क्रिस्टल के गुण, आकार और सिनगोनी (क्रिस्टलोग्राफिक सिस्टम)

क्रिस्टल का एक महत्वपूर्ण गुण विभिन्न चेहरों के बीच एक निश्चित पत्राचार है - क्रिस्टल की समरूपता। निम्नलिखित समरूपता तत्व प्रतिष्ठित हैं:

1. समरूपता के तल: क्रिस्टल को दो सममित हिस्सों में विभाजित करें, ऐसे विमानों को समरूपता के "दर्पण" भी कहा जाता है।

2. सममिति अक्ष: क्रिस्टल के केंद्र से गुजरने वाली सीधी रेखाएँ। इस अक्ष के चारों ओर क्रिस्टल का घूमना क्रिस्टल की प्रारंभिक स्थिति के आकार को दोहराता है। तीसरे, चौथे और छठे क्रम की समरूपता की अक्षें हैं, जो क्रिस्टल के 360 डिग्री घूमने के दौरान ऐसी स्थितियों की संख्या से मेल खाती हैं।

3. समरूपता का केंद्र: इस केंद्र के चारों ओर 180 डिग्री घुमाने पर समानांतर चेहरे के अनुरूप क्रिस्टल के चेहरे स्थान बदलते हैं। इन समरूपता तत्वों और आदेशों का संयोजन सभी क्रिस्टल के लिए 32 समरूपता वर्ग देता है। इन वर्गों को, उनके सामान्य गुणों के अनुसार, सात समानार्थी (क्रिस्टलोग्राफिक सिस्टम) में समूहीकृत किया जा सकता है। त्रि-आयामी समन्वय अक्षों का उपयोग क्रिस्टल चेहरों की स्थिति निर्धारित करने और मूल्यांकन करने के लिए किया जा सकता है।

प्रत्येक खनिज समरूपता के एक वर्ग से संबंधित है, क्योंकि इसमें एक प्रकार की क्रिस्टल जाली होती है, जो इसकी विशेषता है। इसके विपरीत, समान रासायनिक संरचना वाले खनिज दो या दो से अधिक समरूपता वर्गों के क्रिस्टल बना सकते हैं। इस घटना को बहुरूपता कहा जाता है। बहुरूपता के अलग-अलग उदाहरण नहीं हैं: हीरा और ग्रेफाइट, कैल्साइट और अर्गोनाइट, पाइराइट और मार्कासाइट, क्वार्ट्ज, ट्राइडीमाइट और क्रिस्टोबलाइट; रूटाइल, एनाटेज़ (उर्फ ऑक्टाहेड्राइट) और ब्रुकाइट।

सिनगोनीज़ (क्रिस्टलोग्राफ़िक सिस्टम). सभी प्रकार के क्रिस्टल 7 समानार्थी (क्यूबिक, टेट्रागोनल, हेक्सागोनल, ट्राइगोनल, रोम्बिक, मोनोक्लिनिक, ट्राइक्लिनिक) बनाते हैं। सिन्गोनी के नैदानिक ​​लक्षण क्रिस्टलोग्राफिक अक्ष और इन अक्षों द्वारा निर्मित कोण हैं।

ट्राइक्लिनिक सिनगोनी मेंसममिति तत्वों की न्यूनतम संख्या होती है। इसके बाद जटिलता के क्रम में मोनोक्लिनिक, रम्बिक, टेट्रागोनल, ट्राइगोनल, हेक्सागोनल और क्यूबिक सिनगोनीज़ आते हैं।

घन प्रणाली. तीनों अक्ष समान लंबाई के हैं और एक दूसरे के लंबवत हैं। विशिष्ट क्रिस्टल आकार: घन, अष्टफलक, समचतुर्भुज डोडेकाहेड्रोन, पेंटागन डोडेकाहेड्रोन, टेट्रागोन ट्राइऑक्टाहेड्रोन, हेक्साओक्टाहेड्रोन।

चतुष्कोणीय प्रणाली. तीन अक्ष एक दूसरे के लंबवत हैं, दो अक्षों की लंबाई समान है, तीसरा (मुख्य अक्ष) या तो छोटा या लंबा है। विशिष्ट क्रिस्टल आकार प्रिज्म, पिरामिड, टेट्रागोन, ट्रैपेज़ोहेड्रोन और बाइपिरामिड हैं।

षटकोणीय पर्यायवाची. तीसरी और चौथी अक्षें समतल की ओर झुकी हुई हैं, समान लंबाई की हैं और 120° के कोण पर प्रतिच्छेद करती हैं। चौथी धुरी, जो आकार में दूसरों से भिन्न है, दूसरों के लंबवत स्थित है। दोनों अक्ष और कोण पिछली समानार्थी स्थिति के समान हैं, लेकिन समरूपता तत्व बहुत विविध हैं। विशिष्ट क्रिस्टल आकार त्रिफलकीय प्रिज्म, पिरामिड, रंबोहेड्रॉन और स्केलेनोहेड्रा हैं।

समचतुर्भुज प्रणाली. तीन अक्ष एक-दूसरे के लंबवत अभिलक्षणिक हैं। विशिष्ट क्रिस्टलीय रूप बेसल पिनाकोइड्स, रोम्बिक प्रिज्म, रोम्बिक पिरामिड और बाइपिरामिड हैं।

मोनोक्लिनिक सिन्गोनी. अलग-अलग लंबाई की तीन अक्षें, दूसरी अन्य के लंबवत है, तीसरी पहली से न्यून कोण पर है। क्रिस्टल के विशिष्ट रूप पिनाकोइड्स, तिरछे कटे किनारों वाले प्रिज्म हैं।

ट्राइक्लिनिक प्रणाली. तीनों अक्षों की लंबाई अलग-अलग है और तीव्र कोण पर प्रतिच्छेद करते हैं। विशिष्ट आकृतियाँ मोनोहेड्रा और पिनाकोइड हैं।

क्रिस्टल का आकार और वृद्धि. एक ही खनिज प्रजाति से संबंधित क्रिस्टल का स्वरूप एक जैसा होता है। इसलिए एक क्रिस्टल को बाहरी मापदंडों (चेहरों, कोणों, अक्षों) के संयोजन के रूप में चित्रित किया जा सकता है। लेकिन इन मापदंडों का सापेक्ष आकार काफी भिन्न है। नतीजतन, एक क्रिस्टल कुछ रूपों के विकास की डिग्री के आधार पर अपना स्वरूप (उपस्थिति के बारे में नहीं) बदल सकता है। उदाहरण के लिए, एक पिरामिडनुमा स्वरूप, जहां सभी चेहरे एकत्रित होते हैं, स्तंभाकार (एक आदर्श प्रिज्म में), सारणीबद्ध, पत्तेदार या गोलाकार।

बाहरी मापदंडों के समान संयोजन वाले दो क्रिस्टल का स्वरूप भिन्न हो सकता है। यह संयोजन क्रिस्टलीकरण माध्यम की रासायनिक संरचना और गठन की अन्य स्थितियों पर निर्भर करता है, जिसमें तापमान, दबाव, किसी पदार्थ के क्रिस्टलीकरण की दर आदि शामिल हैं। प्रकृति में, नियमित क्रिस्टल कभी-कभी पाए जाते हैं जो अनुकूल परिस्थितियों में बने होते हैं - उदाहरण के लिए , मिट्टी के माध्यम में जिप्सम या जियोड की दीवारों पर खनिज। ऐसे क्रिस्टल के चेहरे अच्छी तरह से विकसित होते हैं। इसके विपरीत, बदलती या प्रतिकूल परिस्थितियों में बनने वाले क्रिस्टल अक्सर विकृत हो जाते हैं।

इकाइयां. अक्सर ऐसे क्रिस्टल होते हैं जिनके पास बढ़ने के लिए पर्याप्त जगह नहीं होती है। ये क्रिस्टल दूसरों के साथ मिलकर अनियमित द्रव्यमान और समुच्चय बनाते हैं। चट्टानों के बीच मुक्त स्थान में, क्रिस्टल एक साथ विकसित हुए, जिससे ड्रूज़ बने, और रिक्त स्थान में - जियोड। उनकी संरचना के संदर्भ में, ऐसी इकाइयाँ बहुत विविध हैं। चूना पत्थर की छोटी-छोटी दरारों में पेट्रीफाइड फ़र्न जैसी संरचनाएँ होती हैं। इन्हें डेंड्राइट कहा जाता है, जो इन दरारों में घूमने वाले घोल के प्रभाव में मैंगनीज और लोहे के ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के निर्माण के परिणामस्वरूप बनते हैं। इसलिए, डेंड्राइट कभी भी कार्बनिक अवशेषों के साथ-साथ नहीं बनते हैं।

दोगुना हो जाता है. क्रिस्टल के निर्माण के दौरान, अक्सर जुड़वाँ बच्चे बनते हैं जब एक ही खनिज प्रजाति के दो क्रिस्टल कुछ नियमों के अनुसार एक-दूसरे के साथ बढ़ते हैं। डबल्स अक्सर एक कोण पर जुड़े हुए व्यक्ति होते हैं। छद्मसममिति अक्सर स्वयं प्रकट होती है - समरूपता के निम्नतम वर्ग से संबंधित कई क्रिस्टल एक साथ बढ़ते हैं, जिससे उच्च क्रम की छद्मसममिति वाले व्यक्ति बनते हैं। इस प्रकार, अर्गोनाइट, जो रोम्बिक प्रणाली से संबंधित है, अक्सर हेक्सागोनल स्यूडोसिमेट्री के साथ जुड़वां प्रिज्म बनाता है। ऐसे अंतर्वृद्धियों की सतह पर, जुड़ती रेखाओं द्वारा निर्मित एक पतली हैचिंग देखी जाती है।

क्रिस्टल की सतह. जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, सपाट सतहें शायद ही कभी चिकनी होती हैं। अक्सर, उन पर हैचिंग, बैंडिंग या धारी देखी जाती है। ये विशिष्ट विशेषताएं कई खनिजों - पाइराइट, क्वार्ट्ज, जिप्सम, टूमलाइन - के निर्धारण में मदद करती हैं।

स्यूडोमॉर्फहाउस. स्यूडोमोर्फोज़ ऐसे क्रिस्टल होते हैं जिनका आकार दूसरे क्रिस्टल जैसा होता है। उदाहरण के लिए, लिमोनाइट पाइराइट क्रिस्टल के रूप में होता है। स्यूडोमोर्फोसॉज़ तब बनते हैं जब एक खनिज को पिछले खनिज के आकार को बनाए रखते हुए पूरी तरह से रासायनिक रूप से दूसरे द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

क्रिस्टल समुच्चय के रूप बहुत विविध हो सकते हैं। फोटो नैट्रोलाइट का एक उज्ज्वल समुच्चय दिखाता है।
क्रॉस के आकार में जुड़वाँ क्रिस्टल के साथ जिप्सम का एक नमूना।

भौतिक और रासायनिक गुण। क्रिस्टलोग्राफी के नियमों और परमाणुओं की व्यवस्था से न केवल क्रिस्टल का बाहरी आकार और समरूपता निर्धारित होती है - यह खनिज के भौतिक गुणों पर भी लागू होता है, जो विभिन्न दिशाओं में भिन्न हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, अभ्रक केवल एक दिशा में समानांतर प्लेटों में अलग हो सकता है, इसलिए इसके क्रिस्टल अनिसोट्रोपिक होते हैं। अनाकार पदार्थ सभी दिशाओं में समान होते हैं, और इसलिए आइसोट्रोपिक होते हैं। ऐसे गुण इन खनिजों के निदान के लिए भी महत्वपूर्ण हैं।

घनत्व। खनिजों का घनत्व (विशिष्ट गुरुत्व) उनके वजन और पानी की समान मात्रा के वजन का अनुपात है। विशिष्ट गुरुत्व निर्धारण एक महत्वपूर्ण निदान उपकरण है। 2-4 घनत्व वाले खनिजों की प्रधानता होती है। एक सरलीकृत वजन अनुमान व्यावहारिक निदान में मदद करेगा: हल्के खनिजों का वजन 1 से 2, मध्यम-घनत्व वाले खनिजों का - 2 से 4 तक, भारी खनिजों का 4 से 6 तक, बहुत भारी खनिजों का - 6 से अधिक होता है।

यांत्रिक विशेषताएं. इनमें कठोरता, दरार, चिप सतह, क्रूरता शामिल हैं। ये गुण क्रिस्टल संरचना पर निर्भर करते हैं और निदान तकनीक का चयन करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

कठोरता. चाकू की नोक से कैल्साइट क्रिस्टल को खरोंचना काफी आसान है, लेकिन क्वार्ट्ज क्रिस्टल के साथ ऐसा करने में सक्षम होने की संभावना नहीं है - ब्लेड बिना खरोंच छोड़े पत्थर पर फिसल जाएगा। इसका मतलब यह है कि इन दोनों खनिजों की कठोरता अलग-अलग है।

खरोंच के संबंध में कठोरता सतह के बाहरी विरूपण के प्रयास के लिए क्रिस्टल के प्रतिरोध को संदर्भित करती है, दूसरे शब्दों में, बाहर से यांत्रिक विरूपण के प्रतिरोध को। फ्रेडरिक मूस (1773-1839) ने डिग्री से कठोरता का एक सापेक्ष पैमाना प्रस्तावित किया, जहां प्रत्येक खनिज में पिछले खनिज की तुलना में अधिक खरोंच कठोरता होती है: 1. टैल्क। 2. जिप्सम. 3. कैल्साइट. 4. फ्लोराइट. 5. एपेटाइट. 6. फेल्डस्पार. 7. क्वार्ट्ज. 8. पुखराज. 9. कोरन्डम. 10. हीरा. ये सभी मान केवल ताज़ा, बिना मौसम वाले नमूनों पर लागू होते हैं।

