კრისტალების თვისებები, ფორმა და სინგონია (კრისტალოგრაფიული სისტემები)

ბროლის მნიშვნელოვანი თვისებაა სხვადასხვა სახეებს შორის გარკვეული შესაბამისობა - ბროლის სიმეტრია. გამოირჩევა შემდეგი სიმეტრიის ელემენტები:

1. სიმეტრიის სიბრტყეები: დაყავით ბროლი ორ სიმეტრიულ ნაწილად, ასეთ სიბრტყეებს სიმეტრიის „სარკესაც“ უწოდებენ.

2. სიმეტრიის ღერძი: სწორი ხაზები, რომლებიც გადის ბროლის ცენტრში. ბროლის ბრუნვა ამ ღერძის გარშემო იმეორებს ბროლის საწყისი პოზიციის ფორმას. არსებობს მე-3, მე-4 და მე-6 რიგის სიმეტრიის ღერძი, რომელიც შეესაბამება ასეთი პოზიციების რაოდენობას ბროლის ბრუნვისას 360 o-ით.

3. სიმეტრიის ცენტრი: ბროლის სახეები, რომლებიც შეესაბამება პარალელურ სახეს, იცვლის ადგილს ამ ცენტრის გარშემო 180 o ბრუნვისას. ამ სიმეტრიის ელემენტებისა და ბრძანებების კომბინაცია იძლევა 32 სიმეტრიის კლასს ყველა კრისტალისთვის. ეს კლასები, მათი საერთო თვისებების შესაბამისად, შეიძლება დაიყოს შვიდ სინგონიად (კრისტალოგრაფიული სისტემები). სამგანზომილებიანი კოორდინატთა ღერძები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბროლის სახეების პოზიციების დასადგენად და შესაფასებლად.

თითოეული მინერალი მიეკუთვნება სიმეტრიის ერთ კლასს, რადგან მას აქვს ერთი ტიპის ბროლის ბადე, რომელიც ახასიათებს მას. პირიქით, იგივე ქიმიური შემადგენლობის მქონე მინერალებს შეუძლიათ შექმნან ორი ან მეტი სიმეტრიის კლასის კრისტალები. ამ ფენომენს პოლიმორფიზმი ეწოდება. პოლიმორფიზმის ცალკეული მაგალითები არ არის: ბრილიანტი და გრაფიტი, კალციტი და არაგონიტი, პირიტი და მარკაზიტი, კვარცი, ტრიდიმიტი და კრისტობალიტი; რუტილი, ანატაზა (აკა ოქტაედრიტი) და ბრუკიტი.

სინგონიები (კრისტალოგრაფიული სისტემები). კრისტალების ყველა ფორმა ქმნის 7 სინგონიას (კუბური, ტეტრაგონალური, ექვსკუთხა, ტრიგონალური, რომბული, მონოკლინიკური, ტრიკლინიკი). სინგონიის სადიაგნოსტიკო ნიშნებია კრისტალოგრაფიული ცულები და ამ ღერძებით წარმოქმნილი კუთხეები.

ტრიკლინიკის სინგონიაშიარის სიმეტრიის ელემენტების მინიმალური რაოდენობა. მას სირთულის მიხედვით მოსდევს მონოკლინიკური, რომბული, ტეტრაგონალური, ტრიგონალური, ექვსკუთხა და კუბური სინგონიები.

კუბური სისტემა. სამივე ღერძი თანაბარი სიგრძისაა და ერთმანეთის პერპენდიკულარულია. ტიპიური ბროლის ფორმები: კუბი, რვაკუთხედი, რომბის თორმეტკუთხედი, ხუთკუთხედი დოდეკაედონი, ტეტრაგონის ტრიოქტაედონი, ჰექსაოქტაედონი.

ტეტრაგონალური სისტემა. სამი ღერძი ერთმანეთის პერპენდიკულარულია, ორ ღერძს აქვს იგივე სიგრძე, მესამე (მთავარი ღერძი) ან მოკლეა ან გრძელი. ტიპიური ბროლის ფორმებია პრიზმები, პირამიდები, ტეტრაგონები, ტრაპეზოედრონები და ბიპირამიდები.

ექვსკუთხა სინგონია. მესამე და მეოთხე ღერძი დახრილია სიბრტყისკენ, აქვთ თანაბარი სიგრძე და იკვეთება 120 o კუთხით. მეოთხე ღერძი, რომელიც სხვებისგან ზომით განსხვავდება, განლაგებულია სხვების პერპენდიკულარულად. ორივე ღერძი და კუთხეები მდებარეობით მსგავსია წინა სინგონიასთან, მაგრამ სიმეტრიის ელემენტები ძალიან მრავალფეროვანია. ტიპიური ბროლის ფორმებია სამკუთხა პრიზმები, პირამიდები, რომბოედრონები და სკალენოედრები.

რომბის სისტემა. სამი ღერძი დამახასიათებელია, ერთმანეთის პერპენდიკულარული. ტიპიური კრისტალური ფორმებია ბაზალური პინაკოიდები, რომბული პრიზმები, რომბული პირამიდები და ბიპირამიდები.

მონოკლინიკური სინგონია. სამი სხვადასხვა სიგრძის ღერძი, მეორე პერპენდიკულარულია სხვების მიმართ, მესამე კი პირველთან მწვავე კუთხით. კრისტალების ტიპიური ფორმებია პინაკოიდები, პრიზმები ირიბად მოჭრილი კიდეებით.

ტრიკლინიკური სისტემა. სამივე ღერძს აქვს სხვადასხვა სიგრძე და იკვეთება მკვეთრი კუთხით. ტიპიური ფორმებია მონოჰედრები და პინაკოიდები.

კრისტალების ფორმა და ზრდა. კრისტალებს, რომლებიც მიეკუთვნებიან იმავე მინერალურ სახეობას, აქვთ მსგავსი გარეგნობა. ამრიგად, კრისტალი შეიძლება დახასიათდეს, როგორც გარე პარამეტრების კომბინაცია (სახეები, კუთხეები, ცულები). მაგრამ ამ პარამეტრების შედარებითი ზომა საკმაოდ განსხვავებულია. შესაბამისად, კრისტალს შეუძლია შეცვალოს თავისი გარეგნობა (რომ არ ვთქვათ გარეგნობა) გარკვეული ფორმების განვითარების ხარისხზე დაყრდნობით. მაგალითად, პირამიდული გარეგნობა, სადაც ყველა სახე იყრის თავს, სვეტოვანი (სრულყოფილ პრიზმაში), ტაბულური, ფოთლოვანი ან გლობულური.

გარე პარამეტრების ერთნაირი კომბინაციით ორ კრისტალს შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული გარეგნობა. ეს კომბინაცია დამოკიდებულია კრისტალიზაციის საშუალების ქიმიურ შემადგენლობაზე და წარმოქმნის სხვა პირობებზე, რომელიც მოიცავს ტემპერატურას, წნევას, ნივთიერების კრისტალიზაციის სიჩქარეს და ა.შ. ბუნებაში ზოგჯერ გვხვდება ჩვეულებრივი კრისტალები, რომლებიც წარმოიქმნება ხელსაყრელ პირობებში - მაგალითად. , თაბაშირი თიხის გარემოში ან მინერალები გეოდის კედლებზე. ასეთი კრისტალების სახეები კარგად არის განვითარებული. პირიქით, ცვალებად ან არახელსაყრელ პირობებში წარმოქმნილი კრისტალები ხშირად დეფორმირდება.

ერთეულები. ხშირად არის კრისტალები, რომლებსაც არ აქვთ საკმარისი ადგილი ზრდისთვის. ეს კრისტალები გაერთიანდა სხვებთან და წარმოქმნა არარეგულარული მასები და აგრეგატები. კლდეებს შორის თავისუფალ სივრცეში კრისტალები ერთად განვითარდნენ, ქმნიდნენ დრუზებს, ხოლო სიცარიელეებში - გეოდებს. მათი სტრუქტურის თვალსაზრისით, ასეთი დანაყოფები ძალიან მრავალფეროვანია. კირქვის მცირე ნაპრალებში გაქვავებული გვიმრის მსგავსი წარმონაქმნებია. მათ უწოდებენ დენდრიტებს, რომლებიც წარმოიქმნება მანგანუმის და რკინის ოქსიდებისა და ჰიდროქსიდების წარმოქმნის შედეგად ამ ბზარებში მოცირკულირე ხსნარების გავლენის ქვეშ. ამიტომ, დენდრიტები არასოდეს წარმოიქმნება ორგანულ ნარჩენებთან ერთად.

დუბლი. კრისტალების წარმოქმნის დროს ტყუპები ხშირად წარმოიქმნება, როდესაც ერთი და იგივე მინერალური სახეობის ორი კრისტალი იზრდება ერთმანეთთან გარკვეული წესების მიხედვით. ორმაგი ხშირად არის ინდივიდები, რომლებიც შერწყმულია კუთხით. ფსევდოსიმეტრია ხშირად იჩენს თავს - რამდენიმე კრისტალი, რომლებიც მიეკუთვნება სიმეტრიის ყველაზე დაბალ კლასს, ერთად იზრდება და ქმნიან უფრო მაღალი რიგის ფსევდოსიმეტრიის მქონე ინდივიდებს. ამრიგად, არაგონიტი, რომელიც რომბის სისტემას მიეკუთვნება, ხშირად აყალიბებს ორ პრიზმებს ექვსკუთხა ფსევდოსიმეტრიით. ასეთი ნაზარდების ზედაპირზე შეიმჩნევა დაძმობილებული ხაზებით წარმოქმნილი წვრილი გამოჩეკვა.

კრისტალების ზედაპირი. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ბრტყელი ზედაპირები იშვიათად გლუვია. საკმაოდ ხშირად მათზე შეიმჩნევა გამოჩეკვა, შეკვრა ან ზოლები. ეს დამახასიათებელი ნიშნები ხელს უწყობს მრავალი მინერალის განსაზღვრას - პირიტი, კვარცი, თაბაშირი, ტურმალინი.

ფსევდომორფოზები. ფსევდომორფოზები არის კრისტალები, რომლებსაც აქვთ სხვა ბროლის ფორმა. მაგალითად, ლიმონიტი გვხვდება პირიტის კრისტალების სახით. ფსევდომორფოზები წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც ერთი მინერალი მთლიანად ქიმიურად იცვლება მეორეთი, წინა მინერალის ფორმის შენარჩუნებით.

კრისტალური აგრეგატების ფორმები შეიძლება იყოს ძალიან მრავალფეროვანი. ფოტოზე ნაჩვენებია ნატროლიტის გასხივოსნებული აგრეგატი.
თაბაშირის ნიმუში დაძმობილებული კრისტალებით ჯვრის სახით.

ფიზიკური და ქიმიური თვისებები. არა მხოლოდ ბროლის გარეგანი ფორმა და სიმეტრია განისაზღვრება კრისტალოგრაფიის კანონებით და ატომების განლაგებით - ეს ასევე ეხება მინერალის ფიზიკურ თვისებებს, რომლებიც შეიძლება განსხვავებული იყოს სხვადასხვა მიმართულებით. მაგალითად, მიკას შეუძლია გამოყოს პარალელურ ფირფიტებად მხოლოდ ერთი მიმართულებით, ამიტომ მისი კრისტალები ანიზოტროპულია. ამორფული ნივთიერებები ყველა მიმართულებით ერთნაირია და, შესაბამისად, იზოტროპული. ასეთი თვისებები ასევე მნიშვნელოვანია ამ მინერალების დიაგნოსტიკისთვის.

სიმჭიდროვე. მინერალების სიმკვრივე (სპეციფიკური წონა) არის მათი წონის თანაფარდობა წყლის იმავე მოცულობის წონასთან. სპეციფიკური სიმძიმის განსაზღვრა მნიშვნელოვანი დიაგნოსტიკური ინსტრუმენტია. ჭარბობს მინერალები 2-4 სიმკვრივით. წონის გამარტივებული შეფასება დაგეხმარებათ პრაქტიკულ დიაგნოზში: მსუბუქ მინერალებს აქვთ წონა 1-დან 2-მდე, საშუალო სიმკვრივის მინერალებს - 2-დან 4-მდე, მძიმე მინერალებს 4-დან 6-მდე, ძალიან მძიმე მინერალებს - 6-ზე მეტი.

ᲛᲔᲥᲐᲜᲘᲙᲣᲠᲘ ᲡᲐᲙᲣᲗᲠᲔᲑᲐ. ეს მოიცავს სიხისტე, გაყოფა, ჩიპის ზედაპირი, სიმტკიცე. ეს თვისებები დამოკიდებულია კრისტალურ სტრუქტურაზე და გამოიყენება დიაგნოსტიკური ტექნიკის შესარჩევად.

სიმტკიცე. კალციტის კრისტალის დაფქვა დანის წვერით საკმაოდ მარტივია, მაგრამ კვარცის ბროლით ამის გაკეთება საეჭვოა - დანა ნაკაწრის გარეშე გადაიძვრება ქვაზე. ეს ნიშნავს, რომ ამ ორი მინერალის სიმტკიცე განსხვავებულია.

სიხისტე ნაკაწრთან მიმართებაში ეხება კრისტალის წინააღმდეგობას ზედაპირის გარე დეფორმაციის მცდელობის მიმართ, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, წინააღმდეგობას გარედან მექანიკური დეფორმაციის მიმართ. ფრიდრიხ მოოსმა (1773-1839) შესთავაზა სიხისტის შედარებითი მასშტაბი გრადუსებიდან, სადაც თითოეულ მინერალს აქვს უფრო მაღალი ნაკაწრის სიმტკიცე, ვიდრე წინა: 1. ტალკი. 2. თაბაშირი. 3. კალციტი. 4. ფლუორიტი. 5. აპატიტი. 6. ფელდსპარი. 7. კვარცი. 8. ტოპაზი. 9. კორუნდი. 10. ბრილიანტი. ყველა ეს მნიშვნელობა ეხება მხოლოდ ახალ, გაუცურებელ ნიმუშებს.

