KRISTALOGRAFIJA

Kristalografija- znanost koja proučava kristale, njihova svojstva, vanjski oblik i razloge nastanka, neposredno povezana s mineralogijom, matematikom (kartezijev koordinatni sustav), fizikom i kemijom (problematika nastanka i rasta kristala).Prvi radovi bili su uradili Platon, Pitagora itd.

Sve do početka 19. stoljeća kristalografija je bila deskriptivna. Ali već početkom 19. stoljeća razvijaju se matematika i fizika, pa svoj razvoj dobiva i kristalografija. Osobito sredinom 20. stoljeća, s pojavom novih tehnologija, kristalografija je poprimila eksperimentalni karakter (uzgoj i sintetiziranje kristala). Do danas se mogu razlikovati sljedeći dijelovi kristalografije:

Do danas se mogu razlikovati sljedeći dijelovi kristalografije:

1. Geometrijska kristalografija- proučava vanjski oblik kristala i uzorke njihove unutarnje strukture.

2. Kristalokemija- proučava odnos unutarnje strukture kristala i njihova kemijskog sastava.

3. Fizikalna i kemijska kristalografija– proučava obrasce nastanka i rasta kristala.

4. Fizička kristalografija- proučava fizikalna svojstva kristala (optička, toplinska, električna i dr.), pri čemu su se neka područja izdvojila kao zasebne znanosti (kristaloptika).

Krute tvari kristalne i amorfne

Čvrste tvari se dijele na:

1. amorfan, gdje su elementarne čestice smještene nasumično, nepravilno, što dovodi do posjedovanja svojstva izotropije (ista svojstva materije u bilo kojem smjeru). Amorfna tijela su nestabilna i vremenom postaju kristalna (dekristalizacija).

2. kristalan, karakteriziran uređenim rasporedom elementarnih čestica koje stvaraju kristalnu strukturu predstavljenu prostornom rešetkom.

Kristalna (prostorna) rešetka

Kristalna ćelija- skup elementarnih čestica smještenih u odgovarajućim točkama beskonačnog skupa paralelopipeda koji u potpunosti ispunjavaju prostor, jednaki su, paralelno orijentirani i susjedni cijelim plohama (Sl. 1).

Elementi prostorne rešetkaste strukture:

1. Čvorovi- elementarne čestice koje zauzimaju određeni položaj u rešetki.

2. Red- skup čvorova koji se nalaze na istoj ravnoj liniji kroz određeni jednaki interval, koji se naziva interval reda.

3. ravna mreža- skup čvorova koji se nalaze u istoj ravnini.

4. elementarna ćelija- jedan paralelopiped, čije ponavljanje tvori prostornu rešetku.

Matematičar Auguste Bravais dokazao je da može postojati samo 14 fundamentalno različitih rešetki. Parametri jedinične ćelije određuju vrstu kristalne rešetke.

Kristal- čvrsto tijelo koje ima oblik pravilnog poliedra, u kojem su elementarne čestice pravilno raspoređene u obliku kristalne rešetke.

Elementi ograničenja kristala:

lica (glatke ravnine);

rebra (linije presjeka lica);

vrh (točka sjecišta bridova).

Odnos vanjskog oblika kristala s unutarnjom strukturom

1. Ravne mreže odgovaraju plohama kristala.

2. Redovi odgovaraju rubovima.

3. Čvorovi odgovaraju vrhovima.

Ali samo one ravne mreže i redovi odgovaraju stranama i rubovima koji imaju najveći mrežasti gustoća je broj čvorova po jedinici površine ravne mreže ili jedinici duljine reda.

Odavde je Euler izveo zakon: "Zbroj broja stranica i vrhova jednak je broju bridova plus 2."

Osnovna svojstva kristala

Pravilna unutarnja struktura kristala u obliku prostorne rešetke određuje njihovu najvažnija svojstva:

1. Ujednačenost ista su svojstva kristala u paralelnim smjerovima.

2. Anizotropija- različita svojstva kristala u neparalelnim smjerovima (npr. ako se mineral disten ("sten" - otpor) zagrebe po izduženju, onda je njegova tvrdoća 4,5, a ako je u poprečnom smjeru, onda je tvrdoća 6 -6,5).

3. Sposobnost samoograničenja– u povoljnim uvjetima rasta kristal dobiva oblik pravilnog poliedra.

4. Simetrija.

Kristalna simetrija

Simetrija – (od grčkog "sym" - slično, "metrios" - mjerenje, udaljenost, veličina) - redovito ponavljanje identičnih lica, rubova, vrhova kristala u odnosu na neke pomoćne geometrijske slike (ravna linija, ravnina, točka). Pomoćne geometrijske slike, uz pomoć kojih se otkriva simetrija kristala, nazivaju se elementi simetrije.

Elementi simetrije kristala uključuju os simetrije (L - od engleskog line - linija), ravninu simetrije (P - od engleskog play - ravnina), centar simetrije (C - od engleskog center - centar ).

Os simetrije- ravna linija, kada se okreće oko nje za 360 °, kristal se kombinira sa svojim početnim položajem nekoliko puta.

Elementarni kut rotacije a - može biti jednak 60°, 90°, 120°, 180°.

Redoslijed osi simetrije je broj kombinacija kristala s njegovim početnim položajem tijekom rotacije za 360°.

U kristalu su moguće osi simetrije drugog, trećeg, četvrtog i šestog reda. Osi simetrije pete i više od šeste ne postoje. Redoslijed osi simetrije je označen sa L6, L4, L3, L2.

Mogući broj osi simetrije istog reda je sljedeći:

L 2 - 0, 1, 2, 3, 4, 6;

L 4 - 0, 1, 3;

Ravnina simetrije- ravnina koja dijeli kristal na dva zrcalno jednaka dijela.

Središte simetrije- točka unutar kristala u kojoj se linije sijeku i raspolavljaju, povezujući suprotna identična lica, rubove ili vrhove kristala. Iz ove definicije slijedi pravilo: ako u kristalu postoji središte simetrije, tada svaka ploha mora imati suprotnu, jednaku, paralelnu i obrnuto usmjerenu plohu.

Uobičajeno je da se ukupnost svih raspoloživih elemenata simetrije ispisuje u liniji, bez interpunkcijskih znakova između njih, pri čemu se prvo označavaju osi simetrije, počevši od najvišeg reda, zatim ravnina simetrije, a na zadnje mjesto, ako postoji, bilježi se centar simetrije.

Klasifikacija kristala

Prema ukupnosti elemenata simetrije u njima, kristali se spajaju u klase. Još 1830. godine znanstvenik F. Hessel je matematičkim izračunima došao do zaključka da su moguće ukupno 32 različite kombinacije elemenata simetrije u kristalima. To je skup elemenata simetrije koji definira klasu.

Klase se spajaju u singonije. Klase koje karakterizira jedan ili više identičnih elemenata simetrije grupiraju se u jednu singoniju. Syngonium poznat 7.

Prema stupnju simetrije singonije se spajaju u veće poddijele - kategorije: višu, srednju, nižu (tablica).

Kristalni oblici

1. Jednostavni - kristali u kojima su sva lica istog oblika i iste veličine. Među jednostavnim oblicima razlikuju se:

zatvoreni - potpuno zatvaraju prostor svojim licima (pravilni poliedri);

otvorene - ne zatvaraju u potpunosti prostor i da bi ih zatvorili koriste se druge jednostavne forme (prizme i sl.)

2. Kombinacija jednostavnih oblika - kristal na kojem su razvijena lica koja se međusobno razlikuju po obliku i veličini. Koliko različitih vrsta faseta ima na kristalu, toliko jednostavnih oblika sudjeluje u ovoj kombinaciji.

Nomenklatura jednostavnih oblika

Naziv se temelji na broju lica, obliku lica, presjeku oblika. Nazivi jednostavnih oblika koriste grčke izraze:

· mono- Jedan, jedini;

· di, dvo- dva-, dvaput;

· tri- tri-, tri-, tri puta;

· tetra- četiri-, četiri-, četiri puta;

· penta- pet, pet;

· heksa- šest-, šest;

· okta- osam, osam;

· dodeca- dvanaest-, dvanaest;

· hedron- rub;

· gonio- kutak;

· sin- sličan;

· pinakos- stol, daska;

· cline- nagib;

· poli- puno;

· rocknos- koso, neravnomjerno.

Na primjer: pentagondodekaedar (pet, kut, dvanaest - 12 peterokuta), tetragonalna dipiramida (četverokut u osnovi i dvije piramide).

Sustavi kristalografskih osi

Kristalografske osi- pravci u kristalu paralelni s njegovim rubovima, koji se uzimaju kao koordinatne osi.x-os je III, y-os je II, z-os je I.

Smjerovi kristalografskih osi podudaraju se s redovima prostorne rešetke ili su s njima paralelni. Stoga se ponekad umjesto oznaka I, II, III osi koriste oznake pojedinačnih segmenata a, b, c.

Vrste kristalografskih osi:

1. Pravokutni troosni sustav (Sl. 2). Nastaje kada su smjerovi usmjereni okomito jedan na drugi. Koristi se u kubičnim (a=b=c), tetragonalnim (a=b≠c) i rombskim (a≠b≠c) sustavima.

2. Četveroosovinski sustav (Sl. 3). Četvrta os je okomito orijentirana, a tri osi povučene su kroz 120° u ravnini okomitoj na nju. Koristi se za heksagonalne i trigonalne kristale, a=b≠c

3. kosi sustav (slika 4). a=γ=90°, b≠90°, a≠b≠c. Koristi se za ugradnju kristala monoklinskog sustava.

4.
Kosi sustav (slika 5). a≠γ≠b≠90°, a≠b≠c. Koristi se za triklinske kristale.

Zakon cijelih brojeva

Ovo je jedan od najvažnijih zakona kristalografije, koji se naziva i Haüyev zakon, zakon racionalnosti dvostrukih omjera, zakon racionalnosti omjera parametara. Zakon kaže: "Dvostruki omjeri parametara odsječenih bilo koja dva lica kristala na njegova tri ruba koja se sijeku jednaki su omjerima cijelih brojeva i relativno malih brojeva."

1. Odaberemo tri neparalelna brida koja se sijeku u točki O. Uzimamo te bridove kao kristalografske osi (Sl. 6).

2. Odaberemo dvije plohe A 1 B 1 C 1 i A 2 B 2 C 2 na kristalu, a ravnina A 1 B 1 C 1 nije paralelna s ravninom A 2 B 2 C 2 , a točke leže na kristalografske osi.

3. Segmenti odsječeni plohama na kristalografskim osima nazivaju se parametri plohe. U našem slučaju OA 1 , OA 2 , OB 1 , OB 2 , OC 1 , OC 2 .

, gdje su p, q, r racionalni i relativno mali brojevi.

Zakon se objašnjava strukturom kristalne rešetke. Smjerovi odabrani kao osi odgovaraju redovima prostorne rešetke.

Simboli lica

Da biste dobili simbol lica, morate postaviti kristal u odgovarajuće kristalografske osi, a zatim odabrati jedno lice– lice, čiji se parametri duž svake kristalografske osi uzimaju kao mjerna jedinica (drugim riječima, kao segment ljestvice). Kao rezultat toga, omjer parametara će karakterizirati položaj lica u kristalografskim osima.

Pogodnije je koristiti ne parametre, već indeksi lica– veličine inverzne parametrima: . Indeksi se pišu kovrčavo (karakteriziraju jednostavan oblik u cjelini, na primjer (hkl) ili (hhl)) ili zagrade (odnose se izravno na određeno lice, npr. (hhl) ili (hlh) ) bez interpunkcijskih znakova. Ako se dobije negativan indeks, onda se to može prikazati vektorskim znakom - (hkl). Indeksi se također mogu označiti numeričkim vrijednostima, kao što su (321), (110) ili (hk0). "0" - znači da je lice paralelno s osi.

Načini stvaranja kristalau

Kristali mogu nastati iz svih agregatnih stanja tvari, kako u prirodnim tako iu laboratorijskim uvjetima.

Plinovito stanje - snježne pahulje (kristali leda), mraz, plak, prirodni sumpor (tijekom vulkanskih erupcija kristali sumpora talože se na zidovima kratera); u industriji - kristali joda, magnezija. Sublimacija- proces nastanka kristala iz plinovite tvari.

Tekuće stanje – stvaranje kristala iz taline i iz otopine. Formiranje svih intruzivnih stijena nastaje iz talina (plaštane magmatske taline), kada je glavni čimbenik pad temperature. Ali najčešći je stvaranje kristala iz otopina. U prirodi su ti procesi najčešći i najintenzivniji. Osobito je stvaranje kristala iz otopina tipično za jezera koja se suše.

Čvrsto stanje je uglavnom proces prijelaza amorfne tvari u kristalnu (dekristalizacija), u prirodni uvjeti ovi procesi su aktivni visoke temperature ah i pritiscima.

Pojava kristala

Otopine se razlikuju po stupnju koncentracije tvari u njima:

nezasićen (nedovoljno zasićen) - možete dodati tvar, a ona će se nastaviti otapati;

zasićeno - dodavanje tvari ne dovodi do njenog otapanja, ona se taloži;

prezasićen (prezasićen) - nastaje ako zasićena otopina padne u uvjete u kojima koncentracija tvari značajno premašuje granicu topljivosti; prvo počinje isparavati otapalo.

