|
Реферат: Контрольная (Геология)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ ТЕХНОЛОИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра технологии стекла и керамики
Индивидуальная работа по курсу минералогии и
кристаллографии
вариант №49
Выполнил студент третьего
курса 9-й группы Шульгович
Александр
Минск
2001
1. Магматические горные породы. Перлит, пемза, базальт и их использование
для керамического производства.
Магматические горные породы.
Магматическими, или изверженными горными породами являются продукты
застывания магмы — расплавленного вещества Земли.
В зависимости от состава исходной магмы, от режима ее охлаждения, от
различных условий, связанных с передвижением и взаимодействием с
окружающими породами, формируются магматические горные породы различного
состава и строения.
Различают глубинные (интрузивные) и излившиеся (эффузивные)
магматические горные породы. Глубинные породы образуются в недрах земли.
Здесь процесс охлаждения магмы и кристаллизации породы идет медленно, при
высоком давлении, в более благоприятных условиях, обеспечивающих
полнокристаллическую структуру. Образовавшиеся таким образом глубинные
породы будут полностью закристаллизованы. Излившиеся породы, формирующиеся
ближе к поверхности и на поверхности земли, до затвердевания не успевают
полностью закристаллизоваться, поэтому имеют неполнокристаллическую и
стекловатую структуру.
Важную роль для магматических горных пород играет степень кислотности.
В глубинных ультраосновных горных породах (оливинитах и перидотитах)
главным минералом является оливин. О глубинном образовании этих пород
свидетельствует то, что их ксенолиты выносятся из глубоких (в том числе
мантийных) очагов зарождения при вулканических извержениях и при
возникновении кимберлитовых трубок взрыва. Известны два полиморфа одного
состава — оливин (Mg, Fe)2(SiC)4) и "шпинель" Si(Mg, Fe)2O4, возможно, что
вторая модификация существует еще глубже в мантии как более плотная. В
основных, средних, кислых горных породах островные силикаты играют роль
акцессорных минералов — это некоторые гранаты, циркон, титанит. В гранитных
пегматитах образуются совершенные кристаллы топазов. В щелочных горных
породах, в тех разновидностях, которые содержат нефелин, островные силикаты
являются характерными минералами. Это циркон, титанит, ринколит,
лампрофиллит.
Перлит
Название от нем. Perle — жемчуг, по своеобразной структуре.
Характерные признаки. Структура сфероидальная: стекловатая в целом порода
состоит из шариков, похожих на жемчужины, диаметром от 1 до 15 мм, которые
либо вкраплены в стекло поодиночке, либо слагают всю породу. Текстура
тонкополосчатая, флюидальная; бывает пористой, пузырчатой (шлаковидной)
либо плотной; содержание воды до 5-6%. Цвет светло-серый, часто с
голубоватым или желтоватым оттенком. Блеск восковой, эмалеподобный или
шелковистый. Менее прозрачен чем обсидиан. Твердость высокая. Хрупкий.
Характерна концентрически-скорлуповатая (перлитовая) отдельность —
результат растрескивания богатого водой вулканического стекла вследствии
сжатия при остывании. Плотность 1300 – 1600 кг/м3 (до 30 – 40% объема
породы составляют поры).
Условия образования и нахождения. Залегают обычно в центральных частях
липоритовых куполов. Происхождение вулканическое. Изменения выражены слабо.
Встречается в Республике Бурятия.
Диагностика. Характерный признак: вулканическое стекло с перлитовой
отдельностью (мелкими скорлуповатыми шариками).
Практическое значение. За последние годы перлит завоевал важные области
применения в строительной индустрии и в агротехнике. При быстром нагревании
до 800 — 10000 он вспучивается, увеличиваясь в объеме в 8 – 14 раз и
выделяя воду. Такой перлит является ценным тепло- и звукоизоляционным и
одновременно огнеупорным материалом; он используется как наполнитель
бетона, штукатурки, красок и т. д. Добавка перлита в почву улучшает ее
структуру и физические свойства.
Пемза
Название от лат. pumex — пена.
Характерные признаки. Структура стекловатая. Текстура пенистая, пузыристая,
губчатая. Пемзами в настоящее время называют вулканические стекла
пузыристого или пенистого сложения. Состав пемз чаще кислый, реже средний.
Цвет белый, светло-серый, желтоватый, реже розоватый, красноватый. Блеск
матовый или шелковистый (у разностей, сложенных волосовидным вспенившимся
стеклом). Излом неровный или раковистый. Твердость высокая. Плотность
400—900 кг/м3. Пористость около 80%. Плавает на воде.
Условия образования и нахождения. Тесно ассоциирует с вулканическими
стеклами, туфами и пеплами. Образуется при бурном вскипании лавы вследствие
выделения вулканических газов и паров при извержении. Изменения
отсутствуют. Главнейшие месторождения в Армении.
Диагностика. Пенистый облик, малая плотность (легче воды), светлые тона
окраски, условия нахождения в природе.
Практическое значение. Ценный вид минерального сырья. Используется как
абразивный материал, наполнитель легких бетонов, гидравлическая добавка к
цементу и т. п.
Базальт
Название от эфиопск, basal — железосодержащий камень.
Характерные признаки. Структура порфировая или афировая. Основная масса
однородная скрытокристаллическая и стекловатая. Текстура массивная, реже
пористая, пузыристая, шлакообразная: крупные пустоты составляют основной
объем породы, разделяясь лишь тонкостенными перегородками базальта.
Основная масса — нераскристаллизованное вулканическое стекло, густо
пропитанное мелкими частицами магнетита, и смесь микроскопических выделений
основного плагиоклаза, пироксена и оливина, менее — роговой обманки.
Вкрапленники: черный пироксен, иногда темно-зеленый оливин редко роговая
обманка и плагиоклаз. Последний обычно без микроскопа неразличим.
Неизмененные базальты — это темно-серые, почти черные, вязкие и твердые
породы, с трудом царапающиеся стальной иглой, тяжелые (плотность близка к
3000 кг/м3). Долериты немного тяжелее базальтов. Характерной чертой
строения базальтовых покровов и потоков является столбчатая, шестигранно-
призматическая контракционная отдельность. Столбы, ориентированные
перпендикулярно к поверхностям контактов базальтовых или диабазовых тел,
иногда достигают десятков метров высоты (длины) и первых метров в
поперечнике. Пористость базальтов возрастает в верхних частях потоков
(покровов). Часто здесь развиваются их пузыристые и шлаковые разности.
Такое строение они приобретают вследствие удаления из лавы вулканических
газов.