თქვენ შეგიძლიათ შეაფასოთ სიხისტე გამარტივებული გზით. 1 სიხისტის მინერალები ადვილად იკაწრება ფრჩხილით; ხოლო შეხებისას ისინი ცხიმიანია. 2 სიხისტის მქონე მინერალების ზედაპირი ასევე იკაწრება ფრჩხილით. სპილენძის მავთული ან სპილენძის ნაჭერი აკაწრავს მინერალებს 3 სიხისტე. კარგი ახალი ფაილი - კვარცი. 6-ზე მეტი სიხისტის მინერალები დაკაწრავს მინას (სიხისტე 5). 6-დან 8-მდე კარგ ფაილსაც კი არ იღებს; ნაპერწკლები დაფრინავენ როცა ცდილობ. სიხისტის დასადგენად, გასინჯეთ ეგზემპლარები მზარდი სიმტკიცეთ, სანამ ისინი გამოიმუშავებენ; შემდეგ ხდება ნიმუშის აღება, რაც, როგორც ჩანს, კიდევ უფრო რთულია. საპირისპირო უნდა გაკეთდეს, თუ საჭიროა კლდეებით გარშემორტყმული მინერალის სიხისტის დადგენა, რომლის სიმტკიცე უფრო დაბალია, ვიდრე ნიმუშისთვის საჭირო მინერალისა.

ტალკი და ბრილიანტი, ორი მინერალი მოჰსის სიხისტის მასშტაბის უკიდურესობებში.

ადვილია დასკვნის გამოტანა იმის მიხედვით, მინერალი სხვის ზედაპირზე სრიალებს თუ ოდნავ ღრიალებს. შეიძლება მოხდეს შემდეგი შემთხვევები:
1. სიხისტე იგივეა, თუ ნიმუში და მინერალი ერთმანეთს არ აკაწრებს.
2. შესაძლებელია, რომ ორივე მინერალმა დაკაწროს ერთმანეთი, რადგან ბროლის ზედა და კიდეები შეიძლება იყოს უფრო მყარი ვიდრე კიდეები ან გამყოფი სიბრტყეები. მაშასადამე, შესაძლებელია თაბაშირის ბროლის პირის ან მისი გაყოფის სიბრტყის სხვა თაბაშირის ბროლის ზემოდან დაკაწრვა.
3. მინერალი ნაკაწრებს პირველ ნიმუშს, ხოლო უფრო მაღალი სიხისტის კლასის ნიმუში მასზე ნაკაწრს ქმნის. მისი სიმტკიცე შუაშია შედარებისთვის გამოყენებულ ნიმუშებს შორის და ის შეიძლება შეფასდეს ნახევარ კლასზე.

სიხისტის ასეთი განსაზღვრის აშკარა სიმარტივის მიუხედავად, ბევრმა ფაქტორმა შეიძლება გამოიწვიოს ცრუ შედეგი. მაგალითად, ავიღოთ მინერალი, რომლის თვისებები ძალიან განსხვავდება სხვადასხვა მიმართულებით, როგორიცაა დისტენი (კიანიტი): ვერტიკალურად სიხისტე არის 4-4,5 და დანის წვერი ტოვებს მკაფიო ნიშანს, მაგრამ პერპენდიკულარული მიმართულებით სიმტკიცე არის 6-. 7 და მინერალი საერთოდ არ იკაწრება დანით . ამ მინერალის სახელის წარმოშობა დაკავშირებულია ამ თვისებასთან და ხაზს უსვამს მას ძალიან გამომხატველად. ამიტომ აუცილებელია სიხისტის ტესტის ჩატარება სხვადასხვა მიმართულებით.

ზოგიერთ აგრეგატს აქვს უფრო მაღალი სიხისტე, ვიდრე კომპონენტები (კრისტალები ან მარცვლები), რომლებიდანაც ისინი შედგება; შეიძლება აღმოჩნდეს, რომ მკვრივი თაბაშირის ნაჭერი ფრჩხილით ძნელია დაკაწრება. პირიქით, ზოგიერთი ფოროვანი აგრეგატი ნაკლებად მყარია, რაც აიხსნება გრანულებს შორის სიცარიელის არსებობით. ამიტომ, ცარცი იხეხება ფრჩხილით, თუმცა შედგება 3 სიხისტის კალციტის კრისტალებისაგან. შეცდომების კიდევ ერთი წყაროა მინერალები, რომლებმაც განიცადეს გარკვეული სახის ცვლილება. შეუძლებელია დაფხვნილი, გაცვეთილი ნიმუშების ან ქერცლიანი და ბუჩქოვანი სტრუქტურის სიხისტის შეფასება მარტივი საშუალებებით. ასეთ შემთხვევებში უკეთესია სხვა მეთოდების გამოყენება.

დეკოლტე. ჩაქუჩის დაჭერით ან დანის დაჭერით, კრისტალები გამყოფი სიბრტყეების გასწვრივ შეიძლება ზოგჯერ დაიყოს ფირფიტებად. გაყოფა ვლინდება სიბრტყეების გასწვრივ მინიმალური ადჰეზიით. ბევრ მინერალს აქვს გაყოფა რამდენიმე მიმართულებით: ჰალიტი და გალენა - კუბის სახეების პარალელურად; ფლუორიტი - ოქტაედრის სახეების გასწვრივ, კალციტი - რომბოედონი. მოსკოვური მიკას კრისტალი; გამყოფი თვითმფრინავები აშკარად ჩანს (მარჯვნივ სურათზე).

მინერალებს, როგორიცაა მიკა და თაბაშირი, აქვთ სრულყოფილი გახლეჩვა ერთი მიმართულებით, მაგრამ არასრულყოფილია ან საერთოდ არ იშლება სხვა მიმართულებით. ფრთხილად დაკვირვებით, შეიძლება შეამჩნიოთ გამჭვირვალე კრისტალების შიგნით ყველაზე წვრილი გამყოფი სიბრტყეები კარგად განსაზღვრული კრისტალოგრაფიული მიმართულებების გასწვრივ.

მოტეხილობის ზედაპირი. ბევრი მინერალი, როგორიცაა კვარცი და ოპალი, არ იშლება არც ერთი მიმართულებით. მათი დიდი ნაწილი იშლება არარეგულარულ ნაჭრებად. ჭრილობის ზედაპირი შეიძლება შეფასდეს როგორც ბრტყელი, არათანაბარი, კონქოიდური, ნახევრად კონქოიდური, უხეში. ლითონებსა და ხისტ მინერალებს აქვთ უხეში დაშლის ზედაპირი. ეს თვისება შეიძლება იყოს დიაგნოსტიკური ფუნქცია.

სხვა მექანიკური თვისებები. ზოგიერთი მინერალი (პირიტი, კვარცი, ოპალი) ჩაქუჩის დარტყმის ქვეშ იშლება - ისინი მყიფეა. სხვები, პირიქით, ფხვნილად იქცევა ნამსხვრევების გარეშე.

მოქნილი მინერალები შეიძლება გაბრტყელდეს, მაგალითად, სუფთა ბუნებრივი ლითონები. ისინი არ ქმნიან არც ფხვნილს და არც ფრაგმენტებს. მიკას თხელი ფირფიტები შეიძლება იყოს მოხრილი, როგორც პლაივუდი. ექსპოზიციის შეწყვეტის შემდეგ ისინი დაუბრუნდებიან პირვანდელ მდგომარეობას - ეს არის ელასტიურობის თვისება. სხვები, როგორიცაა თაბაშირი და პირიტი, შეიძლება იყოს მოხრილი, მაგრამ შეინარჩუნონ დეფორმირებული მდგომარეობა - ეს არის მოქნილობის თვისება. ასეთი თვისებები შესაძლებელს ხდის მსგავსი მინერალების ამოცნობას - მაგალითად, ელასტიური მიკას განასხვავებენ მოქნილი ქლორიტისგან.

შეღებვა. ზოგიერთ მინერალს ისეთი სუფთა და ლამაზი ფერი აქვს, რომ მათ საღებავად ან ლაქად იყენებენ. ხშირად მათი სახელები გამოიყენება ყოველდღიურ მეტყველებაში: ზურმუხტისფერი მწვანე, ლალისფერი წითელი, ფირუზისფერი, ამეთვისტო და ა.შ. მინერალების ფერი, ერთ-ერთი მთავარი დიაგნოსტიკური თვისება, არც მუდმივია და არც მარადიული.

არსებობს მთელი რიგი მინერალები, რომლებშიც ფერი მუდმივია - მალაქიტი ყოველთვის მწვანეა, გრაფიტი შავია, მშობლიური გოგირდი კი ყვითელია. ჩვეულებრივი მინერალები, როგორიცაა კვარცი (კლდის კრისტალი), კალციტი, ჰალიტი (საერთო მარილი) უფეროა, როდესაც თავისუფალია მინარევებისაგან. თუმცა, ამ უკანასკნელის არსებობა იწვევს შეფერილობას და ჩვენ ვიცით ლურჯი მარილი, ყვითელი, ვარდისფერი, მეწამული და ყავისფერი კვარცი. ფლუორიტს აქვს ფერების მთელი სპექტრი.

მინარევების ელემენტების არსებობა მინერალის ქიმიურ ფორმულაში იწვევს ძალიან სპეციფიკურ ფერს. ამ ფოტოზე გამოსახულია მწვანე კვარცი (პრაზა), მისი სუფთა სახით, ის სრულიად უფერო და გამჭვირვალეა.

ტურმალინს, აპატიტს და ბერილს განსხვავებული ფერები აქვთ. შეღებვა არ არის მინერალების უდავო სადიაგნოსტიკო ნიშანი სხვადასხვა ფერებში. მინერალის ფერი ასევე დამოკიდებულია ბროლის გისოსში შემავალი მინარევების ელემენტების არსებობაზე, აგრეთვე სხვადასხვა პიგმენტებზე, მინარევებსა და მასპინძელ კრისტალში ჩანართებზე. ზოგჯერ ეს შეიძლება ასოცირებული იყოს რადიაციის ზემოქმედებასთან. ზოგიერთი მინერალი იცვლის ფერს სინათლის მიხედვით. ასე რომ, ალექსანდრიტი მწვანეა დღისით, ხოლო მეწამული ხელოვნური შუქით.

ზოგიერთი მინერალისთვის ფერის ინტენსივობა იცვლება, როდესაც ბროლის სახეები ბრუნავს სინათლის მიმართ. კორდიერიტის ბროლის ფერი ბრუნვის დროს იცვლება ლურჯიდან ყვითლად. ამ ფენომენის მიზეზი ის არის, რომ ასეთი კრისტალები, რომელსაც პლეოქროული ეწოდება, განსხვავებულად შთანთქავს სინათლეს სხივის მიმართულებიდან გამომდინარე.

ზოგიერთი მინერალის ფერი ასევე შეიძლება შეიცვალოს ფილმის არსებობის შემთხვევაში, რომელსაც აქვს განსხვავებული ფერი. ეს მინერალები, დაჟანგვის შედეგად, დაფარულია საფარით, რაც, შესაძლოა, როგორღაც არბილებს მზის ან ხელოვნური სინათლის ეფექტს. ზოგიერთი ძვირფასი ქვა კარგავს ფერს მზის შუქზე გარკვეული პერიოდის განმავლობაში: ზურმუხტი კარგავს ღრმა მწვანე ფერს, ამეთვისტო და ვარდის კვარცი ფერმკრთალი ხდება.

ვერცხლის შემცველი მრავალი მინერალი (მაგალითად, პირაგირიტი და პრუსტიტი) ასევე მგრძნობიარეა მზის სხივების მიმართ (ინსოლაცია). ინსოლაციის გავლენის ქვეშ აპატიტი დაფარულია შავი ბუდით. კოლექციონერებმა უნდა დაიცვან ასეთი მინერალები სინათლის ზემოქმედებისგან. რეალგარის წითელი ფერი მზეზე იქცევა ოქროსფერ ყვითლად. ასეთი ფერის ცვლილებები ბუნებაში ძალიან ნელა ხდება, მაგრამ შესაძლებელია მინერალის ფერის ხელოვნურად შეცვლა ძალიან სწრაფად, რაც აჩქარებს ბუნებაში მიმდინარე პროცესებს. მაგალითად, იასამნისფერი ამეთვისტოსგან შეგიძლიათ მიიღოთ ყვითელი ციტრინი გაცხელებისას; ბრილიანტები, ლალები და საფირონები ხელოვნურად "გაუმჯობესებულია" რადიოაქტიური დასხივებისა და ულტრაიისფერი სხივების დახმარებით. კლდის კრისტალი, ძლიერი დასხივების გამო, იქცევა შებოლილ კვარცად. აქატი, თუ მისი ნაცრისფერი ფერი არ გამოიყურება ძალიან მიმზიდველად, შეიძლება შეღებილი იყოს ჩვეულებრივი ანილინის ქსოვილის საღებავის მდუღარე ხსნარში ჩასხმით.

ფხვნილის ფერი (DASH). ხაზის ფერი განისაზღვრება არამოჭიქული ფაიფურის უხეშ ზედაპირთან შეხებით. ამავდროულად, არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ ფაიფურს აქვს სიხისტე 6-6,5 მოჰსის მასშტაბით, ხოლო უფრო დიდი სიხისტის მინერალები დატოვებს მხოლოდ დაფქული ფაიფურის თეთრ ფხვნილს. ფხვნილის მიღება ყოველთვის შეგიძლიათ ნაღმტყორცნებში. ფერადი მინერალები ყოველთვის უფრო მსუბუქ ხაზს იძლევა, უფერული და თეთრი - თეთრი. ჩვეულებრივ, თეთრი ან ნაცრისფერი ხაზი შეინიშნება ხელოვნურად შეღებილ მინერალებში, ან მინარევებითა და პიგმენტებით. ხშირად ის, როგორც იქნა, მოღრუბლულია, რადგან განზავებულ ფერში მისი ინტენსივობა განისაზღვრება შეღებვის ნივთიერების კონცენტრაციით. მინერალების თვისების ფერი მეტალის ბზინვარებით განსხვავდება მათივე ფერისგან. ყვითელი პირიტი იძლევა მომწვანო-შავ ზოლს; შავი ჰემატიტი არის ალუბლისფერი წითელი, შავი ვოლფრამიტი ყავისფერია და კასიტერიტი თითქმის უფერული ზოლია. ფერადი ხაზი საშუალებას გაძლევთ სწრაფად და მარტივად ამოიცნოთ მინერალი, ვიდრე განზავებული ან უფერო ხაზი.