Na primjer, stvaranje kristalne jezgre NaCl:

1. Jednodimenzionalni kristal (zbog privlačenja iona nastaje niz), (Sl. 7);

2. 2D kristal (ravna mreža), (Sl. 8);

3. Primarna kristalna rešetka (kristalna jezgra od oko 8 jediničnih ćelija), (Sl. 9).

Svaki kristal ima svoj lanac nastanka (za kristal soli - kocka), ali mehanizam će uvijek biti isti. U stvarnim uvjetima, u pravilu, kao središte kristalizacije služi ili strana nečistoća (zrnce pijeska) ili najmanja čestica tvari od koje će biti građen kristal.

rast kristala

Do danas postoje dvije glavne teorije koje opisuju rast kristala. Prva od njih naziva se teorija Kossel-Stranskog. (Sl. 10). Prema ovoj teoriji, čestice se vežu za kristal pretežno na način da se oslobađa najveća energija. To se objašnjava činjenicom da svaki proces ide "lakše" ako se energija oslobodi.

I- oslobađa se najveća količina energije (kada čestica udari u ovaj trokutni kut).

B- oslobodit će se manje energije (diedarski kut).

NA- oslobađa se minimum energije, najnevjerojatniji slučaj.

Tijekom rasta, čestice će prvo pasti na svoje mjesto I, zatim unutra B i na kraju u NA. Novi sloj neće početi rasti na kristalu sve dok sloj nije potpuno izgrađen.

Ova teorija u potpunosti objašnjava rast kristala s idealno glatkim plohama mehanizmom sloj-po-sloja rasta ploha.

Ali 30-ih godina XX. stoljeća dokazano je da su kristalna lica uvijek iskrivljena ili imaju neke nedostatke, stoga su u stvarnim uvjetima kristalna lica daleko od idealno glatkih ravnina.

Drugu teoriju predložio je G.G. Lemmlein je, uzimajući u obzir činjenicu da lica kristala nisu idealna, razvio teoriju dislokacije (rast dislokacije) - pomaka. Zbog dislokacije vijka na površini kristala uvijek postoji “stepenica” za koju se najlakše pričvršćuju čestice rastućeg kristala. Teorija dislokacije i, in posebno, teorija dislokacije vijka (Sl. 11, 12), uvijek omogućuje nastavak rasta lica, jer uvijek postoji prostor za povoljno prianjanje čestice na dislociranu kristalnu rešetku. Kao rezultat takvog rasta, površina lica dobiva spiralnu strukturu.

Obje teorije, savršenog i nesavršenog rasta kristala, međusobno se nadopunjuju, svaka se temelji na istim zakonitostima i principima i u potpunosti dopušta karakteriziranje svih pitanja rasta kristala.

Stopa rasta faseta

Brzina skretanja ruba- vrijednost segmenta normalne na njegovu ravninu, na kojoj se dano lice kreće u jedinici vremena (Sl. 13).

Brzina rasta različitih površina kristala je različita. Fasete s višom brzinom uspona postupno se smanjuju u veličini, zamjenjuju ih rastuće površine s niskom stopom uspona i mogu potpuno nestati s površine kristala. (Sl. 14). Prije svega, na kristalu se razvijaju lica s najvećom retikularnom gustoćom.

Stopa rasta ruba ovisi o mnogim čimbenicima:

unutarnji i vanjski. Od unutarnjih čimbenika najveći utjecaj na brzinu rasta ploha ima njihova retikularna gustoća, što se izražava Bravaisovim zakonom: "Kristal je prekriven plohama veće retikularne gustoće i najmanje stope rasta."

Čimbenici koji utječu na oblik rastućeg kristala

Čimbenike dijelimo na unutarnje (ono što je izravno povezano sa svojstvima iona ili atoma ili kristalne rešetke) i vanjske: tlak, kao i:

1. Koncentracijski tokovi. Kada kristal raste u otopini, u njegovoj blizini postoji područje nešto više temperature (čestice se prilijepe kako bi se oslobodilo što više energije) i smanjene gustoće otopine (rastući kristal se hrani) (sl. 15. ). Kada se otopi, sve se događa obrnuto.

Struje imaju dvojaku ulogu: struje koje se stalno kreću prema gore donose nove dijelove materije, ali i iskrivljuju oblik kristala. Hranjenje se odvija samo odozdo, manje sa strane, a gotovo nimalo odozgo. Pri uzgoju kristala u laboratorijskim uvjetima nastoji se isključiti utjecaj koncentracijskih tokova, za što se koriste različite metode: metoda dinamičkog rasta kristala, metoda umjetnog miješanja otopine itd.

2. Koncentracija i temperatura otopine. Uvijek utječete na oblik kristala.

Utjecaj koncentracije otopine na oblik kristala stipse (koncentracija raste od 1 do 4):

1 - kristal u obliku oktaedra;

2.3 - kombinacija nekoliko jednostavnih oblika;

4 - kristal s dominantnim razvojem oktaedarskog lica, oblik se približava sferičnom.

Učinak temperature na epsomit:

S povećanjem temperature, kristali epsomita dobivaju deblji prizmatični oblik, a na niskoj temperaturi - tanku leću.

3. Strane nečistoće. Na primjer, oktaedar stipse pretvara se u kocku kada raste u otopini s dodatkom boraksa.

4. Ostali.

Zakon stalnosti fasetnih kutova

Još sredinom 17. stoljeća, 1669. godine, danski znanstvenik Steno proučavao je nekoliko kristala kvarca i shvatio da bez obzira na to koliko je kristal iskrivljen, kutovi između strana ostaju nepromijenjeni. U početku je zakon tretiran hladnokrvno, ali nakon 100 godina istraživanja Lomonosov i francuski znanstvenik Romeu-Delille, neovisno jedan o drugom, potvrdili su ovaj zakon.

Do danas zakon ima drugačiji naziv - zakon Steno-Lomonosov-Rim-Delille). Zakon stalnosti kutova lica: "U svim kristalima iste tvari kutovi između odgovarajućih stranica i rubova su konstantni." Ovaj zakon se objašnjava strukturom kristalne rešetke.

Za mjerenje kutova između stranica koristi se uređaj goniometar (slično kombinaciji kutomjera i ravnala). Za točnija mjerenja, optički goniometar koji je izumio E.S. Fedorov.

Poznavajući kutove između ploha kristala tvari, moguće je odrediti sastav tvari.

Srastanje kristala

Među srastanjima kristala razlikuju se dvije glavne skupine:

1. Nepravilni - srastanja kristala, koji nisu međusobno povezani i nisu međusobno orijentirani u prostoru (druze).

2. Redovno:

paralelno;

Blizanci.

Paralelni spoj kristali su nekoliko kristala iste tvari, koji mogu biti različitih veličina, ali međusobno paralelno orijentirani, kristalna rešetka u ovom spoju izravno je povezana u jednu.

zglob žezla- manji kristali kvarca srastaju s većim kristalom.

Parovi

Dvostruko- prirodno srastanje dva kristala, u kojem je jedan kristal zrcalna slika drugog, ili se jedna polovica blizanca odvoji od druge okretanjem za 180 °. S mineraloškog gledišta, kod svakog blizanca uvijek je vidljiv unutarnji povratni kut. (slika 16).

Dvostruki elementi:

1. Dvojna ravnina - ravnina u kojoj se reflektiraju dva dijela dvojnika.

2. Os blizanca - os, pri okretanju oko koje se jedna polovica blizanca pretvara u drugu.

3. Fuzijska ravnina - ravnina duž koje su dva dijela blizanca jedan uz drugi. U posebnim slučajevima ravnina blizanaca i ravnina fuzije se podudaraju, ali u većini slučajeva to nije slučaj.

Kombinacija i priroda sva tri elementa blizanca određuju zakone blizanstva: "spinel", "galski" itd.

Nicanje blizanaca Jedan kristal raste kroz drugi kristal. Ako je uključeno nekoliko kristala, prema tome se razlikuju trojnici, četvorke itd. (ovisno o broju kristala).

Polisintetski blizanci- niz dvostrukih kristala raspoređenih tako da su svaka dva susjedna smještena jedan prema drugome u dvostrukoj orijentaciji, a kristali koji prolaze kroz jedan orijentirani su paralelno jedan s drugim (Slika 17).

Polisintetsko bratinjanje na prirodnim kristalima često se očituje u obliku tankih paralelnih šrafura (dvostruki šavovi).

Oblici prirodnih kristala

Među kristalima je uobičajeno razlikovati:

· idealan- oni kristali kod kojih su sva lica istog jednostavnog oblika jednaka po veličini, obliku, udaljenosti od središta kristala;

· stvaran- susreću se s određenim odstupanjima od idealnih oblika.

U prirodnim (pravim) kristalima neravnomjeran razvoj ploha istog oblika daje dojam niže simetrije. (Slika 18).

U pravim kristalima, lica su daleko od matematički točnih ravnina, jer na licu pravih kristala postoje razne komplikacije u vidu sjenčanja, šara, jamica, izraslina, t.j. skulpture. Izdvojite: parketni uzorak, sjenčanje na licu, vicinale (to su male površine lica kristala, malo pomaknute od smjera lica). U pravim kristalima vrlo su česti komplicirani oblici kristala.

Pri odstupanju od normalnih uvjeta rasta, skeletni kristali- kristali na kojima su rubovi i vrhovi pretežno razvijeni, a lica zaostaju u razvoju (npr. pahuljice). Anti-skeletni kristali- fasete su pretežno razvijene, dok rubovi i vrhovi zaostaju u razvoju (kristal dobiva zaobljen oblik, dijamant se vrlo često nalazi u ovom obliku).

Ima i uvrnutih kristala, rascijepljenih, deformiranih.

Unutarnja struktura kristala

Unutarnja struktura kristala je vrlo često zonalna. Svaka promjena kemijski sastav otopina gdje kristal raste uzrokuje vlastiti sloj. Zonska struktura je posljedica pulsiranja i promjena u kemijskom sastavu otopina za napajanje, tj. ovisno o tome što je kristal jeo u mladosti, promijenit će npr. boju zona.

U transverzalnom prijelomu vidi se sektorska struktura, koja je usko povezana sa zonalnošću i posljedica je promjena u sastavu medija.

Inkluzije u kristalima

Sve inkluzije dijele se na homogene i heterogene. Također se dijele prema vremenu nastanka na:

1. Ostatak (relikt) - čvrsta faza, koja predstavlja tvar koja je postojala i prije rasta kristala.

2. Singenetski - inkluzije koje su nastale rastom kristala.

3. Epigeni - nastaju nakon stvaranja kristala.

Od najvećeg interesa za kristalografiju su rezidualne i singenetske inkluzije.

Metode proučavanja inkluzija u kristalima

I.P. Ermakov i Yu.A. Dolgov je dao veliki doprinos proučavanju inkluzija, a danas postoje dvije glavne metode za proučavanje inkluzija u kristalima:

1. Metoda homogenizacije– skupina metoda koja se temelji na principu pretvaranja inkluzija u homogeno stanje; u pravilu se to postiže zagrijavanjem. Na primjer, mjehurići u kristalu su tekući, a zagrijavanjem na određenu temperaturu postaju homogeni, tj. tekućina postaje plin. Ova metoda uglavnom radi na prozirnim kristalima.

2. Metoda dešifriranja- promjenom temperature i tlaka kristal i njegovi uključci se izbacuju iz ravnoteže i uključci se dovode do eksplozije.

Kao rezultat toga dobivaju se podaci o temperaturi i tlaku nastanka kristala s zatvorenim plinovima, tekućinama ili čvrstom fazom u obliku inkluzije.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja jednostavno je. Koristite obrazac u nastavku

Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

Domaćin na http://www.allbest.ru/

1 . opće karakteristike geoloških disciplina

Znanosti mineralogije, kristalografije i petrografije povijesno su se odvojile od znanosti o materijalnom sastavu, građi i povijesti razvoja Zemlje tzv. geologija.

Kristalografija proučava nastanak, oblik i fizikalno-kemijska svojstva kristala koji izgrađuju razne minerale.

Metalografija- znanost koja proučava strukturu i svojstva metala i uspostavlja vezu između njihova sastava, strukture i svojstava.

Mineralogija izdvojila se kao znanost o prirodnim kemijskim spojevima zvanim mineralima. Mineralogija proučava sastav i građu minerala, uvjete za njihov nastanak i promjenu.

Petrografija- znanost o stijenama, njihovom sastavu, strukturi, klasifikaciji, uvjetima nastanka.

Te su znanosti neraskidivo povezane s praktičnim potrebama metalurške i drugih industrija. Ne postoji niti jedna industrija u kojoj se minerali ne koriste prirodni oblik, ili bilo koje komponente izvedene iz njih. Poznavanje minerala, njihovog sastava, raznih svojstava i područja praktične primjene potrebno je stručnjacima koji rade u različitim djelatnostima.

Mminerali nazivamo kemijske elemente ili spojeve koji nastaju u zemljinoj kori, vodenoj ljusci ili atmosferi kao rezultat različitih fizikalno-kemijskih procesa (bez ikakvih intervencija).

Minerali mogu biti jedno kemijski element: dijamant (C); grafit (C); sumpor (S); zlato (Au) ili mogu biti spojevi stalnog ili promjenjivog sastava:

Spojevi stalnog sastava (lavinski spar; kvarc; kalcij)

Spojevi promjenjivog sastava: olivini u rasponu sastava od Mg 2 (SiO 4) forsterita do Fe 2 (SiO 4) fajalita.

Većina minerala su čvrste, kristalne tvari. Iako se pojedinačni minerali nalaze u kriptokristalnom obliku (obično koloidno-dispergiranom) stanju.

U prirodi minerali mogu biti raspršeni u obliku sitnih čestica ili prisutni u velikim nakupinama. U isto vrijeme mogu se pojaviti minerali iste tvari drugačiji oblik. To uzrokuje poteškoće u vanjskom određivanju minerala uključenih u bilo koju stijenu.

