Будова твердого кристалічного тіла
Вас оточує безліч тіл, які в звичайних умовах знаходяться в твердому стані, або, інакше кажучи, твердих тіл. Всі вони мають різну будову. Так, різну структуру мають мідь і алюміній, оксид кремнію і хлорид натрію (кухонна сіль), метали й пластмаси, скло і дерево. Однак серед усього різноманіття твердих тіл можна виділити вельми численну групу тіл, що мають правильну форму. Це кристали або тверді тіла, що знаходяться в кристалічному стані. Правильна зовнішня форма кристалів пояснюється їх упорядкованою структурою, за якої атоми, молекули або іони, що входять до складу кристала, займають певні положення в просторі.
Припущення про те, що правильна форма кристалів пов’язана з їх внутрішньою будовою, було зроблено в середині XIX ст. У 1912 р німецький фізик Макс Фелікс Теодор фон Лауе (1879-1960) запропонував досліджувати будову кристалів за допомогою рентгенівських променів. Цей та інші методи
Структурного аналізу дозволили в даний час вивчити кристалічну структуру більш ніж 30 ТОВ речовин, від кристалів хімічних елементів до найскладніших біологічних кристалів.
Було встановлено, що частинки, що становлять кристал, розташовані на деяких відстанях один від одного в певному порядку. Вони пов’язані між собою силами взаємодії, що мають електромагнітну природу.
Частинки, беручи участь в тепловому русі, здійснюють коливання щодо деяких положень рівноваги. Сукупність точок, що відповідають положенням рівноваги частинок, і уявних ліній, що з’єднують їх, називають кристалічною решіткою.
Кристалічна решітка складається з елементарних осередків, які являють собою повторювані елементи структури. Так, елементарною клітинкою просторової грати кристала кухонної солі є куб (рис. 107, a), a міді – гранецентрированний куб (рис. 107, б). Більш складну елементарну комірку має кристал натрію. Це теж куб, але об’ємно-центрований (рис. 107, в). Кристал магнію має форму гексогональний (шестигранною) призми (рис. 107, г). На малюнку 107 кульки позначають точки рівноважного положення атомів, а лінії, що з’єднують кульки, – сили взаємодії між ними.
В ідеальному кристалі правильне розташування елементарних комірок повторюється для як завгодно віддалених атомів. Кажуть, що в ньому спостерігається дальній порядок в розташуванні частинок.
Частинками, з яких складаються кристали, можуть бути атоми, молекули, іони. Відповідно існують атомні, молекулярні, іонні і металеві кристали. Вони розрізняються не тільки типом частинок, що у вузлах кристалічної решітки, а й природою і інтенсивністю взаємодії частинок.
Related posts:
- Будова кристалів. Просторова решітка. Елементарна комірка Поняття кристала зазвичай асоціюється у нас з мінералами, що мають геометрично правильну форму, яка однакова як для великих, так і для малих шматків мінералів. Розглядаючи окремі кристали, можна переконатися, що вони обмежені плоскими, як би шліфованими гранями у вигляді правильних багатокутників. Кристали одного і того ж речовини можуть мати різну форму, оскільки вона залежить від […]...
- Моделі газу, рідини і твердого тіла Тверді тіла мають здатність зберігати свою форму і об’єм при механічних впливах. Це пояснюється тим, що молекули твердого тіла сильно пов’язані один з одним. Здійснюючи коливальні рухи (подібно маятникам), вони не можуть далеко зміщуватися від положення рівноваги (точок, біля яких вони коливаються). З ростом температури коливання збільшуються і відбувається теплове розширення твердих тіл. У сталевого […]...
- Будова рідких кристалів Деякі кристалічні тверді тіла, перш ніж перетворитися в рідину, проходять проміжні стани. У цих станах вони одночасно мають властивості рідини (текучість) і кристалічного тіла (анізотропія фізичних властивостей). Речовини, що знаходяться в таких станах, називають рідкими кристалами. Рідкі кристали, що утворюються при зміні температури речовини, називають термотропних. Однак це не єдиний спосіб отримання рідких кристалів. Їх […]...