Миндалекаменными базальтами, или мандельштейнами, называются разновидности,
в которых поры (пустоты) округлой или эллипсоидальной, реже вытянутой,
трубчатой формы заполнены минералами, отложившимися из сравнительно
низкотемпературных растворов. Минералы, слагающие миндалины в кайнотипных
базальтах, представлены чаще всего агатом, халцедоном, сердоликом, опалом,
мелкокристаллическим кварцем, иногда аметистом, цеолитами, кальцитом,
хлоритами и др.
В верхних частях лавовых потоков или в потоках малой мощности встречаются
стекловатые разновидности базальтов. Среди них выделяются тахилиты —
прозрачные зеленые и менее прозрачные темно-бурые до черных вулканические
стекла, похожие на обсидианы, но легко растворяющиеся в кислотах. Во
внутренних и отчасти в нижних горизонтах мощных базальтовых потоков
(покровов), где скорость застывания была меньше, нередко залегают
полнокристаллические мелко- и даже среднезернистые разности базальтов —
долериты. В среднезернистых разностях долеритов можно различить (особенно
под лупой с 7—10-кратным увеличением) отдельные породообразующие минералы,
и резко удлиненные выделения плагиоклаза, типичные для структур диабазового
или офитового типа.
Условия образования и нахождения. Формы залегания — потоки и покровы,
разделенные отложениями пирокластического (туфового) или осадочного
материала. Мощность единичных потоков базальтовых лав, обладающих в
расплавленном состоянии малой вязкостью, обычно невелика, но, как правило,
эти потоки (покровы) вместе с сопровождающими их туфами залегают друг на
друге, образуя вулканические серии с суммарной мощностью, измеряемой в
вертикальном разрезе сотнями метров (до 1—2 км). Отмеченные породы и
палеотипные аналоги базальтовых пород (диабазы) образуют также целые
комплексы лавовых покровов, даек и пластовых интрузивных залежей (силлов),
объединяемые термином трапп. Происхождение вулканическое. Базальты и
долериты — широко распространенные лавовые продукты подводных и наземных
извержений современных и древних вулканов.
Типичными районами развития кайнотипных базальтов являются Армения и другие
районы Закавказья, Зап. Украина (р-н Ровно), Вост. Крым (Карадаг), Ю. и
Вост. Прибайкалье (Вост. Саян, Хамар-Дабан) и Зап. Забайкалье (Джидинский р-
н), Витимское плоскогорье, Вост. Тува, где базальты встречаются и на
водоразделах, и в долинах рек. Траппы широко распространены в Ср. и Вост.
Сибири, Болыпеземельской Тундре, в Коми АССР и Ненецком нац. окр.
Архангельской обл. Современные базальтовые лавы известны среди продуктов
извержений вулканов Камчатки.
Диагностика. Для базальта — черная окраска, прочность и вязкость породы,
столбчатая шестигранно-призматическая отдельность. Минералы вкрапленников
только темноцветные. Для долерита — полнокристаллическая мелкозернистая
(офитовая) структура основной массы.
Практическое значение. За последние годы все шире используется базальтовое
литьё для изготовления кислотоупорных труб, химической аппаратуры и т. п.
Служат сырьем для новой отрасли промышленности — петрургии, из траппов и
диабазов делают брусчатку для мощения улиц. С траппами связан ряд
промышленных типов месторождений оптического исландского шпата, железных
руд (типа Ангаро-Илимских месторождений в Вост. Сибири),
высококачественного графита (результат метаморфизма каменных углей в
контакте с траппами; Курейка и Тунгусском бассейне), отчасти также
самородной меди, медно-никелевых сульфидных руд. Базальтовые мандельштейны
— один из главных источников получения самоцветных камней — агатов, опалов,
сердоликов.
2. Циркон
Циркон известен с давних времен. Его название произошло от араб. или перс.
zar — золото и gun — цвет. Синонимы — гиацинт, энгельгардит, азорит,
ауэрбахит.
Циркон является островным силикатом — Zr[Si04], кристаллизующимся в
тетрагональной сингонии, дитетрагонально-бипирамидальном классе симметрии.
В качестве примесей цирконы могут содержать железо, кальций, алюминий,
редкие земли, гафний, стронций, скандий, торий, уран, бериллий, ниобий,
тантал, фосфор и др., в связи с чем выделяют ряд разновидностей: малакон,
циртолит, альвит, назгит, хегтвейтит, хагаталит, ямагутилит, олмалит,
гельциркон, аршиновит.
В качестве ювелирных камней под различными названиями применяются
прозрачные красиво окрашенные цирконы. Гиацинт (старинное название —
перадоль) — красно-желто- и малиново-оранжевый, красный, коричнево-красный,
коричневый циркон, окраска которого напоминает гиацинт — цветок,
выращенный, по древнегреческому мифу, Аполлоном из тела (или крови)
прекрасного юноши Гиацинта, любимца Аполлона, убитого богом ветра Зефиром.
Жаргон (одна из форм слова циркон), или цейлонский жаргон,— желтые,
соломенно-желтые и дымчатые цирконы. Их также называют сиамскими алмазами.
Матур-алмаз, или матара-алмаз,— бесцветные цирконы. Названы по местности,
где они встречаются, на юге о. Шри-Ланка недалеко от Матара (Маттураи).
Старлит, или старлайт,— циркон с природной или полученной после
термохимической обработки небесно-голубой окраской. Встречаются зеленые и
сиреневые цирконы.
Плеохроизм у цирконов выражен слабо, только у голубых термообработанных
цирконов он довольно отчетлив. Циркон встречается в природе в виде хорошо
образованных кристаллов, облик которых изменяется в зависимости от условий
формирования от длиннопризматического (в гранитных пегматитах и гранитах)
до дипирамидального (в щелочных и метасоматических породах). Иногда
наблюдаются двойники, коленчатые двойники и сноповидные или радиально-
лучистые срастания.
Кристаллы, как правило, сравнительно небольшие (несколько миллиметров);
изредка отмечаются крупные цирконы массой в десятки и даже сотни каратов.
Такие цирконы находятся в различных музеях мира. В Смитсоновском институте
(США) хранятся цирконы с о. Шри-Ланка массой (в кар): коричневый 118,1,
желто-коричневый 97,6, желтый 23,5, бесцветный 23,9; из Бирмы — красно-
коричневый 75,8; из Таиланда — коричневатый 105,9 и голубой 102,2. В
коллекции Лондонского геологического музея имеются цирконы массой (в кар):
голубой 44,27, золотистый 22,67, красный 14,34 и бесцветный 21,32. В
Американском музее естественной истории в Нью-Йорке находится уникальный
циркон с о. Шри-Ланка зеленовато-голубого цвета массой 208 кар, в Канадском
музее в Торонто — коричневый в 23,8 кар и голубые 17,8 и 61,63 кар. Крупные
красивые цирконы были в свое время обнаружены и на Урале.