Trenutno je poznato oko 3800 različitih minerala, od kojih je samo 250-300 široko rasprostranjeno i ima praktičnu vrijednost. To su rude željeznih, obojenih metala i rijetkih metala, sirovine za proizvodnju Građevinski materijal, sirovine za kemijsku industriju, drago i drugo kamenje.

Budući da minerali imaju pravilan raspored atoma, zbog svoje kristalne strukture, tekućine, plinovi, umjetni čvrsta tijela i prirodne atmosferske tvari.

Minerali se međusobno razlikuju po kemijskom sastavu i kristalnoj strukturi.

Nazivaju se minerali koji imaju istu kristalnu strukturu, ali se razlikuju po kemijskom sastavu izomorfan.

Nazivaju se minerali istog kemijskog sastava, ali različite kristalne strukture polimorfni(primjer polimorfnih minerala: dijamant i grafit).

1.1 Morfologija minerala (oblici pronalaska minerala u prirodi)

U prirodi se minerali nalaze u obliku:

pojedinačni kristali;

Parovi;

jedinice.

dvojnik zove takovo prirodno srastanje dvaju kristala, u kojemu se jedan pojedinac može dobiti iz drugoga ili refleksijom u stanovitoj ravnini (blizanac) ili rotacijom oko stanovite osi (blizanac).

Najčešće se minerali javljaju u obliku slučajnih nepravilnih nakupina. agregati. Agregati se mogu sastojati od kristala jednog minerala (monomineralni agregati) ili više agregata (polimineralni agregati).

Agregati se dijele na:

Krupnozrnati (više od 5 mm);

Srednje zrnat (1-5 mm);

Fino zrnat (manje od 1 mm).

Oblici zrna koji čine agregate su: ljuskasti, vlaknasti, zemljasti. Razlikuju se sljedeći morfološki tipovi agregata:

Druze su izrasline dobro oblikovanih kristala, različite visine i različito usmjerene, ali pričvršćene na jednom kraju za zajedničku ravnu ili konkavnu bazu.

Sekreti su mineralne tvorevine koje ispunjavaju šupljine u stijenama. Ispunjavanje šupljina nastaje kao rezultat postupnog taloženja tvari na njihovim stijenkama od periferije do središta.

Konkrecije - formacije zaobljenog oblika, obično imaju radijalno blistavu ili školjkastu strukturu. Za razliku od sekrecije, taloženje tvari događa se od središta prema periferiji.

Ooliti su male kuglaste tvorevine s koncentričnom strukturom ljuske.

Pseudooliti - formacije slične oolitima, ali nemaju strukturu koncentrične ljuske.

Dendriti su agregati poput stabla koji podsjećaju na lišće paprati, grane drveća.

1.2 Fizička svojstva minerali

Glavna fizikalna svojstva minerala koja omogućuju njihovo određivanje po vanjskim obilježjima su: boja, boja linija, nijansa, sjaj, stupanj prozirnosti, tvrdoća, cijepanje, lom, specifična težina, magnetizam, lomljivost, savitljivost, fleksibilnost itd.

Boja jedno je od karakterističnih fizikalnih svojstava minerala. Za isti mineral, ovisno o kemijskom sastavu, strukturi, mehaničkim i kemijskim nečistoćama, boja može biti različita. Po boji se mogu prosuditi uvjeti za nastanak minerala i njihova pripadnost određenom ležištu.

Akademik A.E. Fersman razlikuje tri vrste mineralnih boja: idiokromatske, alokromatske i pseudokromatske.

Idiokromatska - vlastita boja minerala.

Alokromatski - posljedica prisutnosti inkluzija stranih mehaničkih nečistoća u mineralu.

Pseudokromatski - fenomen difrakcije svjetlosnih zraka iz bilo koje unutarnje pukotine.

Boja crtice- trag koji ostavlja mineral na neglaziranoj porculanskoj ploči. Ovo je boja usitnjenog mineralnog praha.

obezbojenje- pojava kada mineral, pored glavne boje u tankom površinskom sloju, ima dodatnu boju.

dekoltea- sposobnost nekih minerala da se cijepaju ili cijepaju duž određenih ravnina uz stvaranje glatkih, ravnih, sjajnih površina.

1.3 Geneza minerala (okostvaranje minerala u prirodi)

Procesi stvaranja minerala mogu se podijeliti na:

1) Endogeni (događaju se unutar zemlje i povezani su s magmatskom aktivnošću);

2) egzogeni (nastaju na površini zemlje, očituju se u djelovanju atmosferskih agenasa i površinskih vodenih otopina, kao iu biokemijskom djelovanju organizama (oksidacija, razgradnja);

3) Metamorfne (nastaju kao rezultat transformacije prethodno formiranih stijena kada se promijene fizikalni i kemijski uvjeti.

Paragenehjeminerali.

Parageneza je zajednička pojava minerala u prirodi, zbog zajedničkog procesa njihovog nastanka. Minerali se mogu formirati uzastopno ili istovremeno.

1.4 Pmetrografijaja

Petrografija- znanost koja proučava stijene, njihov mineralni i kemijski sastav, građu, rasprostranjenost i uvjete nastanka.

stijene nazivaju se mineralni agregati više ili manje stalnog kemijskog i mineralnog sastava, koji zauzimaju značajna područja zemljine kore. Stijene mogu biti monomineralne koje se sastoje od jednog minerala i polimineralne koje uključuju više minerala.

Monomineralno stijene - vapnenac i mramor (sastoje se od minerala kalcita), kvarcit (sastoji se od kvarca).

Polimineralno stijene - granit (glavni kamenotvorni minerali su feldspati (mikroklin, ortoklas, plagioklas), kvarc i tinjac (biotit, muskovit).

Poznato je oko tisuću vrsta stijena, koje se prema uvjetima nastanka (generaze) dijele u tri klase:

1. Magmatska( ili lutalica). Nastaju od magme smrznute u utrobi Zemlje ili na njezinoj površini, tipične su visokotemperaturne formacije.

2. Sedimentni. Oni su ispunjeni i preobraženi proizvodi razaranja prethodno nastalih stijena, ostaci organizama i njihovi metabolički produkti; Stvaranje sedimentnih stijena događa se na površini Zemlje pri uobičajenim temperaturama i normalnom tlaku, uglavnom u vodenom okolišu.

3. Metamorfni. Nastala na velike dubine zbog promjena u sedimentnim i magmatskim stijenama pod utjecajem različitih endogenih procesa (visoke temperature i tlakovi, plinovite tvari koje se oslobađaju iz magme i dr.).

2 . Osnove kristalografije

Kristalografija se dalje dijeli na: geometrijsku kristalografiju, kristalokemijsku i fizikalnu kristalografiju.

Geometrijska kristalografija razmatra opće obrasce građe kristalnih tvari koje tvore njihove kristale, kao i simetriju i sistematiku kristala.

kristalokemija proučava odnos između struktura i kemijskih svojstava kristalne tvari, kao i opis strukture kristala

Fizička kristalografija opisuje fizikalna svojstva kristala (mehanička, optička, toplinska, električna i magnetska).

2 .1 Osnovegeometrijska kristalografija

Značajke kristalnog stanja. Riječ "kristal" uvijek je povezana s idejom poliedra jednog ili drugog oblika. Međutim, kristalne tvari karakterizira ne samo sposobnost davanja formacija određenog oblika. Glavna značajka kristalnih tijela je njihova anizotropija- ovisnost niza svojstava (vlačna čvrstoća, toplinska vodljivost, stišljivost i dr.) o smjeru u kristalu.

Creečelici- čvrsta tijela oblikovana u obliku geometrijski pravilnih poliedra.

a) kamena sol b) kvarc; c) magnetit

Slika 1. Kristali

Elementi ograničenja kristala su: ravnine - lica; crte sjecišta rubova - rebra; točke sjecišta rubova - vrhovi.

Domaćin na http://www.allbest.ru/

Domaćin na http://www.allbest.ru/

Slika 2. Elementi restrikcije kristala

Elementarne čestice (atomi, ioni ili molekule) u kristalima smještene su u obliku prostorne rešetke.

Prostorna rešetka je sustav točaka smještenih na vrhovima paralelnih paralelopipeda koji su paralelni i susjedni duž cijelih stranica, bez praznina koje ispunjavaju prostor.

Slika 3. Prostorna rešetka kristala

mineral kristalni plastični metal

Elementarni paralelopipedi koji čine prostornu rešetku kristala nazivaju se elementarne stanice.

Parametri takve ćelije su: tri kuta između, uzetih kao glavne osi, i tri segmenta (A, B, C) udaljenosti između čvorova duž tih osi.

Slika 4. Parametri jedinične ćelije

Određeni raspored čestica u kristalima u obliku prostorne rešetke određuje niz posebnih svojstava kristalnih tvari - jednolikost, anizotropiju, sposobnost samorezanja, tj. rastu u obliku pravilnih poliedara).

Ujednačenost znači da su svojstva kristala ista u svim njegovim točkama.

Anizotropija kristala leži u disparitetu u različitim smjerovima većine njihovih fizičkih svojstava (mehaničkih, optičkih i drugih).

Sposobnost samoograničenja leži u činjenici da, pod povoljnim uvjetima rasta, tvore pravilne poliedre, čija su lica plosnate mreže prostorne rešetke.

Ako stavite komad kristala nepravilnog oblika u otopinu s odgovarajućim uvjetima, tada će nakon nekog vremena dobiti rubove i poprimiti oblik pravilnog poliedra, karakterističnog za kristale ove tvari.

Transformacija kuglice izrezane iz kubičnog kristala kamene soli u zasićenoj otopini natrag u kubični kristal.

Slika 5. Shema transformacije

Kristale minerala najčešće karakterizira prisutnost lica određene vrste, iako se u rijetkim slučajevima vanjski oblici kristala istog minerala mogu razlikovati ovisno o uvjetima nastanka.

Zakoni geometrijske kristalografije od velike su važnosti za proučavanje kristala.

Prvi zakon:Zakon stalnosti fasetnih kutova-Stenov zakon: za različite kristale iste tvari, bez obzira na veličinu i oblik, između odgovarajućih lica pod danim uvjetima je konstantna.

Slika 6. Razni kristali kvarca

Drugi zakon-zakon racionalnosti odnosa parametara. Ayuijev zakon.

Na jednom kristalu mogu se naći samo takve figure, čiji se parametri lica odnose na parametre lica jednostavnog oblika, uzetih kao glavni, kao racionalni brojevi.

Kristalna simetrija

Kristalna simetrija leži u redovnom ponavljanju identičnih lica, rubova, uglova u ovom kristalu.

Uvjetne slike, s obzirom na koje se promatra simetrija, nazivaju se elementi simetrije. Tu spadaju: ravnina simetrije, os simetrije, središte i vrh.

Ravnina simetrije- ovo je zamišljena ravnina koja dijeli kristalni poliedar na dva jednaka dijela, od kojih je jedan zrcalna slika drugog.

Broj ravnina simetrije u kristalima označen je brojem ispred uvjetnog simbola ravnine simetrije, slovom P.

Kristali ne mogu imati više od devet ravnina simetrije.

Os simetrije- zamišljena ravna linija koja prolazi kroz kristal i, kada se okrene za 360 °, lik se kombinira sa samim sobom određeni broj puta (n puta). Naziv osi ili njezin redoslijed određen je brojem kombinacija tijekom potpunog okretaja oko osi (360 stupnjeva) kristala.

Kristali imaju osi drugog, trećeg, četvrtog i šestog reda.

Osi simetrije se označavaju slovom L i simbolom koji označava redoslijed osi simetrije (L 1, L 2, L 3, L 4, L 6).

Uz uobičajene osi simetrije, postoje inverzijske i zrcalno-rotacijske osi. Ako su dostupni, da bi se lik poravnao sam sa sobom, rotacija oko osi mora biti popraćena rotacijom za 180 ° oko osi okomite na zadanu (inverzija), ili zrcalnim odrazom od ravnine.

Centar simetrije C naziva se točka koja prepolovljuje bilo koju liniju koja prolazi kroz nju, povučenu do sjecišta s licima figure.

Godine 1867. A.V. Gadolin je matematički pokazao da je moguće postojanje 32 tipa simetrije kristalnih oblika, od kojih svaki karakterizira određena kombinacija elemenata simetrije.

Sve vrste simetrije kristala podijeljene su u tri kategorije: niža, srednja i viša. Kristali najniže kategorije nemaju osi višeg reda - više od druge; srednju kategoriju karakterizira jedna os višeg reda, najviša - nekoliko takvih osi. Kategorije su podijeljene u kristalne sustave ili singonije.

Singonija je skup elemenata simetrije s istim brojem osi istog reda. Ukupno ima sedam singonija: triklinska, monoklinska, rombska, trigonalna, heksagonalna, kubična, tetragonalna.

Najniža kategorija uključuje tri singonije - triklinsku, monoklinsku i rombsku. U kristalima triklinskog kristalnog sustava ne postoje ni osi ni ravnine simetrije: centar simetrije također može biti odsutan. Monoklinski kristali mogu imati i os i ravninu simetrije, ali ne mogu imati više osi ili ravnina simetrije. Rombični sustav karakterizira prisutnost nekoliko elemenata simetrije - nekoliko osi ili ravnina.

Nužan uvjet za nastanak kristala visoke simetrije je simetrija njihovih sastavnih čestica. Budući da većina molekula nije simetrična, kristali visoke simetrije čine samo mali dio ukupnog broja poznatih.

Poznati su mnogi slučajevi kada ista tvar postoji u različitim kristalnim oblicima, tj. razlikuje se po unutarnjoj strukturi, a time i po fizikalno-kemijskim svojstvima. Takva se pojava naziva polimorfizam.