ბრწყინავს. ფერის მსგავსად, ეს ეფექტური მეთოდია მინერალის იდენტიფიცირებისთვის. ბზინვარება დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორ აისახება და ირღვევა სინათლე ბროლის ზედაპირზე. არსებობს მინერალები მეტალის და არამეტალური ბზინვარებით. თუ მათი გარჩევა შეუძლებელია, შეიძლება ვისაუბროთ ნახევრად მეტალის ბრწყინვალებაზე. გაუმჭვირვალე ლითონის მინერალები (პირიტი, გალენა) ძლიერ ამრეკლავია და აქვს მეტალის ბზინვარება. მინერალების კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ჯგუფისთვის (თუთიის ნაზავი, კასტერიტი, რუტილი და ა.შ.) ძნელია სიკაშკაშის დადგენა. არამეტალური ბრწყინვალების მქონე მინერალებისთვის ბზინვარების ინტენსივობისა და თვისებების მიხედვით გამოირჩევა შემდეგი კატეგორიები:

1. ბრილიანტის ბზინვარება, როგორც ბრილიანტი.
2. შუშის ბზინვარება.
3. ცხიმიანი ბზინვარება.
4. ბზინვარება (ცუდი არეკვლის მქონე მინერალებისთვის).

სიკაშკაშე შეიძლება ასოცირებული იყოს აგრეგატის სტრუქტურასთან და დომინანტური გახლეჩის მიმართულებასთან. მინერალებს, რომლებსაც აქვთ თხელი ფენიანი სტრუქტურა, აქვთ მარგალიტისფერი ბზინვარება.

გამჭვირვალობა. მინერალის გამჭვირვალობა არის ხარისხი, რომელიც ძალიან ცვალებადია: გაუმჭვირვალე მინერალი ადვილად შეიძლება კლასიფიცირდეს როგორც გამჭვირვალე. ამ ჯგუფს მიეკუთვნება უფერო კრისტალების დიდი ნაწილი (კლდის კრისტალი, ჰალიტი, ტოპაზი). გამჭვირვალობა დამოკიდებულია მინერალის სტრუქტურაზე - ზოგიერთი აგრეგატი და თაბაშირისა და მიკას მცირე მარცვალი გაუმჭვირვალე ან გამჭვირვალე ჩანს, ხოლო ამ მინერალების კრისტალები გამჭვირვალეა. მაგრამ თუ გამადიდებელი შუშით შეხედავთ პატარა გრანულებს და აგრეგატებს, ხედავთ, რომ ისინი გამჭვირვალეა.

რეფრაქციული ინდექსი. გარდატეხის ინდექსი მინერალის მნიშვნელოვანი ოპტიკური მუდმივია. იგი იზომება სპეციალური აღჭურვილობის გამოყენებით. როდესაც სინათლის სხივი შეაღწევს ანიზოტროპულ კრისტალში, სხივი ირღვევა. ასეთი ორმხრივი შეკუმშვა ქმნის შთაბეჭდილებას, რომ შესწავლილი ბროლის პარალელურად არის ვირტუალური მეორე ობიექტი. მსგავსი ფენომენი შეიძლება შეინიშნოს გამჭვირვალე კალციტის ბროლის მეშვეობით.

ლუმინესცენცია. ზოგიერთი მინერალი, როგორიცაა შეელიტი და ვილემიტი, დასხივებული ულტრაიისფერი სხივებით, ანათებს სპეციფიკური შუქით, რომელიც ზოგიერთ შემთხვევაში შეიძლება გაგრძელდეს გარკვეული დროის განმავლობაში. ბნელ ადგილას გაცხელებისას ფლუორიტი ანათებს – ამ მოვლენას თერმოლუმინესცენცია ეწოდება. როდესაც ზოგიერთი მინერალი იწურება, ჩნდება სხვა სახის ბზინვარება - ტრიბოლუმინესცენცია. ეს სხვადასხვა ტიპის ლუმინესცენცია არის მახასიათებელი, რომელიც აადვილებს რიგი მინერალების დიაგნოზს.

თერმული გამტარობა. თუ ქარვის ნაჭერს და სპილენძის ნაჭერს აიღებთ ხელში, მოგეჩვენებათ, რომ ერთი მათგანი მეორეზე თბილია. ეს შთაბეჭდილება განპირობებულია ამ მინერალების განსხვავებული თბოგამტარობით. ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ განასხვავოთ ძვირფასი ქვების მინის იმიტაცია; ამისთვის ლოყაზე უნდა მიამაგროთ კენჭი, სადაც კანი უფრო მგრძნობიარეა სიცხის მიმართ.

შემდეგი თვისებებიშეიძლება განისაზღვროს თუ რა გრძნობებს იწვევენ ისინი ადამიანში. გრაფიტი და ტალკი შეხებისას გლუვია, ხოლო თაბაშირი და კაოლინი მშრალი და უხეშია. წყალში ხსნად მინერალებს, როგორიცაა ჰალიტი, სილვინიტი, ეფსომიტი, აქვთ სპეციფიკური გემო - მარილიანი, მწარე, მჟავე. ზოგიერთ მინერალს (გოგირდი, არსენოპირიტი და ფტორიტი) აქვს ადვილად ამოსაცნობი სუნი, რომელიც ჩნდება ნიმუშზე ზემოქმედებისთანავე.

მაგნიტიზმი. გარკვეული მინერალების ფრაგმენტები ან ფხვნილი, ძირითადად რკინის მაღალი შემცველობით, შეიძლება გამოირჩეოდეს სხვა მსგავსი მინერალებისგან მაგნიტის გამოყენებით. მაგნიტიტი და პიროტიტი ძლიერ მაგნიტურია და იზიდავს რკინის ნარჩენებს. ზოგიერთი მინერალი, როგორიცაა ჰემატიტი, იძენს მაგნიტურ თვისებებს წითლად გაცხელებისას.

ქიმიური თვისებები. მინერალების განსაზღვრა მათი ქიმიური თვისებების მიხედვით, სპეციალიზებული აღჭურვილობის გარდა, ანალიტიკური ქიმიის ვრცელ ცოდნას მოითხოვს.

არაპროფესიონალებისთვის ხელმისაწვდომი კარბონატების განსაზღვრის ერთი მარტივი მეთოდია - მარილმჟავას სუსტი ხსნარის მოქმედება (მის ნაცვლად შეგიძლიათ მიიღოთ ჩვეულებრივი სუფრის ძმარი - განზავებული ძმარმჟავა, რომელიც სამზარეულოშია). ამ გზით თქვენ შეგიძლიათ მარტივად განასხვავოთ კალციტის უფერო ნიმუში თეთრი თაბაშირისგან - ნიმუშზე მჟავა უნდა ჩამოაგდოთ. თაბაშირი ამაზე არ რეაგირებს და ნახშირორჟანგის გამოყოფისას კალციტი „ადუღდება“.

კრისტალების ძირითადი თვისებები - ანიზოტროპია, ერთგვაროვნება, თვითდაწვის უნარი და მუდმივი დნობის ტემპერატურის არსებობა - განისაზღვრება მათი შინაგანი სტრუქტურით.

ბრინჯი. 1. ანიზოტროპიის მაგალითია მინერალის დისტენის კრისტალი. გრძივი მიმართულებით მისი სიმტკიცე არის 4,5, განივი მიმართულებით 6. © Parent Géry

ამ თვისებას ასევე უწოდებენ უთანასწორობას. გამოიხატება იმით, რომ კრისტალების ფიზიკური თვისებები (სიმტკიცე, სიმტკიცე, თბოგამტარობა, ელექტრული გამტარობა, სინათლის გავრცელების სიჩქარე) ერთნაირი არ არის სხვადასხვა მიმართულებით. არაპარალელური მიმართულებების გასწვრივ კრისტალური სტრუქტურის შემქმნელი ნაწილაკები ერთმანეთისგან განცალკევებულია სხვადასხვა მანძილზე, რის შედეგადაც კრისტალური ნივთიერების თვისებები ასეთი მიმართულებების გასწვრივ განსხვავებული უნდა იყოს. გამოხატული ანიზოტროპიის მქონე ნივთიერების დამახასიათებელი მაგალითია მიკა. ამ მინერალის კრისტალური ფირფიტები ადვილად იყოფა მხოლოდ მისი ლამელარობის პარალელურად. განივი მიმართულებით, გაცილებით რთულია მიკას ფირფიტების გაყოფა.

ანიზოტროპია ასევე გამოიხატება იმაში, რომ როდესაც კრისტალს ექვემდებარება რაიმე გამხსნელი, ქიმიური რეაქციების სიჩქარე განსხვავებულია სხვადასხვა მიმართულებით. შედეგად, თითოეული კრისტალი დაშლისას იძენს თავის დამახასიათებელ ფორმებს, რომლებსაც ეწერის ფიგურები ეწოდება.

ამორფულ ნივთიერებებს ახასიათებს იზოტროპია (ექვივალენტობა) - ფიზიკური თვისებები ყველა მიმართულებით ერთნაირად ვლინდება.

ერთგვაროვნება

ეს გამოიხატება იმით, რომ კრისტალური ნივთიერების ნებისმიერი ელემენტარული მოცულობა, თანაბრად ორიენტირებული სივრცეში, აბსოლუტურად იდენტურია ყველა თვისებით: მათ აქვთ იგივე ფერი, მასა, სიმტკიცე და ა.შ. ამრიგად, ყველა კრისტალი არის ერთგვაროვანი, მაგრამ ამავე დროს ანიზოტროპული სხეული.

ჰომოგენურობა თანდაყოლილია არა მხოლოდ კრისტალურ სხეულებში. მყარი ამორფული წარმონაქმნები ასევე შეიძლება იყოს ერთგვაროვანი. მაგრამ ამორფული სხეულები თავისთავად ვერ იღებენ მრავალწახნაგა ფორმას.

თვითშეზღუდვის უნარი

თვითდაჭრის უნარი გამოიხატება იმაში, რომ ნებისმიერი ფრაგმენტი ან ბურთი, რომელიც მოჩუქურთმებულია ბროლისგან მისი ზრდისთვის შესაფერის გარემოში, დროთა განმავლობაში დაფარულია მოცემული ბროლისთვის დამახასიათებელი სახეებით. ეს თვისება დაკავშირებულია კრისტალურ სტრუქტურასთან. შუშის ბურთულას, მაგალითად, ასეთი თვისება არ აქვს.

ერთი და იგივე ნივთიერების კრისტალები შეიძლება განსხვავდებოდეს ერთმანეთისგან მათი ზომით, სახეების რაოდენობით, კიდეებით და სახეების ფორმით. ეს დამოკიდებულია ბროლის წარმოქმნის პირობებზე. არათანაბარი ზრდით, კრისტალები ბრტყელდება, წაგრძელებული და ა.შ. მზარდი ბროლის შესაბამის სახეებს შორის კუთხეები უცვლელი რჩება. კრისტალების ეს თვისება ცნობილია როგორც ასპექტის კუთხეების მუდმივობის კანონი. ამ შემთხვევაში, ერთი და იმავე ნივთიერების სხვადასხვა კრისტალებში სახეების ზომა და ფორმა, მათ შორის მანძილი და მათი რიცხვიც კი შეიძლება განსხვავდებოდეს, მაგრამ იმავე ნივთიერების ყველა კრისტალში შესაბამის სახეებს შორის კუთხეები რჩება მუდმივი ერთსა და იმავე პირობებში. წნევის და ტემპერატურის.

ასპექტის კუთხეების მუდმივობის კანონი დაადგინა მე-17 საუკუნის ბოლოს დანიელმა მეცნიერმა სტენომ (1699) რკინის ბრწყინვალებისა და კლდის ბროლის კრისტალებზე; მოგვიანებით ეს კანონი დაადასტურა მ.ვ. ლომონოსოვი (1749) და ფრანგი მეცნიერი რომი დე ლილი (1783). ასპექტის კუთხეების მუდმივობის კანონს კრისტალოგრაფიის პირველ კანონს უწოდებენ.

ასპექტის კუთხეების მუდმივობის კანონი აიხსნება იმით, რომ ერთი ნივთიერების ყველა კრისტალი იდენტურია მათი შინაგანი აგებულებით, ე.ი. აქვთ იგივე სტრუქტურა.

ამ კანონის თანახმად, გარკვეული ნივთიერების კრისტალები ხასიათდება სპეციფიკური კუთხეებით. მაშასადამე, კუთხეების გაზომვით შესაძლებელია დადასტურდეს, რომ შესასწავლი ბროლი ეკუთვნის ამა თუ იმ ნივთიერებას. ამას ეფუძნება კრისტალების დიაგნოსტიკის ერთ-ერთი მეთოდი.

კრისტალებში დიედრული კუთხეების გასაზომად გამოიგონეს სპეციალური მოწყობილობები - გონიომეტრები.

მუდმივი დნობის წერტილი

გამოიხატება იმით, რომ კრისტალური სხეულის გაცხელებისას ტემპერატურა ადის გარკვეულ ზღვარამდე; შემდგომი გაცხელებით, ნივთიერება იწყებს დნობას და ტემპერატურა გარკვეული დროის განმავლობაში რჩება მუდმივი, რადგან მთელი სითბო მიდის ბროლის გისოსების განადგურებამდე. ტემპერატურას, რომლითაც იწყება დნობა, ეწოდება დნობის წერტილი.

ამორფულ ნივთიერებებს, კრისტალურისგან განსხვავებით, არ აქვთ მკაფიოდ განსაზღვრული დნობის წერტილი. კრისტალური და ამორფული ნივთიერებების გაგრილების (ან გაცხელების) მოსახვევებზე ჩანს, რომ პირველ შემთხვევაში კრისტალიზაციის დასაწყისსა და დასასრულს შესაბამისი ორი მკვეთრი ახვევია; ამორფული ნივთიერების გაგრილების შემთხვევაში გვაქვს გლუვი მრუდი. ამის საფუძველზე ადვილია განასხვავოთ კრისტალური ამორფული ნივთიერებები.

თქვენი კარგი სამუშაოს გაგზავნა ცოდნის ბაზაში მარტივია. გამოიყენეთ ქვემოთ მოცემული ფორმა

სტუდენტები, კურსდამთავრებულები, ახალგაზრდა მეცნიერები, რომლებიც იყენებენ ცოდნის ბაზას სწავლასა და მუშაობაში, ძალიან მადლობლები იქნებიან თქვენი.

მასპინძლობს http://www.allbest.ru/

Საერთოაბროლის თვისებები

შესავალი

კრისტალები არის მყარი ნივთიერებები, რომლებსაც აქვთ რეგულარული სიმეტრიული პოლიედრების ბუნებრივი გარეგანი ფორმა მათი შინაგანი სტრუქტურის საფუძველზე, ანუ ნაწილაკების რამდენიმე განსაზღვრული რეგულარული განლაგებიდან, რომლებიც ქმნიან ნივთიერებას.