Спайность у циркона наблюдается редко: несовершенная. Излом неровный. Блеск
сильный, стеклянный до алмазного, у просвечивающих камней — жирный до
матового, на изломе до смолистого. Твердость 6,5—7,5 по шкале Мооса.
Микротвердость, измеренная С. И. Лебедевой на приборе ПМТ-З,— от 8247 до
14 395 МПа. Циркон хрупкий, что затрудняет его обработку. Плотность (в
кг/м3) у зеленых, коричневых и оранжевых цирконов 3950—4200, у коричнево-
зеленых и темно-красных камней 4080—4600, у бесцветных, голубых и
коричневато-оранжевых 4600—4800. Циркон оптически одноосный, положительный.
Показатели преломления у различных цирконов, как и плотность, значительно
варьируют: у зеленых, коричневых, оранжевых 1,78 — 1,815 при двупреломлении
0 — 0,008; у коричневато-зеленых и темно-красных 1,830 — 1,930, 1,840 —
1,970, а у бесцветных, голубых и коричневато-оранжевых 1,920 — 1,940, 1,970
— 2,010. Часто цирконы люминесцируют в ультрафиолетовых лучах желтым и
оранжевым цветом.
Месторождения ювелирного циркона очень редки, хотя циркон как акцессорный
минерал широко распространен в щелочных магматических породах, пегматитах,
альбититах, мариуполитах и др. Они связаны с кимберлитами, сапфироносными
щелочными базальтами, сиенитовыми и миаскитовыми пегматитами и циркон-
сапфировыми и цирконовыми россыпями.
Основным источником ювелирных камней являются месторождения Таиланда,
Кампучии, Вьетнама, Шри-Ланки и Мадагаскара. Имеются также месторождения
ювелирного циркона в Бирме, США (штаты Южная Дакота, Колорадо, Оклахома,
Техас, Мэн, Массачусетс, Нью-Йорк, Нью-Джерси), на Корейском полуострове, в
Бразилии, Канаде (провинции Квебек и Онтарио), Норвегии, Австралии,
Танзании. В СНГ ювелирные цирконы встречаются на Урале и в кимберлитовых и
россыпных месторождениях алмазов в Якутии.
Цирконы ювелирного качества в любом месторождении составляют незначительную
часть. Прозрачные бесцветные и красиво окрашенные цирконы обрабатываются с
применением бриллиантовой или ступенчатой (цирконы с густой окраской)
огранки. Из менее прозрачных камней делают кабошоны. Спрос на цирконы и их
стоимость не стабильны. Наиболее постоянна популярность гиацинтов, особенно
возраставшая в XV — XVI вв. и в 30-е г. XIX в. В Индии, Шри-Ланке в
изделиях с сапфирами, рубинами, особенно не очень высокого качества,
постоянно применяются бесцветные цирконы (как прекрасная имитация
бриллиантов). Очень широко используются голубые облагороженные цирконы. В
настоящее время применяются цирконы любого цвета. Наибольшим спросом
пользуются камни массой 1—2 кар, цены на них составляют 10—20 дол./кар. С
увеличением размера камня возрастает, как правило, и цена: цирконы в 3—5
кар стоят 20—30 дол./кар. Особо ценятся цирконы пастельно-синего цвета: в
США в 1980 г. цена на такие камни массой в 5—10 кар составляла от 60 до 200
дол./кар.
Бесцветные цирконы, используемые как не очень дорогая имитация бриллиантов,
отличаются от последних по двупреломлению, высокой плотности и низкой
твердости. Цветные цирконы можно спутать с титанитом, сингалитом,
касситеритом, хризолитом, демантоидом, гессонитом, аквамарином, топазом,
турмалином, цветными сапфирами, синтетическими рутилом и корундами,
шпинелью.
3. Тетрагональный скаленоэдр
z
1 2
y
4
x 3
Тетрагональный скаленоэдр – фигура, имеющая простую закрытую форму, средней
категории, тетрагональной сингонии, инверсионно-планальный класс симметрии.
Формула симметрии кристалла Li42L22P.
Установка кристаллов. Определение индексов граней.
? = ? = ? = 900
Грань №1
a = 1; b = 3; c = 2 > [pic]
Грань №2
a = -3; b = 1; c = 2 > [pic]
Грань №3
a = 1; b = -3; c = -2 > [pic]
Грань №4
a = 3; b = -1; c = -2 > [pic]
Литература
1. Буллах А. Г. Общая минералогия. С.-Петербург: Из-во С.-Петербургского
университета, 1999.
2. Левицкий И. А., Дащинский Л. Г. Минералогия и кристаллография. Мн.:
БТИ им. С. М. Кирова, 1992 г.
3. Шаскольская М. П. Кристаллография. М.: Высшая школа, 1976.
Реферат на тему: Концепция современного естествознания на тему "симметрия кристаллов"
Министерство образования Российской Федерации
ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
РЕФЕРАТ
ПО ПРЕДМЕТУ КОНЦЕПЦИЯ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
НА ТЕМУ «СИММЕТРИЯ КРИСТАЛЛОВ»
Выполнила студентка: ЧАЙКА В.А.
Экономического факультета
Проверила: МАМАГУЛАШВИЛИ С.Б.
ТВЕРЬ2002
I. Введение…………………………………………………………2
II. Основная часть……..……………………………………….2-20
1.Что такое кристалл……………………………………….3-4
2. Монокристаллы и кристаллические агрегаты……….....4-5
3.Симметрия в кристаллах………………………………….5-8
4.Форма кристаллов……………………………………….8-10
5. Закон постоянства двугранных углов . Отклонения
от закона……………………………………………11-14
9. Есть ли беспорядок в кристалле?……………………...14-17
10. О некоторых свойствах кристаллов..………………..17-18
14. О прочности кристаллов……………………………...18-20
III. Заключение……..………………………………………………………20-21
IV.Список используемой литературы……..………………………………22
1
Введение.
Кристаллы одни из самых красивых и загадочных творений природы. В
настоящее время изучением многообразия кристаллов занимается наука
кристаллография. Она выявляет признаки единства в этом многообразии,
исследует свойства и строение как одиночных кристаллов, так и
кристаллических агрегатов. Кристаллография является наукой, всесторонне
изучающей кристаллическое вещество. Данная работа также посвящена
кристаллам и их свойствам.