आप कठोरता का मूल्यांकन सरल तरीके से कर सकते हैं। 1 की कठोरता वाले खनिजों को नाखून से आसानी से खरोंचा जा सकता है; जबकि वे छूने में चिकने होते हैं। 2 की कठोरता वाले खनिजों की सतह को भी नाखून से खरोंचा जाता है। तांबे का तार या तांबे का एक टुकड़ा 3 की कठोरता के साथ खनिजों को खरोंचता है। पेनचाइफ की नोक 5 की कठोरता तक खनिजों को खरोंचती है; अच्छी नई फ़ाइल - क्वार्ट्ज. 6 से अधिक कठोरता वाले खनिज कांच को खरोंच देंगे (कठोरता 5)। 6 से 8 तक एक अच्छी फाइल भी नहीं लगती; जब आप प्रयास करते हैं तो चिंगारी उड़ती है। कठोरता निर्धारित करने के लिए, नमूनों का परीक्षण तब तक बढ़ती कठोरता के साथ करें जब तक वे उपज देते हैं; फिर एक नमूना लिया जाता है, जो जाहिर तौर पर और भी कठिन होता है। यदि किसी चट्टान से घिरे खनिज की कठोरता निर्धारित करना आवश्यक है, जिसकी कठोरता नमूने के लिए आवश्यक खनिज की तुलना में कम है, तो इसके विपरीत किया जाना चाहिए।

टैल्क और हीरा, दो खनिज कठोरता के मोह पैमाने के चरम पर हैं।

इस आधार पर निष्कर्ष निकालना आसान है कि क्या कोई खनिज दूसरे की सतह पर फिसलता है या हल्की सी चीख़ के साथ उसे खरोंचता है। निम्नलिखित मामले घटित हो सकते हैं:
1. यदि नमूना और खनिज परस्पर एक-दूसरे को खरोंचते नहीं हैं तो कठोरता समान होती है।
2. यह संभव है कि दोनों खनिज एक-दूसरे को खरोंचें, क्योंकि क्रिस्टल के शीर्ष और उभार किनारों या दरार तल की तुलना में सख्त हो सकते हैं। इसलिए, जिप्सम क्रिस्टल के चेहरे या उसके दरार तल को दूसरे जिप्सम क्रिस्टल के शीर्ष से खरोंचना संभव है।
3. खनिज पहले नमूने को खरोंचता है, और उच्च कठोरता वर्ग का एक नमूना उस पर खरोंच बनाता है। इसकी कठोरता तुलना के लिए उपयोग किए गए नमूनों के बीच में है, और इसका अनुमान आधे वर्ग पर लगाया जा सकता है।

कठोरता के ऐसे निर्धारण की स्पष्ट सरलता के बावजूद, कई कारक गलत परिणाम दे सकते हैं। उदाहरण के लिए, चलिए एक खनिज लेते हैं जिसके गुण अलग-अलग दिशाओं में बहुत भिन्न होते हैं, जैसे डिस्टीन (कायनाइट): ऊर्ध्वाधर रूप से कठोरता 4-4.5 है, और चाकू की नोक एक स्पष्ट निशान छोड़ती है, लेकिन लंबवत दिशा में कठोरता 6- है। 7 और खनिज को चाकू से बिल्कुल भी खरोंचा नहीं जाता है। इस खनिज के नाम की उत्पत्ति इस विशेषता से जुड़ी हुई है और इस पर बहुत स्पष्ट रूप से जोर देती है। इसलिए, विभिन्न दिशाओं में कठोरता परीक्षण करना आवश्यक है।

कुछ समुच्चय में उन घटकों (क्रिस्टल या अनाज) की तुलना में अधिक कठोरता होती है जिनसे वे बने होते हैं; ऐसा हो सकता है कि जिप्सम के घने टुकड़े को नाखून से खरोंचना मुश्किल हो। इसके विपरीत, कुछ छिद्रपूर्ण समुच्चय कम ठोस होते हैं, जिसे कणिकाओं के बीच रिक्त स्थान की उपस्थिति से समझाया जाता है। इसलिए, चाक को नाखून से खरोंचा जाता है, हालांकि इसमें 3 की कठोरता वाले कैल्साइट क्रिस्टल होते हैं। त्रुटियों का एक अन्य स्रोत ऐसे खनिज हैं जिन्होंने किसी प्रकार के परिवर्तन का अनुभव किया है। सरल तरीकों से पाउडर, खराब हुए नमूनों या पपड़ीदार और एसिकुलर संरचना के समुच्चय की कठोरता का आकलन करना असंभव है। ऐसे मामलों में, अन्य तरीकों का उपयोग करना बेहतर है।

दरार. हथौड़े से मारने या चाकू दबाने से, दरार तल के क्रिस्टल कभी-कभी प्लेटों में विभाजित हो सकते हैं। दरार न्यूनतम आसंजन के साथ विमानों के साथ प्रकट होती है। कई खनिजों में कई दिशाओं में दरार होती है: हेलाइट और गैलेना - घन के किनारों के समानांतर; फ्लोराइट - ऑक्टाहेड्रोन के चेहरों के साथ, कैल्साइट - रॉम्बोहेड्रोन। मस्कोवाइट अभ्रक क्रिस्टल; दरार वाले तल स्पष्ट रूप से दिखाई दे रहे हैं (दाईं ओर की तस्वीर में)।

अभ्रक और जिप्सम जैसे खनिजों में एक दिशा में सही दरार होती है, लेकिन अन्य दिशाओं में अपूर्ण या कोई दरार नहीं होती है। सावधानीपूर्वक अवलोकन के साथ, कोई भी पारदर्शी क्रिस्टल के अंदर अच्छी तरह से परिभाषित क्रिस्टलोग्राफिक दिशाओं के साथ सबसे पतले दरार वाले विमानों को देख सकता है।

फ्रैक्चर सतह. कई खनिज, जैसे क्वार्ट्ज और ओपल, किसी भी दिशा में नहीं टूटते हैं। उनका थोक अनियमित टुकड़ों में टूट जाता है। दरार की सतह को सपाट, असमान, शंखाकार, अर्ध-शंक्वाकार, खुरदुरा के रूप में वर्णित किया जा सकता है। धातुओं और कठोर खनिजों की दरार सतह खुरदरी होती है। यह संपत्ति एक नैदानिक ​​सुविधा के रूप में काम कर सकती है।

अन्य यांत्रिक गुण. कुछ खनिज (पाइराइट, क्वार्ट्ज, ओपल) हथौड़े के प्रहार से टुकड़ों में टूट जाते हैं - वे भंगुर होते हैं। अन्य, इसके विपरीत, मलबा छोड़े बिना पाउडर में बदल जाते हैं।

लचीले खनिजों को चपटा किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, शुद्ध देशी धातुएँ। वे न तो पाउडर बनाते हैं और न ही टुकड़े बनाते हैं। अभ्रक की पतली प्लेटों को प्लाईवुड की तरह मोड़ा जा सकता है। एक्सपोज़र की समाप्ति के बाद, वे अपनी मूल स्थिति में वापस आ जाएंगे - यह लोच का गुण है। अन्य, जैसे जिप्सम और पाइराइट, मुड़े हुए हो सकते हैं लेकिन अपनी विकृत अवस्था को बनाए रखते हैं - यह लचीले होने का गुण है। ऐसी विशेषताएं समान खनिजों को पहचानना संभव बनाती हैं - उदाहरण के लिए, लचीले अभ्रक को लचीले क्लोराइट से अलग करना।

रंग. कुछ खनिजों का रंग इतना शुद्ध और सुंदर होता है कि उनका उपयोग पेंट या वार्निश के रूप में किया जाता है। अक्सर उनके नाम रोजमर्रा के भाषण में उपयोग किए जाते हैं: पन्ना हरा, रूबी लाल, फ़िरोज़ा, नीलम, आदि। खनिजों का रंग, मुख्य नैदानिक ​​​​विशेषताओं में से एक, न तो स्थायी है और न ही शाश्वत है।

ऐसे कई खनिज हैं जिनका रंग स्थिर होता है - मैलाकाइट हमेशा हरा होता है, ग्रेफाइट काला होता है, देशी सल्फर पीला होता है। क्वार्ट्ज (रॉक क्रिस्टल), कैल्साइट, हेलाइट (सामान्य नमक) जैसे सामान्य खनिज अशुद्धियों से मुक्त होने पर रंगहीन होते हैं। हालाँकि, बाद की उपस्थिति रंग का कारण बनती है, और हम नीला नमक, पीला, गुलाबी, बैंगनी और भूरा क्वार्ट्ज जानते हैं। फ्लोराइट में रंगों की एक पूरी श्रृंखला होती है।

खनिज के रासायनिक सूत्र में अशुद्ध तत्वों की उपस्थिति से एक बहुत ही विशिष्ट रंग बनता है। यह तस्वीर हरे क्वार्ट्ज (प्रेज़) को दिखाती है, अपने शुद्ध रूप में, यह पूरी तरह से रंगहीन और पारदर्शी है।

टूमलाइन, एपेटाइट और बेरिल के अलग-अलग रंग होते हैं। रंग विभिन्न रंगों वाले खनिजों का निस्संदेह निदान संकेत नहीं है। खनिज का रंग क्रिस्टल जाली में शामिल अशुद्ध तत्वों की उपस्थिति के साथ-साथ मेजबान क्रिस्टल में विभिन्न रंगों, अशुद्धियों और समावेशन पर भी निर्भर करता है। कभी-कभी यह विकिरण जोखिम से जुड़ा हो सकता है। कुछ खनिज प्रकाश के आधार पर रंग बदलते हैं। तो, अलेक्जेंड्राइट दिन के उजाले में हरा और कृत्रिम प्रकाश में बैंगनी रंग का होता है।

कुछ खनिजों के लिए, जब क्रिस्टल के फलकों को प्रकाश के सापेक्ष घुमाया जाता है तो रंग की तीव्रता बदल जाती है। घूमने के दौरान कॉर्डिएराइट क्रिस्टल का रंग नीले से पीले रंग में बदल जाता है। इस घटना का कारण यह है कि ऐसे क्रिस्टल, जिन्हें प्लियोक्रोइक कहा जाता है, किरण की दिशा के आधार पर प्रकाश को अलग-अलग तरीके से अवशोषित करते हैं।

कुछ खनिजों का रंग भिन्न रंग वाली फिल्म की उपस्थिति में भी बदल सकता है। ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप, ये खनिज एक कोटिंग से ढके होते हैं, जो, शायद, किसी तरह सूरज की रोशनी या कृत्रिम प्रकाश के प्रभाव को नरम कर देता है। कुछ रत्न कुछ समय तक सूर्य के प्रकाश के संपर्क में रहने पर अपना रंग खो देते हैं: पन्ना अपना गहरा हरा रंग खो देता है, नीलम और गुलाब क्वार्ट्ज हल्के पड़ जाते हैं।

चाँदी युक्त कई खनिज (उदाहरण के लिए, पायरार्गिराइट और प्रोस्टाइट) भी सूर्य के प्रकाश (सूर्य) के प्रति संवेदनशील होते हैं। सूर्यातप के प्रभाव में एपेटाइट एक काले घूंघट से ढका हुआ है। संग्राहकों को ऐसे खनिजों को प्रकाश के संपर्क से बचाना चाहिए। रियलगर का लाल रंग धूप में सुनहरे पीले रंग में बदल जाता है। प्रकृति में इस तरह के रंग परिवर्तन बहुत धीरे-धीरे होते हैं, लेकिन प्रकृति में होने वाली प्रक्रियाओं को तेज करके किसी खनिज के रंग को कृत्रिम रूप से बहुत तेज़ी से बदलना संभव है। उदाहरण के लिए, गर्म करने पर आप बैंगनी नीलम से पीला सिट्रीन प्राप्त कर सकते हैं; हीरे, माणिक और नीलम को रेडियोधर्मी विकिरण और पराबैंगनी किरणों की मदद से कृत्रिम रूप से "सुधार" किया जाता है। रॉक क्रिस्टल, मजबूत विकिरण के कारण, धुएँ के रंग के क्वार्ट्ज में बदल जाता है। एगेट, यदि इसका ग्रे रंग बहुत आकर्षक नहीं दिखता है, तो साधारण एनिलिन फैब्रिक डाई को उबलते घोल में डुबो कर रंगा जा सकता है।

पाउडर रंग (डैश). रेखा का रंग बिना शीशे वाले चीनी मिट्टी के बरतन की खुरदुरी सतह पर रगड़कर निर्धारित किया जाता है। साथ ही, किसी को यह नहीं भूलना चाहिए कि चीनी मिट्टी के बरतन में मोह पैमाने पर 6-6.5 की कठोरता होती है, और अधिक कठोरता वाले खनिज केवल कुचले हुए चीनी मिट्टी के सफेद पाउडर को छोड़ देंगे। आप हमेशा मोर्टार में पाउडर प्राप्त कर सकते हैं। रंगीन खनिज हमेशा हल्की रेखा देते हैं, बिना रंग वाले और सफ़ेद-सफ़ेद। आमतौर पर उन खनिजों में एक सफेद या भूरे रंग की रेखा देखी जाती है जो कृत्रिम रूप से रंगीन होते हैं, या अशुद्धियों और रंगद्रव्य के साथ होते हैं। अक्सर यह, जैसा कि यह था, धुंधला होता है, क्योंकि एक पतले रंग में इसकी तीव्रता रंग पदार्थ की एकाग्रता से निर्धारित होती है। धात्विक चमक वाले खनिजों के गुण का रंग उनके अपने रंग से भिन्न होता है। पीला पाइराइट एक हरी-काली लकीर देता है; काला हेमेटाइट चेरी लाल है, काला वोल्फ्रामाइट भूरे रंग का है, और कैसिटेराइट लगभग एक बिना रंग की लकीर है। एक रंगीन रेखा आपको एक पतली या रंगहीन रेखा की तुलना में किसी खनिज को जल्दी और आसानी से पहचानने की अनुमति देती है।

चमकना. रंग की तरह, यह किसी खनिज की पहचान करने का एक प्रभावी तरीका है। चमक इस बात पर निर्भर करती है कि क्रिस्टल की सतह पर प्रकाश किस प्रकार परावर्तित और अपवर्तित होता है। इसमें धात्विक और अधात्विक चमक वाले खनिज होते हैं। यदि उन्हें अलग नहीं किया जा सकता है, तो हम अर्ध-धात्विक चमक के बारे में बात कर सकते हैं। अपारदर्शी धातु खनिज (पाइराइट, गैलेना) अत्यधिक परावर्तक होते हैं और इनमें धात्विक चमक होती है। खनिजों के एक अन्य महत्वपूर्ण समूह (जिंक ब्लेंड, कैसिटेराइट, रूटाइल, आदि) के लिए, चमक का निर्धारण करना मुश्किल है। गैर-धातु चमक वाले खनिजों के लिए, चमक की तीव्रता और गुणों के अनुसार निम्नलिखित श्रेणियां प्रतिष्ठित हैं:

1. हीरा चमकता है, हीरे की तरह।
2. कांच की चमक.
3. तैलीय चमक।
4. मंद चमक (खराब परावर्तनशीलता वाले खनिजों के लिए)।

चमक समुच्चय की संरचना और प्रमुख दरार की दिशा से जुड़ी हो सकती है। पतली परत वाली संरचना वाले खनिजों में मोती जैसी चमक होती है।

पारदर्शिता. किसी खनिज की पारदर्शिता एक ऐसा गुण है जो अत्यधिक परिवर्तनशील है: एक अपारदर्शी खनिज को आसानी से पारदर्शी के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। अधिकांश रंगहीन क्रिस्टल (रॉक क्रिस्टल, हेलाइट, पुखराज) इसी समूह से संबंधित हैं। पारदर्शिता खनिज की संरचना पर निर्भर करती है - जिप्सम और अभ्रक के कुछ समुच्चय और छोटे दाने अपारदर्शी या पारभासी दिखाई देते हैं, जबकि इन खनिजों के क्रिस्टल पारदर्शी होते हैं। लेकिन यदि आप छोटे दानों और समुच्चय को आवर्धक कांच से देखें, तो आप देख सकते हैं कि वे पारदर्शी हैं।

अपवर्तक सूचकांक. अपवर्तनांक किसी खनिज का एक महत्वपूर्ण ऑप्टिकल स्थिरांक है। इसे विशेष उपकरणों का उपयोग करके मापा जाता है। जब प्रकाश की किरण अनिसोट्रोपिक क्रिस्टल में प्रवेश करती है, तो किरण अपवर्तित हो जाती है। इस तरह के द्विअपवर्तन से यह आभास होता है कि अध्ययन के तहत क्रिस्टल के समानांतर एक आभासी दूसरी वस्तु है। एक समान घटना पारदर्शी कैल्साइट क्रिस्टल के माध्यम से देखी जा सकती है।

चमक. कुछ खनिज, जैसे स्कीलाइट और विलेमाइट, पराबैंगनी किरणों से विकिरणित होकर एक विशिष्ट प्रकाश से चमकते हैं, जो कुछ मामलों में कुछ समय तक जारी रह सकता है। अंधेरी जगह में गर्म करने पर फ्लोराइट चमकता है - इस घटना को थर्मोल्यूमिनसेंस कहा जाता है। जब कुछ खनिजों को रगड़ा जाता है, तो एक अन्य प्रकार की चमक उत्पन्न होती है - ट्राइबोलुमिनसेंस। ये विभिन्न प्रकार की चमक एक विशेषता है जो कई खनिजों का निदान करना आसान बनाती है।

ऊष्मीय चालकता. यदि आप एम्बर का एक टुकड़ा और तांबे का एक टुकड़ा अपने हाथ में लेते हैं, तो ऐसा लगेगा कि उनमें से एक दूसरे की तुलना में अधिक गर्म है। यह धारणा इन खनिजों की अलग-अलग तापीय चालकता के कारण है। तो आप कीमती पत्थरों की कांच की नकल को अलग कर सकते हैं; इसके लिए आपको अपने गाल पर एक कंकड़ लगाना होगा, जहां की त्वचा गर्मी के प्रति अधिक संवेदनशील होती है।

निम्नलिखित गुणयह इस बात से निर्धारित किया जा सकता है कि वे किसी व्यक्ति में क्या भावनाएँ पैदा करते हैं। ग्रेफाइट और टैल्क स्पर्श करने पर चिकने लगते हैं, जबकि जिप्सम और काओलिन सूखे और खुरदरे लगते हैं। पानी में घुलनशील खनिज, जैसे हैलाइट, सिल्विनाइट, एप्सोमाइट, का एक विशिष्ट स्वाद होता है - नमकीन, कड़वा, खट्टा। कुछ खनिजों (सल्फर, आर्सेनोपाइराइट और फ्लोराइट) में आसानी से पहचानने योग्य गंध होती है जो नमूने पर प्रभाव पड़ने पर तुरंत होती है।

चुंबकत्व. कुछ खनिजों के टुकड़े या पाउडर, मुख्य रूप से उच्च लौह सामग्री वाले, को चुंबक का उपयोग करके अन्य समान खनिजों से अलग किया जा सकता है। मैग्नेटाइट और पाइरोटाइट अत्यधिक चुंबकीय होते हैं और लोहे के बुरादे को आकर्षित करते हैं। कुछ खनिज, जैसे हेमेटाइट, लाल-गर्म गर्म करने पर चुंबकीय गुण प्राप्त कर लेते हैं।

रासायनिक गुण. खनिजों को उनके रासायनिक गुणों के आधार पर निर्धारित करने के लिए, विशेष उपकरणों के अलावा, विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान के व्यापक ज्ञान की आवश्यकता होती है।

गैर-पेशेवरों के लिए कार्बोनेट निर्धारित करने की एक सरल विधि उपलब्ध है - हाइड्रोक्लोरिक एसिड के कमजोर समाधान की क्रिया (इसके बजाय, आप साधारण टेबल सिरका ले सकते हैं - पतला एसिटिक एसिड, जो कि रसोई में है)। इस तरह, आप सफेद जिप्सम से कैल्साइट के रंगहीन नमूने को आसानी से अलग कर सकते हैं - आपको नमूने पर एक एसिड डालने की जरूरत है। जिप्सम इस पर प्रतिक्रिया नहीं करता है, और कार्बन डाइऑक्साइड निकलने पर कैल्साइट "उबाल" जाता है।

क्रिस्टल के मुख्य गुण - अनिसोट्रॉपी, समरूपता, स्वयं जलने की क्षमता और निरंतर पिघलने वाले तापमान की उपस्थिति - उनकी आंतरिक संरचना द्वारा निर्धारित की जाती है।

चावल। 1. अनिसोट्रॉपी का एक उदाहरण खनिज डिस्टीन का एक क्रिस्टल है। अनुदैर्ध्य दिशा में इसकी कठोरता 4.5 है, अनुप्रस्थ दिशा में यह 6 है। © पेरेंट गेरी

इस गुण को असमानता भी कहा जाता है। यह इस तथ्य में व्यक्त किया गया है कि क्रिस्टल के भौतिक गुण (कठोरता, शक्ति, तापीय चालकता, विद्युत चालकता, प्रकाश प्रसार गति) विभिन्न दिशाओं में समान नहीं हैं। गैर-समानांतर दिशाओं में क्रिस्टलीय संरचना बनाने वाले कण अलग-अलग दूरी पर एक दूसरे से अलग हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ऐसी दिशाओं में क्रिस्टलीय पदार्थ के गुण अलग-अलग होने चाहिए। स्पष्ट अनिसोट्रॉपी वाले पदार्थ का एक विशिष्ट उदाहरण अभ्रक है। इस खनिज की क्रिस्टलीय प्लेटें केवल इसकी लैमेलरिटी के समानांतर विमानों के साथ आसानी से विभाजित होती हैं। अनुप्रस्थ दिशाओं में, अभ्रक प्लेटों को विभाजित करना अधिक कठिन होता है।

अनिसोट्रॉपी इस तथ्य में भी प्रकट होती है कि जब एक क्रिस्टल किसी विलायक के संपर्क में आता है, तो विभिन्न दिशाओं में रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर अलग-अलग होती है। परिणामस्वरूप, प्रत्येक क्रिस्टल, घुलने पर, अपनी विशिष्ट आकृतियाँ प्राप्त कर लेता है, जिन्हें नक़्क़ाशी आकृतियाँ कहा जाता है।

अनाकार पदार्थों की विशेषता आइसोट्रॉपी (समतुल्यता) है - सभी दिशाओं में भौतिक गुण समान रूप से प्रकट होते हैं।

वर्दी

यह इस तथ्य में व्यक्त किया गया है कि अंतरिक्ष में समान रूप से उन्मुख किसी क्रिस्टलीय पदार्थ का कोई भी प्राथमिक आयतन, उनके सभी गुणों में बिल्कुल समान है: उनका रंग, द्रव्यमान, कठोरता आदि समान है। इस प्रकार, प्रत्येक क्रिस्टल एक सजातीय है, लेकिन साथ ही एक अनिसोट्रोपिक शरीर भी है।

समरूपता न केवल क्रिस्टलीय निकायों में निहित है। ठोस अनाकार संरचनाएँ सजातीय भी हो सकती हैं। लेकिन अनाकार पिंड स्वयं बहुफलकीय आकार नहीं ले सकते।

आत्मसंयम की क्षमता

स्व-काटने की क्षमता इस तथ्य में व्यक्त की जाती है कि किसी क्रिस्टल से उसके विकास के लिए उपयुक्त माध्यम में उकेरा गया कोई भी टुकड़ा या गेंद समय के साथ किसी दिए गए क्रिस्टल की विशेषता वाले चेहरों से ढक जाती है। यह विशेषता क्रिस्टल संरचना से संबंधित है। उदाहरण के लिए, कांच की गेंद में ऐसी कोई सुविधा नहीं होती है।

एक ही पदार्थ के क्रिस्टल अपने आकार, फलकों की संख्या, किनारों और फलकों के आकार में एक दूसरे से भिन्न हो सकते हैं। यह क्रिस्टल निर्माण की स्थितियों पर निर्भर करता है। असमान वृद्धि के साथ, क्रिस्टल चपटे, लम्बे आदि हो जाते हैं। बढ़ते क्रिस्टल के संगत चेहरों के बीच के कोण अपरिवर्तित रहते हैं। क्रिस्टल की इस विशेषता को कहा जाता है पहलू कोणों की स्थिरता का नियम. इस मामले में, एक ही पदार्थ के विभिन्न क्रिस्टलों में सतहों का आकार और आकार, उनके बीच की दूरी और यहां तक ​​कि उनकी संख्या भी भिन्न हो सकती है, लेकिन एक ही पदार्थ के सभी क्रिस्टल में संबंधित सतहों के बीच के कोण समान परिस्थितियों में स्थिर रहते हैं। दबाव और तापमान का.

पहलू कोणों की स्थिरता का नियम 17वीं शताब्दी के अंत में डेनिश वैज्ञानिक स्टेनो (1699) द्वारा लौह चमक और रॉक क्रिस्टल के क्रिस्टल पर स्थापित किया गया था; बाद में इस कानून की पुष्टि एम.वी. द्वारा की गई थी। लोमोनोसोव (1749) और फ्रांसीसी वैज्ञानिक रोम डी लिली (1783)। पहलू कोणों की स्थिरता के नियम को क्रिस्टलोग्राफी का पहला नियम कहा जाता है।

पहलू कोणों की स्थिरता के नियम को इस तथ्य से समझाया गया है कि एक पदार्थ के सभी क्रिस्टल अपनी आंतरिक संरचना में समान होते हैं, अर्थात। एक ही संरचना है.

इस नियम के अनुसार, किसी निश्चित पदार्थ के क्रिस्टल को उनके विशिष्ट कोणों द्वारा पहचाना जाता है। इसलिए, कोणों को मापकर, यह साबित करना संभव है कि अध्ययन के तहत क्रिस्टल एक या किसी अन्य पदार्थ से संबंधित है। क्रिस्टल के निदान की एक विधि इसी पर आधारित है।

क्रिस्टल में डायहेड्रल कोणों को मापने के लिए, विशेष उपकरणों का आविष्कार किया गया - गोनियोमीटर।

स्थिर गलनांक

यह इस तथ्य में व्यक्त किया जाता है कि जब एक क्रिस्टलीय पिंड को गर्म किया जाता है, तो तापमान एक निश्चित सीमा तक बढ़ जाता है; अधिक गर्म करने पर, पदार्थ पिघलना शुरू हो जाता है, और तापमान कुछ समय तक स्थिर रहता है, क्योंकि सारी गर्मी क्रिस्टल जाली के विनाश में चली जाती है। जिस तापमान पर पिघलना शुरू होता है उसे गलनांक कहा जाता है।

क्रिस्टलीय पदार्थों के विपरीत अनाकार पदार्थों में स्पष्ट रूप से परिभाषित गलनांक नहीं होता है। क्रिस्टलीय और अनाकार पदार्थों के ठंडा (या गर्म करने) वक्रों पर, कोई देख सकता है कि पहले मामले में क्रिस्टलीकरण की शुरुआत और अंत के अनुरूप दो तीव्र विभक्तियाँ होती हैं; अनाकार पदार्थ के ठंडा होने की स्थिति में, हमारे पास एक चिकना वक्र होता है। इस आधार पर क्रिस्टलीय को अनाकार पदार्थों से अलग करना आसान है।

नॉलेज बेस में अपना अच्छा काम भेजना आसान है। नीचे दिए गए फॉर्म का उपयोग करें

छात्र, स्नातक छात्र, युवा वैज्ञानिक जो अपने अध्ययन और कार्य में ज्ञान आधार का उपयोग करते हैं, आपके बहुत आभारी होंगे।

http://www.allbest.ru/ पर होस्ट किया गया

आम हैंक्रिस्टल गुण

परिचय

क्रिस्टल ठोस होते हैं जिनकी आंतरिक संरचना के आधार पर नियमित सममित पॉलीहेड्रा का प्राकृतिक बाहरी आकार होता है, जो कि पदार्थ को बनाने वाले कणों की कई परिभाषित नियमित व्यवस्थाओं में से एक पर होता है।