მყარი მდგომარეობის ფიზიკა ემყარება მატერიის კრისტალურობის იდეას. კრისტალური მყარი ნივთიერებების ფიზიკური თვისებების ყველა თეორია ეფუძნება ბროლის გისოსების სრულყოფილი პერიოდულობის კონცეფციას. ამ იდეისა და მისგან გამომდინარე კრისტალების სიმეტრიისა და ანიზოტროპიის შესახებ განცხადებების გამოყენებით, ფიზიკოსებმა შეიმუშავეს თეორია მყარი ნივთიერებების ელექტრონული სტრუქტურის შესახებ. ეს თეორია შესაძლებელს ხდის მყარი ნივთიერებების მკაცრი კლასიფიკაციის მიცემას, მათი ტიპისა და მაკროსკოპული თვისებების განსაზღვრას. თუმცა, ის იძლევა მხოლოდ ცნობილი, გამოკვლეული ნივთიერებების კლასიფიკაციის საშუალებას და არ იძლევა ახალი რთული ნივთიერებების შემადგენლობისა და სტრუქტურის წინასწარ განსაზღვრას, რომლებსაც ექნებათ თვისებების მოცემული ნაკრები. ეს უკანასკნელი ამოცანა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია პრაქტიკისთვის, რადგან მისი გადაწყვეტა შესაძლებელს გახდის თითოეული კონკრეტული შემთხვევისთვის ინდივიდუალური მასალის შექმნას. შესაფერის გარე პირობებში კრისტალური ნივთიერებების თვისებები განისაზღვრება მათი ქიმიური შემადგენლობით და ბროლის ბადის ტიპით. ნივთიერების თვისებების დამოკიდებულების შესწავლა მის ქიმიურ შემადგენლობასა და კრისტალურ სტრუქტურაზე ჩვეულებრივ იყოფა შემდეგ ცალკეულ ეტაპებად: 1) კრისტალების ზოგადი შესწავლა და ნივთიერების კრისტალური მდგომარეობა 2) ქიმიური ბმების თეორიის აგება და მისი გამოყენება კრისტალური ნივთიერებების სხვადასხვა კლასის შესწავლაზე 3) კრისტალური ნივთიერებების სტრუქტურის ცვლილებების ზოგადი სქემების შესწავლა, როდესაც იცვლება მათი ქიმიური შემადგენლობა 4) წესების დაწესება, რომლებიც შესაძლებელს ხდის წინასწარ განსაზღვროს ნივთიერებების ქიმიური შემადგენლობა და სტრუქტურა. აქვს ფიზიკური თვისებების გარკვეული ნაკრები.

მთავარიბროლის თვისებები- ანიზოტროპია, ერთგვაროვნება, თვითდაწვის უნარი და მუდმივი დნობის ტემპერატურის არსებობა.

1. ანისოტროპია

კრისტალური ანიზოტროპია თვითდაწვა

ანიზოტროპია - გამოიხატება იმით, რომ კრისტალების ფიზიკური თვისებები არ არის ერთნაირი სხვადასხვა მიმართულებით. ფიზიკური სიდიდეები მოიცავს ისეთ პარამეტრებს, როგორიცაა სიმტკიცე, სიმტკიცე, თბოგამტარობა, სინათლის გავრცელების სიჩქარე და ელექტრული გამტარობა. გამოხატული ანიზოტროპიის მქონე ნივთიერების დამახასიათებელი მაგალითია მიკა. მიკას კრისტალური ფირფიტები - ადვილად იშლება მხოლოდ სიბრტყეების გასწვრივ. განივი მიმართულებით, ბევრად უფრო რთულია ამ მინერალის ფირფიტების გაყოფა.

ანიზოტროპიის მაგალითია მინერალური დისთენის კრისტალი. გრძივი მიმართულებით დისთენის სიმტკიცე 4,5-ია, განივი მიმართულებით - 6. მინერალური დისთენე (Al 2 O), რომელიც გამოირჩევა არათანაბარი მიმართულებით მკვეთრად განსხვავებული სიმტკიცით. დრეკადობის გასწვრივ დისტენის კრისტალები ადვილად იჭრება დანის პირით, დრეკადობის პერპენდიკულარული მიმართულებით დანა არ ტოვებს კვალს.

ბრინჯი. 1 დისტენის კრისტალი

მინერალური კორდიერიტი (Mg 2 Al 3). მინერალი, მაგნიუმის და რკინის ალუმინოსილიკატი. კორდიერიტის კრისტალი სხვადასხვა ფერისაა სამი სხვადასხვა მიმართულებით. თუ ასეთი კრისტალისგან ამოჭრილია კუბი სახეებით, მაშინ შეიძლება შეინიშნოს შემდეგი. ამ მიმართულებების პერპენდიკულურად, შემდეგ კუბის დიაგონალის გასწვრივ (ზემოდან ზემოდან შეიმჩნევა მონაცრისფრო-ლურჯი ფერი, ვერტიკალური მიმართულებით - ინდიგო-ლურჯი ფერი, ხოლო კუბის გასწვრივ - ყვითელი.

ბრინჯი. კორდიერიტისგან მოჩუქურთმებული 2 კუბი.

სუფრის მარილის კრისტალი, რომელსაც კუბის ფორმა აქვს. ასეთი ბროლისგან ღეროების მოჭრა შესაძლებელია სხვადასხვა მიმართულებით. სამი მათგანი კუბის სახეების პერპენდიკულარულია, დიაგონალის პარალელურად

თითოეული მაგალითი განსაკუთრებულია თავისი სპეციფიკით. მაგრამ ზუსტი კვლევის შედეგად მეცნიერები მივიდნენ დასკვნამდე, რომ ყველა კრისტალები ამა თუ იმ გზით ანიზოტროპულია. ასევე, მყარი ამორფული წარმონაქმნები შეიძლება იყოს ერთგვაროვანი და თუნდაც ანისოტროპული (ანიზოტროპია, მაგალითად, შეიძლება შეინიშნოს მინის დაჭიმვის ან დაჭიმვისას), მაგრამ ამორფული სხეულები თავისთავად ვერ იღებენ მრავალწახნაგა ფორმას, ნებისმიერ პირობებში.

ბრინჯი. 3 თბოგამტარობის ანიზოტროპიის გამოვლენა კვარცზე (a) და მისი არარსებობა მინაზე (b)

კრისტალური ნივთიერებების ანიზოტროპული თვისებების მაგალითად (სურ. 1) პირველ რიგში უნდა აღვნიშნოთ მექანიკური ანიზოტროპია, რომელიც შედგება შემდეგში. ყველა კრისტალური ნივთიერება არ იყოფა ერთნაირად სხვადასხვა მიმართულებით (მიკა, თაბაშირი, გრაფიტი და ა.შ.). ამორფული ნივთიერებები კი ყველა მიმართულებით ერთნაირად იშლება, რადგან ამორფიზმს ახასიათებს იზოტროპია (ექვივალენტობა) – ფიზიკური თვისებები ყველა მიმართულებით თანაბრად ვლინდება.

თბოგამტარობის ანიზოტროპია ადვილად შეიძლება შეინიშნოს შემდეგ მარტივ ექსპერიმენტში. წაისვით ფერადი ცვილის ფენა კვარცის ბროლის სახეზე და სახის ცენტრში მიიტანეთ სულის ნათურზე გახურებული ნემსი. ნემსის ირგვლივ მიღებული ცვილის გამდნარი წრე მიიღებს ელიფსის ფორმას პრიზმის სახეზე ან არარეგულარული სამკუთხედის ფორმას ბროლის თავის ერთ-ერთ მხარეს. იზოტროპულ ნივთიერებაზე, მაგალითად, მინაზე, გამდნარი ცვილის ფორმა ყოველთვის იქნება რეგულარული წრე.

ანიზოტროპია ასევე გამოიხატება იმაში, რომ როდესაც გამხსნელი ურთიერთქმედებს კრისტალთან, ქიმიური რეაქციების სიჩქარე განსხვავებულია სხვადასხვა მიმართულებით. შედეგად, თითოეული კრისტალი, დაშლისას, საბოლოოდ იძენს თავის დამახასიათებელ ფორმებს.

საბოლოო ჯამში, კრისტალების ანიზოტროპიის მიზეზი არის ის, რომ იონების, მოლეკულების ან ატომების მოწესრიგებული განლაგებით, მათ შორის ურთიერთქმედების ძალები და ატომთაშორისი დისტანციები (ისევე, როგორც ზოგიერთი რაოდენობა მათთან პირდაპირ არ არის დაკავშირებული, მაგალითად, ელექტროგამტარობა ან პოლარიზება. ) უთანასწორო აღმოჩნდება სხვადასხვა მიმართულებით. მოლეკულური კრისტალის ანიზოტროპიის მიზეზი ასევე შეიძლება იყოს მისი მოლეკულების ასიმეტრია, მინდა აღვნიშნო, რომ ყველა ამინომჟავა, გარდა უმარტივესი - გლიცინისა, ასიმეტრიულია.

კრისტალის ნებისმიერ ნაწილაკს აქვს მკაცრად განსაზღვრული ქიმიური შემადგენლობა. კრისტალური ნივთიერებების ეს თვისება გამოიყენება ქიმიურად სუფთა ნივთიერებების მისაღებად. მაგალითად, როდესაც ზღვის წყალი გაყინულია, ის სუფთა და სასმელი ხდება. ახლა გამოიცანით ზღვის ყინული ახალია თუ მარილიანი?

2. ერთგვაროვნება

ჰომოგენურობა - გამოიხატება იმაში, რომ კრისტალური ნივთიერების ნებისმიერი ელემენტარული მოცულობა, თანაბრად ორიენტირებული სივრცეში, აბსოლუტურად იდენტურია ყველა თვისებით: მათ აქვთ იგივე ფერი, მასა, სიმტკიცე და ა.შ. ამრიგად, ყველა კრისტალი არის ერთგვაროვანი, მაგრამ ამავე დროს ანიზოტროპული სხეული. სხეული ითვლება ერთგვაროვანად, რომელშიც მისი რომელიმე წერტილიდან სასრულ დისტანციებზე არის სხვები, რომლებიც ექვივალენტურია არა მხოლოდ ფიზიკურად, არამედ გეომეტრიულადაც. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ისინი იმავე გარემოში არიან, როგორც თავდაპირველები, ვინაიდან მატერიალური ნაწილაკების განთავსება ბროლის სივრცეში „კონტროლდება“ სივრცითი გისოსებით, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ ბროლის სახე არის მატერიალიზებული ბრტყელი კვანძოვანი გისოსი. ხოლო კიდე არის მატერიალიზებული კვანძოვანი რიგი. როგორც წესი, კარგად განვითარებული ბროლის სახეები განისაზღვრება კვანძოვანი ბადეებით ყველაზე მაღალი სიმკვრივით. წერტილს, სადაც სამი ან მეტი სახე ხვდება, ბროლის მწვერვალი ეწოდება.

ჰომოგენურობა თანდაყოლილია არა მხოლოდ კრისტალურ სხეულებში. მყარი ამორფული წარმონაქმნები ასევე შეიძლება იყოს ერთგვაროვანი. მაგრამ ამორფული სხეულები თავისთავად ვერ იღებენ მრავალწახნაგა ფორმას.

მიმდინარეობს განვითარება, რამაც შეიძლება გაზარდოს კრისტალების ჰომოგენურობის ფაქტორი.

ეს გამოგონება დაპატენტებულია ჩვენი რუსი მეცნიერების მიერ. გამოგონება ეხება შაქრის ინდუსტრიას, კერძოდ მასეკუიტის წარმოებას. გამოგონება უზრუნველყოფს მასეკუიტში კრისტალების ჰომოგენურობის კოეფიციენტის ზრდას და ასევე ხელს უწყობს კრისტალების ზრდის ტემპის ზრდას ზრდის ბოლო ეტაპზე სუპერგაჯერების კოეფიციენტის თანდათანობითი ზრდის გამო.

ცნობილი მეთოდის ნაკლოვანებებია კრისტალების ჰომოგენურობის დაბალი კოეფიციენტი პირველი კრისტალიზაციის მასეკუიტის მასეკუიტში, მასეკუიტის მიღების მნიშვნელოვანი ხანგრძლივობა.

გამოგონების ტექნიკური შედეგია პირველი კრისტალიზაციის მასეკუიტში კრისტალების ჰომოგენურობის კოეფიციენტის გაზრდა და მასეკუიტის მიღების პროცესის გაძლიერება.

3. თვითშეზღუდვის უნარი

თვითდაჭრის უნარი გამოიხატება იმაში, რომ ნებისმიერი ფრაგმენტი ან ბურთი, რომელიც მოჩუქურთმებულია ბროლისგან მისი ზრდისთვის შესაფერის გარემოში, დროთა განმავლობაში დაფარულია მოცემული ბროლისთვის დამახასიათებელი სახეებით. ეს თვისება დაკავშირებულია კრისტალურ სტრუქტურასთან. შუშის ბურთულას, მაგალითად, ასეთი თვისება არ აქვს.

კრისტალების მექანიკური თვისებები მოიცავს თვისებებს, რომლებიც დაკავშირებულია მათზე მექანიკურ ზემოქმედებასთან, როგორიცაა დარტყმა, შეკუმშვა, დაჭიმულობა და ა.შ.

თვითგაჭრის უნარი, ე.ი. გარკვეულ პირობებში, მიიღეთ ბუნებრივი მრავალმხრივი ფორმა. ეს ასევე აჩვენებს მის სწორ შიდა სტრუქტურას. სწორედ ეს თვისება განასხვავებს კრისტალურ ნივთიერებას ამორფულისაგან. მაგალითი ამას ასახავს. კვარცისა და მინისგან მოჩუქურთმებული ორი ბურთი ჩაედინება სილიციუმის ხსნარში. შედეგად, კვარცის ბურთი დაიფარება კიდეებით, ხოლო მინის ბურთი დარჩება მრგვალი.