В давние времена считалось, что кристаллы представляют собой
редкость. Действительно, нахождение в природе крупных однородных кристаллов
- явление нечастое. Однако мелкокристаллические вещества встречаются весьма
часто. Так, например, почти все горные породы: гранит, песчаники известняк
- кристалличны. По мере совершенствования методов исследования
кристалличными оказались вещества, до этого считавшиеся аморфными. Сейчас
мы знаем, что даже некоторые части организма кристалличны, например,
роговица глаза.
В настоящее время кристаллы имеют большое распространение в науке и
техники, так как обладают особыми свойствами. Такие области использования
кристаллов, как полупроводники, сверхпроводники, пьезо- и сегнетоэлектрики,
квантовая электроника и многие другие требуют глубокого понимания
зависимости физических свойств кристаллов от их химического состава и
строения.
В настоящее время известны способы искусственного выращивания
кристаллов. Кристалл можно вырастить в обыкновенном стакане, для этого
требуется лишь определенный раствор и аккуратность с которой необходимо
ухаживать за растущим кристаллом.
2
Что такое кристалл.
В школьных учебниках кристаллами обычно называют твердые тела,
образующихся в природных или лабораторных условиях и имеющие вид
многогранников, которые напоминают самые непогрешимо строгие геометрические
построения. Поверхность таких фигур ограничена более или менее совершенными
плоскостями- гранями , пересекающимися по прямым линиям- ребрам. Точки
пересечения ребер образуют вершины. Сразу же следует оговорится, что
приведенное выше определение требует существенных поправок. Вспомним,
например, всем известную горную породу границ, состоящую из зерен полевого
шпата, слюды и кварца. Все эти зерна являются кристаллами, однако, их
извилистые зерна не сохранили прежней прямолинейности и плоскогранности, а
следовательно не подходят к вышеуказанному описанию. Одновременный рост
всех составляющих гранит кристаллов, мешавших друг другу развиваться, и
привел к тому, что отдельные кристаллы не смогли получить свойственную им
правильную многогранную форму. Итак, для образования правильно ограненных
кристаллов необходимо, чтобы ничто не мешало им свободно развиваться, не
теснило бы их и не препятствовало их росту.
Кристаллов в природе существует великое множество и так же много
существует различных форм кристаллов. В реальности, практически невозможно
привести определение, которое подходило бы ко всем кристаллам. Здесь на
помощь можно привлечь результаты рентгеновского анализа кристаллов.
Рентгеновские лучи дают возможность как бы нащупать атомы внутри
кристаллического тела и определяет их пространственное расположение. В
результате было установлено, что решительно все кристаллы построены из
элементарных частиц, расположенных в строгом порядке внутри
кристаллического тела.
3
Упорядоченность расположения таких частиц и отличает кристаллическое
состояние от некристаллического, где степень упорядоченности частиц
ничтожна.
Во всех без исключения кристаллических постройках из атомов можно
выделить множество одинаковых атомов, расположенных наподобие узлов
пространственной решетки. Чтобы представить такую решетку, мысленно
заполним пространство множеством равных параллелепипедов, параллельно
ориентированных и соприкасающихся по целым граням. Простейший пример такой
постройки представляет собой кладка из одинаковых кирпичиков. Если внутри
кирпичиков выделить соответственные точки, например, их центры или вершины,
то мы и получим модель пространственной решетки. Для всех без исключения
кристаллических тел характерно решетчатое строение.
Вот теперь мы подошли к возможности дать общее определение для
кристаллов. Итак, кристаллами называются «все твердые тела, в которых
слагающие их частицы (атомы, ионы, молекулы) расположены строго закономерно
наподобие узлов пространственных решеток»[4]. Это определения является
максимально приближенным к истине, оно подходит к любым однородным
кристаллическим телам: и булям (форма кристалла, у которого нет ни граней,
ни ребер, ни выступающих вершин), и зернам, и плоскогранным фигурам)
Монокристаллы и кристаллические агрегаты.
В отличие от других агрегатных состояний, кристаллическое состояние
многообразно. Одни и те же по составу молекулы могут быть упакованы в
кристаллах разными способами. От способа же упаковки зависят физические и
химические свойства вещества. Таким образом одни и те же по химическому
составу вещества на самом деле часто обладают различными физическим
свойствами. Для жидкого состояния такое многообразие не характерно, а для
газообразного- невозможно.
4
Если взять, например, обычную поваренную соль, то легко увидеть даже
без микроскопа отдельные кристаллики.
Каждый кристаллик есть вещество NaCl, но одновременно он имеет черты
индивидуума. Он может быть большим или малым кубическим или прямоугольно-
параллелепипедальным, по-разному ограненным и т.д.
В жидкости нельзя увидеть отдельные индивидуумы- капельки, в
кристаллическом же веществе они видимы.
Если мы хотим подчеркнуть, что имеем дело с одиночным, отдельным
кристаллом, то называем его монокристаллом, чтобы подчеркнуть что речь идет
о скоплении многих кристаллов, используется термин кристаллический агрегат.
Если в кристаллическом агрегате отдельные кристаллы почти не огранены, это
может объяснятся тем, что кристаллизация началась одновременно во многих
точках вещества и скорость ее была достаточно высока. Растущие кристаллы
являются препятствием друг другу и мешают правильному огранению каждого из
них.
В данной работе речь пойдет в основном о монокристаллах, а так как
они являются составными частями кристаллических агрегатов, то их свойства
будут схожи со свойствами агрегатов.
Симметрия в кристаллах.
Рассматривая различные кристаллы мы видим ,что все они разные по форме, но
любой из них представляет симметричное тело. И действительно симметричность
это одно из основных свойств кристаллов. К понятию о симметрии мы привыкли
с детства. Симметричными мы называем тела, которые состоят из равных
одинаковых частей. Наиболее известными элементами симметрии для нас
являются плоскость симметрии (зеркальное отображение), ось симметрии
(поворот вокруг оси, перпендикулярной к плоскости ). По углу поворота
различают порядок оси симметрии, поворот на 180о – ось симметрии 2-ого
порядка, 120о – 3-его порядка и так далее. Есть и еще оди элемент
симметрии - центр симметрии.
5
Представьте себе зеркало, но не большое, а точечное: точку в которой все
отображается как в зеркале. Вот эта точка и есть центр симметрии. При таком
отображении отражение поворачивается не только справа налево , но и с лица
на изнанку.
Все кристаллы симметричны. Это значит, что в каждом кристаллическом
многограннике можно найти плоскости симметрии, оси симметрии, центры
симметрии и другие элементы симметрии так, чтобы совместились друг с другом
одинаковые части многогранника. Введем еще одно понятие относящиеся к
симметрии полярность. Представим конус и цилиндр, у обоих объектов есть по
одной оси симметрии бесконечного порядка, но они различаются полярностью,
у конуса ось полярна (представим центральную ось в виде стрелочки,
указывающей к вершине), а у цилиндра ось неполярна.