- Кристалічні і аморфні тіла Ми живемо на поверхні твердого тіла – земної кулі, в будинках, побудованих з твердих тіл. Різні прилади, знаряддя праці зроблені з твердих тіл. Знати властивості твердих тіл необхідно. Згадайте, що таке тверде тіло. Чим ми нехтували, коли в механіці вважали, що тіло абсолютно тверде? Які фізичні властивості твердих тіл? Які фізичні величини характеризують властивості твердих […]...
- Кінематика абсолютно твердого тіла При будь-якому русі тіла можна використовувати таку його модель, як матеріальна точка? Які моделі тіла ще існують? Поступальний рух твердого тіла. Опис руху тіла вважається повним лише тоді, коли відомо, як рухається кожна його точка. Ми багато уваги приділили опису руху точки. Саме для точки вводяться поняття координат, швидкості, прискорення, траєкторії. У випадку завдання опису […]...
- Опис руху твердого тіла Кинематическое опис рух твердого тіла являє собою набагато більш складну задачку, ніж опис руху матеріальної точки, вже хоча б тому, що тверде тіло володіє шістьма ступенями свободи, матеріальна точка тільки трьома. Уявіть собі політ перекидається в повітрі бруска, і ви відразу оціните складність опису його руху. Основний підхід до математичного опису руху твердого тіла полягає […]...
- Складний рух твердого тіла Складний рух – це такий рух, який можна розкласти на кілька простих. Простими рухами вважаються: Поступальний; Обертальний. При вирішенні завдань на складний рух використовують теорему про складання швидкостей. При складному русі точки абсолютна швидкість в кожен момент часу дорівнює геометричній сумі переносної (VE) і відносної (VК) швидкостей. Де Α – кут між векторами VE і […]...
- Статика твердого тіла Статика вивчає рівновагу тіл під дією прикладених до них сил. Рівновага – це стан тіла, при якому кожна його точка залишається весь час нерухомою в деякій інерційній системі відліку. Умовою рівноваги матеріальної точки є рівність нулю рівнодіючої (т. Е. Векторної суми) всіх сил, прикладених до точки. У цьому випадку наша точка буде рухатися рівномірно і […]...
- Обертальний рух твердого тіла Обертальний рух представляє одне з найбільш загальних і вражаючих властивостей Всесвіту. Планети і їх супутники, зірки, що обертаються навколо своїх осей, планети, що обертаються навколо Сонця, обертаються подвійні зірки, зірки і їх супутники, що обертаються навколо центрів своїх галактик, багато галактики входять до складу обертових вихрових скупчень (рис. 4.1). У простіших випадках це смерчі (рис. […]...
- Довільний рух твердого тіла і системи тіл Розглянемо тепер рівняння другого закону Ньютона для довільної системи матеріальних точок та їх довільного руху. Виявляється, що в цьому випадку можна розглядати рух деякої геометричної точки, для якої рівняння руху повністю визначається тільки зовнішніми силами. В якості такої точки слід взяти центр мас системи. У знаменниках цих формул варто сумарна маса всієї системи m1 + […]...
- Обертальний рух твердого тіла. Момент сили Звичайно, становище однієї, навіть “особливої”, точки далеко не повністю описує рух всієї розглянутої системи тіл, але все-таки, краще знати положення хоча б однієї точки, ніж не знати нічого. Тим не менш, розглянемо застосування законів Ньютона до опису обертання твердого тіла навколо фіксованої осі [1]. Почнемо з найпростішого випадку: нехай матеріальна точка маси m прикріплена за […]...
- Кристалічні тіла На відміну від рідин тверде тіло зберігає не лише свій об’єм, але і форму і володіє значною міцністю. Різноманітні тверді тіла, з якими доводиться зустрічатися, можна розділити на дві групи, що істотно розрізняються за своїми властивостями: кристалічні та аморфні. Основні властивості кристалічних тіл Кристалічні тіла мають певну температуру плавлення, що не змінюється в процесі плавлення […]...
- Рідкі кристали в організмі людини Рідкі кристали відіграють велику роль у життєдіяльності організму людини. Так, білок, що входить до складу м’язової тканини, має здатність утворювати рідкі кристали. Гладкі і поперечно-смугасті м’язові волокна мають структуру рідкого кристала, завдяки чому можуть розтягуватися і стискатися, не руйнуючись. Речовина колаген, що міститься в опорних тканинах (кістки, сухожилля) і в мозку, також близько за структурою […]...