ერთი და იგივე მინერალის კრისტალებს შეიძლება ჰქონდეთ განსხვავებული ფორმა, ზომა და სახეების რაოდენობა, მაგრამ კუთხეები შესაბამის სახეებს შორის ყოველთვის იქნება მუდმივი (ნახ. 4 ა-დ) - ეს არის კრისტალებში სახის კუთხეების მუდმივობის კანონი. ამ შემთხვევაში, ერთი და იმავე ნივთიერების სხვადასხვა კრისტალებში სახეების ზომა და ფორმა, მათ შორის მანძილი და მათი რიცხვიც კი შეიძლება განსხვავდებოდეს, მაგრამ იმავე ნივთიერების ყველა კრისტალში შესაბამის სახეებს შორის კუთხეები რჩება მუდმივი ერთსა და იმავე პირობებში. წნევის და ტემპერატურის. კრისტალების სახეებს შორის კუთხეები იზომება გონიომეტრის (გონიომეტრის) გამოყენებით. ასპექტის კუთხეების მუდმივობის კანონი აიხსნება იმით, რომ ერთი ნივთიერების ყველა კრისტალი იდენტურია მათი შინაგანი აგებულებით, ე.ი. აქვთ იგივე სტრუქტურა.

ამ კანონის თანახმად, გარკვეული ნივთიერების კრისტალები ხასიათდება სპეციფიკური კუთხეებით. მაშასადამე, კუთხეების გაზომვით შესაძლებელია დადასტურდეს, რომ შესასწავლი ბროლი ეკუთვნის ამა თუ იმ ნივთიერებას.

იდეალურად ჩამოყალიბებული კრისტალები ავლენენ სიმეტრიას, რაც ძალზე იშვიათია ბუნებრივ კრისტალებში სახეების გაზრდილი ზრდის გამო (ნახ. 4e).

ბრინჯი. 4 კრისტალებში ასპექტის კუთხეების მუდმივობის კანონი (a-d) და ღრუს კედელზე მზარდი ბროლის 1,3 და 5 წამყვანი პირების ზრდა (e)

გაყოფა არის კრისტალების თვისება, რომლებშიც იშლება ან იშლება გარკვეული კრისტალოგრაფიული მიმართულებებით, რის შედეგადაც წარმოიქმნება თუნდაც გლუვი სიბრტყეები, რომლებსაც უწოდებენ გაყოფის სიბრტყეებს.

გაყოფის სიბრტყეები ორიენტირებულია ფაქტობრივი ან შესაძლო ბროლის სახეების პარალელურად. ეს თვისება მთლიანად დამოკიდებულია მინერალების შიდა სტრუქტურაზე და ვლინდება იმ მიმართულებით, რომლებშიც ადჰეზიური ძალები კრისტალური გისოსების მატერიალურ ნაწილაკებს შორის ყველაზე მცირეა.

სრულყოფილების ხარისხიდან გამომდინარე, შეიძლება განვასხვავოთ დეკოლტეს რამდენიმე ტიპი:

ძალიან სრულყოფილი - მინერალი ადვილად იყოფა ცალკეულ თხელ ფირფიტებად ან ფოთლებად, ძალიან რთულია მისი სხვა მიმართულებით გაყოფა (მიკა, თაბაშირი, ტალკი, ქლორიტი).

ბრინჯი. 5 ქლორიტი (Mg, Fe) 3 (Si, Al) 4 O 10 (OH) 2 (Mg, Fe) 3 (OH) 6)

იდეალური - მინერალი შედარებით ადვილად იშლება ძირითადად გაყოფის სიბრტყეების გასწვრივ, ხოლო გატეხილი ნაჭრები ხშირად ჰგავს ცალკეულ კრისტალებს (კალციტი, გალენა, ჰალიტი, ფლუორიტი).

ბრინჯი. 6 კალციტი

საშუალო - გაყოფისას წარმოიქმნება როგორც დაშლის სიბრტყეები, ასევე შემთხვევითი მიმართულებებით არათანაბარი მოტეხილობები (პიროქსენი, ფელდსპარები).

ბრინჯი. 7 ფელდსპარი ((K, Na, Ca, ზოგჯერ Ba) (Al 2 Si 2 ან AlSi 3) O 8))

არასრულყოფილი - მინერალები იყოფა თვითნებური მიმართულებით არათანაბარი მოტეხილობის ზედაპირების წარმოქმნით, ცალკეული გაყოფის სიბრტყეები ძნელად გვხვდება (მშობლიური გოგირდი, პირიტი, აპატიტი, ოლივინი).

ბრინჯი. 8 აპატიტის კრისტალები (Ca 5 3 (F, Cl, OH))

ზოგიერთ მინერალში, გაყოფისას, წარმოიქმნება მხოლოდ არათანაბარი ზედაპირი, ამ შემთხვევაში ისინი საუბრობენ ძალიან არასრულყოფილ გაყოფაზე ან მის არარსებობაზე (კვარცი).

ბრინჯი. 9 კვარცი (SiO 2)

დეკოლტე შეიძლება გამოვლინდეს ერთი, ორი, სამი, იშვიათად მეტი მიმართულებით. მისი უფრო დეტალური აღწერისთვის მითითებულია მიმართულება, რომლითაც გადის გაყოფა, მაგალითად, რომბოედრონის გასწვრივ - კალციტში, კუბის გასწვრივ - ჰალიტში და გალენაში, ოქტაედრონის გასწვრივ - ფლუორიტში.

განხეთქილების სიბრტყეები უნდა განვასხვავოთ ბროლის სახეებისაგან: სიბრტყეს, როგორც წესი, აქვს უფრო ძლიერი ბზინვარება, ქმნის ერთმანეთის პარალელურად სიბრტყეების რიგს და ბროლის სახეებისგან განსხვავებით, რომლებზეც დაჩრდილვას ვერ ვაკვირდებით.

ამრიგად, გაყოფა შეიძლება გამოიკვეთოს ერთი (მიკა), ორი (ფელდსპარი), სამი (კალციტი, ჰალიტი), ოთხი (ფლუორიტი) და ექვსი (სფალერიტი) მიმართულებით. დაშლის სრულყოფილების ხარისხი დამოკიდებულია თითოეული მინერალის კრისტალური მედის სტრუქტურაზე, რადგან ამ გისოსის ზოგიერთი სიბრტყის (ბრტყელი ბადეების) გასწვრივ რღვევა უფრო სუსტი ბმების გამო ხდება ბევრად უფრო მარტივად, ვიდრე სხვა მიმართულებით. ბროლის ნაწილაკებს შორის იდენტური ადჰეზიური ძალების შემთხვევაში, არ ხდება გაყოფა (კვარცი).

მოტეხილობა - მინერალების უნარი გაიყოს არა დაშლის სიბრტყეზე, არამედ რთული არათანაბარი ზედაპირის გასწვრივ.

განცალკევება - ზოგიერთი მინერალის თვისება, გაიყოს პარალელურად, თუმცა ყველაზე ხშირად არც თუ ისე თანაბარ სიბრტყეზე, არა ბროლის გისოსების სტრუქტურის გამო, რომელიც ზოგჯერ შეცდომით ცდება. დანაწევრებისგან განსხვავებით, განცალკევება არის მოცემული მინერალის მხოლოდ ზოგიერთი ცალკეული ნიმუშის საკუთრება და არა მთლიანად მინერალური სახეობის. განცალკევებასა და გაყოფას შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ მიღებული დარტყმები არ შეიძლება დაიყოს უფრო მცირე ფრაგმენტებად თუნდაც პარალელური ჩიპებით.

Სიმეტრია- ყველაზე ზოგადი ნიმუში, რომელიც დაკავშირებულია კრისტალური ნივთიერების სტრუქტურასა და თვისებებთან. ეს არის ფიზიკის და ზოგადად საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ერთ-ერთი განმაზოგადებელი ფუნდამენტური კონცეფცია. „სიმეტრია არის გეომეტრიული ფიგურების თვისება, რომ გაიმეორონ თავიანთი ნაწილები, ან, უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, მათი თვისება სხვადასხვა პოზიციებზე, რათა შეესაბამებოდეს თავდაპირველ პოზიციას“. შესწავლის მოხერხებულობისთვის იყენებენ კრისტალების მოდელებს, რომლებიც გადმოსცემენ იდეალური კრისტალების ფორმებს. კრისტალების სიმეტრიის აღსაწერად აუცილებელია სიმეტრიის ელემენტების დადგენა. ამრიგად, ასეთი ობიექტი სიმეტრიულია, რომელიც შეიძლება გაერთიანდეს საკუთარ თავთან გარკვეული გარდაქმნებით: ბრუნვები და (და) ანარეკლები (სურათი 10).

1. სიმეტრიის სიბრტყე არის წარმოსახვითი სიბრტყე, რომელიც ყოფს კრისტალს ორ თანაბარ ნაწილად და ერთი ნაწილი, თითქოსდა, მეორის სარკისებური გამოსახულებაა. კრისტალს შეიძლება ჰქონდეს სიმეტრიის რამდენიმე სიბრტყე. სიმეტრიის სიბრტყე აღინიშნება ლათინური ასო P-ით.

2. სიმეტრიის ღერძი არის წრფე, რომლის გარშემო ბრუნვისას 360 °-ით კრისტალი იმეორებს თავდაპირველ პოზიციას სივრცეში n-მე-ჯერ. იგი აღინიშნება ასო L. n - განსაზღვრავს სიმეტრიის ღერძის რიგითობას, რომელიც ბუნებაში შეიძლება იყოს მხოლოდ 2, 3, 4 და მე-6 რიგის, ე.ი. L2, L3, L4 და L6. კრისტალებში მეხუთე და მეექვსე რიგის ცულები არ არის და პირველი რიგის ცულები არ არის გათვალისწინებული.

3. სიმეტრიის ცენტრი - წარმოსახვითი წერტილი, რომელიც მდებარეობს ბროლის შიგნით, სადაც ხაზები იკვეთება და იყოფა შუაზე, აკავშირებს ბროლის ზედაპირის შესაბამის წერტილებს1. სიმეტრიის ცენტრი მითითებულია ასო C-ით.

ბუნებაში ნაპოვნი კრისტალური ფორმების მთელი მრავალფეროვნება გაერთიანებულია შვიდ სინგონიად (სისტემად): 1) კუბური; 2) ექვსკუთხა; 3) ტეტრაგონალური (კვადრატული); 4) ტრიგონალური; 5) რომბისებრი; 6) მონოკლინური და 7) ტრიკლინიკური.

4. მუდმივი დნობის წერტილი

დნობა არის ნივთიერების გადასვლა მყარი მდგომარეობიდან თხევადში.

გამოიხატება იმით, რომ კრისტალური სხეულის გაცხელებისას ტემპერატურა ადის გარკვეულ ზღვარამდე; შემდგომი გაცხელებით, ნივთიერება იწყებს დნობას და ტემპერატურა გარკვეული დროის განმავლობაში რჩება მუდმივი, რადგან მთელი სითბო მიდის ბროლის გისოსების განადგურებამდე. ამ ფენომენის მიზეზად ითვლება ის, რომ გამათბობელის ენერგიის ძირითადი ნაწილი, რომელიც მიეწოდება მყარს, გამოიყენება ნივთიერების ნაწილაკებს შორის ბმების შესამცირებლად, ე.ი. ბროლის გისოსების განადგურებამდე. ამ შემთხვევაში ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედების ენერგია იზრდება. გამდნარ ნივთიერებას აქვს შინაგანი ენერგიის უფრო დიდი მარაგი, ვიდრე მყარ მდგომარეობაში. შერწყმის სითბოს დარჩენილი ნაწილი იხარჯება სამუშაოს შესრულებაზე, რათა შეიცვალოს სხეულის მოცულობა მისი დნობის დროს. ტემპერატურას, რომლითაც იწყება დნობა, ეწოდება დნობის წერტილი.

დნობისას უმეტესი კრისტალური სხეულების მოცულობა იზრდება (3-6%-ით), ხოლო გამაგრებისას მცირდება. მაგრამ, არის ნივთიერებები, რომლებშიც დნობისას მოცულობა მცირდება, გამაგრებისას კი იზრდება.

ეს მოიცავს, მაგალითად, წყალს და თუჯს, სილიკონს და სხვას. ამიტომაც ყინული ცურავს წყლის ზედაპირზე, ხოლო მყარი თუჯი - საკუთარ დნობაში.

ამორფულ ნივთიერებებს, კრისტალურისგან განსხვავებით, არ აქვთ მკაფიოდ განსაზღვრული დნობის წერტილი (ქარვა, ფისი, მინა).

ბრინჯი. 12 ქარვა

ნივთიერების დნობისთვის საჭირო სითბოს რაოდენობა უდრის შერწყმის სპეციფიკური სითბოს ნამრავლს ნივთიერების მასაზე.

შერწყმის სპეციფიკური სითბო გვიჩვენებს, თუ რამდენი სითბოა საჭირო 1 კგ ნივთიერების მთლიანად გადაქცევისთვის მყარი მდგომარეობიდან თხევად მდგომარეობაში, მიღებული დნობის სიჩქარით.

შერწყმის სპეციფიკური სითბოს ერთეული SI-ში არის 1ჯ/კგ.

დნობის პროცესში ბროლის ტემპერატურა მუდმივი რჩება. ამ ტემპერატურას დნობის წერტილი ეწოდება. თითოეულ ნივთიერებას აქვს საკუთარი დნობის წერტილი.

მოცემული ნივთიერების დნობის წერტილი დამოკიდებულია ატმოსფერულ წნევაზე.

დნობის წერტილში არსებულ კრისტალურ სხეულებში, შესაძლებელია ნივთიერების დაკვირვება ერთდროულად მყარ და თხევად მდგომარეობაში. კრისტალური და ამორფული ნივთიერებების გაგრილების (ან გაცხელების) მოსახვევებზე ჩანს, რომ პირველ შემთხვევაში კრისტალიზაციის დასაწყისსა და დასასრულს შესაბამისი ორი მკვეთრი ახვევია; ამორფული ნივთიერების გაგრილების შემთხვევაში გვაქვს გლუვი მრუდი. ამის საფუძველზე ადვილია განასხვავოთ კრისტალური ამორფული ნივთიერებები.