Među kristalnim tijelima, fenomen se također često opaža izomorfizam- svojstvo atoma, iona ili molekula da se međusobno zamjenjuju u kristalnoj rešetki, tvoreći mješovite kristale. Miješani kristali savršeno su homogene smjese čvrste tvari su čvrste otopine supstitucije. Stoga možemo reći da je izomorfizam sposobnost stvaranja supstitucijskih čvrstih otopina.

Kristalni oblici

Osim elemenata simetrije, kristale karakterizira i vanjski oblik. Dakle, kocka i oktaedar imaju iste elemente simetrije, ali su vanjski oblik i broj stranica različiti.

kristalni oblik je skup svih svojih lica. Razlikovati jednostavne i složene oblike.

jednostavnog oblika naziva se takav oblik čije su sve plohe međusobno povezane elementima simetrije, odnosno to su kristali koji se sastoje od identičnih ploha koje imaju simetričan raspored (kocka, oktaedar, tetraedar)

Jednostavne forme mogu biti zatvorene u prostornom ciklusu (zatvorene forme) ili otvorene, ne zatvarajući prostor sa svih strana.

Otvoreni jednostavni oblici uključuju:

Monoedar, diedar, pinanoid, piramide, prizme

Zatvoreni jednostavni oblici uključuju:

Dipiramide, romboedar, tetraedar, kocka, oktaedar itd.

Slika 7. Jednostavni kristalni oblici

Složen oblik ili kombinacija zove se takav oblik, koji se sastoji od dva ili više prostih oblika, t j . kristalnih ploha ima više vrsta, a međusobno nisu povezani elementima simetrije.

Jednostavni i složeni oblici kristala iznimno su rijetki u prirodi. Odstupanja pravih kristala od opisanih jednostavnih oblika uzrokovana su nejednakom razvijenošću ploha zbog utjecaja na nastanak kristala uvjeta sredine u kojoj nastaje.

Ponekad, uz stvaranje pojedinačnih monokristala, nastaju njihova različita srastanja. Jedan takav slučaj je formiranje blizanaca od dva ili više kristala koji rastu zajedno u pogrešnom položaju. Takav proces se zove bratimljenje. Stvaranje ovakvih izraslina obično je uzrokovano raznim komplikacijama procesa kristalizacije (promjene temperature, koncentracije otopina itd.)

Postoje primarni (koji nastaju tijekom kristalizacije) blizanci i sekundarni blizanci koji nastaju kao rezultat bilo kakvih utjecaja.

Osim međusobnog srastanja kristala jedne tvari, moguće je i pravilno srastanje kristala razne tvari ili polimorfne modifikacije jedne tvari, kristalizirajući u različitim singonijama. Ovaj proces se zove - epitaksija.

3 . Osnove kristalokemije

Unutarnja struktura kristala u konačnici određuje sve njegove značajke: oblik kristala, fizikalna i kemijska svojstva.

Prostorna rešetka- ovo je sustav točaka smještenih na vrhovima jednakih paralelno orijentiranih i susjednih paralelopipeda duž cijelih lica, ispunjavajući prostor bez praznina.

Prostorna rešetka se sastoji od beskonačnog niza paralelopipeda (elementarnih ćelija) jednake veličine i oblika. Francuski znanstvenik O. Brave 1855. godine utvrdio je da postoji samo 14 vrsta prostornih rešetki (slika 8). Ove ćelije su podijeljene u dvije grupe:

1) Primitivni, čiji se svi čvorovi nalaze samo na vrhovima elementarnih ćelija.

2) Složeni čvorovi, koji se nalaze ne samo na vrhovima elementarnih ćelija, već i na stranama, rubovima iu volumenu.

1 - triklinika;

2 i 3 - monoklinski;

4,5,6 i 7 - rombični;

8 - šesterokutni;

9 - romboedarski;

10 i 11 - tetragonalni;

12, 13 i 14 su kubični.

Slika 8. Četrnaest prostornih rešetki O. Brave

Osim navedenih klasifikacija strukture kristala prema vrsti prostornih rešetki, postoji podjela strukture kristala na vrste kemijske veze između atoma u kristalu.

Postoje sljedeće vrste kemijskih veza:

A) ionski

B) metal

B) kovalentni ili molekularni

D) Van - der - Waalsov ili rezidualni

D) vodik

ionski ( heteropolarna) veza opaža se u ionskim kristalnim strukturama i javlja se između dva jednoliko nabijena iona. Spojevi s ionskim vezama dobro se otapaju u vodenim otopinama. Takvi spojevi ne provode dobro struju.

kovalentni(homeopolarna) veza se ostvaruje u atomskim i djelomično ionskim kristalnim strukturama zbog pojave zajedničkih elektrona u susjednim atomima. Ova veza je vrlo jaka, što objašnjava povećanu tvrdoću minerala s kovalentnom vezom. Minerali s ovom vezom su dobri izolatori i netopljivi su u vodi.

metal veza se očituje samo u atomskim zgradama. Karakterizira ga činjenica da se jezgre atoma nalaze u čvorovima kristalne rešetke, kao da su uronjene u plin koji se sastoji od slobodnih elektrona koji se kreću poput čestica plina. Atom predaje svoje elektrone i postaje pozitivno nabijen ion. Dani elektroni nisu dodijeljeni nijednom atomu, već su, takoreći, u zajedničkoj uporabi.

Ova veza određuje snagu strukture. Slobodno kretanje elektrona određuje sljedeća svojstva: dobru električnu i toplinsku vodljivost, metalni sjaj, kovnost (npr. samorodni metali)

Kombi - der-Waals (preostalo) veza je između dvije molekule. Iako je svaka molekula elektrostatski neutralna iu njoj su svi naboji uravnoteženi, mnoge su molekule dipol, tj. težište svih pozitivno nabijenih čestica molekule ne poklapa se s težištem svih negativno nabijenih čestica. Kao rezultat toga, različiti dijelovi jedne molekule dobivaju određeni naboj. Zbog toga nastaju zaostale veze između dviju molekula. Van der Waalsove sile su vrlo male. Kristalne strukture s ovom vezom su dobri dielektrici, karakterizira ih mala tvrdoća i krhkost. Ova vrsta veze karakteristična je za organske spojeve. Dakle, možemo reći da priroda veze određuje sva osnovna svojstva kristalnih tvari.

Treba napomenuti da kristali mogu imati jednu vrstu veze, takvi se kristali nazivaju homodesmičan i mješovite vrste veza, takvi se kristali nazivaju heterodesmički.

U nizu minerala (kristala leda) vodikova veza ima važnu ulogu. Nastaju kao rezultat interakcije atoma vodika jedne molekule s atomom dušika, kisika, klora susjednih molekula. Vodikove veze jače su od van der Waalsovih veza, ali mnogo slabije od svih ostalih vrsta veza.

3 .1 Atomski i ionski radijusi. Coordincijski broj. Motivi strukture

Atomi i ioni koji čine kristalne strukture raznih minerala nalaze se na različitim udaljenostima jedni od drugih. Ove vrijednosti ovise o naboju iona, termodinamičkim uvjetima itd.

Ta se vrijednost naziva - atomski (ionski radijus). Atomski (ijedan) radijus zove se minimalna udaljenost na koju se središte sfere danog atoma može približiti površini susjednih atoma.

Naziva se broj najbližih atoma (iona) koji okružuju dani atom (ion). koordinacijski broj.

Postoje tri načina prikazivanja kristalnih struktura.

1 Metoda prikazivanja struktura s kuglama.

2 Metoda prikazivanja konstrukcija crtanjem težišta lopti.

3 Metoda prikaza struktura koordinacijskim poliedrima - ova metoda je pogodna za prikaz složenih struktura. Budući da se različiti minerali sastoje od kristalnih struktura različitih oblika (oktaedar, kocka itd.).

Struktura kristalnih tvari određena je i oblikom samih koordinacijskih poliedra i prirodom njihove kombinirane interakcije, tj. motiv strukture.

Postoje sljedeći motivi struktura:

1 Koordinacijski motiv strukture. U tom su slučaju svi koordinacijski poliedri međusobno povezani zajedničkim plohama i bridovima.

2 otoko strukturi motiva. Odvojeni koordinacijski poliedri se međusobno ne dodiruju i povezani su zajedničkim kationima i anionima.

3 Motivi lančića i vrpci strukture. U tom su slučaju koordinacijski poliedri međusobno povezani u beskonačne lance produžene u jednom smjeru.

4 slojeviti motiv strukture. Koordinacijski poliedri međusobno su povezani u beskonačnim slojevima u dvije dimenzije. Unutar sloja pojedini poliedri su blizu jedan drugome. Pojedinačni slojevi nalaze se na znatnoj udaljenosti jedan od drugog.

5 Motiv okvira strukture. U ovom slučaju sve koordinacijske figure su međusobno povezane samo jednim vrhom u okvire koji su beskonačni u tri dimenzije.

Motiv kristalnih struktura određuje mnoga fizikalna svojstva.

Dakle, fizikalna svojstva kristalnih tvari određena su uglavnom sastavom samih atoma i iona koji čine kristalne strukture (specifična težina, boja), vrstom veze (električna vodljivost, toplinska vodljivost, tvrdoća, podatnost, topljivost) , te motiv strukture (tvrdoća).

4 . Defekti u kristalima

Metalni kristali su obično mali. Stoga se metalni proizvod sastoji od vrlo velikog broja kristala.

Takva se struktura naziva polikristalna. U polikristalnom agregatu pojedinačni kristali ne mogu poprimiti pravilan oblik. Kristali nepravilnog oblika u polikristalnom agregatu nazivaju se žitarice, ili kristaliti. Međutim, ovo stanje nije jedino. Hladna plastična deformacija (valjanje, izvlačenje itd.) dovodi do preferirane orijentacije zrna (tekstura). Stupanj preferencijalne orijentacije može biti različit i varira od slučajne distribucije do stanja u kojem su svi kristali orijentirani na isti način.

Vrlo sporim odvođenjem topline tijekom kristalizacije, kao i uz pomoć drugih posebnih metoda, može se dobiti komad metala, koji je monokristal, tzv. monokristal. Monokristali velikih dimenzija (težine nekoliko stotina grama) izrađuju se za znanstvena istraživanja, kao i za neke posebne grane tehnike (poluvodiči).

Istraživanja su pokazala da unutarnja kristalna struktura zrna nije ispravna.

Odstupanja od idealnog rasporeda atoma u kristalima nazivaju se defekti. Oni imaju velik, ponekad i presudan utjecaj na svojstva kristalnih tvari.

Pogrešan raspored pojedinih atoma u kristalnoj rešetki stvara točkasti nedostaci. U kristalu koji se sastoji od identičnih atoma, na primjer, u metalnom kristalu, jedan od atoma može biti odsutan u nekom dijelu rešetke. Na njegovom mjestu bit će šupljina, oko nje - iskrivljena struktura. Takav kvar se zove slobodno mjesto. Ako atom dane tvari ili atom nečistoće padne između atoma na mjestima rešetke, tada defekt ugradnje(Slika 9).

Slika postaje kompliciranija pri prijelazu iz metalnog kristala u ionski. Ovdje se mora poštivati ​​elektroneutralnost, stoga je stvaranje defekata povezano s preraspodjelom naboja. Dakle, pojavu praznine kationa prati pojava praznine aniona; ova vrsta defekta u ionskom kristalu naziva se defekt Schottky. Uvođenje iona u intersticijsko mjesto popraćeno je pojavom praznog mjesta na njegovom prijašnjem mjestu, što se može smatrati centrom naboja suprotnog predznaka; ovdje imamo defekt Frenkel. Ova su imena dana u čast austrijskog znanstvenika Schottkyja i sovjetskog fizičara Ya.I. Frenkel.

Točkasti defekti nastaju iz različitih razloga, uključujući i kao rezultat toplinskog gibanja čestica. Prazna mjesta se mogu kretati po kristalu - susjedni atom padne u prazninu, njegovo mjesto se oslobodi itd. To objašnjava difuziju u čvrstim tvarima i ionsku vodljivost kristala soli i oksida, koji postaju vidljivi na visokim temperaturama.

Uz točkaste nedostatke koji se razmatraju u kristalima, uvijek postoje i dislokacije- defekti povezani s pomicanjem redova atoma. Iščašenja su rubna i vijčana. Prvi su posljedica loma ravnina ispunjenih atomima; drugi - međusobnim pomakom osi okomito na nju. Dislokacije se mogu kretati po kristalu; ovaj se proces događa tijekom plastične deformacije kristalnih materijala.

Zamislite da se iz nekog razloga u kristalnoj rešetki pojavi dodatna poluravnina atoma, tzv. ekstraravnina(Slika 10). Oblikuje se rub 3-3 takve ravnine defekt linije(nesavršenost) rešetke, koja se zove rubna dislokacija. Rubna dislokacija može se protezati u duljinu preko mnogo tisuća parametara rešetke, može biti ravna, ali se također može saviti u jednom ili drugom smjeru. U granicama se može uvijati u spiralu, tvoreći vijčanu dislokaciju. Oko dislokacije nastaje zona elastične distorzije rešetke. Udaljenost od središta defekta do mjesta rešetke bez izobličenja uzima se jednakom širini dislokacije; mala je i jednaka nekoliko atomskih udaljenosti.

a - slobodna radna mjesta; b - supstituirani atom; ugrađeni atom

Slika 9. Shema točkastih defekata

Slika 10. Dislokacija u kristalnoj rešetki

Slika 11. Pomicanje dislokacije

Zbog izobličenja rešetke u području dislokacija (slika 11, a), potonja se lako pomiče iz neutralnog položaja, a susjedna ravnina, prelazeći u srednji položaj (slika 11, b), pretvara se u ekstra ravnina (Slika 11, c), tvoreći dislokaciju duž rubnih atoma. Dakle, dislokacija se može kretati (ili bolje rečeno, prenositi poput štafete) duž određene ravnine (ravnina klizanja) koja se nalazi okomito na ekstraravninu. Prema suvremenim idejama, u običnim čistim metalima gustoća dislokacija, t.j. broj dislokacija u 1 cm 3 prelazi milijun.. Mehanička svojstva metala ovise o broju dislokacija a posebno o njihovoj sposobnosti gibanja i umnožavanja.

