati bor suyuqlik. Qadimgi binolarda deraza oynalarining qalinligini o'lchash bir necha asrlar davomida shisha yuqoridan pastgacha oqishga muvaffaq bo'lganligini ko'rsatdi, shuning uchun stakanning pastki qismi tepadan bir oz qalinroq bo'lgan. Shuning uchun, qat'iy aytganda, faqat kristall jismlar. Amorf jismlar, ayrim xossalari va asosan tuzilishi bo'yicha suyuqliklar uchun ko'proq mos keladi: ularning yuqori darajada sovutilgan suyuqliklar deb hisoblash mumkin, juda yuqori yopishqoqlik bilan. Kristalli va o'rtasidagi asosiy farq nima amorf jismlar? Avval bu savolni ko'rib chiqing energiya tomoni. Agar erish jarayonini kuzatsangiz va kristall va amorf jismlarning qotishini ko'rish mumkin kristall qattiq moddalar erish nuqtasiga ega modda har ikki fazada ham barqaror holatda - qattiq va suyuq holatda. Amorf jismlar, asta-sekin yumshab qizdirilganda, ma'lum bir haroratga ega emas, qattiq fazaning suyuqlikka o'tishiga mos keladi. Grafik jihatdan bu 2.1-rasmda ko'rsatilgan. Quyosh grafikasi syujeti kristall jismni eritish jarayoniga mos keladi. Miqdori isitiladigan jismlar tomonidan bir birlik uchun isitgichdan olingan issiqlik vaqtni taxminan doimiy deb hisoblash mumkin. Biroq, yoqilgan quyosh bo'limida, tana harorati o'zgarmaydi, garchi isitgichdan issiqlik hali ham uning oldiga keladi. Jarayonga issiqlik sarflanadi erish. Erish nuqtasida qattiq moddaning molekulalari olinadi kristall yuzasidan ajralib chiqish va suyuqlikka kirish qobiliyati bosqichi. Ammo bu o'tish bilan ular ko'proq erkinlikka ega bo'lishadi. Molekulalarning translatsion harakati ehtimoli paydo bo'ladi suyuq faza ichida. Sirtdan chiqishni anglatadikristall va suyuq holatga o'tadi, molekula qabul qilishi kerak ma'lum miqdordagi energiya. Shunday qilib, massa birligi suyuq fazadagi erish nuqtasida modda massa birligiga qaraganda yuqori ichki energiyaga ega bo'ladi bir xil haroratda kristall fazadagi bir xil modda. Bu ichki energiyalar orasidagi farq o'ziga xos issiqlikka teng bo'ladi.

2.1-rasm- Qattiq va amorf jismlarning erishi.

Erishga teskari jarayon faqat sodir bo'lishi mumkin "suyuq faza - kristall" tizimning energiyasi qachondan beri olib tashlanadi kristallanish bilan bir xil miqdorda issiqlik chiqaradi. Berilgan kristall jismning erishi vaqtida so'riladi. Grafikda amorf jismlar uchun gorizontal kesim mavjud emas va faqat E burilish nuqtasi kuzatiladi..ga mos keladigan harorat bu nuqta shartli ravishda amorfning yumshash nuqtasi deb ataladi tanasi. Umuman olganda, harorat oshishi bilan amorf jismlarda yumshatish asta-sekin juda yopishqoq holatga keladi suyuqliklar. Haroratning yanada oshishi bilan suyuqlik kamayadi. Amorf jismlar uchun xos termoyadroviy issiqlik yo'q; issiqlik ta'minoti asta-sekin o'sib borishi bilan birga keladi harorat, issiqlik harakati energiyasini bosqichma-bosqich oshirish molekulalar, bu suyuqlikning suyuqligining oshishiga mos keladi va uning viskozitesini pasaytiradi. Moddaning dan o'tishi noto'g'ri tushunchadir suyuq holatdan qattiq holatga molekulalarning yaqinlashishini bildiradi ular orasidagi birlashtiruvchi kuchlarning ortishi bilan birga keladi va bu moddaning “qattiqligini” hosil qiladi. Gap shundaki, ba'zi moddalar (suv, vismut, surma) kristallanish jarayonida ortadi hajmda, shuning uchun qo'shnilar orasidagi o'rtacha masofalar bu moddalarning molekulalari qattiq fazada ko'proq bo'ladi suyuqlik, garchi, albatta, qattiq fazada molekulalar kuchliroq o'zaro bog'langan bo'ladi.