ბიბლიოგრაფია

1. ქიმიკოსის სახელმძღვანელო 21 "ქიმია და ქიმიური ინჟინერია" გვ 10 (http://chem21.info/info/1737099/)

2. საცნობარო წიგნი გეოლოგიაზე (http://www.geolib.net/crystallography/vazhneyshie-svoystva-kristallov.html)

3. UrFU რუსეთის პირველი პრეზიდენტის ბ.ნ. ელცინი“, განყოფილება გეომეტრიული კრისტალოგრაფია (http://media.ls.urfu.ru/154/489/1317/)

4. თავი 1. კრისტალოგრაფია კრისტალური ქიმიისა და მინერალოგიის საფუძვლებით (http://kafgeo.igpu.ru/web-text-books/geology/r1-1.htm)

5. განცხადება: 2008147470/13, 01.12.2008წ.; IPC C13F1/02 (2006.01) C13F1/00 (2006.01). პატენტი(ები): ვორონეჟის უმაღლესი პროფესიული განათლების სახელმწიფო საგანმანათლებლო დაწესებულება (RU) (http://bd.patent.su/2371000-2371999/pat/servl/servlet939d.html)

6. ტულას სახელმწიფო პედაგოგიური უნივერსიტეტი ლ.ნ. ტოლსტოის ეკოლოგიის დეპარტამენტი Golynskaya F.A. "მინერალების, როგორც კრისტალური ნივთიერებების კონცეფცია" (http://tsput.ru/res/geogr/geology/lec2.html)

7. კომპიუტერული სასწავლო კურსი „ზოგადი გეოლოგია“ ლექციების კურსი. ლექცია 3 D0% B8% D0% B8/%D0% BB % D0% B5% D0% BA % D1% 86% D0% B8% D1% 8F_3.htm)

8. ფიზიკის კლასი (http://class-fizika.narod.ru/8_11.htm)

მსგავსი დოკუმენტები

მყარი სხეულების კრისტალური და ამორფული მდგომარეობები, წერტილოვანი და ხაზის დეფექტების მიზეზები. კრისტალების წარმოშობა და ზრდა. ძვირფასი ქვების, მყარი ხსნარების და თხევადი კრისტალების ხელოვნური წარმოება. ქოლესტერინის თხევადი კრისტალების ოპტიკური თვისებები.

რეზიუმე, დამატებულია 26/04/2010


თხევადი კრისტალები, როგორც ფაზური მდგომარეობა, რომელშიც ზოგიერთი ნივთიერება გადის გარკვეულ პირობებში, მათი ძირითადი ფიზიკური თვისებები და მათზე მოქმედი ფაქტორები. კვლევის ისტორია, ტიპები, თხევადი კრისტალების გამოყენება მონიტორების წარმოებაში.

ტესტი, დამატებულია 12/06/2013


მატერიის თხევადკრისტალური მდგომარეობის მახასიათებლები და თვისებები. სმექტური თხევადი კრისტალების სტრუქტურა, მათი მოდიფიკაციების თვისებები. ფეროელექტრული მახასიათებლები. სმექტური C*-ის ჰელიკოიდული სტრუქტურის შესწავლა მოლეკულური დინამიკით.

რეზიუმე, დამატებულია 18/12/2013


თხევადი კრისტალების კონცეფციის განვითარების ისტორია. თხევადი კრისტალები, მათი ტიპები და ძირითადი თვისებები. თხევადი კრისტალების ოპტიკური აქტივობა და მათი სტრუქტურული თვისებები. Freedericksz ეფექტი. მოწყობილობების მუშაობის ფიზიკური პრინციპი LCD-ზე. ოპტიკური მიკროფონი.

სახელმძღვანელო, დამატებულია 12/14/2010


თხევადი კრისტალების აღმოჩენისა და გამოყენების სფეროების ისტორიის განხილვა; მათი კლასიფიკაცია სმექტიკურ, ნემატურ და ქოლესტერინად. თხევადკრისტალური ნივთიერებების ოპტიკური, დიამაგნიტური, დიელექტრიკული და აკუსტო-ოპტიკური თვისებების შესწავლა.

საკურსო ნაშრომი, დამატებულია 18/06/2012


თხევადი კრისტალების განმარტება, მათი არსი, აღმოჩენის ისტორია, თვისებები, მახასიათებლები, კლასიფიკაცია და გამოყენების მიმართულებები. თერმოტროპული თხევადი კრისტალების კლასების დახასიათება. სვეტოვანი ფაზების ან „თხევადი ძაფების“ თავისუფლების მთარგმნელობითი ხარისხი.

რეზიუმე, დამატებულია 28/12/2009


კრისტალები ნამდვილი მყარი ნივთიერებებია. კრისტალების წერტილოვანი დეფექტების თერმოდინამიკა, მათი მიგრაცია, წყაროები და ნიჟარები. დისლოკაციის შესწავლა, წრფივი დეფექტი მყარი ნივთიერების კრისტალურ სტრუქტურაში. ორგანზომილებიანი და სამგანზომილებიანი დეფექტები. ამორფული მყარი.

ანგარიში, დამატებულია 01/07/2015


პრეზენტაცია, დამატებულია 29/09/2013


მატერიის შედედებული მდგომარეობის კონცეფცია და ძირითადი მახასიათებლები, დამახასიათებელი პროცესები. კრისტალური და ამორფული სხეულები. კრისტალების ანიზოტროპიის არსი და მახასიათებლები. პოლიკრისტალების და პოლიმერების გამორჩეული თვისებები. კრისტალების თერმული თვისებები და სტრუქტურა.

ლექციების კურსი, დამატებულია 21/02/2009


სიბლანტე-ტემპერატურული თვისებების (ზეთების) შეფასება. აალების წერტილის დამოკიდებულება წნევაზე. დისპერსია, ოპტიკური აქტივობა. ნავთობისა და ნავთობპროდუქტების დისტილაციის ლაბორატორიული მეთოდები. დნობის და სუბლიმაციის სითბო. სპეციფიკური და მოლეკულური რეფრაქცია.

ლექცია 16

კრისტალების ფიზიკური თვისებები

მყარი მდგომარეობის ფიზიკა ეხება მყარი სხეულების სტრუქტურისა და ფიზიკური თვისებების შესწავლას. იგი ადგენს ფიზიკური თვისებების დამოკიდებულებას ნივთიერების ატომურ სტრუქტურაზე, შეიმუშავებს მეთოდებს ახალი კრისტალური მასალების მოპოვებისა და შესწავლის სპეციფიკური მახასიათებლებით.

კრისტალების ფიზიკური თვისებები განისაზღვრება:

1) ქიმიური ელემენტების ბუნება, რომლებიც ქმნიან კრისტალებს;

2) ქიმიური ბმის ტიპი;

3) სტრუქტურის გეომეტრიული ბუნება, ანუ ატომების ურთიერთგანლაგება კრისტალურ სტრუქტურაში;

4) სტრუქტურის არასრულყოფილება, ანუ დეფექტების არსებობა.

მეორეს მხრივ, კრისტალების ფიზიკური თვისებების მიხედვით ჩვენ ჩვეულებრივ ვიმსჯელებთ ქიმიური ბმის ტიპზე.

კრისტალების სიძლიერე ყველაზე მარტივად შეიძლება შეფასდეს მათი მექანიკური და თერმული თვისებებით. რაც უფრო ძლიერია კრისტალი, მით მეტია მისი სიმტკიცე და უფრო მაღალია დნობის წერტილი. თუ ჩვენ შევისწავლით სიხისტის ცვლილებას შემადგენლობის ცვლილებით იმავე ტიპის ნივთიერებების სერიაში და შევადარებთ მიღებულ მონაცემებს დნობის წერტილების შესაბამის მნიშვნელობებთან, მაშინ შეგვიძლია შევამჩნიოთ "პარალელიზმი" ამ თვისებების ცვლილებაში.

შეგახსენებთ, რომ კრისტალების ფიზიკური თვისებების ყველაზე დამახასიათებელი თვისება მათია სიმეტრია და ანიზოტროპია. ანისოტროპული გარემო ხასიათდება გაზომილი თვისების დამოკიდებულებით გაზომვის მიმართულებაზე.

ჩვენ უკვე ვთქვით, რომ კრისტალური ქიმია მჭიდრო კავშირშია კრისტალოგრაფიასა და ფიზიკასთან. Ამიტომაც, ბროლის ფიზიკის მთავარი ამოცანა(კრისტალოგრაფიის განყოფილება, რომელიც სწავლობს კრისტალების ფიზიკურ თვისებებს) არის კრისტალების ფიზიკური თვისებების კანონზომიერების შესწავლა მათი აგებულებიდან, აგრეთვე ამ თვისებების დამოკიდებულება გარე ზემოქმედებაზე.

ნივთიერებების ფიზიკური თვისებები შეიძლება დაიყოს ორ ჯგუფად: სტრუქტურულად მგრძნობიარე და სტრუქტურულად არამგრძნობიარე თვისებები. პირველი დამოკიდებულია კრისტალების ატომურ სტრუქტურაზე, მეორე - ძირითადად ელექტრონულ სტრუქტურასა და ქიმიური ბმის ტიპზე. პირველის მაგალითია მექანიკური თვისებები (მასა, სიმკვრივე, სითბოს სიმძლავრე, დნობის წერტილი და ა.შ.), ამ უკანასკნელის მაგალითია თერმული და ელექტრული გამტარობა, ოპტიკური და სხვა თვისებები.

ამრიგად, ლითონების კარგი ელექტროგამტარობა, თავისუფალი ელექტრონების არსებობის გამო, შეინიშნება არა მხოლოდ კრისტალებში, არამედ გამდნარ ლითონებშიც.

ბმის იონური ბუნება გამოიხატება, კერძოდ, იმაში, რომ ბევრი მარილი, მაგალითად, ტუტე ლითონის ჰალოიდები, იხსნება პოლარულ გამხსნელებში, იშლება იონებად. თუმცა, ის ფაქტი, რომ არ არის ხსნადობა, ჯერ კიდევ არ შეიძლება გახდეს იმის მტკიცებულება, რომ ნაერთს აქვს არაპოლარული ბმა. ამრიგად, ოქსიდების შეკვრის ენერგია იმდენად დიდია ტუტე ჰალოიდების შეკავშირების ენერგიაზე, რომ წყლის დიელექტრიკული მუდმივი საკმარისი აღარ არის ბროლის იონების გამოსაყოფად.

გარდა ამისა, ზოგიერთ ნაერთს, ძირითადად ჰომეოპოლარული ტიპის ბმით, პოლარული გამხსნელის დიდი დიელექტრიკული მუდმივის გავლენის ქვეშ, შეუძლია ხსნარში იონებად დაშლა, თუმცა ისინი შეიძლება არ იყოს იონური ნაერთები კრისტალურ მდგომარეობაში (მაგალითად, HCl , HBr).

ჰეტეროდემულ ნაერთებში ზოგიერთი თვისება, როგორიცაა ნაერთების მექანიკური სიძლიერე, დამოკიდებულია მხოლოდ ერთ (ყველაზე სუსტ) ტიპის ბმაზე.

მაშასადამე, კრისტალი შეიძლება ჩაითვალოს, ერთი მხრივ, როგორც წყვეტილი (დისკრეტული) საშუალება. მეორეს მხრივ, კრისტალური ნივთიერება შეიძლება ჩაითვალოს უწყვეტი ანიზოტროპული გარემო. ამ შემთხვევაში ფიზიკური თვისებები, რომლებიც ვლინდება გარკვეული მიმართულებით, არ არის დამოკიდებული თარგმანებზე (ტრანსფერებზე). ეს შესაძლებელს ხდის ფიზიკური თვისებების სიმეტრიის აღწერას წერტილოვანი სიმეტრიის ჯგუფების გამოყენებით.

ბროლის სიმეტრიის აღწერისას ვითვალისწინებთ მხოლოდ გარეგნულ ფორმას, ანუ განვიხილავთ გეომეტრიული ფიგურების სიმეტრიას. პ. კიურიმ აჩვენა, რომ მატერიალური ფიგურების სიმეტრია აღწერილია წერტილოვანი ჯგუფების უსასრულო რაოდენობით, რომლებიც მიდრეკილნი არიან ადრე განხილული შვიდი ზღვრული სიმეტრიის ჯგუფებისკენ (მბრუნავი კონუსის ოჯახები, ფიქსირებული კონუსი, მბრუნავი ცილინდრი, გრეხილი ცილინდრი, ფიქსირებული ცილინდრი, ბურთის ოჯახი ზედაპირის მბრუნავი წერტილებით, ფიქსირებული ბურთის ოჯახები).

შემზღუდველი წერტილების ჯგუფები - კიური ჯგუფები -უსასრულო რიგის ღერძების შემცველი წერტილოვანი ჯგუფები ეწოდება. არსებობს მხოლოდ შვიდი ლიმიტის ჯგუფი: ¥, ¥მმ, ¥/მ, ¥22, ¥/მმ, ¥/¥, ¥/¥მმ.

კავშირი ბროლის წერტილოვანი სიმეტრიის ჯგუფსა და მისი ფიზიკური თვისებების სიმეტრიას შორის ჩამოაყალიბა გერმანელმა ფიზიკოსმა ფ.ნეუმანმა: მასალა ფიზიკურ თვისებებთან მიმართებაში ავლენს იმავე სახის სიმეტრიას, როგორც მისი კრისტალოგრაფიული ფორმა.ეს ცნობილია როგორც ნეუმანის პრინციპი.

გერმანელმა ფიზიკოსმა ვ.ვოიგტმა, ფ.ნემანის სტუდენტმა, მნიშვნელოვნად განმარტა ეს პრინციპი და ჩამოაყალიბა შემდეგნაირად: ნებისმიერი ფიზიკური თვისების სიმეტრიის ჯგუფი უნდა შეიცავდეს ბროლის წერტილის სიმეტრიის ჯგუფის ყველა ელემენტს.

განვიხილოთ კრისტალების ზოგიერთი ფიზიკური თვისება.

კრისტალების სიმკვრივე.

ნივთიერების სიმკვრივე დამოკიდებულია ნივთიერების კრისტალურ სტრუქტურაზე, მის ქიმიურ შემადგენლობაზე, ატომების შეფუთვის ფაქტორზე, მის შემადგენელ ნაწილაკების ვალენტობასა და რადიუსზე.

სიმკვრივე იცვლება ტემპერატურისა და წნევის ცვლილებებით, ვინაიდან ეს ფაქტორები იწვევს ნივთიერების გაფართოებას ან შეკუმშვას.

სიმკვრივის დამოკიდებულება სტრუქტურაზე შეიძლება გამოვლინდეს Al2SiO5-ის სამი მოდიფიკაციის მაგალითის გამოყენებით:

ანდალუზიტი (r = 3,14 - 3,16 გ/სმ3);

სილიმანიტი (r = 3,23 - 3,27 გ/სმ3);

კიანიტი (r = 3,53 - 3,65 გ/სმ3).

ბროლის სტრუქტურის შეფუთვის ფაქტორის მატებასთან ერთად, ნივთიერების სიმკვრივე იზრდება. მაგალითად, გრაფიტის ალმასზე პოლიმორფული გადასვლის დროს ნახშირბადის ატომების კოორდინაციის რაოდენობის ცვლილებით 3-დან 4-მდე, სიმკვრივე ასევე იზრდება შესაბამისად 2,2-დან 3,5 გ/სმ3-მდე).