Dakle, pravilnost kristalne strukture narušena je dvjema vrstama nedostataka - točkastim ( slobodna radna mjesta) i linearni ( dislokacije). Prazna mjesta se stalno pomiču u rešetki kada atom koji je uz nju prijeđe u "rupu", ostavljajući svoje staro mjesto praznim. Povećanje temperature i toplinske pokretljivosti atoma povećava broj takvih događaja i povećava broj slobodnih mjesta.

Linearni defekti se ne kreću spontano i kaotično, poput praznina. No, dovoljno je malo naprezanje da se dislokacija počne pomicati, formirajući ravninu, au presjeku liniju klizanja. S(Slika 12). Kao što je gore spomenuto, oko dislokacija se stvara polje iskrivljene kristalne rešetke. Energija izobličenja kristalne rešetke karakterizirana je tzv Burgers vektor.

Slika 12. Ravnina smicanja (C) kao trag kretanja dislokacije (A-A); B-izvanravnina

Ako se oko dislokacije + nacrta kontura ABCD (slika 13), tada će se presjek konture BC sastojati od šest segmenata, a presjek AB od pet. Razlika BC-AD=b, gdje je b veličina Burgersovog vektora. Ako je više dislokacija (zona distorzije kristalne rešetke koje se preklapaju ili stapaju) zaokruženo konturom, tada njezina vrijednost odgovara zbroju Burgersovih vektora svake dislokacije. Sposobnost pomicanja dislokacija povezana je s veličinom Burgersovog vektora.

Slika 13. Shema za određivanje Burgersovog vektora za linearnu dislokaciju

4.1 Površinski nedostaci

Defekti površinske rešetke uključuju greške slaganja i granice zrna.

Kvar pakiranja. Tijekom kretanja obične potpune dislokacije, atomi sekvencijalno prelaze iz jednog ravnotežnog položaja u drugi, a tijekom kretanja djelomične dislokacije, atomi se pomiču u nove položaje koji nisu tipični za danu kristalnu rešetku. Kao rezultat toga, u materijalu se pojavljuje nedostatak pakiranja. Pojava grešaka slaganja povezana je s kretanjem parcijalnih dislokacija.

U slučaju kada je energija greške slaganja visoka, cijepanje dislokacije na djelomične je energetski nepovoljno, a u slučaju kada je energija greške slaganja niska, dislokacije se cijepaju na djelomične, a slaganje između njih se pojavljuje greška. Materijali s niskom energijom greške pri slaganju su jači od materijala s visokom energijom greške pri slaganju.

granice zrna su usko prijelazno područje između dva kristala nepravilnog oblika. Širina granica zrna, u pravilu, iznosi 1,5–2 međuatomske udaljenosti. Budući da su atomi na granicama zrna pomaknuti iz ravnotežnog položaja, energija granica zrna je povećana. Energija granice zrna bitno ovisi o kutu pogrešne orijentacije kristalnih rešetki susjednih zrna. Pri malim kutovima pogrešne orijentacije (do 5 stupnjeva) energija granice zrna je praktički proporcionalna kutu pogrešne orijentacije. Pri kutovima pogrešne orijentacije većim od 5 stupnjeva, gustoća dislokacija na granicama zrna postaje tolika da se jezgre dislokacija spajaju.

Ovisnost energije granice zrna (Egr) o kutu pogrešne orijentacije (q). qsp 1 i qsp 2 - kutovi pogrešne orijentacije posebnih granica.

Pri određenim kutovima pogrešne orijentacije susjednih zrna, energija granica zrna naglo opada. Takve granice zrna zovu se posebne. Prema tome, kutovi pogrešne orijentacije granica, pri kojima je energija granica minimalna, nazivaju se posebnim kutovima. Pročišćavanje zrna dovodi do povećanja električnog otpora metalnih materijala i smanjenja električnog otpora dielektrika i poluvodiča.

5 . Atomsko-kristalna struktura

Svaka tvar može biti u tri agregatna stanja - krutom, tekućem i plinovitom.

Čvrsta tvar pod utjecajem sile teže zadržava svoj oblik, a tekućina se širi i poprima oblik posude. Međutim, ova definicija nije dovoljna za karakterizaciju agregatnog stanja.

Na primjer, tvrdo staklo se zagrijavanjem omekšava i postupno prelazi u tekuće stanje. Obrnuti prijelaz također će se odvijati glatko - tekuće staklo se zgušnjava kako se temperatura smanjuje i na kraju se zgušnjava u "kruto" stanje. Staklo nema određenu temperaturu prijelaza iz tekućeg u "kruto" stanje i ne postoji temperatura (točka) oštre promjene svojstava. Stoga je prirodno "čvrsto" staklo smatrati jako zgusnutom tekućinom.

Stoga prijelaz iz krutog u tekuće i iz tekućeg u kruto stanje(kao i iz plinovitog u tekuće) javlja se na određenoj temperaturi i prati ga oštra promjena svojstava.

U plinovima nema pravilnosti u rasporedu čestica (atoma, molekula); čestice se kreću nasumično, odbijaju jedna drugu, a plin nastoji zauzeti što veći volumen.

U čvrstim tijelima raspored atoma je izvjestan, pravilan, sile međusobnog privlačenja i odbijanja su uravnotežene, a čvrsto tijelo zadržava svoj oblik.

Slika 14. Područja krutog, tekućeg i plinovitog stanja ovisno o temperaturi i tlaku

U tekućini čestice (atomi, molekule) zadržavaju samo tzv zatvori red, oni. u prostoru se pravilno nalazi mali broj atoma, a ne atomi cijelog volumena, kao u čvrstom tijelu. Red kratkog dometa je nestabilan: ili nastaje ili nestaje pod djelovanjem energetskih toplinskih vibracija. Dakle, tekuće stanje je, takoreći, posredno između krutog i plinovitog; pod odgovarajućim uvjetima moguć je izravan prijelaz iz krutog u plinovito stanje bez međutaljenja - sublimacija(Slika 14). Pravilan, pravilan raspored čestica (atoma, molekula) u prostoru karakterizira kristalno stanje.

Kristalnu strukturu možemo zamisliti kao prostornu rešetku u čijim se čvorovima nalaze atomi (slika 15).

Kod metala u čvorovima kristalne rešetke nema atoma, već pozitivno nabijenih atoma, a između njih se kreću slobodni elektroni, no obično se kaže da u čvorovima kristalne rešetke postoje atomi.

Slika 15. Elementarna kristalna ćelija (jednostavna kubična)

5. 2 Kristalne rešetke metala

Kristalno stanje prvenstveno karakterizira određeni, pravilan raspored atoma u prostoru . To određuje da u kristalu svaki atom ima isti broj najbližih atoma - susjeda koji se nalaze na istoj udaljenosti od njega. Želja atoma (iona) metala da budu smješteni što bliže jedni drugima, što gušće, dovodi do toga da je broj kombinacija međusobnog rasporeda atoma metala u kristalima mali.

Postoji niz shema i metoda za opisivanje varijanti međusobnog rasporeda atoma u kristalu. Međusobni raspored atoma u jednoj od ravnina prikazan je dijagramom rasporeda atoma (slika 15). Zamišljene linije povučene kroz središta atoma tvore rešetku u čijim se čvorovima nalaze atomi (pozitivno nabijeni noni); ovaj tzv kristalna ravnina. Reproducira se višestruko ponavljanje kristalografskih ravnina poredanih paralelno prostorna kristalna rešetka, čiji su čvorovi mjesto atoma (iona). Mjere se udaljenosti između središta susjednih atoma angstrema(1 A 10 -8 cm) ili in kiloiks - kX x (1 kX=1,00202 A). Međusobni raspored atoma u prostoru i vrijednost međuatomskih udaljenosti utvrđuje se rendgenskom difrakcijskom analizom. Raspored atoma u kristalu vrlo je zgodno prikazati u obliku prostornih shema, u obliku tzv. elementarne kristalne stanice. Pod elementarnom kristalnom ćelijom podrazumijeva se najmanji kompleks atoma koji, kada se ponavlja u prostoru, omogućuje reprodukciju prostorne kristalne rešetke. Najjednostavniji tip kristalne ćelije je kubična rešetka. U jednostavnoj kubičnoj rešetki atomi nisu dovoljno čvrsto zbijeni. Želja atoma metala da zauzmu mjesta koja su najbliža jedni drugima dovodi do stvaranja rešetki drugih vrsta: kubično tijelo središte( slika 16, a), kubični s licem u središtu( slika 16, b) iheksagonalni zbijeni(slika 16 , e). Zbog toga metali imaju veću gustoću od nemetala.

Krugovi koji prikazuju atome nalaze se u središtu kocke i uz njezine vrhove (kocka s tjelesnim središtem), ili u središtima ploha i uz vrhove kocke (kocka s tjelesnim središtem), ili u obliku šesterokuta , unutar kojeg je također napola umetnut šesterokut čija su tri atoma gornje ravnine unutar šesterokutne prizme (heksagonalne rešetke).

Metoda snimanja kristalne rešetke prikazana na slici 16 je uvjetna (kao i svaka druga). Možda bi bilo ispravnije atome u kristalnoj rešetki prikazati u obliku kuglica koje se dodiruju (lijevi dijagrami na slici 16). Međutim, takva slika kristalne rešetke nije uvijek prikladnija od prihvaćene (desni dijagrami na slici 16).

a - kubično tijelo u središtu;

b - kubični lice u središtu;

c-heksagonalni tijesno pakirani

Slika 16. Elementarne kristalne ćelije

6 . Kristalizacija metala

6 .1 Tri agregatna stanja

Svaka tvar, kao što je poznato, može biti u tri agregatna stanja: plinovito, tekuće i kruto. Kod čistih metala pri određenim temperaturama dolazi do promjene agregatnog stanja: čvrsto stanje se zamjenjuje tekućim stanjem na talištu, tekuće stanje postaje plinovito na vrelištu. Prijelazne temperature ovise o tlaku (slika 17), ali su pri konstantnom tlaku sasvim određene.

Temperatura taljenja posebno je važna konstanta svojstava metala. Za različite metale varira u vrlo širokom rasponu - od minus 38,9 °C, za živu - najtopljiviji metal koji je na sobnoj temperaturi u tekućem stanju, do 3410 °C za najvatrostalniji metal - volfram.

Niska čvrstoća (tvrdoća) na sobnoj temperaturi topljivih metala (kositar, olovo, itd.) uglavnom je posljedica činjenice da je sobna temperatura za te metale manje udaljena od tališta nego za vatrostalne metale

Tijekom prijelaza iz tekućeg u čvrsto stanje formira se kristalna rešetka, pojavljuju se kristali. Takav proces se zove kristalizacija.

Energetsko stanje sustava koji ima ogroman broj čestica (atoma, molekula) obuhvaćenih toplinskim gibanjem karakterizira posebna termodinamička funkcija F, tzv. slobodna energija (slobodna energija F= (U - TS), gdje si - unutarnja energija sustava; T- apsolutna temperatura; S-entropija).

Slika 17. Promjena slobodne energije tekućeg i kristalnog stanja ovisno o temperaturi

Na temperaturi jednakoj T s, slobodne energije tekućeg i čvrstog stanja su jednake, metal u oba stanja je u ravnoteži. Ova temperatura T s i jesti ravnoteža ili teorijska temperatura kristalizacije.

Međutim, kada T s ne može doći do procesa kristalizacije (taljenja) budući da se na danoj temperaturi

Za početak kristalizacije potrebno je da proces bude termodinamički povoljan za sustav i da ga prati smanjenje slobodne energije sustava. Iz krivulja prikazanih na slici 17 vidljivo je da je to moguće samo kada se tekućina ohladi ispod točke T s. Temperatura na kojoj praktički počinje kristalizacija može se nazvati stvarna temperatura kristalizacije.

Hlađenje tekućine ispod ravnotežne temperature kristalizacije naziva se hipotermija. Ovi razlozi također određuju da se reverzna transformacija iz kristalnog stanja u tekuće stanje može dogoditi samo iznad temperature T s ova pojava se zove pregrijavanje.

Vrijednost ili stupanj superhlađenja je razlika između teorijske i stvarne temperature kristalizacije.

Ako je npr. teoretska temperatura kristalizacije antimona 631°C, a prije početka procesa kristalizacije tekući antimon je prehlađen na 590°C i kristaliziran na ovoj temperaturi, tada je stupanj prehlađenja P određeno razlikom 631-590=41°C. Proces prijelaza metala iz tekućeg u kristalno stanje može se prikazati krivuljama na koordinatama vrijeme - temperatura (slika 18).

Hlađenje metala u tekućem stanju prati postupno smanjenje temperature i može se nazvati jednostavnim hlađenjem, budući da nema kvalitativne promjene stanja.