- “Шестикутна сніжинка” Кеплера Американський письменник, мислитель і натураліст Генрі Девід Торо так писав про сніжинки: “Повітря, в якій вони виникають, наповнений творчим генієм. Навряд чи я захопився б більше, навіть якби мені на пальто впали справжні зірки “. Протягом всієї історії снігові кристали з гексагональної симетрією порушували цікавість художників і вчених. У 1611 р Йоганн Кеплер опублікував монографію […]...
- Будова тіла верблюда Верблюд – унікальний приклад пристосування живих організмів до умов навколишнього середовища. Ці витривалі, на подив невибагливі тварини прекрасно себе почувають в посушливому, різко континентальному кліматі пустель і напівпустель, спокійно переносячи як величезні перепади температури, так і тривалий зневоднення. Вони відрізняються щільним, подовженим тілом з невеликою головою витягнутої форми. Будова гнучкої шиї, зігнутої буквою “U”, таке, […]...
- Хімічний зв’язок. Будова речовин Хімічні частинки, утворені з двох або кількох атомів, називаються молекулами (реальними або умовними формульними одиницями багатоатомних речовин). Атоми в молекулах хімічно пов’язані. Під хімічним зв’язком розуміють електричні сили тяжіння, що утримують частинки один біля одного. Кожна хімічний зв’язок в структурних формулах представляється валентної рисою, наприклад: H – H (зв’язок між двома атомами водню); H3N – […]...
- Кристали: цікаві факти Кристали – це тверді речовини, що мають природну зовнішню форму правильних симетричних багатогранників, засновану на їх внутрішній структурі, тобто на одному з декількох певних регулярних розташувань складових речовини частинок: Атомів; Молекул; Іонів. Складові даної твердої речовини частинки утворюють кристалічну решітку. Якщо нагрівати кристали до їх температури плавлення, то вони починають плавитися. Ну, а що вийде, […]...
- Чим відрізняється газоподібний стан від твердого та рідкого? Одним з агрегатних станів, властивих речовинам, є газоподібний. Воно володіє своїми ознаками, і мова далі піде про те, чим відрізняється газоподібний стан речовини від твердого та рідкого. Твердий та рідкий стани Перед тим як перейти безпосередньо до газів, розглянемо, чим характеризуються інші агрегатні стани. Твердий У цьому випадку частинки речовини максимально зближені. Для них характерні […]...
- Іонна кристалічна решітка У разі, якщо в вузлах кристала знаходяться заряджені частинки – іони, ми можемо говорити про іонної кристалічній решітці. Як правило, з іонних кристалах чергуються позитивні іони (катіони) і негативні іони (аніони), тому частки в кристалі утримуються силами електростатичного притягання. Залежно від типу кристала і типу іонів, що утворять кристал, такі речовини можуть бути досить міцними […]...
- Електронно-дірковий перехід – коротко Ізольований кристал n-типу електрично нейтральний, сума позитивних і негативних зарядів у ньому дорівнює нулю. Кількість атомів, що позбулися одного електрона і перетворилися на позитивні іони, суворо дорівнює кількості відірвалися від атомів електронів. Чим вища температура, тим більше утворюється вільних електронів. Позитивні іони знаходяться у вузлах кристалічної решітки. Також електрично нейтральний і ізольований кристал р-типу. Однак […]...
- Молекулярна будова твердих тіл Молекулярна будова твердих тіл така, що молекули розміщені один до одного надзвичайно близько (проміжок між молекулами значно менше величини самих молекул), і зрушити з місця молекули при описаному розміщенні вельми нелегко. Молекулярне будова твердих тіл таке, що молекули розміщені один до одного надзвичайно близько (проміжок між молекулами значно менше величини самих молекул), і зрушити з […]...
- Зміна внутрішньої енергії тіла при теплових процесах Теплові явища – це явища, пов’язані з процесами нагріву і охолодження, зміною агрегатного стану, тобто плавлення і затвердіння, випаровування і конденсації. Розглянемо теплові явища з точки зору зміни внутрішньої енергії тіла. Зміна температури тіла залежить від зміни кінетичної енергії руху молекул в цьому тілі. При цьому зміні підлягає і потенційна енергія взаємодії цих молекул, виключаючи […]...