ठोस अवस्था भौतिकी पदार्थ की क्रिस्टलीयता के विचार पर आधारित है। क्रिस्टलीय ठोस पदार्थों के भौतिक गुणों के सभी सिद्धांत क्रिस्टल जालकों की पूर्ण आवधिकता की अवधारणा पर आधारित हैं। इस विचार और इससे उत्पन्न होने वाले क्रिस्टल की समरूपता और अनिसोट्रॉपी के बारे में कथनों का उपयोग करते हुए, भौतिकविदों ने ठोस पदार्थों की इलेक्ट्रॉनिक संरचना का एक सिद्धांत विकसित किया है। यह सिद्धांत ठोस पदार्थों का कठोर वर्गीकरण, उनके प्रकार और स्थूल गुणों का निर्धारण करना संभव बनाता है। हालाँकि, यह केवल ज्ञात, जांचे गए पदार्थों को वर्गीकृत करने की अनुमति देता है और नए जटिल पदार्थों की संरचना और संरचना को पूर्व निर्धारित करने की अनुमति नहीं देता है जिनमें गुणों का एक सेट होगा। यह अंतिम कार्य अभ्यास के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि इसके समाधान से प्रत्येक विशिष्ट मामले के लिए कस्टम-निर्मित सामग्री बनाना संभव हो जाएगा। उपयुक्त बाहरी परिस्थितियों में, क्रिस्टलीय पदार्थों के गुण उनकी रासायनिक संरचना और क्रिस्टल जाली के प्रकार से निर्धारित होते हैं। किसी पदार्थ के गुणों की उसकी रासायनिक संरचना और क्रिस्टल संरचना पर निर्भरता के अध्ययन को आमतौर पर निम्नलिखित अलग-अलग चरणों में विभाजित किया जाता है: 1) क्रिस्टल और पदार्थ की क्रिस्टलीय स्थिति का सामान्य अध्ययन 2) रासायनिक बंधन और उसके सिद्धांत का निर्माण क्रिस्टलीय पदार्थों के विभिन्न वर्गों के अध्ययन के लिए आवेदन 3) क्रिस्टलीय पदार्थों की संरचना में परिवर्तन के सामान्य पैटर्न का अध्ययन जब उनकी रासायनिक संरचना बदलती है 4) नियमों की स्थापना जो पदार्थों की रासायनिक संरचना और संरचना को पूर्व निर्धारित करना संभव बनाती है भौतिक गुणों का एक निश्चित समूह है।

मुख्यक्रिस्टल गुण- अनिसोट्रॉपी, समरूपता, स्वयं जलने की क्षमता और निरंतर पिघलने वाले तापमान की उपस्थिति।

1. एनिसोट्रॉपिक

क्रिस्टल अनिसोट्रॉपी स्व-जलन

अनिसोट्रॉपी - यह इस तथ्य में व्यक्त किया जाता है कि क्रिस्टल के भौतिक गुण विभिन्न दिशाओं में समान नहीं होते हैं। भौतिक मात्राओं में शक्ति, कठोरता, तापीय चालकता, प्रकाश प्रसार की गति और विद्युत चालकता जैसे पैरामीटर शामिल होते हैं। स्पष्ट अनिसोट्रॉपी वाले पदार्थ का एक विशिष्ट उदाहरण अभ्रक है। अभ्रक की क्रिस्टलीय प्लेटें - केवल तलों के साथ ही आसानी से विभाजित हो जाती हैं। अनुप्रस्थ दिशाओं में इस खनिज की प्लेटों को विभाजित करना अधिक कठिन होता है।

अनिसोट्रॉपी का एक उदाहरण खनिज डिस्टीन का एक क्रिस्टल है। अनुदैर्ध्य दिशा में, डिस्टीन की कठोरता 4.5 है, अनुप्रस्थ दिशा में - 6. खनिज डिस्टीन (अल 2 ओ), जो असमान दिशाओं में तेजी से भिन्न कठोरता द्वारा प्रतिष्ठित है। बढ़ाव के साथ, डिस्टीन क्रिस्टल को चाकू के ब्लेड से आसानी से खरोंच दिया जाता है, बढ़ाव की लंबवत दिशा में, चाकू कोई निशान नहीं छोड़ता है।

चावल। 1 डिस्थीन क्रिस्टल

खनिज कॉर्डिएराइट (एमजी 2 अल 3)। खनिज, मैग्नीशियम और लोहे का एल्युमिनोसिलिकेट। कॉर्डिएराइट क्रिस्टल तीन अलग-अलग दिशाओं में अलग-अलग रंग का दिखाई देता है। यदि ऐसे क्रिस्टल से फलकों वाला एक घन काटा जाए, तो निम्नलिखित पर ध्यान दिया जा सकता है। इन दिशाओं के लंबवत, फिर घन के विकर्ण के साथ (ऊपर से ऊपर तक, एक भूरा-नीला रंग देखा जाता है, ऊर्ध्वाधर दिशा में - एक नीला-नीला रंग, और घन के पार की दिशा में - पीला।

चावल। 2 कॉर्डिएराइट से बना घन।

टेबल नमक का एक क्रिस्टल, जिसका आकार घन जैसा होता है। ऐसे क्रिस्टल से छड़ों को विभिन्न दिशाओं में काटा जा सकता है। उनमें से तीन घन के फलकों पर विकर्ण के समानांतर लंबवत हैं

प्रत्येक उदाहरण अपनी विशिष्टता में असाधारण है। लेकिन सटीक शोध के माध्यम से, वैज्ञानिक इस निष्कर्ष पर पहुंचे हैं कि सभी क्रिस्टल किसी न किसी तरह से अनिसोट्रोपिक हैं। इसके अलावा, ठोस अनाकार संरचनाएं सजातीय और अनिसोट्रोपिक भी हो सकती हैं (उदाहरण के लिए, जब कांच को खींचा या निचोड़ा जाता है तो अनिसोट्रॉपी देखी जा सकती है), लेकिन अनाकार पिंड किसी भी परिस्थिति में स्वयं बहुफलकीय आकार नहीं ले सकते हैं।

चावल। 3 क्वार्ट्ज (ए) पर तापीय चालकता अनिसोट्रॉपी का पता लगाना और कांच पर इसकी अनुपस्थिति (बी)

क्रिस्टलीय पदार्थों के अनिसोट्रोपिक गुणों के एक उदाहरण (चित्र 1) के रूप में, हमें सबसे पहले यांत्रिक अनिसोट्रॉपी का उल्लेख करना चाहिए, जिसमें निम्नलिखित शामिल हैं। सभी क्रिस्टलीय पदार्थ अलग-अलग दिशाओं (अभ्रक, जिप्सम, ग्रेफाइट, आदि) में एक ही तरह से विभाजित नहीं होते हैं। दूसरी ओर, अनाकार पदार्थ सभी दिशाओं में समान रूप से विभाजित होते हैं, क्योंकि अनाकारता को आइसोट्रॉपी (समतुल्यता) की विशेषता होती है - सभी दिशाओं में भौतिक गुण समान रूप से प्रकट होते हैं।

तापीय चालकता की अनिसोट्रॉपी को निम्नलिखित सरल प्रयोग में आसानी से देखा जा सकता है। क्वार्ट्ज क्रिस्टल के चेहरे पर रंगीन मोम की एक परत लगाएं और स्पिरिट लैंप पर गर्म की गई सुई को चेहरे के केंद्र में लाएं। सुई के चारों ओर मोम का पिघला हुआ घेरा प्रिज्म के चेहरे पर एक दीर्घवृत्त का रूप ले लेगा या क्रिस्टल सिर के एक पहलू पर एक अनियमित त्रिकोण का आकार ले लेगा। एक आइसोट्रोपिक पदार्थ पर, उदाहरण के लिए, कांच, पिघले हुए मोम का आकार हमेशा एक नियमित चक्र होगा।

अनिसोट्रॉपी इस तथ्य में भी प्रकट होती है कि जब एक विलायक एक क्रिस्टल के साथ बातचीत करता है, तो रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर अलग-अलग दिशाओं में भिन्न होती है। परिणामस्वरूप, प्रत्येक क्रिस्टल, जब घुल जाता है, अंततः अपना विशिष्ट रूप प्राप्त कर लेता है।

अंततः, क्रिस्टल की अनिसोट्रॉपी का कारण यह है कि आयनों, अणुओं या परमाणुओं की एक क्रमबद्ध व्यवस्था के साथ, उनके बीच परस्पर क्रिया की ताकतें और अंतर-परमाणु दूरियां (साथ ही कुछ मात्राएं जो उनसे सीधे संबंधित नहीं हैं, उदाहरण के लिए, विद्युत चालकता या ध्रुवीकरणशीलता) ) विभिन्न दिशाओं में असमान हो जाते हैं। किसी आणविक क्रिस्टल की अनिसोट्रॉपी का कारण उसके अणुओं की विषमता भी हो सकता है, मैं यह नोट करना चाहूंगा कि सबसे सरल - ग्लाइसिन को छोड़कर सभी अमीनो एसिड असममित हैं।

क्रिस्टल के किसी भी कण में एक कड़ाई से परिभाषित रासायनिक संरचना होती है। क्रिस्टलीय पदार्थों के इस गुण का उपयोग रासायनिक रूप से शुद्ध पदार्थ प्राप्त करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, जब समुद्र का पानी जम जाता है तो वह ताज़ा और पीने योग्य हो जाता है। अब अंदाजा लगाइए कि समुद्री बर्फ ताजी है या नमकीन?

2. वर्दी

समरूपता - इस तथ्य में व्यक्त की जाती है कि अंतरिक्ष में समान रूप से उन्मुख किसी क्रिस्टलीय पदार्थ की कोई भी प्रारंभिक मात्रा, उनके सभी गुणों में बिल्कुल समान होती है: उनका रंग, द्रव्यमान, कठोरता आदि समान होती है। इस प्रकार, प्रत्येक क्रिस्टल एक सजातीय है, लेकिन साथ ही एक अनिसोट्रोपिक शरीर भी है। एक पिंड को सजातीय माना जाता है, जिसके किसी भी बिंदु से सीमित दूरी पर, अन्य भी होते हैं जो न केवल भौतिक रूप से, बल्कि ज्यामितीय रूप से भी इसके बराबर होते हैं। दूसरे शब्दों में, वे मूल वातावरण के समान वातावरण में हैं, क्योंकि क्रिस्टल स्थान में भौतिक कणों का स्थान स्थानिक जाली द्वारा "नियंत्रित" होता है, हम मान सकते हैं कि क्रिस्टल का चेहरा एक भौतिक फ्लैट नोडल जाली है, और किनारा एक भौतिकीकृत नोडल पंक्ति है। एक नियम के रूप में, अच्छी तरह से विकसित क्रिस्टल चेहरे उच्चतम नोड घनत्व वाले नोडल ग्रिड द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। वह बिंदु जहाँ तीन या अधिक फलक मिलते हैं, क्रिस्टल का शीर्ष कहलाता है।

समरूपता न केवल क्रिस्टलीय निकायों में निहित है। ठोस अनाकार संरचनाएँ सजातीय भी हो सकती हैं। लेकिन अनाकार पिंड स्वयं बहुफलकीय आकार नहीं ले सकते।

ऐसे विकास चल रहे हैं जो क्रिस्टल के एकरूपता कारक को बढ़ा सकते हैं।

इस आविष्कार का पेटेंट हमारे रूसी वैज्ञानिकों द्वारा किया गया है। यह आविष्कार चीनी उद्योग से संबंधित है, विशेष रूप से मैसेक्यूइट के उत्पादन से। आविष्कार मासक्यूइट में क्रिस्टल की एकरूपता के गुणांक में वृद्धि प्रदान करता है, और सुपरसैचुरेशन गुणांक में क्रमिक वृद्धि के कारण विकास के अंतिम चरण में क्रिस्टल की वृद्धि दर में वृद्धि में भी योगदान देता है।

ज्ञात विधि के नुकसान पहले क्रिस्टलीकरण के मैसेक्यूइट मैसेक्यूइट में क्रिस्टल की एकरूपता का कम गुणांक, मैसेक्यूइट प्राप्त करने की महत्वपूर्ण अवधि हैं।

आविष्कार का तकनीकी परिणाम पहले क्रिस्टलीकरण के मैसेक्यूइट मैसेक्यूइट में क्रिस्टल की एकरूपता के गुणांक को बढ़ाना और मैसेक्यूइट प्राप्त करने की प्रक्रिया को तेज करना है।

3. आत्मसंयम की क्षमता

स्व-काटने की क्षमता इस तथ्य में व्यक्त की जाती है कि किसी क्रिस्टल से उसके विकास के लिए उपयुक्त माध्यम में उकेरा गया कोई भी टुकड़ा या गेंद समय के साथ किसी दिए गए क्रिस्टल की विशेषता वाले चेहरों से ढक जाती है। यह विशेषता क्रिस्टल संरचना से संबंधित है। उदाहरण के लिए, कांच की गेंद में ऐसी कोई सुविधा नहीं होती है।

क्रिस्टल के यांत्रिक गुणों में उन पर प्रभाव, संपीड़न, तनाव आदि जैसे यांत्रिक प्रभावों से जुड़े गुण शामिल हैं - (दरार, प्लास्टिक विरूपण, फ्रैक्चर, कठोरता, भंगुरता)।

स्व-काटने की क्षमता, अर्थात्। कुछ शर्तों के तहत, एक प्राकृतिक बहुआयामी आकार लें। इससे इसकी सही आंतरिक संरचना का भी पता चलता है। यह वह गुण है जो एक क्रिस्टलीय पदार्थ को अनाकार पदार्थ से अलग करता है। एक उदाहरण इसे दर्शाता है. क्वार्ट्ज और कांच से बनी दो गेंदों को सिलिका के घोल में डाला जाता है। नतीजतन, क्वार्ट्ज गेंद किनारों से ढक जाएगी, और कांच गोल रहेगा।

एक ही खनिज के क्रिस्टल के आकार, आकार और सतहों की संख्या अलग-अलग हो सकती है, लेकिन संबंधित चेहरों के बीच का कोण हमेशा स्थिर रहेगा (चित्र 4 ए-डी) - यह क्रिस्टल में चेहरे के कोणों की स्थिरता का नियम है। इस मामले में, एक ही पदार्थ के विभिन्न क्रिस्टलों में सतहों का आकार और आकार, उनके बीच की दूरी और यहां तक ​​कि उनकी संख्या भी भिन्न हो सकती है, लेकिन एक ही पदार्थ के सभी क्रिस्टल में संबंधित सतहों के बीच के कोण समान परिस्थितियों में स्थिर रहते हैं। दबाव और तापमान का. क्रिस्टल के चेहरों के बीच के कोणों को गोनियोमीटर (गोनियोमीटर) का उपयोग करके मापा जाता है। पहलू कोणों की स्थिरता के नियम को इस तथ्य से समझाया गया है कि एक पदार्थ के सभी क्रिस्टल अपनी आंतरिक संरचना में समान होते हैं, अर्थात। एक ही संरचना है.