Поговорим о видах симметрии в кристалле. Прежде всего в кристаллах
могут быть оси симметрии только 1, 2, 3, 4 и 6 порядков. Представим
плоскость, которую надо полностью покрыть семи-,восьсми-,
девятиугольниками и т.д., так чтобы между фигурами не оставалось
пространства, это не получится, пятиугольниками покрыть плоскость так же
нельзя. Очевидно, оси симметрии 5, 7-го и выше порядков не возможны, потому
что при такой структуре атомные ряды и сетки не заполнят пространство
непрерывно, возникнут пустоты, промежутки между положениями равновесия
атомов. Атомы окажутся не в самых устойчивых положениях и кристаллическая
структура разрушится.
В кристаллическом многограннике можно найти разные сочетания
элементов симметрии – у одних мало, у других много. По симметрии, прежде
всего по осям симметрии, кристаллы делятся на три категории.
К высшей категории относятся самые симметричные кристаллы, у них
может быть несколько осей симметрии порядков 2,3 и 4, нет осей 6-го
порядка, могут быть плоскости и центры симметрии. К таким формам относятся
куб, октаэдр, тетраэдр и др.
6
Им всем присуща общая черта: они примерно одинаковы во все стороны.
У кристаллов средней категории могут быть оси 3, 4 и 6 порядков, но
только по одной. Осей 2 порядка может быть несколько, возможны плоскости
симметрии и центры симметрии. Формы этих кристаллов: призмы, пирамиды и др.
Общая черта: резкое различие вдоль и поперек главной оси симметрии.
У кристаллов низшей категории не может быть ни одной оси симметрии 3
4 и 6 порядков, могут быть только оси 2 порядка, плоскости или центр
симметрии. Структура данных кристаллов самая сложная.
Из кристаллов к высшей категории относятся: алмаз, квасцы, гранаты
германий, кремний, медь, алюминий, золото, серебро, серое олово вольфрам,
железо; к средней категории – графит, рубин, кварц, цинк, магний, белое
олово, турмалин, берилл; к низшей – гипс, слюда, медный купорос, сегнетовая
соль и др. Конечно в этом списке не были перечислены все существующие
кристаллы, а только наиболее известные из них. Категория, к которой
принадлежит кристалл характеризует его физический свойства.
Категории в свою очередь разделяются на семь сингоний. В переводе с
греческого «сингония» означает «сходноугольство». В сингонию объединяются
кристаллы с одинаковыми осями симметрии, а значит, со сходными углами
поворотов в структуре. Классификация кристаллов по категориям и сингониям
приведена в таблице 1.
Плоскости и центр симметрии могут быть в любой сингонии. Всего
сингоний семь.
Каждый кристаллический многогранник обладает определенным набором
элементов симметрии. Полный набор всех элементов симметрии, присущих
данному кристаллу называется классом симметрии. Сколько же всего таких
наборов? Их количество ограничено. Математическим путем было доказано, что
в кристаллах существует 32 вида симметрии.
7
Таб.1
|Категория |Сингония |Характерная симметрия кристаллов |
| | |Несколько осей симметрии порядка |
|Высшая |Кубическая |выше,, чем 2; обязательно четыре |
| | |оси симметрии 3-ого порядка |
|Средняя | |Одна ось симметрии порядка выше, |
| | |чем 2, а именно: |
| |Тригональная |Одна ось 3-ого порядка |
| |Тетрагональная|Одна ось 4-ого порядка |
| | | |
| |Гексагональн |Одна ось 6-ого порядка |
| |ая. | |
|Низшая |Ромбическая |Нет осей симметрии порядка выше, |
| |Моноклинная |чем 2.(Эти сингонии различаются по|
| |Триклинная |углам между кристаллографическими |
| | |осями координат) |
Форма кристаллов.
Изучение внешней формы кристаллов началось прежде изучения
симметрии, однако только после вывода 32 видов симметрии появилась надежная
основа для создания геометрического учения о внешней форме кристаллов.
Основным его понятием является понятие простой формы.
«Простой формой называется многогранник, который может быть получен из
одной грани с помощью элементов симметрии(оси, плоскости и центра
симметрии)»[4].
Простые формы могут быть общими и частными в зависимости от того,
как расположена исходная грань по отношению к элементам симметрии. Если она
расположена косо, то простая форма полученная из нее будет общей. Если же
исходная форма расположена параллельно или перпендикулярно к элементам
симметрии, то получается частная простая форма.
8
Простые формы так же могут быть закрытыми и открытыми.
Закрытая форма может одна образовать кристаллический многогранник, в
то время как одна открытая простая форма замкнутого многогранника
образовать не может.
Каждая грань кристалла представляет собой плоскость, на которой
располагаются атомы. Когда кристалл растет все грани передвигаются
параллельно сами себе, так как на них откладываются все новые и новые слои
атомов. По этой причине, параллельно каждой грани в структуре кристалла
располагается огромное количество атомных плоскостей, которые когда-то в
начальных стадиях роста тоже располагались на гранях кристалла, но в
процессе роста оказались внутри него.
Ребра кристалла представляют собой прямые, на которых атомы
располагаются в ряд. Таких рядов в кристалле тоже огромное количество и они
располагаются параллельно действительным ребрам кристалла.
Кристаллический многогранник обычно представляет собой комбинацию
нескольких простых форм, грани (или ребра) которых являются действительными
гранями (ребрами). Грань, которой на данном кристалле нет, но которая может
оказаться на других кристаллах того же вещества, называется возможной
гранью. Возможной гранью может быть плоскость, проходящая через два
действительных или возможных ребра кристалла. Точно так же, если возьмем
две реальные грани, которые на данном кристаллическом многограннике не
пересекаются, то линия, параллельная линии их пересечения, будет возможным
ребром кристалла.
Совокупность граней, пересекающихся в параллельных ребрах, называется
поясом или зоной. А параллельная этим ребрам линия называется осью зоны.
Необходимо упомянуть, что кристаллографами был создан строго
математический вывод всех возможных на свете кристаллических форм, и теперь
можно не только предположить, какова будет форма кристалла, а с большой
уверенностью рассчитать будущую форму.
