Кристаллы

Твердые тела делятся на кристаллические и аморфные.

Кристаллическими (от греческого krystallos - лед) называются тела, частицы в которых (атомы, молекулы, ионы) расположены упорядочено (образуют кристаллическую решетку).

Кристаллом называется тело определенной геометрической формы, ограниченное естественными плоскими гранями. Монокристаллами наз. одиночные кристаллы, имеющие макроскопическую упорядоченную кристаллическую решетку. Поликристаллами наз. совокупность хаотически сросшихся монокристаллов (зернистая структура поликристаллов - кристаллиты).

Кристаллические тела одинакового химического состава могут существовать в двух или более разновидностях (модификациях) в зависимости от условий. Это свойство наз. полиморфизмом. Примеры: графит и алмаз. Они различаются типом кристаллической решетки и, следовательно, физическими свойствами.

Кристаллы изучаются наукой кристаллографией. Существует 230 типов кристаллических решеток (32 класса симметрии), определяющих свойства кристаллов.

Одним из наиболее существенных свойств монокристаллов являетсяанизотропия - зависимость (неодинаковость) свойств кристалла от направления. Примеры:

1. Анизотропия прочности у кристаллов поваренной соли (NaCl) - прочность в направлении, параллельном граням, меньше, чем в диагональном и других; расслаивание слюды, графита.
2. Анизотропия тепловых свойств - кварцевый шар после нагревания превратится в элипсоид.
3. Анизотропия оптических свойств - явление двойного лучепреломления в кристаллах исландского шпата.
4. Анизотропия электрических свойств - зависимость проводимости, диэлектрической проницаемости и др. от направления (проявляется в пьезоэлектричестве, пироэлектричестве и др. явлениях).
5. Анизотропия магнитных свойств - ферромагнетики (существование осей легкого намагничивания).

Поликристаллы изотропны и могут не иметь правильной геометрической формы.

Кристаллическая решетка.

Частицы в кристалле колеблются около положений равновесия - узлов кристаллической решетки, расположенных на определенных расстояниях друг от друга в определенном порядке. Расстояния между самими частицами меняются вследствие теплового движения. Наименьший фрагмент, повторением которого можно образовать всю решетку наз. элементарной ячейкой. Длина ребра элементарной ячейки наз. периодом решетки.

Выделяют четыре типа кристаллов:

• молекулярные (водород, азот, нафталин, сухой лед и др.) - в узлах решетки расположены молекулы. Характеризуются малой прочностью.
• ковалентные (алмаз, кремний, германий, сульфид цинка и др.) - между соседними атомами осуществляется ковалентная (парноэлектронная связь), общие электроны могут двигаться по строго определенным путям. Являются диэлектриками или полупроводниками.
• ионные (поваренная соль, бромистое серебро и др.) - в узлах ионы, удерживающиеся электростатическими силами притяжения.