इस नियम के अनुसार, किसी निश्चित पदार्थ के क्रिस्टल को उनके विशिष्ट कोणों द्वारा पहचाना जाता है। इसलिए, कोणों को मापकर, यह साबित करना संभव है कि अध्ययन के तहत क्रिस्टल एक या किसी अन्य पदार्थ से संबंधित है।

आदर्श रूप से निर्मित क्रिस्टल समरूपता प्रदर्शित करते हैं, जो कि चेहरों की उन्नत वृद्धि के कारण प्राकृतिक क्रिस्टल में अत्यंत दुर्लभ है (चित्र 4e)।

चावल। 4 क्रिस्टल में पहलू कोणों की स्थिरता का नियम (ए-डी) और गुहा दीवार पर बढ़ते क्रिस्टल के अग्रणी चेहरे 1,3 और 5 की वृद्धि (ई)

दरार क्रिस्टल का एक गुण है जिसमें कुछ क्रिस्टलोग्राफिक दिशाओं के साथ विभाजित या विभाजित होता है, जिसके परिणामस्वरूप चिकनी सतहों का निर्माण होता है, जिन्हें दरार सतह कहा जाता है।

दरार तल वास्तविक या संभावित क्रिस्टल चेहरों के समानांतर उन्मुख होते हैं। यह गुण पूरी तरह से खनिजों की आंतरिक संरचना पर निर्भर करता है और उन दिशाओं में प्रकट होता है जिनमें क्रिस्टल जाली के भौतिक कणों के बीच आसंजन बल सबसे छोटे होते हैं।

पूर्णता की डिग्री के आधार पर, कई प्रकार के दरार को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

बहुत उत्तम - खनिज आसानी से अलग-अलग पतली प्लेटों या पत्तियों में विभाजित हो जाता है, इसे दूसरी दिशा (अभ्रक, जिप्सम, तालक, क्लोराइट) में विभाजित करना बहुत मुश्किल है।

चावल। 5 क्लोराइट (Mg, Fe) 3 (Si, Al) 4 O 10 (OH) 2 (Mg, Fe) 3 (OH) 6)

बिल्कुल सही - खनिज अपेक्षाकृत आसानी से मुख्य रूप से दरार वाले विमानों के साथ विभाजित हो जाता है, और टूटे हुए टुकड़े अक्सर अलग-अलग क्रिस्टल (कैल्साइट, गैलेना, हेलाइट, फ्लोराइट) से मिलते जुलते हैं।

चावल। 6 कैल्साइट

मध्यम - विभाजित होने पर, दरार वाले तल और यादृच्छिक दिशाओं में असमान फ्रैक्चर (पाइरॉक्सिन, फेल्डस्पार) दोनों बनते हैं।

चावल। 7 फेल्डस्पार ((K, Na, Ca, कभी-कभी Ba) (Al 2 Si 2 या AlSi 3) O 8))

अपूर्ण - खनिज असमान फ्रैक्चर सतहों के निर्माण के साथ मनमानी दिशाओं में विभाजित होते हैं, व्यक्तिगत दरार वाले विमानों को कठिनाई से पाया जाता है (देशी सल्फर, पाइराइट, एपेटाइट, ओलिवाइन)।

चावल। 8 एपेटाइट क्रिस्टल (सीए 5 3 (एफ, सीएल, ओएच))

कुछ खनिजों में, विभाजित होने पर, केवल असमान सतहें बनती हैं, इस मामले में वे बहुत अपूर्ण दरार या इसकी अनुपस्थिति (क्वार्ट्ज) की बात करते हैं।

चावल। 9 क्वार्ट्ज़ (SiO2)

दरार स्वयं को एक, दो, तीन, शायद ही कभी अधिक दिशाओं में प्रकट कर सकती है। इसके अधिक विस्तृत विवरण के लिए, जिस दिशा में दरार गुजरती है, उसे इंगित किया जाता है, उदाहरण के लिए, रॉम्बोहेड्रोन के साथ - कैल्साइट में, क्यूब के साथ - हेलाइट और गैलेना में, ऑक्टाहेड्रोन के साथ - फ्लोराइट में।

क्लीवेज विमानों को क्रिस्टल चेहरों से अलग किया जाना चाहिए: एक विमान, एक नियम के रूप में, एक मजबूत चमक है, एक दूसरे के समानांतर विमानों की एक श्रृंखला बनाता है और, क्रिस्टल चेहरों के विपरीत, जिस पर हम छायांकन नहीं देख सकते हैं।

इस प्रकार, दरार का पता एक (अभ्रक), दो (फेल्डस्पार), तीन (कैल्साइट, हैलाइट), चार (फ्लोराइट), और छह (स्पैलेराइट) दिशाओं में लगाया जा सकता है। दरार पूर्णता की डिग्री प्रत्येक खनिज के क्रिस्टल जाली की संरचना पर निर्भर करती है, क्योंकि कमजोर बंधनों के कारण इस जाली के कुछ विमानों (फ्लैट ग्रिड) के साथ टूटना अन्य दिशाओं की तुलना में अधिक आसानी से होता है। क्रिस्टल कणों के बीच समान आसंजन बलों के मामले में, कोई दरार (क्वार्ट्ज) नहीं होती है।

फ्रैक्चर - खनिजों की दरार वाले विमानों के साथ नहीं, बल्कि एक जटिल असमान सतह के साथ विभाजित होने की क्षमता

पृथक्करण - कुछ खनिजों की संपत्ति समानांतर के गठन के साथ विभाजित होती है, हालांकि अक्सर क्रिस्टल जाली की संरचना के कारण बिल्कुल भी समतल नहीं होती है, जिसे कभी-कभी दरार के लिए गलत माना जाता है। दरार के विपरीत, पृथक्करण किसी दिए गए खनिज के केवल कुछ व्यक्तिगत नमूनों की संपत्ति है, न कि संपूर्ण खनिज प्रजातियों की। पृथक्करण और दरार के बीच मुख्य अंतर यह है कि परिणामी छिद्रों को समानांतर चिप्स के साथ छोटे टुकड़ों में भी विभाजित नहीं किया जा सकता है।

समरूपता- किसी क्रिस्टलीय पदार्थ की संरचना और गुणों से जुड़ा सबसे सामान्य पैटर्न। यह सामान्य रूप से भौतिकी और प्राकृतिक विज्ञान की सामान्यीकृत मूलभूत अवधारणाओं में से एक है। "समरूपता ज्यामितीय आकृतियों का अपने हिस्सों को दोहराने का गुण है, या, अधिक सटीक रूप से कहें तो, विभिन्न स्थितियों में उनकी मूल स्थिति के साथ संरेखण में आने की संपत्ति है।" अध्ययन की सुविधा के लिए, वे क्रिस्टल के मॉडल का उपयोग करते हैं जो आदर्श क्रिस्टल के रूपों को व्यक्त करते हैं। क्रिस्टल की समरूपता का वर्णन करने के लिए, समरूपता तत्वों को निर्धारित करना आवश्यक है। इस प्रकार, ऐसी वस्तु सममित होती है, जिसे कुछ परिवर्तनों द्वारा स्वयं के साथ जोड़ा जा सकता है: घूर्णन और (और) प्रतिबिंब (चित्रा 10)।

1. समरूपता का तल एक काल्पनिक तल है जो क्रिस्टल को दो समान भागों में विभाजित करता है, और उनमें से एक भाग, मानो दूसरे की दर्पण छवि है। एक क्रिस्टल में समरूपता के कई तल हो सकते हैं। सममिति तल को लैटिन अक्षर P द्वारा निरूपित किया जाता है।

2. समरूपता की धुरी एक रेखा है, जिसके चारों ओर घूमने के दौरान 360° तक क्रिस्टल अंतरिक्ष में अपनी प्रारंभिक स्थिति n-वें संख्या को दोहराता है। इसे अक्षर L द्वारा निरूपित किया जाता है। n - समरूपता अक्ष के क्रम को निर्धारित करता है, जो प्रकृति में केवल 2, 3, 4 और 6 वें क्रम का हो सकता है, अर्थात। एल2, एल3, एल4 और एल6। क्रिस्टलों में पाँचवें और छठे क्रम से ऊपर के अक्ष नहीं होते हैं और पहले क्रम के अक्षों को ध्यान में नहीं रखा जाता है।

3. समरूपता का केंद्र - क्रिस्टल के अंदर स्थित एक काल्पनिक बिंदु, जिस पर रेखाएं प्रतिच्छेद करती हैं और आधे में विभाजित होती हैं, क्रिस्टल की सतह पर संबंधित बिंदुओं को जोड़ती हैं। समरूपता का केंद्र अक्षर C से दर्शाया जाता है।

प्रकृति में पाए जाने वाले क्रिस्टलीय रूपों की पूरी विविधता सात समानार्थी (प्रणालियों) में संयुक्त है: 1) घन; 2) षटकोणीय; 3) चतुष्कोणीय (वर्ग); 4) त्रिकोणीय; 5) रम्बिक; 6) मोनोक्लिनिक और 7) ट्राइक्लिनिक।

4. लगातार गलनांक

पिघलना किसी पदार्थ का ठोस से तरल अवस्था में संक्रमण है।

यह इस तथ्य में व्यक्त किया जाता है कि जब एक क्रिस्टलीय पिंड को गर्म किया जाता है, तो तापमान एक निश्चित सीमा तक बढ़ जाता है; अधिक गर्म करने पर, पदार्थ पिघलना शुरू हो जाता है, और तापमान कुछ समय तक स्थिर रहता है, क्योंकि सारी गर्मी क्रिस्टल जाली के विनाश में चली जाती है। इस घटना का कारण यह माना जाता है कि ठोस को आपूर्ति की जाने वाली हीटर की ऊर्जा का मुख्य भाग पदार्थ के कणों के बीच के बंधन को कम करने के लिए उपयोग किया जाता है, अर्थात। क्रिस्टल जाली के विनाश के लिए. इस स्थिति में, कणों के बीच परस्पर क्रिया की ऊर्जा बढ़ जाती है। पिघले हुए पदार्थ में ठोस अवस्था की तुलना में आंतरिक ऊर्जा का भंडार अधिक होता है। संलयन की ऊष्मा का शेष भाग पिंड के पिघलने के दौरान उसके आयतन को बदलने का कार्य करने में खर्च होता है। जिस तापमान पर पिघलना शुरू होता है उसे गलनांक कहा जाता है।

पिघलने के दौरान, अधिकांश क्रिस्टलीय पिंडों का आयतन बढ़ जाता है (3-6% तक), और जमने के दौरान घट जाता है। लेकिन ऐसे भी पदार्थ होते हैं जिनके पिघलने पर आयतन कम हो जाता है और जमने पर बढ़ जाता है।

इनमें शामिल हैं, उदाहरण के लिए, पानी और कच्चा लोहा, सिलिकॉन और कुछ अन्य। यही कारण है कि बर्फ पानी की सतह पर तैरती है, और ठोस कच्चा लोहा - अपने पिघलने पर।

क्रिस्टलीय पदार्थों के विपरीत अनाकार पदार्थों में स्पष्ट रूप से परिभाषित गलनांक (एम्बर, राल, कांच) नहीं होता है।

चावल। 12 अम्बर

किसी पदार्थ को पिघलाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा, पदार्थ के द्रव्यमान से गुणा की गई संलयन की विशिष्ट ऊष्मा के उत्पाद के बराबर होती है।

संलयन की विशिष्ट ऊष्मा दर्शाती है कि पिघलने की दर पर लिए गए 1 किलोग्राम पदार्थ को ठोस से तरल अवस्था में पूरी तरह से परिवर्तित करने के लिए कितनी ऊष्मा की आवश्यकता होती है।

SI में संलयन की विशिष्ट ऊष्मा की इकाई 1J/kg है।

पिघलने की प्रक्रिया के दौरान क्रिस्टल का तापमान स्थिर रहता है। इस तापमान को गलनांक कहा जाता है। प्रत्येक पदार्थ का अपना गलनांक होता है।

किसी दिए गए पदार्थ का गलनांक वायुमंडलीय दबाव पर निर्भर करता है।

पिघलने बिंदु पर क्रिस्टलीय निकायों में, कोई पदार्थ को ठोस और तरल अवस्था में एक साथ देख सकता है। क्रिस्टलीय और अनाकार पदार्थों के ठंडा (या गर्म करने) वक्रों पर, कोई देख सकता है कि पहले मामले में क्रिस्टलीकरण की शुरुआत और अंत के अनुरूप दो तीव्र विभक्तियाँ होती हैं; अनाकार पदार्थ के ठंडा होने की स्थिति में, हमारे पास एक चिकना वक्र होता है। इस आधार पर क्रिस्टलीय को अनाकार पदार्थों से अलग करना आसान है।

ग्रन्थसूची

1. केमिस्ट्स हैंडबुक 21 "रसायन विज्ञान और रसायन इंजीनियरिंग" पृष्ठ 10 (http://chem21.info/info/1737099/)

2. भूविज्ञान पर संदर्भ पुस्तक (http://www.geolib.net/crystallography/vazhneyshie-svoystva-kristallov.html)

3. UrFU का नाम रूस के पहले राष्ट्रपति बी.एन. के नाम पर रखा गया है। येल्तसिन", अनुभाग ज्यामितीय क्रिस्टलोग्राफी (http://media.ls.urfu.ru/154/489/1317/)

4. अध्याय 1. क्रिस्टल रसायन विज्ञान और खनिज विज्ञान की मूल बातें के साथ क्रिस्टलोग्राफी (http://kafgeo.igpu.ru/web-text-books/geology/r1-1.htm)

5. आवेदन: 2008147470/13, 01.12.2008; आईपीसी C13F1/02 (2006.01) C13F1/00 (2006.01)। पेटेंटधारक: राज्य शैक्षणिक संस्थान उच्च व्यावसायिक शिक्षा वोरोनिश राज्य प्रौद्योगिकी अकादमी (आरयू) (http://bd.patent.su/2371000-2371999/pat/servl/servlet939d.html)