9
В течении долгих лет геометрия кристаллов казалась таинственной и
неразрешимой загадкой. В 1619 великий немецкий математик и астроном Йоган
Кеплер обратил внимание на шестерную симметрию снежинок. Он попытался
объяснить ее тем, что кристаллы построены из мельчайших одинаковых шариков,
теснейшим образом присоединенных друг к другу (вокруг центрального шарика
можно в плотную разложить только шесть таких же шариков). По пути
намеченному Кеплером пошли в последствии Роберт Гук и М. В. Ломоносов. Они
так же считали, что элементарные частицы кристаллов можно уподобить плотно
упакованным шарикам. В наше время принцип плотнейших шаровых упаковок лежит
в основе структурной кристаллографии, только сплошные шаровые частицы
старинных авторов заменены сейчас атомами и ионами.
Через 50 лет после Кеплера датский геолог, кристаллограф и анатом
Николас Стенон впервые сформулировал основные понятия о формировании
кристаллов: "Рост кристалла происходит не изнутри, как у растений, но путем
наложения на внешние плоскости кристалламельчайших частиц, приносящихся
извне некоторой жидкостью". Эта идея о росте кристаллов в результате
отложения на гранях все новых и новых слоев вещества сохранила свое
значение и до сих пор.
Очень часто кристаллы одного и того же вещества срастаются друг с
другом закономерным образом, образуя так называемый двойник. При этом
обычно возникают дополнительные элементы симметрии, называющиеся в данном
случае двойниковые элементы симметрии. Если сросток состоит из многих
кристаллов, закономерно чередующихся друг с другом, то он называется
полисинтетическим двойником. Двойниковые кристаллы являются очень
распространенным явлением в природе. Многие вещества, получаемые в
лаборатории, также часто имеют двойники как простые, так и
полисинтетические.
10
Закон постоянства двухгранных углов. Отклонения от закона.
Симметричность кристаллов всегда привлекала внимание ученых. Уже в 79
г. нашего летоисчисления Плиний Старший упоминает о плоскогранности и
прямобедренности кристаллов. Этот вывод и может считается первым обобщением
геометрической кристаллографии. С тех пор на протяжении многих столетий
весьма медленно и постепенно накапливался материал, позволивший в конце
XVIII в. открыть важнейший закон геометрической кристаллографии -закон
постоянства двугранных углов. Этот закон связывается обычно с именем
французского ученого Роме де Лиля, который в 1783г. опубликовал монографию,
содержащую обильный материал по измерению углов природных кристаллов. Для
каждого вещества (минерала), изученного им, оказалось справедливым
положение, что углы между соответственными гранями во всех кристаллах
одного и того же вещества являются постоянными.
Не следует думать, что до Роме де Лиля никто из ученых не занимался
данной проблемой. История открытия закона постоянства углов прошла
огромный, почти двухвековой путь, прежде чем этот закон был отчетливо
сформулирован и обобщен для всех кристаллических веществ. Так, например, И.
Кеплер уже в 1615г. указывал на сохранение углов в 60о между отдельными
лучиками у снежинок. В 1669 г. Н. Стенон открыл закон постоянства углов в
кристаллах кварца и гематита. Внимательно разглядывая реальные кристаллы
кварца, Стенон также обратил внимание на их отклонение от идеальных
геометрических многогранников с плоскими гранями и прямыми ребрами. В своем
трактате он впервые ввел в науку реальный кристалл с его несовершенствами и
отклонениями от идеализированных схем. Однако все эти отклонения не
помешали ученому открыть на тех же кристаллах кварца основной закон
геометрической кристаллографии. Однако написал он об этом очень кратко в
пояснениях к рисункам, приложенным к его сочинению, поэтому честь
называться автором закона досталась Лилю.
11
Годом позже Стенона Э. Бартолин сделал тот же вывод применительно к
кристаллам кальцита, а в 1695 г. Левенгук - к кристаллам гипса. Он показал,
что и у микроскопически малых и у больших кристаллов гипса углы между
соответственными гранями одинаковы. В России закон постоянства углов был
отурыт М. В. Ломоносовым для кристаллов селитры (1749г.) пирита, алмаза и
некоторых других минералов. Однако вернемся к определению данному Лилем. В
его версии закон постоянства углов звучит следующим образом: "Грани
кристалла могут изменятся по своей форме и относительным размерам, но их
взаимные наклоны постоянны и неизменны для каждого рода кристаллов."
Итак, все кристаллы обладают тем свойством, что углы между
соответственными гранями постоянны. Грани у отдельных кристаллов могут быть
развиты по-разному: грани, наблюдающиеся на одних экземплярах, могут
отсутствовать на других - но если мы будем измерять углы между
соответственными гранями, то значения этих углов будут оставаться
постоянными независимо от формы кристалла.
Однако, по мере совершенствования методики и повышения точности
измерения кристаллов выяснилось, что закон постоянства углов оправдывается
лишь приблизительно. В одном и том же кристалле углы между одинаковыми по
типу гранями слегка отличаются друг от друга. У многих веществ отклонения
двухгранных углов между соответственными гранями достигает 10 -20', а в
некоторых случаях и градуса.
Грани реального кристалла никогда не представляют собой идеальных
плоских поверхностей. Нередко они бывают покрыты ямками или бугорками
роста, в некоторых случаях грани представляют собой кривые поверхности,
например у кристаллов алмаза. Иногда замечаются на гранях плоские участки,
положение которых слегка отклонено от плоскости самой грани, на которой они
развиваются. Эти участки называются в кристаллографии вицинальными гранями
, или просто вициналями. Вицинали могут занимать большую часть плоскости
нормальной грани, а иногда даже полностью заменить последнюю.
12
Иногда на гранях наблюдаются ступеньки имеющие форму пандуса.
Таким образом можно говорить о скульптуре граней, являющейся причиной
отклонения от равенства двугранных углов. Изучением различных наростов
занимается раздел кристаллографии - Морфология внешней формы кристаллов.
Наблюдаются, конечно, и более закономерные изменения двугранных
углов, например зависимость от температуры. В таблице 2 приведены значения
углов между гранями кварца при разной температуре.
Таб.2
|T, oC | Угол |T, oC| Угол |
|-166 |128o11’54’’ |300 |128o16’12” |
|0 |128o12’51” |400 |128o17’54” |
|21 |128o13’12” |500 |128o20’12” |
|100 |128o13’36” |550 |128o22’00” |
|200 |128o14’54” |575 |128o23’18” |
В заключении раздела о главном геометрическом законе кристаллографии
необходимо сказать о случаях резкого изменения углов кристаллов., которое
возникает при полиморфном превращении вещества ( образование данным
веществом разные по симметрии и форме кристаллы), явлении, открытом позже
формулировки закона постоянства углов. Одно и то же вещество при
полиморфном превращении скачком меняет свои свойства. Например, переход
ромбической серы в моноклинную сопровождается увеличением удельного объема
на 0.014 сантиметра на грамм и термическим эффектом в 3.12 калорий на
грамм. Еще резче меняет свои свойства кристаллический углерод при переходе
алмаза в графит. Плотность алмаза 3.5, графита 2.2; твердость алмаза 10,
графита 1 и т.д.