Kada se postigne temperatura kristalizacije, na krivulji temperatura-vrijeme pojavljuje se horizontalna platforma, jer se odvođenje topline kompenzira toplinom koja se oslobađa tijekom kristalizacije. latentna toplina kristalizacije. Na kraju kristalizacije, tj. nakon potpunog prijelaza u kruto stanje, temperatura se ponovno počinje smanjivati, a kristalna krutina se hladi. Teoretski, proces kristalizacije je predstavljen krivuljom 1 . Krivulja 2 prikazuje stvarni proces kristalizacije. Tekućina se kontinuirano hladi do temperature pothlađivanja T p , ispod teorijske temperature kristalizacije T s. Kad se ohladi ispod temperature T s stvaraju se energetski uvjeti koji su potrebni za odvijanje procesa kristalizacije.

Slika 18. Krivulje hlađenja tijekom kristalizacije

6 .2 Mehanizamproces kristalizacije

Davne 1878. godine D.K. Chernov je, proučavajući strukturu čeličnog lijeva, istaknuo da se proces kristalizacije sastoji od dva elementarna procesa. Prvi proces je rađanje najmanjih čestica kristala, koje je Černov nazvao "rudimentima", a sada se zovu klice, ili centri kristalizacije. Drugi proces sastoji se u rastu kristala iz tih centara.

Najmanja veličina klice sposobne za rast naziva se kritična veličina embrija, a takav se zametak naziva održivi.

Oblik kristalnih formacija

Stvarni interes kristalizacije kompliciran je djelovanjem različitih čimbenika koji utječu na proces u tolikoj mjeri da uloga stupnja prehlađenja može postati kvantitativno sekundarna.

Tijekom kristalizacije iz tekućeg stanja, faktori kao što su brzina i smjer odvođenja topline, prisutnost neotopljenih čestica, prisutnost konvekcijskih struja tekućine itd., postaju od najveće važnosti za brzinu procesa i za oblik nastalih kristala.

Kristal raste brže u smjeru odvođenja topline nego u drugom smjeru.

Ako se na bočnoj površini rastućeg kristala pojavi kvrga, tada kristal stječe sposobnost rasta u bočnom smjeru. Kao rezultat toga nastaje stabloliki kristal, tzv dendrit, čija je shematska struktura, koju je prvi opisao D.K. Chernov, prikazana na slici 19.

Slika 19. Shema dendrita

Struktura ingota

Struktura lijevanog ingota sastoji se od tri glavne zone (slika 20). Prva zona - vanjska sitnozrnati piling 1, koji se sastoji od dezorijentiranih malih kristala – dendrita. Pri prvom kontaktu sa stjenkama kalupa u tankom susjednom sloju tekućeg metala dolazi do oštrog temperaturnog gradijenta i pojave superhlađenja, što dovodi do stvaranja velikog broja centara kristalizacije. Kao rezultat toga, kora dobiva fino zrnatu strukturu.

Druga zona ingota - zona stupčastih kristala 2. Nakon formiranja same kore mijenjaju se uvjeti odvođenja topline (zbog toplinskog otpora, zbog povećanja temperature stijenke kalupa i drugih razloga), temperaturni gradijent u susjednom sloju tekućeg metala naglo se smanjuje i, posljedično, , smanjuje se stupanj prehlađenja čelika. Kao rezultat toga, iz malog broja centara kristalizacije počinju rasti stupčasti kristali normalno orijentirani prema površini kore (tj. u smjeru odvođenja topline).

Treća zona ingota - jednakoosna kristalna zona3 . U središtu ingota više ne postoji određeni smjer prijenosa topline. “Temperatura metala koji se skrućuje ima vremena da se gotovo potpuno izjednači na različitim točkama, a tekućina se pretvara u kašasto stanje, takoreći, zbog stvaranja rudimenata kristala na svojim različitim točkama. Nadalje, rudimenti rastu sa sjekirama - granama u različitim smjerovima, susrećući se jedni s drugima ”(Chernov D.K.). Kao rezultat ovog procesa nastaje struktura s jednakom osovinom. Jezgre kristala ovdje su obično razne sitne inkluzije koje su prisutne u tekućem čeliku, ili su slučajno ušle u njega, ili se nisu otopile u tekućem metalu (-vatrostalne komponente).

Relativna raspodjela zone stupčastih i jednakoosnih kristala u volumenu ingota je od velike važnosti.

U zoni stupčastih kristala metal je gušći, sadrži manje ljuski i plinskih mjehurića. Međutim, spojevi stupčastih kristala imaju malu čvrstoću. Kristalizacija koja dovodi do spoja zona stupčastih kristala naziva se transkristalizacija.

Tekući metal ima veći volumen od kristaliziranog, pa je metal izliven u kalup tijekom kristalizacije smanjenog volumena, što dovodi do stvaranja šupljina, tzv. školjke za skupljanje; šupljine stezanja mogu biti ili koncentrirane na jednom mjestu, ili razbacane po volumenu ingota ili u njegovom dijelu. Mogu se napuniti plinovima koji su topivi u tekućem metalu, ali se oslobađaju tijekom kristalizacije. U dobro dezoksidiranoj tzv miran čelik, izliven u kalup s izoliranim nastavkom, u gornjem dijelu ingota formira se stezna šupljina, a volumen cijelog ingota sadrži mali broj plinskih mjehurića i šupljina (slika 21, a). nedovoljno dezoksidiran, tzv kipući čelik, sadrži školjke i mjehuriće (slika 21, b).

Slika 20. Shema strukture čeličnog ingota

Slika 21. Raspodjela šupljina skupljanja i šupljina u mirnim (a) i kipućim (b) čelicima

7 . Deformacija metala

7.1 Elastična i plastična deformacija

Primjena naprezanja na materijal uzrokuje deformaciju. Deformacija može biti elastičan, nestaju nakon uklanjanja tereta i plastični, preostalih nakon istovara.

Elastične i plastične deformacije imaju duboku fizičku razliku.

Tijekom elastične deformacije pod djelovanjem vanjske sile mijenja se udaljenost između atoma u kristalnoj rešetki. Uklanjanjem opterećenja uklanja se uzrok koji je uzrokovao promjenu međuatomske udaljenosti, atomi se vraćaju na svoja izvorna mjesta i deformacija nestaje.

Plastična deformacija je sasvim drugačiji, mnogo složeniji proces. Tijekom plastične deformacije jedan dio kristala se pomiče (pomiče) u odnosu na drugi. Ako se teret ukloni, tada se pomaknuti dio kristala neće vratiti na svoje staro mjesto; deformacija će ostati. Ovi pomaci se otkrivaju mikrostrukturnim pregledom, kao što je prikazano, na primjer, na slici 22.

...

Slični dokumenti

Morfologija minerala kao kristalnih i amorfnih tijela, Mohsova ljestvica. Svojstva minerala koji se koriste u makroskopskoj dijagnostici. Trošenje stijena. Izvor energije, čimbenici, vrste trošenja, geološki rezultat: kora trošenja.

test, dodan 29.01.2011


Optička i električna svojstva minerala, područja primjene minerala u znanosti i tehnici. Karakteristike minerala klase "fosfati". Klastične sedimentne stijene, naslage grafita, karakterizacija genetskih tipova naslaga.

test, dodan 20.12.2010


Proučavanje geneze minerala kao procesa nastanka bilo koje geološke formacije. Glavne vrste geneze: endogena, egzogena i metamorfna. Metode uzgoja kristala: iz vodene pare, hidrotermalne otopine, tekuće i krute faze.

sažetak, dodan 23.12.2010


Deformacija tijela kao promjena oblika i volumena tijela pod djelovanjem vanjskih sila, njezine vrste: elastična, plastična, zaostala, krta. Građa nabora, njihove komponente i proučavanje, morfološka klasifikacija, geološki uvjeti obrazovanje.

prezentacija, dodano 23.02.2015


Načela klasifikacije kristala. Fizička svojstva, podrijetlo i primjena minerala klase volframata. Značajke amorfnih tijela. Svojstva kristalnih tvari. Minerali crne metalurgije sedimentnog porijekla, mehanizam njihovog nastanka.

test, dodan 03.04.2012


Morfologija minerala, njihova svojstva, ovisnost sastava i strukture. Razvoj mineralogije, povezivanje s drugim znanostima o zemlji. Oblici minerala u prirodi. Habitus prirodnih i umjetnih minerala, njihova specifična gustoća i krhkost. Mohsova skala tvrdoće.

prezentacija, dodano 25.01.2015


Pojam i mjesto minerala u prirodi, njihova struktura i značaj u ljudskom organizmu, određivanje doza potrebnih za zdravlje. Povijest proučavanja minerala od antičkih vremena do danas. Podjela minerala, njihova fizikalna i kemijska svojstva.

sažetak, dodan 22.04.2010


Fizikalna svojstva minerala i njihova upotreba kao dijagnostička svojstva. Pojam stijena i osnovni principi njihove klasifikacije. Zaštita prirode u razradi ležišta mineralnih sirovina. Sastavljanje geoloških presjeka.

kontrolni rad, dodano 16.12.2015


Stvaranje oksida povezano je s različitim geološkim procesima: endogenim, egzogenim i metamorfnim. Fizikalna svojstva arsenolita - rijetkog minerala, arsenovog oksida. Kemijska formula, morfologija, varijeteti i nastanak kvarca.

prezentacija, dodano 05.02.2016


Definicija i razumijevanje geneze, parageneze, tipomorfizma i drugih genetskih svojstava minerala. Značaj genetske mineralogije. Promjene minerala tijekom raznih geoloških i fizikalno-kemijskih procesa iu različitim područjima zemljine kore.

materijala
elektroničko inženjerstvo
Predavanje 2
dr. sc., izv. prof. Marončuk I.I.

Osnove kristalografije

UVOD
Većina modernih konstrukcijskih materijala, uključujući
i kompozit - to su kristalne tvari. Kristal
je skup pravilno raspoređenih atoma,
tvoreći pravilnu strukturu koja je nastala spontano iz
nesređenu okolinu oko sebe.
Razlog simetričnog rasporeda atoma je
težnja kristala ka minimumu slobodne energije.
Kristalizacija (nastanak reda iz kaosa, odnosno iz rješenja,
par) javlja se s istom neizbježnošću kao npr. proces
tijela koja padaju. Zauzvrat se postiže minimalna slobodna energija
s najmanjim udjelom površinskih atoma u strukturi, dakle
vanjska manifestacija ispravne unutarnje atomske strukture
kristalna tijela je fasetiranje kristala.
Godine 1669. danski znanstvenik N. Stenon otkrio je zakon stalnosti kutova:
kutovi između odgovarajućih kristalnih ploha su konstantni i
karakteristika ove tvari. Svako čvrsto tijelo sastoji se od
međudjelovanje čestica. Ove čestice, ovisno o
priroda materije, mogu postojati pojedinačni atomi, grupe atoma,
molekule, ione itd. Prema tome, odnos između njih je:
atomski (kovalentni), molekularni (Van der Walsova veza), ionski
(polarni) i metalni.

U modernoj kristalografiji postoje četiri
pravaca, koji su u određenoj mjeri povezani s jedni
drugi:
- geometrijska kristalografija, koja proučava razne
oblici kristala i zakonitosti njihove simetrije;
- strukturna kristalografija i kristalokemija,
koji proučavaju prostorni raspored atoma u
kristala i njegovu ovisnost o kemijskom sastavu i
uvjeti za nastanak kristala;
- fizika kristala, koja proučava utjecaj unutarnjeg
struktura kristala na fizikalna svojstva;
- fizikalna i kemijska kristalografija, koja proučava
pitanja nastanka umjetnih kristala.

ANALIZA PROSTORNIH REŠETKI
Pojam prostorne rešetke i elementarno
ćelija
Pri proučavanju pitanja kristalne strukture tijela
Prije svega, morate jasno razumjeti
pojmovi: "prostorna rešetka" i "elementarna
stanica". Ovi pojmovi se koriste ne samo u
kristalografiji, ali i u nizu srodnih znanosti za
opisi kako su raspoređeni u prostoru
materijalne čestice u kristalnim tijelima.
Kao što je poznato, u kristalnim tijelima, za razliku od
amorfne, materijalne čestice (atomi, molekule,
ioni) raspoređeni su određenim redoslijedom, na
određenoj udaljenosti jedan od drugog.

Prostorna mreža je dijagram koji prikazuje
raspored materijalnih čestica u prostoru.
Prostorna rešetka (sl.) zapravo se sastoji od
postavlja
identičan
paralelopipedi,
koji
potpuno, bez praznina, ispunite prostor.
Čestice materijala obično se nalaze u čvorovima
rešetka - sjecišta njegovih rubova.
Prostorna rešetka

Elementarna ćelija je
najmanje
paralelopiped, sa
s kojim možete
izgraditi cjelinu
prostorna rešetka
kroz kontinuirano
paralelni prijenosi
(emisije) u tri
pravcima prostora.
Vrsta elementarne ćelije
prikazano na sl.
Tri vektora a, b, c, koji su rubovi elementarne ćelije,
nazivaju se translacijski vektori. Njihova apsolutna vrijednost (a,
b, c) su periode rešetke ili aksijalne jedinice. Ubrizgava se u
razmatranje i kutove između vektora translacije - α (između
vektori b, c), β (između a, c) i γ (između a, b). Tako
Dakle, elementarnu ćeliju definira šest veličina: tri
vrijednosti razdoblja (a, b, c) i tri vrijednosti kutova između njih
(α, β, γ).