- Маса тіла – фізика При впливі одних тіл на інші тіла змінюють свою швидкість – набувають прискорення. При цьому різні тіла при даному впливі набувають різний прискорення (т. Е. Надають різний опір зміні їх швидкостей). Властивість тіл купувати певне прискорення при даному впливі називається інертністю. Інертність полягає в тому, що для зміни швидкості тіла на задану величину потрібно, щоб […]...
- Будова газоподібних, рідких і твердих тіл Подумайте, чи можна пояснити властивості речовини у всіх його агрегатних станах будовою речовини, рухом і взаємодією його частинок. Сили взаємодії молекул. Молекули взаємодіють один з одним. Без цієї взаємодії не було б ні твердих, ні рідких тіл. Довести існування значних сил взаємодії між атомами або молекулами нескладно. Спробуйте-но зламати товсту палицю! А адже вона складається […]...
- Будова атома і властивості хімічних елементів Після того як фізикам вдалося багато чого довідатися про будову атома, стало можливим застосувати ці знання для пояснення хімічних властивостей елементів і теоретичного обгрунтування періодичного закону Менделєєва. Нам відомо, що порядковий номер елемента в періодичній системі відповідає числу протонів в його ядрі (рис. 122). Так як протони мають позитивним електричним зарядом, а атом завжди електрично […]...
- Застосування рідких кристалів Рідкі кристали мають широке практичне застосування. Однією із властивостей рідких кристалів є залежність їхнього кольору від температури. Цю властивість використовують для вимірювання температури. Із сумішей рідкокристалічних речовин виготовляють температурні індикатори в інтервалі температур від -20 до +250°С. Індикатор являє собою тонку гнучку плівку з рідкого кристала. При накладенні плівки на поверхню предмета за кольором індикатора […]...
- Сила. Маса тіла Як показує досвід, будь-яка зміна швидкості тіла виникає під впливом інших тіл. У механіці процес зміни характеру руху під впливом інших тіл називають взаємодією тел. Для кількісної характеристики інтенсивності цієї взаємодії Ньютон ввів поняття сили. Сили можуть викликати не тільки зміна швидкості матеріальних тіл, але і їх деформацію. Тому поняттю сили можна дати наступне визначення: […]...
- Кристалізація металів і сплавів Процес кристалізації. При переході металу з рідкого стану в тверде утворюються кристали. Такий процес називають кристалізацією. Криві охоложденія металів і неметалів Процес кристалізації металу можна розглядати по кривим охолодження, які зазвичай отримують дослідним шляхом. Наприклад, для чистого металу, що охолоджується дуже повільно, крива охолодження показує, що, якщо метал перебуває в рідкому стані, температура знижується майже […]...
- Властивості діелектриків – коротко Якби речовини мали свою геральдику, то герб сегнетової солі неодмінно прикрасили б виноградні лози, петля гістерезису, і символіка багатьох галузей сучасної науки і техніки. Родовід сегнетової солі починається з 1672 року. Коли французький аптекар П’єр сегнето вперше отримав з виноградних лоз безбарвні кристали і використовував їх в медичних цілях. Тоді ще не можна було припустити, […]...
- Приклади розпаду твердого розчину Достовірні приклади розпаду, що згадуються в літературі або спостерігалися автором, наводяться без претензії на повноту. Свідомо не розглядаються випадки із занадто недостовірними даними, особливо якщо врахувати, що література перевантажена низку очевидних помилкових тлумачень. Серед прикладів, більш докладні дані, щодо яких наводяться в основному в описовій частині книги, першими завжди вказані переважаючі компоненти продуктів розпаду, розташовані […]...
- Електропровідність напівпровідників Так як валентна зона і зона провідності у кристалічних провідників не розділені, електрони вільно переходять з одного дозволеного підрівня на іншій, набуваючи впорядковану швидкість під дією прикладеної напруги. У напівпровідникових кристалів провідність визначається насамперед кількістю електронів, що подолали заборонену зону і проникли в зону провідності. Тому опір напівпровідників зменшується зі збільшенням температури. Генерація пар вільних, […]...