При полиморфном превращении наряду со скачкообразным изменением
физических свойств, скачком меняется и внешняя форма кристаллов,
13
при этом совокупность двугранных углов одной модификации может совсем
не соответствовать совокупность двугранных углов другой.
Учитывая все вышесказанное, можно так сформулировать закон
постоянства углов: «Во всех кристаллах, принадлежащих к одной полиморфной
модификации данного вещества, при одинаковых условиях углы между
соответствующими гранями (и ребрами) постоянны.»
Есть ли беспорядок в кристалле?
После открытия дифракции рентгеновских лучей в кристаллах и рождения
рентгеноструктурного анализа не стало сомнений в том, что в кристаллах
частицы расположены правильным трехмерным строем. Уже в первые десятилетия
после 1812 г. были расшифрованы структуры почти всех известных
кристаллических веществ, измерены междуатомные расстояния, определены силы
связи между частицами.
Структурщики как бы расставили атомы по их местам в решетках и
определили силы взаимодействия между атомами. Появилась возможность
вычислять величины физических свойств на основе структуры кристаллов.
Теоретически расчеты хорошо совпадали с данными опытов. Анизотропия
(различие свойств в зависимости от выбранного направления) физических
свойств кристаллов нашла свое объяснение в законах кристаллического
строения.
Стройная схема законов атомного строения могла объяснить многие
физические свойства кристаллов. Она была логична, ясна и казалась
незыблемой. Но бессильна оказалась она в двух областях: в физике
пластичности и прочности и в учении о росте кристаллов.
Началось все со споров о прочности кристаллов и об их механической
деформации.
Что же такое деформация твердого тела? Всякое твердое тело
деформируется следующим образом: сначала, при небольшом усилии, деформация
идет упруго, затем начинается деформация пластическая .
14
Упруго –это значит, что после того, как внешняя сила убрана, тело
полностью восстановит свою изначальную форму,
все следы деформации исчезнут. Пластически – это значит, что
изменения останутся.
Так же, как правило, деформируется поликристалл, если он вообще
способен деформироваться.
Но монокристалл и тут ведет себя особенно, из-за своей анизотропии.
Даже и при упругой деформации кристалл далеко не всегда деформируется так,
как вы хотите. Вы его сжимаете, а он сдвигается в сторону; хотите сдвинуть,
а он не только сдвигается, но и растягивается. Если же вы доводите
деформацию до пластической, то кристалл вообще начинает проявлять «свой
характер». И с этим надо считаться, если вы хотите деформировать кристалл.
Пластическая деформация кристаллов чаще всего происходит путем
скольжения: отдельные слои кристалла соскальзывают параллельно друг другу,
как карты в колоде. Это не отдельные атомные слои, а «пачки» атомных слоев
параллельных друг другу.
Пластическое скольжение происходит отнюдь не в том направлении, в
котором приложена сила, а только по определенным плоскостям и в
определенных направлениях, заданных структурой кристалла. Обычно это те
плоскости, в которых атомы упакованы плотнее всего. Оно и понятно: если
атомная плоскость скользит параллельно самой себе, то движение ее легче
идет там, где расстояние между атомами самое маленькое, короче всего
переход от одного атома, к другому такому же.
Конечно и анизотропия деформации, и выбор плоскостей скольжения
определяется структурой кристалла.
Вопрос о прочности кристаллов всегда вызывал интерес у ученых. Первым
из ученых расчеты на прочность кристаллов были сделаны в 1924 г. советским
физиком-теоретиком Я. И. Френкелем. Расчеты прочности различных
кристаллических структур были сделаны, однако на практике оказалось, что
расчетная прочность кристалла в тысячи раз больше реальной прочности.
Френкель оказал огромную услугу проблеме прочности кристаллов,
15
вскрыв кричащее противоречие между теорией процесса скольжения и
результатами эксперимента
Представьте себе, что воздвигнуто стройное высотное здание, каркас
которого сложен из стальных балок. Но одна из балок попалась бракованная,
надрезанная, надломанная. Чем определить прочность всего здания? Конечно ее
«слабым местом» – надломленной балкой, из-за которой может начаться сдвиг и
разрушение всей постройки.
Вот такие слабые места, как оказалось, неизбежно существуют в каждом
кристалле. Сначала их так и называли «слабые места» или «места
разрыхления», однако позже стали называть дислокациями. Сначала ученые лишь
предположили их существование, затем убедились на опыте, а затем научились
управлять.
Итак, дислокация – это нарушение правильности расположения атомов в
структуре вдоль определенной линии.
Представьте себе, что в серии параллельных плоскостей решетки одна из
плоскостей недостроена, не кончена: это уже не плоскость, а полуплоскость.
Край такой оборванной плоскости образует краевую дислокацию.
Достаточно разорвать одну связь между атомами рядом с дислокацией – и
дислокация (край оборванной плоскости) передвинется на одно междуатомное
расстояние, а связь между атомами за ней восстановится. Разорвется
следующая связь – оборванная плоскость передвинется дальше на один шаг.
Так, шаг за шагом, перемещаясь путем поочередного разрыва по одной связи,
дислокация перейдет через весь кристалл. А в результате атомная плоскость
переместится на один междуатомный шаг. Итогом этого перемещения будет сдвиг
одной половины кристалла относительно другой его половине, т.е.
пластическое скольжение.
Очевидно, кристалл, в котором есть дислокация, деформировать гораздо
легче, чем идеально построенный кристалл, - ведь здесь не надо разрывать
все атомные связи,
16
достаточно осуществлять работу разрыва последовательно по одному ряду
связей.
Данное явление очень ярко можно прокомментировать с помощью модели
«ковра». Ковер лежит на гладком полу: перемещать такой ковер по полу, если
он к полу прилегает плотно, -дело нелегкое: площадь соприкосновения ковра с
полом велика, ковер тяжелый, и усилия для его смещения понадобятся немалые.
А вот если поперек ковра имеется узкая складка, вдоль которой ковер отделен
от пола, переместить ковер можно существенно меньшими усилиями. Они нужны
лишь для того, чтобы разгладить складку. Когда складка пройдет через весь
ковер, он сместится на ширину складки. Складка –это легкоподвижный дефект в
системе «ковер – пол», так как в области складки ковер не соприкасается с
полом.
Аналогично ковру со складкой, одна из тех атомных плоскостей
кристалла, которые ориентированы перпендикулярно плоскости скольжения,
обрывающаяся на этой плоскости, должна перемещаться легче прочих.