რეალური კრისტალების სიმკვრივე ჩვეულებრივ ნაკლებია გამოთვლილ სიმკვრივეზე (იდეალური კრისტალები) მათ სტრუქტურებში დეფექტების არსებობის გამო. ალმასის სიმკვრივე, მაგალითად, 2,7-დან 3,7 გ/სმ3-მდე მერყეობს. ამრიგად, კრისტალების რეალური სიმკვრივის შემცირებით, შეიძლება ვიმსჯელოთ მათი დეფექტის ხარისხზე.

სიმკვრივე ასევე იცვლება ნივთიერების ქიმიური შემადგენლობის ცვლილებით იზომორფული ჩანაცვლების დროს - იზომორფული სერიის ერთი წევრიდან მეორეზე გადასვლისას. მაგალითად, ოლივინის სერიაში (მგ, ფე2+ )2[ SiO4 ] სიმკვრივე იზრდება, როდესაც Mg2+ კათიონები იცვლება Fe2+-ით r = 3.22 გ/სმ3 ფორსტერიტისთვის მგ2 [ SiO4 ] მდე r = 4,39 გ/სმ3 ფაიალიტისთვის.

სიხისტე.

სიმტკიცე ეხება კრისტალის წინააღმდეგობის ხარისხს გარე გავლენის მიმართ.სიმტკიცე არ არის ფიზიკური მუდმივი. მისი ღირებულება დამოკიდებულია არა მხოლოდ შესწავლილ მასალაზე, არამედ გაზომვის პირობებზეც.

სიმტკიცე დამოკიდებულია:

სტრუქტურის ტიპი;

შეფუთვის ფაქტორი (სპეციფიკური წონა);

ბროლის წარმომქმნელი იონების მუხტი.

მაგალითად, CaCO3-ის პოლიმორფული მოდიფიკაციები - კალციტი და არაგონიტი - აქვთ სიმკვრივე 3 და 4, შესაბამისად და განსხვავდება მათი სტრუქტურების სხვადასხვა სიმკვრივით:

· კალციტის სტრუქტურისთვის CChSa = 6 - r = 2.72;

· არაგონიტის სტრუქტურისთვის CChSa = 9 - r = 2,94 გ/სმ3).

იდენტური აგებულების კრისტალების სერიაში სიხისტე იზრდება მუხტების მატებასთან და კათიონების ზომის შემცირებით. საკმარისად დიდი ანიონების სტრუქტურებში არსებობა, როგორიცაა F-, OH-, H2O მოლეკულები, ამცირებს სიმტკიცეს.

კრისტალების სხვადასხვა ფორმას აქვს განსხვავებული რეტიკულური სიმკვრივე და განსხვავდება მათი სიმტკიცე. ამრიგად, ალმასის სტრუქტურაში ყველაზე დიდი სიმტკიცე აქვთ (111) ოქტაედრონის სახეებს, რომლებსაც აქვთ უფრო მაღალი რეტიკულური სიმკვრივე კუბის (100) სახეებთან შედარებით.

დეფორმაციის უნარი.

კრისტალის უნარი განიცადოს პლასტიკური დეფორმაცია, პირველ რიგში, განისაზღვრება მის სტრუქტურულ ელემენტებს შორის ქიმიური კავშირის ბუნებით.

კოვალენტური ბმა, რომელსაც აქვს მკაცრი მიმართულება, მკვეთრად სუსტდება ატომების ერთმანეთთან შედარებით უმნიშვნელო გადაადგილების დროსაც კი. ამიტომ კოვალენტური ტიპის ბმის მქონე კრისტალები (Sb, Bi, As, se და ა.შ.) არ აჩვენებენ პლასტიკური დეფორმაციის უნარს.

ლითონის კავშირიარ აქვს მიმართული ხასიათი და ოდნავ იცვლება ატომების ერთმანეთთან შედარებით გადაადგილებისას. ეს განსაზღვრავს ლითონების პლასტიურობის მაღალ ხარისხს (დრეკადობას). ყველაზე ელასტიურია ის ლითონები, რომელთა სტრუქტურები აგებულია კუბური უახლოესი შეფუთვის კანონის მიხედვით, რომელსაც აქვს ოთხი მიმართულება მჭიდროდ შეფუთული ფენებით. ნაკლებად ჭედური ლითონები ექვსკუთხა მჭიდრო შეფუთვით - მკვრივი ფენების ერთი მიმართულებით. ასე რომ, რკინის პოლიმორფულ მოდიფიკაციებს შორის, a-Fe და b-Fe თითქმის არ აქვთ დრეკადობა (ტიპი I გისოსი), ხოლო g-Fe კუბური დახურვით (სახეზე ორიენტირებული კუბური გისოსებით) არის ელასტიური ლითონი, როგორიცაა Cu, Pt. , აუ, აგ და ა.შ.

იონური ბმაარ არის მიმართული. ამიტომ, ტიპიური იონური კრისტალები (NaCl, CaF2, CaTe და ა.შ.) ისეთივე მყიფეა, როგორც კოვალენტური ბმის მქონე კრისტალები. მაგრამ ამავე დროს, მათ აქვთ საკმაოდ მაღალი პლასტიურობა. მათში სრიალი მიმდინარეობს გარკვეული კრისტალოგრაფიული მიმართულებით. ეს აიხსნება იმით, რომ (110) ქსელები, რომლებიც წარმოიქმნება მხოლოდ Na+ იონებით ან Cl– იონებით, შეიძლება გამოირჩეოდეს ბროლის სტრუქტურაში. პლასტიკური დეფორმაციის დროს ერთი ბრტყელი ბადე მოძრაობს მეზობელთან მიმართებაში ისე, რომ Na+ იონები სრიალებენ Cl- იონების გასწვრივ. მეზობელ ქსელებში იონების მუხტების განსხვავება ხელს უშლის რღვევას და ისინი რჩებიან თავდაპირველი პოზიციის პარალელურად. ამ ფენების გასწვრივ სრიალი მიმდინარეობს ატომების განლაგების მინიმალური დარღვევით და ყველაზე მარტივია.

კრისტალების თერმული თვისებები.

თბოგამტარობა მჭიდროდ არის დაკავშირებული სიმეტრიასთან. ეს ყველაზე ნათლად შეიძლება გამოვლინდეს შემდეგ ექსპერიმენტში. მოდით, პარაფინის თხელი ფენით დავფაროთ სამი კრისტალის სახეები: კუბი, ექვსკუთხა პრიზმა, სწორი პარალელეპიპედი. თხელი ცხელი ნემსის წვერით შევეხოთ ამ კრისტალების თითოეულ სახეს. დნობის ლაქების მონახაზებიდან შეიძლება ვიმსჯელოთ სახეების სიბრტყეებზე სითბოს გავრცელების სიჩქარეზე სხვადასხვა მიმართულებით.

კუბური სინგონიის კრისტალზე, დნობის ლაქების კონტურებს ყველა სახეზე ექნება წრის ფორმა, რაც მიუთითებს სითბოს გავრცელების ერთსა და იმავე სიჩქარეზე ყველა მიმართულებით ცხელი ნემსით შეხების ადგილიდან. კუბური ბროლის ყველა სახეზე წრეების იდეაში ლაქების ფორმა დაკავშირებულია მის სიმეტრიასთან.

ექვსკუთხა პრიზმის ზედა და ქვედა ნაწილებზე ლაქების ფორმას ასევე ექნება წრის ფორმა (სითბოს გავრცელების სიჩქარე საშუალო კატეგორიის ბროლის მთავარი ღერძის პერპენდიკულარულ სიბრტყეში ერთნაირია ყველა მიმართულებით). ექვსკუთხა პრიზმის სახეებზე, დნობის ლაქებს ექნებათ ელიფსის ფორმა, რადგან მე-2 რიგის ღერძები გადის ამ სახეებზე პერპენდიკულარულად.

მარჯვენა პარალელეპიპედის ყველა სახეზე (ორთოგონალური სინგონიის კრისტალი) დნობის ლაქებს ექნება ელიფსის ფორმა, რადგან მე-2 რიგის ღერძები გადის ამ სახეებზე პერპენდიკულარულად.

ამრიგად, ბროლის სხეულში სითბოს გავრცელების სიჩქარე პირდაპირ დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელ წრფივ სიმეტრიულ ელემენტზე ვრცელდება იგი. კუბურ კრისტალებშისითბოს განაწილების ზედაპირს ექნება სფეროს ფორმა. შესაბამისად, თბოგამტარობის თვალსაზრისით, კუბური კრისტალები იზოტროპულია, ანუ თანაბრად დამახასიათებელია ყველა მიმართულებით. თერმული გამტარობის ზედაპირი საშუალო კატეგორიის კრისტალებიგამოხატული როგორც რევოლუციის ელიფსოიდი (ძირითადი ღერძის პარალელურად). IN ყველაზე დაბალი კატეგორიის კრისტალებიდა ყველა სითბოგამტარი ზედაპირი ელიფსოიდურია.

თბოგამტარობის ანიზოტროპია მჭიდროდ არის დაკავშირებული კრისტალური ნივთიერების სტრუქტურასთან. ამრიგად, ყველაზე მკვრივი ატომური ქსელები და რიგები შეესაბამება თბოგამტარობის მაღალ მნიშვნელობებს. მაშასადამე, ფენოვან და ჯაჭვურ კრისტალებს დიდი განსხვავებები აქვთ თერმული გამტარობის მიმართულებებში.

თბოგამტარობა ასევე დამოკიდებულია ბროლის დეფექტურობის ხარისხზე - უფრო დეფექტური კრისტალებისთვის ის უფრო დაბალია, ვიდრე სინთეზურისთვის. ამორფულ მდგომარეობაში მყოფ ნივთიერებას აქვს უფრო დაბალი თბოგამტარობა, ვიდრე იგივე შემადგენლობის კრისტალები. მაგალითად, კვარცის მინის თბოგამტარობა გაცილებით დაბალია, ვიდრე კვარცის კრისტალების თბოგამტარობა. ეს თვისება არის კვარცის მინის ჭურჭლის ფართო გამოყენების საფუძველი.

ოპტიკური თვისებები.

სპეციფიკური კრისტალური სტრუქტურის მქონე თითოეულ ნივთიერებას ახასიათებს უნიკალური ოპტიკური თვისებები. ოპტიკური თვისებები მჭიდროდ არის დაკავშირებული მყარი ნივთიერებების კრისტალურ სტრუქტურასთან და მის სიმეტრიასთან.

ოპტიკურ თვისებებთან დაკავშირებით, ყველა ნივთიერება შეიძლება დაიყოს ოპტიკურად იზოტროპულ და ანისოტროპულებად. პირველში შედის უმაღლესი კატეგორიის ამორფული სხეულები და კრისტალები, მეორე - ყველა დანარჩენი. ოპტიკურად იზოტროპულ მედიაში სინათლის ტალღა, რომელიც წარმოადგენს ელექტრომაგნიტური ხასიათის განივი ჰარმონიული რხევების ერთობლიობას, ვრცელდება ერთი და იგივე სიჩქარით ყველა მიმართულებით. ამ შემთხვევაში, ელექტრული და მაგნიტური ველების ინტენსივობის ვექტორის რხევები ასევე ხდება ყველა შესაძლო მიმართულებით, მაგრამ სხივის მიმართულების პერპენდიკულარულ სიბრტყეში. მისი მიმართულებით სინათლის ენერგია გადადის. ამ სინათლეს ე.წ ბუნებრივი ან არაპოლარიზებული(სურათი ა, ბ).

ოპტიკურად ანისოტროპულ მედიაში, ტალღის გავრცელების სიჩქარე სხვადასხვა მიმართულებით შეიძლება იყოს განსხვავებული. გარკვეულ პირობებში ე.წ პოლარიზებული შუქი, რომლისთვისაც ელექტრული და მაგნიტური ველების ვექტორის ყველა რხევა გადის მკაცრად განსაზღვრული მიმართულებით (სურათი c, d). ასეთი პოლარიზებული სინათლის ქცევა კრისტალებში არის კრისტალ-ოპტიკური კვლევების მეთოდის საფუძველი პოლარიზებული მიკროსკოპის გამოყენებით.

სინათლის ორმხრივი შეფერხება კრისტალებში.

წრფივად პოლარიზებული ორმხრივი პერპენდიკულარული რხევის სიბრტყეებით. სინათლის ორ პოლარიზებულ სხივად დაშლას ეწოდება ორმხრივი შეფერხება ან ორმხრივი შეფერხება.

სინათლის ორმხრივი შეფერხება შეინიშნება ყველა სინგონიის კრისტალში, გარდა კუბურისა. ყველაზე დაბალი და საშუალო კატეგორიის კრისტალებში ორმხრივი შეფერხება ხდება ყველა მიმართულებით, გარდა ერთი ან ორი მიმართულებისა, ე.წ. ოპტიკური ღერძები.

ორმხრივი შეფერხების ფენომენი დაკავშირებულია კრისტალების ანიზოტროპიასთან. კრისტალების ოპტიკური ანიზოტროპია გამოიხატება იმით, რომ მათში სინათლის გავრცელების სიჩქარე განსხვავებულია სხვადასხვა მიმართულებით.

IN საშუალო კატეგორიის კრისტალებიოპტიკური ანიზოტროპიის მრავალ მიმართულებას შორის არის ერთი მიმართულება - ოპტიკური ღერძი, ემთხვევა მე-3, მე-4, მე-6 რიგის სიმეტრიის ძირითად ღერძს. ამ მიმართულებით სინათლე მოძრაობს გაყოფის გარეშე.

IN ყველაზე დაბალი კატეგორიის კრისტალებიარსებობს ორი მიმართულება, რომლებზეც სინათლე არ ორად იკვეთება. ამ მიმართულებებზე პერპენდიკულარული კრისტალების ჯვარი კვეთები ემთხვევა ოპტიკურად იზოტროპულ კვეთებს.

სტრუქტურული მახასიათებლების გავლენა ოპტიკურ თვისებებზე.

კრისტალურ სტრუქტურებში მჭიდროდ შეფუთული ატომების შრეებით, ფენის შიგნით ატომებს შორის მანძილი აღემატება მეზობელ ფენებში მდებარე უახლოეს ატომებს შორის მანძილს. ასეთი დალაგება იწვევს უფრო მარტივ პოლარიზაციას, თუ სინათლის ტალღის ელექტრული ველის ძაბვის ვექტორი ფენების სიბრტყის პარალელურია.