Pravila odabira jedinične ćelije
Pri proučavanju pojmova elementarne ćelije treba
imajte na umu da veličina i smjer
translacije u prostornoj rešetki mogu se birati na različite načine, pa tako oblik i veličina jedinične ćelije
bit će drugačije.
Na sl. razmatra se dvodimenzionalni slučaj. Prikazan stan
rešetkasta mreža i različiti putevi odabir stan
elementarna ćelija.
Metode selekcije
elementarna ćelija

Sredinom XIX stoljeća. francuski kristalograf O. Brave
predložio sljedeće uvjete za izbor osnovne
Stanice:
1) simetrija elementarne ćelije mora odgovarati
simetrije prostorne rešetke;
2) broj jednakih bridova i jednakih kutova među bridovima
treba biti maksimalan;
3) u prisutnosti pravih kutova između rebara, njihov broj
treba biti maksimalan;
4) ovisno o ova tri uvjeta, volumen
elementarna ćelija bi trebala biti minimalna.
Na temelju tih pravila Bravais je dokazao da postoji
samo 14 vrsta elementarnih stanica, koje su primile
naziv prevodnih, budući da ih grade
prijevod – prijenos. Ove rešetke se razlikuju jedna od druge.
drugi prema veličini i smjeru emitiranja, i odavde
razlika u obliku elementarne ćelije i u broju
čvorovi s materijalnim česticama.

Primitivne i složene elementarne stanice
Prema broju čvorova s ​​materijalnim česticama elementarni
stanice se dijele na primitivne i složene. NA
primitivne Bravaisove stanice, materijalne čestice su
samo na vrhovima, u složenim - na vrhovima i dodatno
unutar ili na površini stanice.
Složene stanice uključuju tjelesno središte I,
lice centrirano F i baza centrirano C. Na sl.
prikazane su elementarne Bravaisove stanice.
Bravaisove elementarne stanice: a - primitivne, b -
u središtu baze, c – u središtu tijela, d –
usredotočen na lice

Stanica u središtu tijela ima dodatni čvor u
središte ćelije koje pripada samo ovoj ćeliji, dakle
ovdje postoje dva čvora (1/8x8+1 = 2).
U ćeliji usmjerenoj na lice, čvorovi s materijalnim česticama
nalaze se, osim u vrhovima ćelije, iu središtima svih šest lica.
Takvi čvorovi pripadaju istovremeno dvjema ćelijama: danoj i danoj
drugi uz njega. Za udio ove ćelije, svaki od ovih
čvorova pripada 1/2 dijela. Stoga, u lice usmjereno
ćelija će imati četiri čvora (1/8x8+1/2x6 = 4).
Slično tome, postoje 2 čvora u ćeliji s baznim središtem
(1/8h8+1/2h2 = 2) česticama materijala. Osnovne informacije
o elementarnim Bravaisovim stanicama dani su dolje u tablici. 1.1.
Primitivna Bravaisova ćelija sadrži samo prijevode a,b,c
po koordinatnim osima. U stanici usmjerenoj na tijelo
dodaje se još jedna translacija duž prostorne dijagonale -
na čvor koji se nalazi u središtu ćelije. u licu usmjerenom
osim aksijalnih translacija a,b,c, postoji i dodatna
translacija duž dijagonala lica, a u središtu baze -
duž dijagonale lica okomito na Z os.

Tablica 1.1
Osnovni podaci o primitivnim i složenim Bravaisovim stanicama
Osnova
Vrsta rešetke Brave
Broj Major
prijevodni čvorovi
Primitivni R
1
a,b,c
Središte tijela 2
aja ja
a,b,c,(a+b+c)/2
[]
lice središte
F
a,b,c,(a+b)/2,(a+c)/2,
(b+c)/2
[]
a,b,c,(a+b)/2
[]
4
Bazno centrirano S 2
Pod bazom se podrazumijeva skup koordinata
minimalni broj čvorova, izražen u aksij
jedinice čijim emitiranjem možete dobiti cjelovit
prostorna mreža. Osnova se piše udvostručeno
uglate zagrade. Osnovne koordinate za razne
vrste Bravaisovih stanica dane su u tablici 1.1.

Bravaisove elementarne stanice
Ovisno o obliku, sve Bravaisove stanice su raspoređene između
sedam kristalnih sustava (sigonija). Riječ
“Syngonija” znači sličnost (od grčkog σύν - “prema,
zajedno, jedan pored drugog", i γωνία - "ugao"). Svaka singonija odgovara
određene elemente simetrije. U tablici. omjeri
između perioda rešetke a, b, c i aksijalnih kutova α, β, γ za
svaka singonija
Singonija
Triklinika
Monoklina
Rombični
četverokutni
Heksagonalni
Odnosi između
periode i kutove rešetke
a ≠ c ≠ ​​​​c, α ≠ β ≠ γ ≠ 90º
a ≠ b ≠ c, α = γ = 90º ≠ β
a ≠ b ≠ c, α = β = γ = 90º
a \u003d b ≠ c, α = β \u003d γ \u003d 90º
a = b ≠ c, α = β =90º, γ =120º
Romboedar
kubični
a \u003d b \u003d c,
a = b = c,
α = β =γ ≠ 90º
α = β = γ = 90º

Na sl. svi
četrnaest vrsta
elementarne Bravaisove stanice,
raspodijeljene u singonijama.
Heksagonalna Bravaisova ćelija
predstavlja
bazno središte
heksagonalna prizma. Međutim
ona je često prikazana
inače - u obliku tetraedra
prizme s rombom u osnovi,
koji predstavlja jedan od
tri prizme koje čine
šesterokutna (na sl. ona
predstavljen čvrstim
linije). Takva slika
lakši i praktičniji, iako povezan sa
kršenje načela
podudaranje simetrije
(prvi princip odabira
elementarna ćelija po Bravi).

Za romboedarsku singoniju
elementarna ćelija,
zadovoljavanje uvjeta
Hrabar, primitivan je
romboedar R za koji je a=b=c i
α=β=γ≠ 90º. Zajedno s R-ćelijom
opisati romboedar
koriste se strukture i
heksagonalna ćelija,
budući da romboedar
stanica se uvijek može svesti na
šesterokutni (sl.) i
zamislite to kao tri
primitivni šesterokutni
Stanice. S tim u vezi, u
romboedarska književnost
singonija ponekad ne odvojeno
Tri primitivna
razmotriti, predstaviti, nju
heksagonalne ćelije,
kao sorta
ekvivalentan romboedarskom
šesterokutan.

Prihvaćena je singonija s istim omjerima između
aksijalne jedinice za kombiniranje u jednu kategoriju. Zato
triklinski, monoklinski i rombski sustav
spojeni u najnižu kategoriju (a≠b≠c), tetragonalni,
šesterokutan (i njegov derivat romboedarski) - in
srednja (a=b≠c), najviša kategorija (a=b=c) je
kubni sustav.
Pojam koordinacijskog broja
U složenim stanicama materijalne čestice naslagane su više od
gušće nego kod primitivnih, potpunije ispunjavaju volumen
stanice su više povezane jedna s drugom. Okarakterizirati
Ovo uvodi koncept koordinacijskog broja.
Koordinacijski broj danog atoma je broj
najbliži susjedni atomi. Ako se radi o
koordinacijski broj iona, zatim broj
njoj najbliži ioni suprotnog predznaka. Više
koordinacijski broj, one s većim brojem atoma odn
ioni su vezani, što više prostora zauzimaju čestice,
kompaktniju rešetku.

Prostorne rešetke metala
Najčešći među metalima su prostorni
rešetke su relativno jednostavne. Uglavnom se podudaraju
s prijevodnim rešetkama Bravais: kubični
usmjeren na tijelo i na lice. Na čvorovima ovih
rešetke su atomi metala. U rešetki
tijelocentrirana kocka (bcc - rešetka) svaki atom
okružen s osam najbližih susjeda i koordinacijom
broj CC \u003d 8. Metali imaju bcc rešetku: -Fe, Li, Na, K, V,
Cr, Ta, W, Mo, Nb itd.
U rešetki plošno centrirane kocke (fcc - rešetke) KN = 12:
svaki atom koji se nalazi na vrhu ćelije ima
dvanaest najbližih susjeda, koji su atomi,
smještene u središtima rubova. FCC rešetka ima metale:
Al, Ni, Cu, Pd, Ag, Ir, Pt, Pb itd.
Uz ova dva, među metalima (Be, Mg, Sc, -Ti, -Co,
Zn, Y, Zr, Re, Os, Tl, Cd itd.) postoji i heksagonal
kompaktan. Ova rešetka nije translacijska rešetka
Bravo, jer to se ne može opisati jednostavnim emisijama.

Na sl. jedinična ćelija šesterokuta
kompaktna rešetka. Jedinična ćelija šesterokutna
kompaktna rešetka je šesterokutna
prizma, ali najčešće se prikazuje u obliku
tetraedarska prizma čija je baza romb
(a=b) s kutom γ = 120°. Atomi (sl.b) nalaze se na vrhovima
a u središtu jedne od dviju trokutnih prizmi koje tvore
elementarna ćelija. Ćelija ima dva atoma: 1/8x8 + 1
=2, njegova baza je [].
Omjer visine jedinične ćelije c i udaljenosti a, tj.
c/a je jednak 1,633; razdoblja c i a za različite tvari
različit.
Heksagonalni
kompaktna rešetka:
a - šesterokutan
prizma, b -
tetraedarski
prizma.

KRISTALOGRAFSKI INDEKSI
Kristalografski indeksi ravnine
U kristalografiji je često potrebno opisati međusobnu
raspored pojedinih kristalnih ploha, njezin
smjerove za koje je prikladno koristiti
kristalografski indeksi. Kristalografski
indeksi daju ideju o lokaciji aviona
ili smjerovi u odnosu na koordinatni sustav. Na
svejedno je da li je pravokutan ili kos
koordinatni sustav, istog ili drugog mjerila
segmenti duž koordinatnih osi. Zamislite seriju
paralelne ravnine koje prolaze kroz iste
čvorovi prostorne rešetke. Ovi avioni
koji se nalaze na jednakoj udaljenosti jedan od drugog i
čine obitelj paralelnih ravnina. Oni
jednako orijentirani u prostoru i prema tome
imaju iste indekse.

Odaberemo neki avion iz ove obitelji i
uvodimo u razmatranje segmente koje ravnina
kopče duž koordinatnih osi (koordinatne osi x,
y, z obično se kombiniraju s rubovima elementarnog
ćelija, skala na svakoj osi jednaka je
odgovarajuća aksijalna jedinica - period a, ili b,
ili c). Vrijednosti segmenata izražene su aksijalno
jedinice.
Kristalografski indeksi ravnine (indeksi
Miller) su tri najmanja cijela broja,
koji su obrnuto proporcionalni broju aksijalnih
jedinice odsječene ravninom na koordinat
sjekire.
Ravninski indeksi označeni su slovima h, k, l,
pišu se u nizu i zaključuju u krug
zagrade-(hkl).

Indeksi (hkl) karakteriziraju sve razine obitelji
paralelne ravnine. Ovaj simbol znači da
obitelj paralelnih ravnina siječe aksijalni
jedinica duž x-osi na h dijelova, duž y-osi na k
dijelova i po osi z na l dijelova.
U ovom slučaju, ravnina najbliža ishodištu koordinata,
reže segmente 1/h na koordinatnim osima (duž x osi),
1/k (duž y-osi), 1/l (duž z-osi).
Redoslijed nalaženja kristalografskih indeksa
avionima.
1. Nalazimo segmente odsječene ravninom na
koordinatne osi, mjereći ih u aksijalnim jedinicama.
2. Uzimamo recipročne vrijednosti ovih količina.
3. Omjer dobivenih brojeva zadajemo omjeru
tri najmanja cijela broja.
4. Dobivena tri broja nalaze se u zagradama.

Primjer. Pronađite indekse ravnine koja siječe u
koordinatne osi sljedeće segmente: 1/2; 1/4; 1/4.
Budući da su duljine segmenata izražene u aksijalnim jedinicama,
imamo 1/h=1/2; 1/k=1/4; 1/l=1/4.
Pronađite recipročne vrijednosti i uzmite njihov omjer
h:k:l = 2:4:4.
Smanjujući za dva, prikazujemo omjer dobivenih količina
omjeru tri najmanja cijela broja: h: k: l = 1: 2:
2. Indeksi ravnina upisani su u zagradi
u nizu, bez zareza - (122). Čitaju se zasebno
"jedan, dva, dva".
Ako ravnina siječe kristalografsku os u
negativni smjer, iznad odgovarajućeg
znak minus se stavlja iznad indeksa. Ako avion
je paralelan s bilo kojom koordinatnom osi, tada u simbolu
ravninski indeks koji odgovara ovoj osi je nula.
Na primjer, simbol (hko) znači da avion
siječe os z u beskonačnosti i indeks ravnine
duž ove osi bit će 1/∞ = 0.

Ravnine koje se sijeku na svakoj osi jednakim brojem
aksijalne jedinice su označene kao (111). u kubiku
njihove se singonije nazivaju ravninama oktaedra, budući da sustav
ove ravnine, jednako udaljene od ishodišta,
tvori oktaedar - oktaedar fig.
Oktaedar

Ravnine koje sijeku po dvije osi jednak broj aksijalnih
jedinice i paralelno s trećom osi (kao što je z-os)
označen sa (110). U kubičnoj singoniji, slično
ravnine se nazivaju ravnine rombskog dodekaedra,
Tako
Kako
sustav
avionima
tip
(110)
oblicima
dodekaedar (dodeca - dvanaest), svako lice
koji je romb fig.
Rombični
dodekaedar

Ravnine koje sijeku jednu os i paralelne su s dvije
drugi (na primjer, osi y i z), označavaju - (100) i
nazivaju se u kubnoj singoniji ravnine kocke, tj
sustav sličnih ravnina tvori kocku.
Prilikom rješavanja raznih problema vezanih uz izgradnju u
jedinična ćelija ravnina, koordinatni sustav
preporučljivo je odabrati tako da željenu ravninu
koji se nalazi u datoj elementarnoj ćeliji. Na primjer,
pri konstruiranju ravnine (211) u kubnoj ćeliji poč
koordinate se mogu prikladno prenijeti iz čvora O u čvor O'.
Kockasta ravnina (211)

Ponekad se ravninski indeksi pišu u vitičastim zagradama
(hkl) Ovaj unos označava simbol skupa identičnih
avionima. Takve ravnine prolaze kroz iste čvorove
u prostornoj rešetki, simetrično smještenoj u
prostor
i
okarakteriziran
isto
međuplošni razmak.
Ravnine oktaedra u kubnoj singoniji pripadaju
jedan skup (111), oni predstavljaju lica oktaedra i
imaju sljedeće indekse: (111) →(111), (111), (111), (111),
(111), (111), (111), (111).
Simboli svih planova zviježđa nalaze se po
permutacije i promjene znakova pojedinih
indeksi.
Za ravnine rombskog dodekaedra, oznaka
skup: (110) → (110), (110), (110),
(110), (101), (101), (101), (101), (011), (011), (011), (011).