Итак, почему же реальная прочность кристаллов оказалась намного
меньше теоретической? Теоретической прочностью обладал бы кристалл, если бы
он был построен безукоризненно, идеально правильно. На самом же деле, в
реальном кристалле всегда есть отступления от порядка, нарушения
расположения атомов. Обладая такими знаниями, человек научился извлекать из
данного дефекта кристаллов выгоду.
О некоторых свойствах кристаллов.
Физические свойства кристаллов чаще всего зависят от их структуры и
химического строения.
Сначала стоит упомянуть два основных свойства кристаллов. Одним из
них является анизотропия, о которой уже упоминалась выше. Под этим
термином подразумевается изменение свойств в зависимости от направления.
Так, например, если вырезать из кристалла поваренной соли в различных
направлениях стержни в поперечным сечением 1мм2 и испытать их на разрыв,
17
то окажется, что они имеют различную прочность.
Вместе с тем кристаллы являются телами однородными. Однородность
кристаллического вещества состоит в том, что два его участка одинаковой
формы и одинаковой ориентировки одинаковы по свойствам.
Поговорим сначала об электрических свойствах. В принципе
электрические свойства кристаллов можно рассматривать на примере металлов,
так как металлы, в одном из состояний, могут представлять собой
кристаллические агрегаты. Электроны, свободно передвигаясь в металле, не
могут выйти наружу, для этого нужно затратить энергию. Если при этом
затрачивается лучистая энергия, то эффект отрыва электрона вызывает так
называемый фотоэлектрический эффект. Аналогичный эффект наблюдается и в
монокристаллах. Вырванный из молекулярной орбиты электрон, оставаясь
внутри кристалла, обуславливает у последнего металлическую проводимость
(внутренний фотоэлектрический эффект). В нормальных же условиях (без
облучения) такие соединения не являются проводниками электрического тока.
О прочности кристаллов.
Ранее было описано, что кристалл заполнен дефектами. Как же влияют
дефекты на прочность кристаллов. О одном, о прочности, мы уже говорили:
дефекты понижают прочность, в сотни, тысячи раз. Если к кристаллу приложить
внешнюю силу, то атомная постройка начнет разрушаться именно в месте
слабины, там, где есть дефект. Дефект - дислокация - начинает двигаться по
кристаллу.
Но не так все просто, по мере того, как растет деформация кристалла,
растет и число дефектов в нем. А так как дефекты взаимодействуют друг с
другом, то, чем их больше, тем труднее им двигаться в кристалле. Получается
парадокс: если есть дефект кристалл - кристалл деформируется и разрушается
легче, чем если дефекта нет.
18
А если дефектов слишком много, то кристалл опять становится прочным ,
и чем больше дефектов, тем он более упорядочивается. Значит, если мы
научимся управлять числом и расположением дефектов, мы сможем управлять
прочностью материалов.
Еще сильнее удалось бы изменить свойства кристаллов, если бы удалось
вырастить кристалл совсем без дефектов. Как в стальном каркасе здания, если
бы не было ни одной дефектной балки, прочность здания была бы расчетной.
Без дефектов кристалл “не хочет” расти. И все же ученым удалось перехитрить
природу. Научились выращивать кристаллы, в которых нет, совсем нет,
дефектов, или есть один единственный дефект, очень удачно расположенный.
Такие идеальные кристаллы удивительно прочны. «Обычное техническое
железо выдерживает, не разрушаясь, усилие в 20-30 кг/мм2, самая лучшая
конструкционная сталь - 200-300 кг/мм2, а бездефектный кристаллик железа -
1400 кг/мм2. Иначе говоря, бездефектные кристаллы железа прочнее обычного в
40-50 раз»[2].
Такие кристаллы научились растить, измерять их свойства и прочность,
но эти кристаллы очень и очень малы. Это “нитевидные кристаллы”, или “усы”
- волоски диаметром не более 1-2 микрон. Растить такой кристалл очень
сложно, а вырастет он чуть потолще - в нем обязательно проявляются дефекты
и прочность сразу снижается.
Такой усик выдерживает нагрузку значительно большую, чем обычная
проволока. Он деформируется упруго, восстанавливает свою форму после
деформации, не меняется при высоких температурах. Уже широко применяются
нитевидные кристаллы для создания высокопрочных композитных материалов.
Композит, или композитный материал - это сплошная основа, металл или
полимер пронизанный нитевидными кристаллами.
Созданы кристаллизационные установки в которых вытягивают
монокристаллические нити сапфира длинной до 30 метров. Кристалл получается
такой упругий и гибкий, что его наматывают как нить на катушку.
19
А затем этими гибкими нитями упрочняют основу.
Из композитных материалов делают листы для обшивки самолетов и ракет.
Человек научился получать материалы, гораздо прочнее природных.
Кристаллы из-за их прочности используют и в различных режущих
аппаратах, так как кристалл один из самых прочных материалов на Земле.
Человек применяет кристаллы почти во всех областях материальной сферы
их цена и значение чрезвычайно велики.
Заключение.
Итак, в данной работе была рассказана лишь малая часть того, что
известно о кристаллах в настоящее время, однако и эта информация показала,
насколько неординарны и загадочны кристаллы по своей сущности.
В облаках, в глубинах Земли, на вершинах гор, в песчаных пустынях, в
морях и океанах, в научных лабораториях, в клеточках растений, в живых и
мертвых организмах – везде встретим мы кристаллы. Но может кристаллизация
вещества совершается только на нашей планете? Нет, мы знаем теперь, что и
на других планетах и далеких звездах все время непрерывно возникают,
растут и разрушаются кристаллы. Метеориты, космические посланцы, тоже
состоят из кристаллов, причем иногда в их состав входят кристаллические
вещества, на Земле не встречающиеся. Кристаллы везде.
Люди привыкли использовать кристаллы, делать из них украшения,
любоваться ими.
20
Теперь, когда изучены методы искусственного выращивания кристаллов,
область их применение расширилась, и, возможно, будущее новейших технологий
принадлежит кристаллам и кристаллическим агрегатам.
21
Список используемой литературы.
1. «Кристаллы», М.П. Шаскольская, Москва «наука», 1978г.
2. «Очерки о свойствах кристаллов», М. П. Шаскольская, Москва
«наука», 1978г.
3. «Симметрия в природе», И.И. Шафрановский, Ленинград «недра»,
1985г.
4. «Кристаллохимия», Г. Б. Бокий, Москва «наука», 1971г.
5. «Живой кристалл», Я. Е. Гегузин, Москва «наука», 1981г.
6. «Очерки о диффузии в кристаллах», Я. Е. Гегузин, Москва «наука»,
1974г.
22
| |
