Поликристаллы висмута

В кристаллах наблюдается анизотропия - зависимость физических свойств (механической прочности, электропроводности, теплопроводности, преломления и поглощения света, дифракции и др.) от направления внутри кристалла.

Анизотропия наблюдается в основном в монокристаллах. В поликристаллах (например, в большом куске металла) анизотропия в обычном состоянии не проявляется. Поликристаллы состоят из большого количества мелких кристаллических зерен. Хотя каждый из них обладает анизотропией, но за счет беспорядочности их расположения поликристаллическое тело в целом утрачивает анизотропию.

Любое кристаллическое вещество плавится и кристаллизуется при строго определенной температуреплавления: железо — при 1530°, олово — при 232°, кварц — при 1713°, ртуть— при минус 38°.

Нарушить порядок расположения в кристалле частицы могут, только если он начал плавиться. Пока есть порядок частиц, есть кристаллическая решетка - существует кристалл. Нарушился строй частиц - значит, кристалл расплавился - превратился в жидкость, или испарился - перешел в пар.

Аморфныетела не имеют строгого порядка в расположении атомов и молекул (стекло, смола, янтарь, канифоль).

В аморфных телах наблюдается изотропия - их физические свойства одинаковы по всем направлениям. При внешних воздействиях аморфные тела обнаруживают одновременно упругие свойства (при ударах раскалываются на куски как твердые тела) и текучесть (при длительном воздействии текут как жидкости). При низких температурах аморфные тела по своим свойствам напоминают твердые тела, а при высоких температурах - подобны очень вязким жидкостям. Аморфные тела не имеют определенной температуры плавления, а значит, и температуры кристаллизации. При нагревании они постепенно размягчаются.

Аморфные тела занимают промежуточное положение между кристаллическими твердыми телами и жидкостями.

Вопрос №2 «Кристаллические решетки: атомные, молекулярные и ионные»

В зависимости от того, какие частицы находятся в узлах этой решетки, различают ионные, атомные и молекулярные кристаллические решетки. Известны и металлические кристаллические решетки.

Ионные кристаллические решетки. Такие решетки характерны для ионных соединений. В узлах ионных решеток находятся противоположно заряженные ионы. Типичными представителями этих соединений являются соли. Например, в узлах кристаллической решетки хлорида натрия находятся ионы натрия и хлорид-ионы (рис. 1).

В хлориде натрия каждый ион связан (в трех перпендикулярных плоскостях) с шестью противоположно заряженными ионами. Эти ионы находятся на одинаковых расстояниях друг от друга, образуя кристаллы кубической формы (рис. 1). В кристаллах хлорида натрия отдельных молекул хлорида натрия не существует. Формула ионного соединения отражает не состав молекулы, а соотношение положительных и отрицательных ионов.

 

 

 

Связи между ионами в таком кристалле чрезвычайно устойчивы. Из-за этого вещества с ионной кристаллической решеткой обладают сравнительно высокой прочностью и твердостью, они тугоплавки и нелетучи.

Рисунок 1. Схема строения кристаллической решетки хлорида натрия

Атомные кристаллические решетки. В узлах атомных кристаллических решеток находятся отдельные атомы, связанные между собой ковалентными связями. Так как атомы подобно ионам могут располагаться в пространстве по-разному, то и в этих случаях образуются кристаллы различной формы. Например, в узлах кристаллических решеток алмаза (рис. 4) и графита (рис. 5) находятся атомы углерода, но из-за различного расположения атомов кристаллы алмаза имеют октаэдрическую форму, а кристаллы графита — призматическую.

 

 

 

Рисунок 4. Расположение атомов углерода в кристаллах алмаза.

 

 

Рисунок 5. Расположение атомов углерода в кристаллах графита.

Подавляющее большинство веществ с атомной кристаллической решеткой имеют очень высокие температуры плавления (у алмаза она превышает 3500° С), такие вещества прочны и тверды, практически не растворимы.

Молекулярные кристаллические решетки. В узлах молекулярных кристаллических решеток находятся неполярные или полярные молекулы. Например, в узлах кристаллической решетки кислорода (при температуре ниже -219°С) находятся неполярные молекулы 0₂, в узлах кристаллической решетки твердого хлороводорода (при температуре ниже -144°С) — полярные молекулы HCl. Как и в предыдущих случаях, в зависимости от взаимного расположения молекул в пространстве могут образовываться кристаллы различной формы.