6. तुला राज्य शैक्षणिक विश्वविद्यालय का नाम एल.एन. के नाम पर रखा गया। टॉल्स्टॉय पारिस्थितिकी विभाग गोलिन्स्काया एफ.ए. "क्रिस्टलीय पदार्थ के रूप में खनिजों की अवधारणा" (http://tsput.ru/res/geogr/geology/lec2.html)

7. कंप्यूटर प्रशिक्षण पाठ्यक्रम "सामान्य भूविज्ञान" व्याख्यान का पाठ्यक्रम। व्याख्यान 3 D0% B8% D0% B8/%D0% BB % D0% B5% D0% BA % D1% 86% D0% B8% D1% 8F_3.htm)

8. भौतिकी कक्षा (http://class-fizika.naroad.ru/8_11.htm)

समान दस्तावेज़

ठोसों की क्रिस्टलीय एवं अनाकार अवस्थाएँ, बिंदु एवं रेखा दोषों के कारण। क्रिस्टल की उत्पत्ति एवं वृद्धि. कीमती पत्थरों, ठोस घोलों और तरल क्रिस्टलों का कृत्रिम उत्पादन। कोलेस्टेरिक लिक्विड क्रिस्टल के ऑप्टिकल गुण।

सार, 04/26/2010 को जोड़ा गया


लिक्विड क्रिस्टल एक चरण अवस्था के रूप में जिसमें कुछ पदार्थ कुछ शर्तों के तहत गुजरते हैं, उनके मुख्य भौतिक गुण और उन्हें प्रभावित करने वाले कारक। मॉनिटर के उत्पादन में लिक्विड क्रिस्टल के अनुसंधान, प्रकार, उपयोग का इतिहास।

परीक्षण, 12/06/2013 को जोड़ा गया


पदार्थ की लिक्विड क्रिस्टल अवस्था की विशेषताएं और गुण। स्मेक्टिक लिक्विड क्रिस्टल की संरचना, उनके संशोधनों के गुण। फेरोइलेक्ट्रिक विशेषताएँ। आणविक गतिशीलता द्वारा स्मेक्टिक सी* की हेलिकॉइडल संरचना का अध्ययन।

सार, 12/18/2013 को जोड़ा गया


लिक्विड क्रिस्टल की अवधारणा के विकास का इतिहास। लिक्विड क्रिस्टल, उनके प्रकार और मुख्य गुण। लिक्विड क्रिस्टल की ऑप्टिकल गतिविधि और उनके संरचनात्मक गुण। फ़्रीडेरिक्सज़ प्रभाव. एलसीडी पर उपकरणों के संचालन का भौतिक सिद्धांत। ऑप्टिकल माइक्रोफोन.

ट्यूटोरियल, 12/14/2010 को जोड़ा गया


लिक्विड क्रिस्टल की खोज के इतिहास और अनुप्रयोग के क्षेत्रों पर विचार; स्मेक्टिक, नेमैटिक और कोलेस्टेरिक में उनका वर्गीकरण। लिक्विड क्रिस्टल पदार्थों के ऑप्टिकल, प्रतिचुंबकीय, ढांकता हुआ और ध्वनि-ऑप्टिकल गुणों का अध्ययन।

टर्म पेपर, 06/18/2012 जोड़ा गया


लिक्विड क्रिस्टल की परिभाषा, उनका सार, खोज का इतिहास, गुण, विशेषताएं, वर्गीकरण और उपयोग की दिशाएँ। थर्मोट्रोपिक तरल क्रिस्टल के वर्गों की विशेषता। स्तंभ चरणों या "तरल फिलामेंट्स" की स्वतंत्रता की अनुवादात्मक डिग्री।

सार, 12/28/2009 जोड़ा गया


क्रिस्टल वास्तविक ठोस होते हैं। क्रिस्टल में बिंदु दोषों की ऊष्मप्रवैगिकी, उनका प्रवासन, स्रोत और सिंक। अव्यवस्था का अध्ययन, ठोस पदार्थों की क्रिस्टल संरचना में एक रैखिक दोष। द्वि-आयामी और त्रि-आयामी दोष। अनाकार ठोस.

रिपोर्ट, 01/07/2015 को जोड़ी गई


प्रस्तुति, 09/29/2013 को जोड़ा गया


पदार्थ की संघनित अवस्था की अवधारणा और मुख्य विशेषताएं, विशिष्ट प्रक्रियाएं। क्रिस्टलीय और अनाकार शरीर. क्रिस्टल की अनिसोट्रॉपी का सार और विशेषताएं। पॉलीक्रिस्टल और पॉलिमर की विशिष्ट विशेषताएं। क्रिस्टल के तापीय गुण और संरचना।

व्याख्यान का पाठ्यक्रम, 02/21/2009 जोड़ा गया


चिपचिपाहट-तापमान गुणों (तेल) का आकलन। दबाव पर फ़्लैश बिंदु की निर्भरता. फैलाव, ऑप्टिकल गतिविधि। तेल और तेल उत्पादों के आसवन की प्रयोगशाला विधियाँ। पिघलने और ऊर्ध्वपातन की गर्मी. विशिष्ट और आणविक अपवर्तन।

व्याख्यान 16

क्रिस्टल के भौतिक गुण

ठोस अवस्था भौतिकी ठोस पदार्थों की संरचना और भौतिक गुणों के अध्ययन से संबंधित है। यह किसी पदार्थ की परमाणु संरचना पर भौतिक गुणों की निर्भरता स्थापित करता है, निर्दिष्ट विशेषताओं के साथ नई क्रिस्टलीय सामग्री प्राप्त करने और अध्ययन करने के तरीके विकसित करता है।

क्रिस्टल के भौतिक गुण निम्न द्वारा निर्धारित होते हैं:

1) क्रिस्टल बनाने वाले रासायनिक तत्वों की प्रकृति;

2) रासायनिक बंधन का प्रकार;

3) संरचना की ज्यामितीय प्रकृति, यानी, क्रिस्टल संरचना में परमाणुओं की पारस्परिक व्यवस्था;

4) संरचना की अपूर्णता, यानी दोषों की उपस्थिति।

दूसरी ओर, क्रिस्टल के भौतिक गुणों के आधार पर हम आमतौर पर रासायनिक बंधन के प्रकार का आकलन करते हैं।

क्रिस्टल की ताकत का अंदाजा उनके यांत्रिक और तापीय गुणों से आसानी से लगाया जा सकता है। क्रिस्टल जितना मजबूत होगा, उसकी कठोरता उतनी ही अधिक होगी और उसका गलनांक उतना ही अधिक होगा। यदि हम एक ही प्रकार के पदार्थों की श्रृंखला में संरचना में परिवर्तन के साथ कठोरता में परिवर्तन का अध्ययन करते हैं और प्राप्त आंकड़ों की तुलना पिघलने बिंदु के संबंधित मूल्यों से करते हैं, तो हम इन गुणों में परिवर्तन में "समानांतरता" देख सकते हैं।

मैं आपको याद दिला दूं कि क्रिस्टल के भौतिक गुणों की सबसे विशिष्ट विशेषता उनकी है समरूपता और अनिसोट्रॉपी. अनिसोट्रोपिक माध्यम को माप दिशा पर मापी गई संपत्ति की निर्भरता की विशेषता होती है।

हम पहले ही कह चुके हैं कि क्रिस्टल रसायन विज्ञान का क्रिस्टलोग्राफी और भौतिकी से गहरा संबंध है। इसीलिए, क्रिस्टल भौतिकी का मुख्य कार्य(क्रिस्टलोग्राफी का एक खंड जो क्रिस्टल के भौतिक गुणों का अध्ययन करता है) उनकी संरचना से क्रिस्टल के भौतिक गुणों की नियमितता के साथ-साथ बाहरी प्रभावों पर इन गुणों की निर्भरता का अध्ययन है।

पदार्थों के भौतिक गुणों को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: संरचनात्मक रूप से संवेदनशील और संरचनात्मक रूप से असंवेदनशील गुण। पहला क्रिस्टल की परमाणु संरचना पर निर्भर करता है, दूसरा - मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनिक संरचना और रासायनिक बंधन के प्रकार पर। पूर्व का एक उदाहरण यांत्रिक गुण (द्रव्यमान, घनत्व, गर्मी क्षमता, पिघलने बिंदु, आदि) है, बाद का एक उदाहरण थर्मल और विद्युत चालकता, ऑप्टिकल और अन्य गुण है।

इस प्रकार, मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण धातुओं की अच्छी विद्युत चालकता न केवल क्रिस्टल में, बल्कि पिघली हुई धातुओं में भी देखी जाएगी।

बंधन की आयनिक प्रकृति, विशेष रूप से, इस तथ्य में प्रकट होती है कि कई लवण, उदाहरण के लिए, क्षार धातु हैलाइड, ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में घुल जाते हैं, आयनों में अलग हो जाते हैं। हालाँकि, यह तथ्य कि कोई घुलनशीलता नहीं है, अभी तक इस बात का प्रमाण नहीं बन सकता है कि यौगिक में एक गैर-ध्रुवीय बंधन है। इस प्रकार, उदाहरण के लिए, ऑक्साइड की बंधन ऊर्जा क्षार हैलाइड की बंधन ऊर्जा से इतनी अधिक है कि पानी का ढांकता हुआ स्थिरांक अब क्रिस्टल से आयनों को अलग करने के लिए पर्याप्त नहीं है।

इसके अलावा, कुछ यौगिक, मुख्य रूप से एक होम्योपोलर प्रकार के बंधन के साथ, ध्रुवीय विलायक के एक बड़े ढांकता हुआ स्थिरांक के प्रभाव में, समाधान में आयनों में अलग हो सकते हैं, हालांकि वे क्रिस्टलीय अवस्था में आयनिक यौगिक नहीं हो सकते हैं (उदाहरण के लिए, एचसीएल) , एचबीआर)।

विषमकोणीय यौगिकों में, कुछ गुण, जैसे यौगिकों की यांत्रिक शक्ति, केवल एक (सबसे कमजोर) प्रकार के बंधन पर निर्भर करते हैं।

इसलिए, एक तरफ, एक क्रिस्टल को एक असंतत (असतत) माध्यम के रूप में माना जा सकता है। दूसरी ओर, एक क्रिस्टलीय पदार्थ को एक सतत अनिसोट्रोपिक माध्यम माना जा सकता है। इस मामले में, भौतिक गुण जो स्वयं को एक निश्चित दिशा में प्रकट करते हैं, अनुवाद (स्थानांतरण) पर निर्भर नहीं होते हैं। इससे बिंदु समरूपता समूहों का उपयोग करके भौतिक गुणों की समरूपता का वर्णन करना संभव हो जाता है।

क्रिस्टल की समरूपता का वर्णन करते समय, हम केवल बाहरी रूप को ध्यान में रखते हैं, अर्थात, हम ज्यामितीय आकृतियों की समरूपता पर विचार करते हैं। पी. क्यूरी ने दिखाया कि भौतिक आकृतियों की समरूपता का वर्णन अनंत संख्या में बिंदु समूहों द्वारा किया जाता है, जो सीमा में पहले माने गए सात सीमा समरूपता समूहों (एक घूर्णन शंकु के परिवार, एक निश्चित शंकु, एक घूर्णन सिलेंडर, एक मुड़) की ओर प्रवृत्त होते हैं सिलेंडर, एक निश्चित सिलेंडर, सतह के घूर्णन बिंदुओं के साथ एक गेंद का एक परिवार, निश्चित गेंद के परिवार)।

सीमित बिंदु समूह - क्यूरी समूह -अनंत क्रम के अक्षों वाले बिंदु समूह कहलाते हैं। केवल सात सीमा समूह हैं: ¥, ¥mm, ¥/m, ¥22, ¥/mm, ¥/¥, ¥/¥mm।

एक क्रिस्टल के बिंदु समरूपता समूह और उसके भौतिक गुणों की समरूपता के बीच संबंध जर्मन भौतिक विज्ञानी एफ. न्यूमैन द्वारा तैयार किया गया था: भौतिक गुणों के संबंध में सामग्री अपने क्रिस्टलोग्राफिक रूप के समान ही समरूपता प्रदर्शित करती है।इसे न्यूमैन सिद्धांत के नाम से जाना जाता है।

एफ. नेमन के छात्र, जर्मन भौतिक विज्ञानी डब्ल्यू. वोइगट ने इस सिद्धांत को महत्वपूर्ण रूप से स्पष्ट किया और इसे इस प्रकार तैयार किया: किसी भी भौतिक संपत्ति के समरूपता समूह में क्रिस्टल के बिंदु समरूपता समूह के सभी तत्व शामिल होने चाहिए।

आइए क्रिस्टल के कुछ भौतिक गुणों पर विचार करें।

क्रिस्टल का घनत्व.

किसी पदार्थ का घनत्व पदार्थ की क्रिस्टल संरचना, उसकी रासायनिक संरचना, परमाणुओं के पैकिंग कारक, इसे बनाने वाले कणों की संयोजकता और त्रिज्या पर निर्भर करता है।

तापमान और दबाव में परिवर्तन के साथ घनत्व बदलता है, क्योंकि ये कारक किसी पदार्थ के विस्तार या संकुचन का कारण बनते हैं।

संरचना पर घनत्व की निर्भरता को Al2SiO5 के तीन संशोधनों के उदाहरण का उपयोग करके प्रदर्शित किया जा सकता है:

एंडलुसाइट (आर = 3.14 - 3.16 ग्राम/सेमी3);

सिलिमेनाइट (आर = 3.23 - 3.27 ग्राम/सेमी3);

कायनाइट (आर = 3.53 - 3.65 ग्राम/सेमी3)।

क्रिस्टल संरचना के पैकिंग कारक में वृद्धि के साथ, पदार्थ का घनत्व बढ़ जाता है। उदाहरण के लिए, ग्रेफाइट से हीरे में बहुरूपी संक्रमण के दौरान कार्बन परमाणुओं की समन्वय संख्या 3 से 4 में परिवर्तन के साथ, घनत्व भी तदनुसार 2.2 से 3.5 ग्राम/सेमी3 तक बढ़ जाता है)।

वास्तविक क्रिस्टल का घनत्व आमतौर पर उनकी संरचनाओं में दोषों की उपस्थिति के कारण गणना किए गए घनत्व (आदर्श क्रिस्टल) से कम होता है। उदाहरण के लिए, हीरे का घनत्व 2.7 से 3.7 ग्राम/सेमी3 तक होता है। इस प्रकार, क्रिस्टल के वास्तविक घनत्व को कम करके, कोई उनकी दोषपूर्णता की डिग्री का अनुमान लगा सकता है।

आइसोमोर्फिक प्रतिस्थापन के दौरान पदार्थ की रासायनिक संरचना में परिवर्तन के साथ घनत्व भी बदलता है - आइसोमोर्फिक श्रृंखला के एक सदस्य से दूसरे में जाने पर। उदाहरण के लिए, ओलिविन श्रृंखला में (एमजी, फ़े2+ )2[ SiO4 ] फोर्स्टेराइट के लिए r = 3.22 g/cm3 से Mg2+ धनायनों को Fe2+ से प्रतिस्थापित करने पर घनत्व बढ़ता है एमजी2 [ SiO4 ] फ़ायलाइट के लिए r = 4.39 g/cm3 तक।

कठोरता.