ელექტრული თვისებები.

ყველა ნივთიერება შეიძლება დაიყოს გამტარებად, ნახევარგამტარებად და დიელექტრიკად.

ზოგიერთი კრისტალები (დიელექტრიკები) პოლარიზებულია გარე გავლენის გავლენის ქვეშ. დიელექტრიკის პოლარიზაციის უნარი მათი ერთ-ერთი ფუნდამენტური თვისებაა. პოლარიზაცია არის პროცესი, რომელიც დაკავშირებულია დიელექტრიკულში ელექტრული დიპოლების შექმნასთან გარე ელექტრული ველის მოქმედებით.

კრისტალოგრაფიასა და მყარი მდგომარეობის ფიზიკაში ფენომენები პიეზოელექტრობა და პიროელექტროენერგია.

პიეზოელექტრული ეფექტი -ზოგიერთი დიელექტრიკული კრისტალების პოლარიზაციის ცვლილება მექანიკური დეფორმაციის დროს. მიღებული მუხტების სიდიდე პროპორციულია გამოყენებული ძალისა. დამუხტვის ნიშანი დამოკიდებულია ბროლის სტრუქტურის ტიპზე. პიეზოელექტრული ეფექტი წარმოიქმნება მხოლოდ კრისტალებში, რომლებსაც არ აქვთ ინვერსიული ცენტრი, ანუ აქვთ პოლარული მიმართულებები. მაგალითად, კვარცის SiO2 კრისტალები, სფალერიტი (ZnS).

პიროელექტრული ეფექტი -ზოგიერთი კრისტალის ზედაპირზე ელექტრული მუხტების გამოჩენა, როდესაც ისინი გაცხელდებიან ან გაცივდებიან. პიროელექტრული ეფექტი ხდება მხოლოდ დიელექტრიკულ კრისტალებში ერთი პოლარული მიმართულებით, რომელთა საპირისპირო ბოლოები ვერ გაერთიანდება მოცემული სიმეტრიის ჯგუფის რაიმე მოქმედებით. ელექტრული მუხტების გამოჩენა შეიძლება მოხდეს მხოლოდ გარკვეული, პოლარული მიმართულებები.ამ მიმართულებების პერპენდიკულარული სახეები იღებენ სხვადასხვა ნიშნის მუხტს: ერთი დადებითია, მეორე კი უარყოფითი. პიროელექტრული ეფექტი შეიძლება მოხდეს კრისტალებში, რომლებიც მიეკუთვნებიან პოლარული სიმეტრიის ერთ-ერთ კლასს: 1, 2, 3, 4, 6, m, mm2, 3m, 4mm, 6mm.

გეომეტრიული კრისტალოგრაფიიდან გამომდინარეობს, რომ სიმეტრიის ცენტრში გამავალი მიმართულებები არ შეიძლება იყოს პოლარული. სიმეტრიის სიბრტყეების ან ლუწი რიგის ღერძების მიმართ პერპენდიკულარული მიმართულებები არ შეიძლება იყოს პოლარული.

პიროელექტროების კლასში განასხვავებენ ორ ქვეკლასს. პირველ ჯგუფში შედის ხაზოვანი პიროელექტროები, რომლებშიც ელექტრული პოლარიზაცია გარე ველში ხაზობრივად დამოკიდებულია ელექტრული ველის სიძლიერეზე. მაგალითად, ტურმალინი NaMgAl3B3.Si6(O, OH)30.

მეორე ქვეკლასის კრისტალებს ფეროელექტრიკები ეწოდება. მათთვის პოლარიზაციის დამოკიდებულება გარე ველის სიძლიერეზე არაწრფივია, ხოლო პოლარიზაცია დამოკიდებულია გარე ველის სიდიდეზე. პოლარიზაციის არაწრფივი დამოკიდებულება ელექტრული ველის სიძლიერეზე ხასიათდება ჰისტერეზის მარყუჟით. ფეროელექტრიკის ეს თვისება ვარაუდობს, რომ ისინი ინარჩუნებენ ელექტრო პოლარიზაციას გარე ველის არარსებობის შემთხვევაში. ამის წყალობით, როშელის მარილის კრისტალები (აქედან გამომდინარე, ფეროელექტრიკის სახელი) აღმოჩნდა საიმედო ელექტრო ენერგიის მცველები და ელექტრული სიგნალის ჩამწერები, რაც მათ საშუალებას აძლევს გამოიყენონ კომპიუტერულ "მეხსიერების უჯრედებში".

მაგნიტური თვისებები.

ეს არის სხეულების უნარი, ურთიერთქმედონ მაგნიტურ ველთან, ანუ მაგნიტიზდნენ მაგნიტურ ველში მოთავსებისას. მაგნიტური მგრძნობელობის სიდიდიდან გამომდინარე, განასხვავებენ დიამაგნიტურ, პარამაგნიტურ, ფერომაგნიტურ და ანტიფერომაგნიტურ კრისტალებს.

ყველა ნივთიერების მაგნიტური თვისებები დამოკიდებულია არა მხოლოდ მათი კრისტალური სტრუქტურის მახასიათებლებზე, არამედ ატომების (იონების) ბუნებაზე, რომლებიც ქმნიან მათ, ანუ მაგნეტიზმი განისაზღვრება ჭურვებისა და ბირთვების ელექტრონული სტრუქტურით, აგრეთვე მათ გარშემო ელექტრონების ორბიტალური მოძრაობით (სპინები).

როდესაც ატომი (იონი) შედის მაგნიტურ ველში, ორბიტაზე ელექტრონების კუთხური სიჩქარე იცვლება იმის გამო, რომ დამატებითი ბრუნვის მოძრაობა ედება ბირთვის გარშემო ელექტრონების საწყის ბრუნვის მოძრაობას, რის შედეგადაც ატომი იღებს დამატებით მაგნიტურ მომენტს. უფრო მეტიც, თუ ატომში საპირისპირო სპინების მქონე ყველა ელექტრონი დაჯგუფებულია წყვილებად (სურათი A), მაშინ ელექტრონების მაგნიტური მომენტები კომპენსირებულია და მათი ჯამური მაგნიტური მომენტი იქნება ნულის ტოლი. ასეთ ატომებს ეწოდება დიამაგნიტური, ხოლო მათგან შემდგარ ნივთიერებებს - დიამაგნიტები. მაგალითად, ინერტული აირები, B ქვეჯგუფის ლითონები - Cu, Ag, Au, Zn, Cd, იონური კრისტალების უმეტესობა (NaCl, CaF2), აგრეთვე ნივთიერებები უპირატესი კოვალენტური ბმის მქონე - Bi, Sb, Ga, გრაფიტი. ფენიანი სტრუქტურების მქონე კრისტალებში, ფენაში მოთავსებული მიმართულებების მაგნიტური მგრძნობელობა მნიშვნელოვნად აღემატება პერპენდიკულარულ მიმართულებებს.

ატომებში ელექტრონული გარსების შევსებისას ელექტრონები, როგორც წესი, დაუწყვილდებიან. აქედან გამომდინარე, არსებობს დიდი რაოდენობით ნივთიერებები, ელექტრონების მაგნიტური მომენტები, რომელთა ატომებში განლაგებულია შემთხვევით და გარე მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში, მათში მაგნიტური მომენტების სპონტანური ორიენტაცია არ ხდება (სურათი B). მთლიანი მაგნიტური მომენტი, ელექტრონების გამო, რომლებიც არ არიან შეკრული წყვილებში და სუსტად ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან, იქნება მუდმივი, დადებითი ან გარკვეულწილად უფრო დიდი ვიდრე დიელექტრიკები. ასეთ ატომებს მაგნიტური ეწოდება, ხოლო ნივთიერებებს - პარამაგნიტები. როდესაც პარამაგნიტი შედის მაგნიტურ ველში, არასწორად ორიენტირებული ტრიალები იძენენ გარკვეულ ორიენტაციას, რის შედეგადაც შეინიშნება არაკომპენსირებული მაგნიტური მომენტების დალაგების სამი ტიპი - სამი სახის ფენომენი: ფერომაგნეტიზმი (სურათი C), ანტიფერომაგნეტიზმი (სურათი D) და ფერომაგნეტიზმი (სურათი E).

ფერომაგნიტური თვისებებიფლობენ ნივთიერებებს, რომელთა ატომების (იონების) მაგნიტური მომენტები მიმართულია ერთმანეთის პარალელურად, რის შედეგადაც გარე მაგნიტური ველი შეიძლება მილიონჯერ გაიზარდოს. ჯგუფის სახელს უკავშირდება მასში რკინის ქვეჯგუფის ელემენტების არსებობა Fe, Ni, Co.

თუ ცალკეული ატომების მაგნიტური მომენტები ანტიპარალელური და ტოლია, მაშინ ატომების ჯამური მაგნიტური მომენტი არის ნული. ასეთ ნივთიერებებს ე.წ ანტიფერომაგნიტები.მათ შორისაა გარდამავალი ლითონის ოქსიდები - MnO, NiO, CoO, FeO, ბევრი ფტორიდი, ქლორიდი, სულფიდები, სელენიდები და ა.შ.

როდესაც ბროლის სტრუქტურის ატომების ანტიპარალელური მომენტები არ არის ტოლი, მთლიანი მომენტი გამოდის ნულისაგან განსხვავებული და ასეთ სტრუქტურებს აქვთ სპონტანური მაგნიტიზაცია. მსგავსი თვისებებია ფერიტები(Fe3O4, ბროწეულის ჯგუფის მინერალები).

მყარი ნივთიერებები იყოფა ამორფულ სხეულებად და კრისტალებად. ამ უკანასკნელსა და პირველს შორის განსხვავება ისაა, რომ კრისტალების ატომები განლაგებულია გარკვეული კანონის მიხედვით, რითაც ქმნიან სამგანზომილებიან პერიოდულ დაწყობას, რომელსაც ბროლის ბადე ეწოდება.

აღსანიშნავია, რომ კრისტალების სახელწოდება მომდინარეობს ბერძნული სიტყვებიდან "გამაგრება" და "ცივი", ჰომეროსის დროს კი ამ სიტყვას კლდის კრისტალს უწოდებდნენ, რომელიც მაშინ "გაყინულ ყინულს" ითვლებოდა. თავდაპირველად ამ ტერმინს ეძახდნენ მხოლოდ სახიანი გამჭვირვალე წარმონაქმნებს. მაგრამ მოგვიანებით, ბუნებრივი წარმოშობის გაუმჭვირვალე და მოუჭრელ სხეულებს კრისტალებიც უწოდეს.

კრისტალური სტრუქტურა და გისოსი

იდეალური კრისტალი წარმოდგენილია პერიოდულად განმეორებადი იდენტური სტრუქტურების სახით - ბროლის ე.წ. ელემენტარული უჯრედები. ზოგადად, ასეთი უჯრედის ფორმა არის ირიბი პარალელეპიპედი.

აუცილებელია განასხვავოთ ისეთი ცნებები, როგორიცაა ბროლის ბადე და ბროლის სტრუქტურა. პირველი არის მათემატიკური აბსტრაქცია, რომელიც ასახავს სივრცეში გარკვეული წერტილების რეგულარულ განლაგებას. მიუხედავად იმისა, რომ კრისტალური სტრუქტურა არის რეალური ფიზიკური ობიექტი, კრისტალი, რომელშიც ატომების ან მოლეკულების გარკვეული ჯგუფი ასოცირდება კრისტალური მედის თითოეულ წერტილთან.

ბროწეულის კრისტალური სტრუქტურა - რომბი და დოდეკაედონი

მთავარი ფაქტორი, რომელიც განსაზღვრავს კრისტალის ელექტრომაგნიტურ და მექანიკურ თვისებებს, არის ელემენტარული უჯრედის სტრუქტურა და მასთან დაკავშირებული ატომები (მოლეკულები).

კრისტალების ანიზოტროპია

კრისტალების მთავარი თვისება, რომელიც განასხვავებს მათ ამორფული სხეულებისგან, არის ანიზოტროპია. ეს ნიშნავს, რომ ბროლის თვისებები განსხვავებულია, მიმართულებიდან გამომდინარე. ასე, მაგალითად, არაელასტიური (შეუქცევადი) დეფორმაცია ხორციელდება მხოლოდ ბროლის გარკვეული სიბრტყის გასწვრივ და გარკვეული მიმართულებით. ანიზოტროპიის გამო, კრისტალები განსხვავებულად რეაგირებენ დეფორმაციაზე, მისი მიმართულებიდან გამომდინარე.

თუმცა, არის კრისტალები, რომლებსაც არ აქვთ ანიზოტროპია.

კრისტალების სახეები

კრისტალები იყოფა ერთკრისტალებად და პოლიკრისტალებად. მონოკრისტალებს უწოდებენ ნივთიერებებს, რომელთა კრისტალური სტრუქტურა ვრცელდება მთელ სხეულზე. ასეთი სხეულები ერთგვაროვანია და აქვთ უწყვეტი ბროლის ბადე. ჩვეულებრივ, ასეთ კრისტალს აქვს გამოხატული ჭრილი. ბუნებრივი ერთკრისტალის მაგალითებია კლდის მარილის, ალმასის და ტოპაზის ერთკრისტალები, ასევე კვარცი.

ბევრ ნივთიერებას აქვს კრისტალური სტრუქტურა, თუმცა მათ ჩვეულებრივ არ აქვთ კრისტალების დამახასიათებელი ფორმა. ასეთ ნივთიერებებს მიეკუთვნება, მაგალითად, ლითონები. კვლევები აჩვენებს, რომ ასეთი ნივთიერებები შედგება დიდი რაოდენობით ძალიან მცირე ერთკრისტალებისგან - კრისტალური მარცვლები ან კრისტალები. ნივთიერებას, რომელიც შედგება მრავალი ასეთი განსხვავებულად ორიენტირებული ერთკრისტალებისაგან, ეწოდება პოლიკრისტალური. პოლიკრისტალებს ხშირად არ აქვთ ფენა და მათი თვისებები დამოკიდებულია კრისტალური მარცვლების საშუალო ზომაზე, მათ ურთიერთგანლაგებაზე და ასევე მარცვლოვანი საზღვრების სტრუქტურაზე. პოლიკრისტალები მოიცავს ისეთ ნივთიერებებს, როგორიცაა ლითონები და შენადნობები, კერამიკა და მინერალები, ისევე როგორც სხვა.