- Вага тіла – фізика У повсякденному житті дуже часто використовується поняття “вагу”. Спробуємо з’ясувати, що ж це за величина. У дослідах, коли тіло ставили на опору, стискалася не тільки опора, а й тіло, притягує Землею. Деформований, стисле тіло тисне на опору з силою, яку називають вагою тіла. Якщо тіло підвішене на нитки (підвісі), то розтягнута не тільки нитка (підвіс), […]...
- Монокристали і полікристали Наслідком упорядкованого внутрішньої будови кристалів є залежність їх властивостей від вибраного напряму, або анізотропія властивостей. Анізотропія властива лише монокристалів, т. є. Одиночним кристалам. Неозброєним оком можна побачити, наприклад, монокристали кухонної солі, цукрового піску, кварцу. Кристали, наведені на малюнку 106, є монокристалами. Найчастіше тверде тіло являє собою безліч зрощених кристалів. Таке тверде кристалічне тіло називають полікристалам. […]...
- Маса тіла. Одиниці маси При взаємодії двох тіл швидкості першого і другого тіла можуть змінитися. Одне тіло після взаємодії набуває швидкість, яка може значно відрізнятися від швидкості іншого тіла. Наприклад, після пострілу з лука швидкість стріли набагато більше швидкості, яку набуває тятива лука після взаємодії. Зміна швидкість руху візків залежить від їх маси Чому так відбувається? Проведемо досвід, описаний […]...
- Кристалічний стан і його класифікація У навколишньому світі є величезна кількість речовин в кристалічному стані, яким притаманні багато вельми різноманітні властивості, що визначаються як різним внутрішньою будовою, так і природою атомів, що входять до їх складу. Взагалі кристалічний стан можна визначити як такий стан речовини, у якому складові його атоми, молекули або групи атомів (надалі будемо називати їх частками) розташовані […]...
- Чому сніг скрипить Снег – обложні атмосферні опади, що складаються з кристалів льоду. Кристали утворюються при замерзанні в хмарах притягнутих до пиловим частинкам крапель вологи. Невеликі кристали при міграції в хмарі збільшуються в розмірах, в результаті подальшого конденсування на їх поверхні вологи. Сніжинки мають форму шестикутника. Структура молекул води забезпечує можливість утворення в кристалах кутів тільки двох значень: […]...
- Будова елементарних частинок У ході розвитку теоретичної фізики з’ясувалося, що і елементарні частинки не є насправді “елементарними”, т. є. Неподільними. Деякі з них, наприклад протони і нейтрони, складаються з ще більш дрібних частинок, що одержали назву кварки. Розмір кварка приблизно в 20 тис. Разів менше, ніж розмір протона. Головна особливість кварків полягає в тому, що їх, у всякому […]...
- Хімічний зв’язок і будова комплексних сполук В освіті комплексних сполук важливу роль відіграють донорно-акцепторні взаємодії ліганда і центрального атома. Донором електронної пари, як правило, є ліганд. Акцептором – центральний атом, який має вільні орбіталі. Зв’язок цей міцна і не розривається при розчиненні комплексу (неіо-ногенна), і її називають координаційної. Поряд з о-зв’язками утворюються π-зв’язку за донорно-акцепторного механізму. При цьому донором служить іон […]...
- Іони – опис, будова, класифікація Частка, в якій міститься різна кількість протонів і електронів, називається іоном. Якщо кількість протонів більше, іон здобуває позитивний заряд і стає катіоном. Іони з негативним зарядом (переважають електрони) називаються аніонами. Загальний опис Вперше в хімії поняття “іон” з’явилося в 1834 році завдяки експериментам Майкла Фарадея. Вчений вивчав електропровідність водних розчинів кислот, солей, лугів. Він припустив, […]...
- Будова і принцип роботи батарейки Гальванічний елемент або, простіше кажучи, звичайна батарейка, на відміну від електричних станцій, не здатна видавати понад великі потужності, але і без неї складно обійтися. Особливо, коли основна електромережа не доступна або, зовсім, не доцільно. Наприклад, наручний електронний годинник або радіоприймач кишеньковий. Гальванічний елемент (електрична батарейка) – являє собою Електроісточник, що функціонує в силу хімічних взаємодій […]...