कठोरता बाहरी प्रभावों के प्रति क्रिस्टल के प्रतिरोध की डिग्री को संदर्भित करती है।कठोरता कोई भौतिक स्थिरांक नहीं है. इसका मूल्य न केवल अध्ययन की गई सामग्री पर निर्भर करता है, बल्कि माप की स्थितियों पर भी निर्भर करता है।

कठोरता इस पर निर्भर करती है:

संरचना का प्रकार;

पैकिंग कारक (विशिष्ट गुरुत्व);

क्रिस्टल बनाने वाले आयनों का आवेश।

उदाहरण के लिए, CaCO3 के बहुरूपी संशोधन - कैल्साइट और अर्गोनाइट - का घनत्व क्रमशः 3 और 4 है, और उनकी संरचनाओं के विभिन्न घनत्व में भिन्नता है:

· CChSa = 6 - r = 2.72 के साथ कैल्साइट की संरचना के लिए;

· CChSa = 9 - r = 2.94 g/cm3 के साथ अर्गोनाइट की संरचना के लिए)।

समान रूप से निर्मित क्रिस्टल की श्रृंखला में, आवेशों में वृद्धि और धनायनों के आकार में कमी के साथ कठोरता बढ़ती है। संरचनाओं में पर्याप्त रूप से बड़े आयनों जैसे F-, OH-, H2O अणुओं की उपस्थिति कठोरता को कम करती है।

क्रिस्टल के विभिन्न रूपों के पहलुओं में अलग-अलग जालीदार घनत्व होता है और उनकी कठोरता में भिन्नता होती है। इस प्रकार, हीरे की संरचना में सबसे बड़ी कठोरता (111) अष्टफलकीय फलकों में होती है, जिनका जालीदार घनत्व (100) घन फलकों की तुलना में अधिक होता है।

विकृत करने की क्षमता.

किसी क्रिस्टल की प्लास्टिक विरूपण से गुजरने की क्षमता मुख्य रूप से उसके संरचनात्मक तत्वों के बीच रासायनिक बंधन की प्रकृति से निर्धारित होती है।

सहसंयोजक बंधन, जिसमें एक सख्त दिशात्मकता है, एक दूसरे के सापेक्ष परमाणुओं के महत्वहीन विस्थापन पर भी तेजी से कमजोर हो जाती है। इसलिए, सहसंयोजक प्रकार के बंधन (Sb, Bi, As, se, आदि) वाले क्रिस्टल प्लास्टिक विरूपण की क्षमता नहीं दिखाते हैं।

धातु कनेक्शनइसका कोई निर्देशित चरित्र नहीं होता है और जब परमाणु एक दूसरे के सापेक्ष विस्थापित होते हैं तो थोड़ा बदल जाता है। यह धातुओं की प्लास्टिसिटी (लचीलापन) की उच्च डिग्री निर्धारित करता है। सबसे अधिक निंदनीय वे धातुएँ होती हैं जिनकी संरचना घन निकटतम पैकिंग के नियम के अनुसार बनाई जाती है, जिसमें क्लोज़-पैक्ड परतों की चार दिशाएँ होती हैं। हेक्सागोनल क्लोज पैकिंग के साथ कम फोर्जिंग धातुएं - सबसे घनी परतों की एक दिशा के साथ। तो, लोहे के बहुरूपी संशोधनों के बीच, a-Fe और b-Fe में लगभग लचीलापन (प्रकार I जाली) नहीं होता है, जबकि g-Fe एक घन निकटतम पैकिंग (चेहरे-केंद्रित घन जाली) के साथ Cu की तरह एक निंदनीय धातु है, पं, औ, एजी, आदि।

आयोनिक बंधदिशात्मक नहीं है. इसलिए, विशिष्ट आयनिक क्रिस्टल (NaCl, CaF2, CaTe, आदि) सहसंयोजक बंधन वाले क्रिस्टल की तरह भंगुर होते हैं। लेकिन साथ ही, उनमें काफी उच्च प्लास्टिसिटी होती है। उनमें फिसलन कुछ निश्चित क्रिस्टलोग्राफिक दिशाओं के साथ आगे बढ़ती है। इसे इस तथ्य से समझाया गया है कि (110) नेटवर्क या तो अकेले Na+ आयनों या Cl- आयनों द्वारा निर्मित होते हैं जिन्हें क्रिस्टल संरचना में अलग किया जा सकता है। प्लास्टिक विरूपण के दौरान, एक सपाट जाल पड़ोसी जाल के सापेक्ष इस प्रकार चलता है कि Na+ आयन, Cl-आयनों के साथ सरकते हैं। पड़ोसी नेटवर्क में आयनों के आवेश में अंतर टूटने से बचाता है, और वे अपनी मूल स्थिति के समानांतर रहते हैं। इन परतों के साथ फिसलने से परमाणुओं की व्यवस्था में न्यूनतम गड़बड़ी होती है और यह सबसे आसान है।

क्रिस्टल के तापीय गुण।

तापीय चालकता का समरूपता से गहरा संबंध है। इसे निम्नलिखित प्रयोग में सबसे स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया जा सकता है। आइए पैराफिन की एक पतली परत के साथ तीन क्रिस्टल के चेहरों को कवर करें: एक घन, एक हेक्सागोनल प्रिज्म, एक सीधा समानांतर चतुर्भुज। आइए एक पतली गर्म सुई की नोक से इन क्रिस्टलों के प्रत्येक पहलू को स्पर्श करें। पिघलने वाले स्थानों की रूपरेखा से, विभिन्न दिशाओं में चेहरों के तल पर गर्मी के प्रसार की दर का अंदाजा लगाया जा सकता है।

क्यूबिक सिन्गोनी के एक क्रिस्टल पर, सभी सतहों पर पिघलने वाले स्थानों की आकृति में एक वृत्त का आकार होगा, जो गर्म सुई के संपर्क के बिंदु से सभी दिशाओं में गर्मी प्रसार की समान गति को इंगित करता है। एक घन क्रिस्टल के सभी चेहरों पर वृत्तों के विचार में धब्बों का आकार उसकी समरूपता से संबंधित है।

षट्कोणीय प्रिज्म के ऊपरी और निचले चेहरों पर धब्बों का आकार भी एक वृत्त के आकार का होगा (मध्यम श्रेणी के क्रिस्टल के मुख्य अक्ष के लंबवत तल में ऊष्मा प्रसार की दर सभी दिशाओं में समान है)। हेक्सागोनल प्रिज्म के चेहरों पर, पिघलने वाले स्थानों में दीर्घवृत्त का आकार होगा, क्योंकि दूसरे क्रम की अक्ष इन चेहरों के लंबवत गुजरती हैं।

एक समांतर चतुर्भुज (ऑर्थोगोनल सिन्गोनी के क्रिस्टल) के सभी चेहरों पर, पिघलने वाले स्थानों में एक दीर्घवृत्त का आकार होगा, क्योंकि दूसरे क्रम की कुल्हाड़ियाँ इन चेहरों के लंबवत गुजरती हैं।

तो, क्रिस्टल शरीर के माध्यम से गर्मी के प्रसार की दर सीधे तौर पर इस बात पर निर्भर करती है कि यह किस रैखिक समरूपता तत्व के साथ फैलता है। घन क्रिस्टल मेंऊष्मा वितरण सतह का आकार एक गोले जैसा होगा। नतीजतन, तापीय चालकता के संबंध में, घन क्रिस्टल आइसोट्रोपिक होते हैं, यानी, वे सभी दिशाओं में समान रूप से विशेषता रखते हैं। तापीय चालकता सतह मध्य श्रेणी के क्रिस्टलक्रांति के दीर्घवृत्ताकार (मुख्य अक्ष के समानांतर) के रूप में व्यक्त किया गया। में निम्नतम श्रेणी के क्रिस्टलऔर सभी ऊष्मा चालन सतहें दीर्घवृत्ताकार हैं।

तापीय चालकता की अनिसोट्रॉपी क्रिस्टलीय पदार्थ की संरचना से निकटता से संबंधित है। इस प्रकार, सघनतम परमाणु नेटवर्क और पंक्तियाँ तापीय चालकता के उच्च मूल्यों के अनुरूप हैं। इसलिए, स्तरित और श्रृंखला क्रिस्टल में तापीय चालकता की दिशाओं में बड़ा अंतर होता है।

थर्मल चालकता क्रिस्टल की दोषपूर्णता की डिग्री पर भी निर्भर करती है - अधिक दोषपूर्ण क्रिस्टल के लिए यह सिंथेटिक क्रिस्टल की तुलना में कम है। अनाकार अवस्था में किसी पदार्थ में समान संरचना के क्रिस्टल की तुलना में कम तापीय चालकता होती है। उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज ग्लास की तापीय चालकता क्वार्ट्ज क्रिस्टल की तापीय चालकता से बहुत कम है। यह गुण क्वार्ट्ज़ कांच के बर्तनों के व्यापक उपयोग का आधार है।

ऑप्टिकल गुण।

एक विशिष्ट क्रिस्टल संरचना वाले प्रत्येक पदार्थ को अद्वितीय ऑप्टिकल गुणों की विशेषता होती है। ऑप्टिकल गुण ठोस पदार्थों की क्रिस्टल संरचना और इसकी समरूपता से निकटता से संबंधित हैं।

ऑप्टिकल गुणों के संबंध में, सभी पदार्थों को ऑप्टिकली आइसोट्रोपिक और अनिसोट्रोपिक में विभाजित किया जा सकता है। पूर्व में अनाकार शरीर और उच्चतम श्रेणी के क्रिस्टल शामिल हैं, बाद वाले में बाकी सभी शामिल हैं। ऑप्टिकली आइसोट्रोपिक मीडिया में, एक प्रकाश तरंग, जो विद्युत चुम्बकीय प्रकृति के अनुप्रस्थ हार्मोनिक दोलनों का एक सेट है, सभी दिशाओं में समान गति से फैलती है। इस मामले में, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता वेक्टर के दोलन भी सभी संभावित दिशाओं में होते हैं, लेकिन किरण की दिशा के लंबवत विमान में। इसकी दिशा के साथ, प्रकाश ऊर्जा स्थानांतरित होती है। इस प्रकाश को कहा जाता है प्राकृतिक या अध्रुवीकृत(चित्रा ए, बी)।

ऑप्टिकल अनिसोट्रोपिक मीडिया में, विभिन्न दिशाओं में तरंग प्रसार वेग भिन्न हो सकते हैं। कुछ शर्तों के तहत, तथाकथित केन्द्रीकृत प्रकाश, जिसके लिए विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के वेक्टर के सभी दोलन कड़ाई से परिभाषित दिशा में गुजरते हैं (चित्र सी, डी)। क्रिस्टल में ऐसे ध्रुवीकृत प्रकाश का व्यवहार ध्रुवीकरण माइक्रोस्कोप का उपयोग करके क्रिस्टल-ऑप्टिकल अध्ययन की विधि का आधार है।

क्रिस्टल में प्रकाश का द्विअपवर्तन।

परस्पर लंबवत दोलन विमानों के साथ रैखिक रूप से ध्रुवीकृत। प्रकाश का दो ध्रुवीकृत पुंजों में विघटित होना कहलाता है birefringence या birefringence.

घनीय क्रिस्टल को छोड़कर, सभी समानार्थी क्रिस्टलों में प्रकाश का द्विअपवर्तन देखा जाता है। निम्नतम और मध्यम श्रेणी के क्रिस्टलों में, एक या दो दिशाओं को छोड़कर, सभी दिशाओं में द्विअपवर्तन होता है, जिसे कहा जाता है ऑप्टिकल अक्ष.

द्विअपवर्तन की घटना क्रिस्टल की अनिसोट्रॉपी से जुड़ी है। क्रिस्टल की ऑप्टिकल अनिसोट्रॉपी इस तथ्य में व्यक्त की जाती है कि उनमें प्रकाश प्रसार की गति अलग-अलग दिशाओं में भिन्न होती है।

में मध्य श्रेणी के क्रिस्टलऑप्टिकल अनिसोट्रॉपी की कई दिशाओं में से एक दिशा है - ऑप्टिकल अक्ष, तीसरे, चौथे, छठे क्रम की समरूपता के मुख्य अक्ष के साथ मेल खाता है। इस दिशा में प्रकाश बिना विखंडित हुए गमन करता है।

में निम्नतम श्रेणी के क्रिस्टलऐसी दो दिशाएँ हैं जिन पर प्रकाश विभाजित नहीं होता है। इन दिशाओं के लंबवत क्रिस्टल के क्रॉस सेक्शन ऑप्टिकली आइसोट्रोपिक क्रॉस सेक्शन के साथ मेल खाते हैं।

ऑप्टिकल गुणों पर संरचनात्मक विशेषताओं का प्रभाव।

क्लोज-पैक्ड परमाणुओं की परतों वाली क्रिस्टल संरचनाओं में, परत के अंदर परमाणुओं के बीच की दूरी पड़ोसी परतों में स्थित निकटतम परमाणुओं के बीच की दूरी से अधिक होती है। यदि प्रकाश तरंग का विद्युत क्षेत्र वोल्टेज वेक्टर परतों के तल के समानांतर हो तो इस तरह के क्रम से ध्रुवीकरण आसान हो जाता है।

विद्युत गुण।

सभी पदार्थों को चालक, अर्धचालक और परावैद्युत में विभाजित किया जा सकता है।

कुछ क्रिस्टल (डाइलेक्ट्रिक्स) बाहरी प्रभावों के प्रभाव में ध्रुवीकृत हो जाते हैं। डाइलेक्ट्रिक्स की ध्रुवीकरण करने की क्षमता उनके मूलभूत गुणों में से एक है। ध्रुवीकरण एक बाहरी विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत ढांकता हुआ में विद्युत द्विध्रुवों के निर्माण से जुड़ी एक प्रक्रिया है।

क्रिस्टलोग्राफी और ठोस अवस्था भौतिकी में, घटनाएँ पीजोइलेक्ट्रिसिटी और पायरोइलेक्ट्रिसिटी।

पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव -यांत्रिक विरूपण के दौरान कुछ ढांकता हुआ क्रिस्टल के ध्रुवीकरण में परिवर्तन। परिणामी आवेशों का परिमाण लागू बल के समानुपाती होता है। आवेश चिन्ह क्रिस्टल संरचना के प्रकार पर निर्भर करता है। पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव केवल व्युत्क्रम केंद्र से रहित क्रिस्टल में उत्पन्न होता है, अर्थात, ध्रुवीय दिशाओं वाले। उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज SiO2, स्पैलेराइट (ZnS) के क्रिस्टल।

पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव -कुछ क्रिस्टलों को गर्म या ठंडा करने पर उनकी सतह पर विद्युत आवेशों की उपस्थिति। पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव केवल एकल ध्रुवीय दिशा वाले ढांकता हुआ क्रिस्टल में होता है, जिसके विपरीत छोरों को किसी दिए गए समरूपता समूह के किसी भी ऑपरेशन द्वारा जोड़ा नहीं जा सकता है। विद्युत आवेशों का प्रकट होना निश्चित रूप से ही हो सकता है, ध्रुवीय दिशाएँ.इन दिशाओं के लंबवत चेहरों पर अलग-अलग चिह्नों के आवेश प्राप्त होते हैं: एक सकारात्मक है, और दूसरा नकारात्मक है। पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव ध्रुवीय समरूपता वर्गों में से एक से संबंधित क्रिस्टल में हो सकता है: 1, 2, 3, 4, 6, एम, मिमी 2, 3 एम, 4 मिमी, 6 मिमी।

ज्यामितीय क्रिस्टलोग्राफी से यह निष्कर्ष निकलता है कि समरूपता के केंद्र से गुजरने वाली दिशाएँ ध्रुवीय नहीं हो सकतीं। समरूपता के तलों या सम क्रम के अक्षों के लंबवत दिशाएँ भी ध्रुवीय नहीं हो सकतीं।

पायरोइलेक्ट्रिक्स के वर्ग में, दो उपवर्ग प्रतिष्ठित हैं। पहले समूह में रैखिक पायरोइलेक्ट्रिक्स शामिल है, जिसमें बाहरी क्षेत्र में विद्युत ध्रुवीकरण विद्युत क्षेत्र की ताकत पर रैखिक रूप से निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, टूमलाइन NaMgAl3B3.Si6(O, OH)30।

दूसरे उपवर्ग के क्रिस्टलों को फेरोइलेक्ट्रिक्स कहा जाता है। उनके लिए, बाहरी क्षेत्र की ताकत पर ध्रुवीकरण की निर्भरता गैर-रैखिक है, और ध्रुवीकरण बाहरी क्षेत्र के परिमाण पर निर्भर करता है। विद्युत क्षेत्र की ताकत पर ध्रुवीकरण की गैर-रेखीय निर्भरता एक हिस्टैरिसीस लूप की विशेषता है। फेरोइलेक्ट्रिक्स की यह विशेषता बताती है कि वे बाहरी क्षेत्र की अनुपस्थिति में भी अपना विद्युत ध्रुवीकरण बनाए रखते हैं। इसके लिए धन्यवाद, रोशेल नमक क्रिस्टल (इसलिए फेरोइलेक्ट्रिक्स का नाम) विश्वसनीय विद्युत ऊर्जा संरक्षक और विद्युत सिग्नल रिकॉर्डर बन गए, जो उन्हें कंप्यूटर "मेमोरी सेल" में उपयोग करने की अनुमति देता है।

चुंबकीय गुण.

यह पिंडों की चुंबकीय क्षेत्र के साथ संपर्क करने की क्षमता है, यानी चुंबकीय क्षेत्र में रखे जाने पर वे चुंबकीय हो जाते हैं। चुंबकीय संवेदनशीलता के परिमाण के आधार पर, डायमैग्नेटिक, पैरामैग्नेटिक, फेरोमैग्नेटिक और एंटीफेरोमैग्नेटिक क्रिस्टल को प्रतिष्ठित किया जाता है।

सभी पदार्थों के चुंबकीय गुण न केवल उनकी क्रिस्टल संरचना की विशेषताओं पर निर्भर करते हैं, बल्कि उन्हें बनाने वाले परमाणुओं (आयनों) की प्रकृति पर भी निर्भर करते हैं, अर्थात चुंबकत्व गोले और नाभिक की इलेक्ट्रॉनिक संरचना के साथ-साथ निर्धारित होता है। उनके चारों ओर इलेक्ट्रॉनों की कक्षीय गति (स्पिन) द्वारा।

जब एक परमाणु (आयन) को चुंबकीय क्षेत्र में पेश किया जाता है, तो कक्षा में इलेक्ट्रॉनों का कोणीय वेग इस तथ्य के कारण बदल जाता है कि नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों की प्रारंभिक घूर्णी गति पर एक अतिरिक्त घूर्णी गति आरोपित हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप परमाणु एक अतिरिक्त चुंबकीय क्षण प्राप्त करता है। इसके अलावा, यदि किसी परमाणु में विपरीत स्पिन वाले सभी इलेक्ट्रॉनों को जोड़े (चित्र ए) में समूहीकृत किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय क्षणों की भरपाई हो जाती है और उनका कुल चुंबकीय क्षण शून्य के बराबर होगा। ऐसे परमाणुओं को प्रतिचुंबकीय कहा जाता है, और उनसे बने पदार्थ - diamagnets. उदाहरण के लिए, अक्रिय गैसें, बी-उपसमूह धातुएं - Cu, Ag, Au, Zn, Cd, अधिकांश आयनिक क्रिस्टल (NaCl, CaF2), साथ ही प्रमुख सहसंयोजक बंधन वाले पदार्थ - Bi, Sb, Ga, ग्रेफाइट। स्तरित संरचनाओं वाले क्रिस्टल में, परत में पड़ी दिशाओं के लिए चुंबकीय संवेदनशीलता लंबवत दिशाओं की तुलना में काफी अधिक होती है।

परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन कोश भरते समय, इलेक्ट्रॉन अयुग्मित हो जाते हैं। इसलिए, बड़ी संख्या में पदार्थ हैं, जिनके परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों के चुंबकीय क्षण यादृच्छिक रूप से स्थित होते हैं और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, उनमें चुंबकीय क्षणों का सहज अभिविन्यास नहीं होता है (चित्र बी)। इलेक्ट्रॉनों के कारण कुल चुंबकीय क्षण, जो जोड़े में बंधे नहीं हैं और एक दूसरे के साथ कमजोर रूप से बातचीत करते हैं, स्थिर, सकारात्मक या ढांकता हुआ की तुलना में कुछ हद तक बड़ा होगा। ऐसे परमाणुओं को चुंबकीय कहा जाता है, और पदार्थ - अनुचुम्बक. जब एक पैरामैग्नेट को चुंबकीय क्षेत्र में पेश किया जाता है, तो गुमराह स्पिन कुछ अभिविन्यास प्राप्त कर लेते हैं, जिसके परिणामस्वरूप असंतुलित चुंबकीय क्षणों के तीन प्रकार के क्रम देखे जाते हैं - तीन प्रकार की घटनाएं: लौहचुम्बकत्व (चित्र C), प्रतिलौहचुम्बकत्व (चित्र D) और लौहचुम्बकत्व (चित्र D)।

लौहचुम्बकीय गुणऐसे पदार्थ होते हैं जिनके परमाणुओं (आयनों) के चुंबकीय क्षण एक दूसरे के समानांतर निर्देशित होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बाहरी चुंबकीय क्षेत्र लाखों गुना बढ़ सकता है। समूह का नाम इसमें लौह उपसमूह Fe, Ni, Co के तत्वों की उपस्थिति से जुड़ा है।

यदि व्यक्तिगत परमाणुओं का चुंबकीय क्षण प्रतिसमानांतर और बराबर है, तो परमाणुओं का कुल चुंबकीय क्षण शून्य है। ऐसे पदार्थ कहलाते हैं प्रतिलौह चुम्बकइनमें संक्रमण धातुओं के ऑक्साइड शामिल हैं - MnO, NiO, CoO, FeO, कई फ्लोराइड, क्लोराइड, सल्फाइड, सेलेनाइड आदि।

जब क्रिस्टल संरचना के परमाणुओं के प्रतिसमानांतर क्षण समान नहीं होते हैं, तो कुल क्षण शून्य से भिन्न हो जाता है, और ऐसी संरचनाओं में सहज चुंबकत्व होता है। समान गुण हैं फेराइट्स(Fe3O4, गार्नेट समूह के खनिज)।

ठोसों को अनाकार पिंडों और क्रिस्टलों में विभाजित किया जाता है। बाद वाले और पहले वाले के बीच अंतर यह है कि क्रिस्टल के परमाणु एक निश्चित नियम के अनुसार व्यवस्थित होते हैं, जिससे एक त्रि-आयामी आवधिक स्टैकिंग बनती है, जिसे क्रिस्टल जाली कहा जाता है।

उल्लेखनीय है कि क्रिस्टल का नाम ग्रीक शब्द "कठोर" और "ठंडा" से आया है, और होमर के समय में इस शब्द को रॉक क्रिस्टल कहा जाता था, जिसे तब "जमी हुई बर्फ" माना जाता था। सबसे पहले, केवल पहलूदार पारदर्शी संरचनाओं को ही यह शब्द कहा जाता था। लेकिन बाद में, प्राकृतिक उत्पत्ति के अपारदर्शी और बिना कटे पिंडों को भी क्रिस्टल कहा जाने लगा।

क्रिस्टल संरचना और जाली

एक आदर्श क्रिस्टल को समय-समय पर दोहराई जाने वाली समान संरचनाओं के रूप में प्रस्तुत किया जाता है - क्रिस्टल की तथाकथित प्राथमिक कोशिकाएं। सामान्य स्थिति में, ऐसी कोशिका का आकार एक तिरछा समान्तर चतुर्भुज होता है।

क्रिस्टल जाली और क्रिस्टल संरचना जैसी अवधारणाओं के बीच अंतर करना आवश्यक है। पहला एक गणितीय अमूर्तन है जो अंतरिक्ष में कुछ बिंदुओं की नियमित व्यवस्था को दर्शाता है। जबकि क्रिस्टल संरचना एक वास्तविक भौतिक वस्तु है, एक क्रिस्टल जिसमें परमाणुओं या अणुओं का एक निश्चित समूह क्रिस्टल जाली के प्रत्येक बिंदु से जुड़ा होता है।

गार्नेट क्रिस्टल संरचना - रोम्बस और डोडेकाहेड्रोन

क्रिस्टल के विद्युत चुम्बकीय और यांत्रिक गुणों को निर्धारित करने वाला मुख्य कारक प्राथमिक कोशिका और उससे जुड़े परमाणुओं (अणुओं) की संरचना है।

क्रिस्टल की अनिसोट्रॉपी

क्रिस्टल का मुख्य गुण जो उन्हें अनाकार पिंडों से अलग करता है, अनिसोट्रॉपी है। इसका मतलब यह है कि दिशा के आधार पर क्रिस्टल के गुण अलग-अलग होते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, बेलोचदार (अपरिवर्तनीय) विरूपण केवल क्रिस्टल के कुछ विमानों के साथ और एक निश्चित दिशा में किया जाता है। अनिसोट्रॉपी के कारण, क्रिस्टल अपनी दिशा के आधार पर विरूपण पर अलग-अलग प्रतिक्रिया करते हैं।

हालाँकि, ऐसे क्रिस्टल भी हैं जिनमें अनिसोट्रॉपी नहीं होती है।

क्रिस्टल के प्रकार

क्रिस्टल को एकल क्रिस्टल और पॉलीक्रिस्टल में विभाजित किया गया है। मोनोक्रिस्टल उन पदार्थों को कहा जाता है जिनकी क्रिस्टल संरचना पूरे शरीर तक फैली होती है। ऐसे पिंड सजातीय होते हैं और उनमें एक सतत क्रिस्टल जाली होती है। आमतौर पर, ऐसे क्रिस्टल में एक स्पष्ट कट होता है। प्राकृतिक एकल क्रिस्टल के उदाहरण सेंधा नमक, हीरा और पुखराज के साथ-साथ क्वार्ट्ज के एकल क्रिस्टल हैं।

कई पदार्थों में क्रिस्टलीय संरचना होती है, हालांकि उनमें आमतौर पर क्रिस्टल के लिए कोई विशिष्ट आकार नहीं होता है। ऐसे पदार्थों में, उदाहरण के लिए, धातुएँ शामिल हैं। अध्ययनों से पता चलता है कि ऐसे पदार्थों में बड़ी संख्या में बहुत छोटे एकल क्रिस्टल होते हैं - क्रिस्टलीय दाने या क्रिस्टलीय। ऐसे कई अलग-अलग उन्मुख एकल क्रिस्टल से युक्त पदार्थ को पॉलीक्रिस्टलाइन कहा जाता है। पॉलीक्रिस्टल में अक्सर पहलू नहीं होता है, और उनके गुण क्रिस्टलीय अनाज के औसत आकार, उनकी पारस्परिक व्यवस्था और अंतर-कणीय सीमाओं की संरचना पर भी निर्भर करते हैं। पॉलीक्रिस्टल में धातु और मिश्र धातु, चीनी मिट्टी की चीज़ें और खनिज, साथ ही अन्य जैसे पदार्थ शामिल हैं।