KRISTALOGRAFSKI INDEKSI ČVORA
Kristalografski indeksi čvora su njegovi
koordinate uzete u razlomcima aksijalnih jedinica i zapisane
dvostruke uglate zagrade. U ovom slučaju koordinata
koji odgovara x-osi, općenito se označava slovom
u, za y-os - v, za z-os - w. Simbol čvora izgleda ovako
[]. Simboli nekih čvorova u elementarnoj ćeliji
prikazano na sl.
Neki čvorovi u
elementarna ćelija
(Ponekad se označava čvor
Kako [])

Kristalografski indeksi smjera
U kristalu gdje su svi paralelni pravci
identične jedna drugoj, smjer koji prolazi
podrijetlo koordinata, karakterizira cijelu datu obitelj
paralelni pravci.
Položaj
u
prostor
upute,
prolazeći kroz ishodište, određuje se
koordinate bilo kojeg čvora koji leži na ovome
smjer.
Koordinate
bilo koji
čvor,
u vlasništvu
smjeru, izraženo u dijelovima aksijalnih jedinica i
svedeni na omjer triju najmanjih cijelih brojeva
brojevi,
i
jesti
kristalografski
indeksi
pravcima. Označavaju se cijelim brojevima u, v, w
i pišu se zajedno u uglastim zagradama.

Redoslijed nalaženja indeksa smjera
1. Iz obitelji paralelnih pravaca odaberite
onaj koji prolazi kroz ishodište, odn
pomakni ovaj pravac paralelno sa samim sobom
sebe do ishodišta ili pomaknite ishodište
koordinate na čvor koji leži u zadanom pravcu.
2. Pronađite koordinate bilo kojeg čvora koji pripada
danom smjeru, izražavajući ih u aksijalnim jedinicama.
3. Uzmite omjer koordinata čvora i dovedite ga na
omjer najmanjih cijelih brojeva.
4. Dobivena tri broja zaključi u kvadrat
zagrade.
Najvažniji pravci u kubnoj rešetki i njihovi
indeksi su prikazani na sl.

Neki pravci u kubnoj rešetki

POJAM KRISTALNOG I POLARNOG
KOMPLEKS
Metoda kristalografskih projekcija temelji se na
jedna od karakterističnih osobina kristala – zakon
konstantnost kutova: kutovi između određenih ploha i
rubovi kristala su uvijek konstantni.
Dakle, kada kristal raste, veličina lica se mijenja, njihova
oblika, ali kutovi ostaju isti. Stoga, u
kristal, možete pomicati sve rubove i lica paralelno
sebi u jednoj točki prostora; kutak
omjer je sačuvan.
Takav
totalitet
avionima
i
upute,
paralelno s ravninama i pravcima u kristalu i
prolaz kroz jednu točku naziva se
kristalni kompleks, a sama točka se zove
centar
kompleks.
Na
zgrada
kristalografske projekcije kristal uvijek zamijeniti
kristalni kompleks.

Češće se ne uzima u obzir kristalni kompleks, već
polarni (obrnuti).
Polarni kompleks, dobiven iz kristal
(izravno) zamjenom ravnina s normalama na njih, i
pravci – ravnine okomite na njih.
a
b
Kocka (a), njen kristal (b) i
polarni kompleks (c)
u

SIMETRIJA KRISTALNIH POLIEDRA
(KONTINUALNA SIMETRIJA)
POJAM SIMETRIJE
Kristali postoje u prirodi u obliku kristala
poliedra. Kristali različitih tvari su različiti
jedni od drugih u svojim oblicima. Kamena sol je kocke;
gorski kristal – šesterokutne prizme zašiljene
završava; dijamant - najčešće pravilni oktaedri
(oktaedri); kristali granata - dodekaedri (sl.).
Takvi kristali su simetrični.

karakteristika
značajka
kristali
je
anizotropija njihovih svojstava: u različitim smjerovima oni
različiti, ali identični u paralelnim smjerovima, i
također su jednaki u simetričnim smjerovima.
Kristali nemaju uvijek pravilan oblik
poliedra.
U stvarnim uvjetima rasta, na
poteškoće u slobodnom rastu simetrična lica mogu
neravnomjerno razvijati i ispravljati vanjski oblik
može uspjeti, ali ispravan unutarnji
struktura je potpuno očuvana, a također
očuvana je simetrija fizičkih svojstava.
Grčka riječ "simetrija" znači proporcionalnost.
Simetrična figura sastoji se od jednakih, identičnih
dijelovi. Simetrija se shvaća kao svojstvo tijela odn
geometrijski oblici za međusobno kombiniranje pojedinih dijelova
drugi pod nekim simetričnim transformacijama.
Geometrijske slike, uz pomoć kojih se postavljaju i
provode se simetrične transformacije, tzv
elementi simetrije.

S obzirom na simetriju vanjske strane kristala,
kristalan
srijeda
predstaviti
sami
Kako
kontinuirani, kontinuirani, tzv. kontinuum (in
prevedeno s latinskog na ruski - znači kontinuirano,
čvrsta). Sve točke u takvom okruženju potpuno su iste.
Elementi simetrije kontinuuma opisuju vanjsko
oblik kristalnog poliedra pa su mirni
nazivaju se makroskopski elementi simetrije.
Zapravo
isti
kristalan
srijeda
je
diskretna. Kristali se sastoje od pojedinačnih čestica
(atomi, ioni, molekule) koji se nalaze u
prostor
u
oblik
beskrajno
produžujući se
prostorne rešetke. Simetrija u rasporedu
tih čestica je složeniji i bogatiji od simetrije vanjskog
oblici kristalnih poliedara. Stoga, uz
kontinuum
razmatran
i
diskontinuum
-
diskretna, stvarna struktura materijalnih čestica sa
sa svojim elementima simetrije, tzv
mikroskopski elementi simetrije.

Elementi simetrije
NA
kristalan
poliedra
sastati se
jednostavan
elementi
simetrija
(centar
simetrija,
ravnina simetrije, rotacijska os) i kompleksni element
simetrija (os inverzije).
Središte simetrije (ili središte inverzije) – singularna točka
unutar figure, kada se odražava u kojoj bilo kojoj točki
figura ima sebi ekvivalent, odnosno obje točke
(na primjer, par vrhova) nalaze se na istoj ravnoj liniji,
koja prolazi kroz središte simetrije i jednako je udaljena od
mu. U prisutnosti centra simetrije, svako lice
prostorni
figure
Ima
paralelno
i
suprotno usmjereno lice, svaki rub
odgovara ekvidistantan, jednak, paralelan, ali
suprotni rub. Stoga centar
simetrija je poput zrcalne točke.

Ravnina simetrije je ravnina koja
dijeli lik na dva dijela, svaki smješten
u odnosu na prijatelja kao objekt i njegov zrcalni odraz,
odnosno na dva zrcalno jednaka dijela
ravnine simetrije - R (stara) i m (međunarodna).
Grafički je ravnina simetrije označena tijelom
crta. Figura može imati jednu ili više
ravnine simetrije i sve se međusobno sijeku
prijatelju. Kocka ima devet ravnina simetrije.

Stožerna os je tako ravna, kada se okreće
koji, pod nekim određenim kutom, lik
spaja sa sobom. Kut rotacije
određuje redoslijed rotacijske osi n, koja
pokazuje koliko će se puta figura spojiti sama sa sobom
s punim okretom oko ove osi (360 °):
U izoliranom geometrijski oblici moguće
osi simetrije bilo kojeg reda, ali u kristalnom
poliedra, poredak osi je ograničen, može imati
samo sljedeće vrijednosti: n= 1, 2, 3, 4, 6. In
kristalan
poliedra
nemoguće
sjekire
simetrije petog i viših redova šestog. Slijedi
iz principa kontinuiteta kristalne sredine.
Oznake osi simetrije: stare - Ln (L1, L2, L3, L4, L6)
i
međunarodni
arapski
brojevi,
koji odgovara redoslijedu rotacijske osi (1, 2, 3, 4, 6).

Grafički
rotacijski
poligoni:
sjekire
portretiran

Pojam klase simetrije
Svaki kristalni poliedar ima skup
elementi simetrije. Kombinirajući jedni s drugima, elementi
simetrije kristala nužno se sijeku, a u isto vrijeme
moguća je pojava novih elemenata simetrije.
U kristalografiji se dokazuju sljedeći teoremi
dodavanje elemenata simetrije:
1. Sjecište dviju ravnina simetrije je os
simetrije, za koju je kut rotacije dvostruko veći od kuta
između ravnina.
2. Kroz sjecište dviju osi simetrije prolazi
treća os simetrije.
3. Ulaz
točka
raskrižja
avion
simetrija
s
na nju okomita os simetrije parnog reda
javlja se centar simetrije.
4. Broj osi drugog reda, okomito na glavnu
osi simetrije višeg reda (treća, četvrta,
šesti) jednak je poretku glavne osi.

5. Broj ravnina simetrije koje se sijeku duž
glavna os višeg reda, jednaka redu ove osi.
Broj međusobnih kombinacija elemenata simetrije
u kristalima je strogo ograničen. Sve moguće
izvode se kombinacije elemenata simetrije u kristalima
strogo matematički, uzimajući u obzir teoreme
dodavanje elemenata simetrije.
Kompletan skup elemenata simetrije svojstvenih
dati kristal nazivamo njegovom klasom simetrije.
Strogo matematičko izvođenje pokazuje da sve
moguće
za
kristalan
poliedra
kombinacije
elementi
simetrija
iscrpljen
trideset i dvije klase simetrije.

Odnos između prostorne rešetke i elemenata
simetrija
Prisutnost određenih elemenata simetrije određuje
geometrija
prostorni
rešetke,
impozantan
određeni
Uvjeti
na
obostrani
mjesto
koordinatne osi i jednakost aksijalnih jedinica.
postoji Opća pravila izbor koordinatnih osi,
uzimajući u obzir skup elemenata simetrije kristala.
1. Koordinatne osi kombiniraju se s posebnim ili pojedinačnim
upute,
ne ponavlja se
u
kristal
rotacijske ili inverzijske osi, za koje
red osi je veći od jedan, a normale na ravninu
simetrija.
2. Ako u kristalu postoji samo jedan poseban pravac, s njim
kombinirajte jednu od koordinatnih osi, obično os Z. Dvije
ostale osi nalaze se u ravnini okomitoj na
poseban smjer paralelan s rubovima kristala.
3. U nedostatku posebnih pravaca, koordinatne osi
biraju se paralelno s trima koje ne leže u istoj ravnini
rubovi kristala.

Na temelju ovih pravila možete dobiti svih sedam
kristalni sustavi ili singonije. Razlikuju se
jedna od druge omjerom jedinica ljestvice a, b, c i
aksijalni kutovi. Tri mogućnosti: a b c, a=b c, a=b=c
dopustiti
raspodijeliti
Svi
kristalografski
koordinatni sustavi (singonije) u tri kategorije niže, srednje i više.
Svaku kategoriju karakterizira prisutnost određenih
elementi simetrije. Dakle, za kristale najniže kategorije
ne postoje osi višeg reda, odnosno osi 3, 4 i 6, ali mogu postojati
osi drugog reda, ravnine i centar simetrije.
Kristali srednje kategorije imaju os više
reda, a mogu postojati i osi drugog reda, ravnine
simetrija, centar simetrije.
Najsimetričniji kristali pripadaju najvišim
kategorije. Imaju nekoliko osi višeg reda
(treći i četvrti), mogu biti osi drugog reda,
ravnina i centar simetrije. Međutim, nema osovina
šesti red.

Pojam simetrije diskontinuuma i prostora
skupina
Dostupnost
32
klase
simetrija
kristalan
poliedra pokazuje da cijela raznolikost vanjskih
kristalni oblici se pokoravaju zakonima simetrije.
Simetrija unutarnje strukture kristala, raspored
čestice (atomi, ioni, molekule) unutar kristala trebaju
biti teže jer vanjski oblik kristala
ograničena, a kristalna rešetka se proteže
beskonačan u svim smjerovima prostora.
Zakoni rasporeda čestica u kristalima bili su
ustanovio veliki ruski kristalograf E.S.
Fedorov 1891. Pronašli su 230 načina
raspored čestica u prostornoj rešetki - 230
grupe prostorne simetrije.

Elementi simetrije prostornih rešetki
Uz gore opisane elemente simetrije (centar
simetrija,
avion
simetrija,
rotacijski
i
inverzijske osi), u diskretnom mediju, ostalo
elementi
simetrija,
srodni
s
beskonačnost
prostorna rešetka i periodičko ponavljanje
u rasporedu čestica.
Razmotrite nove vrste simetrije svojstvene samo
diskontinuum. Ima ih tri: translacija, klizna ravnina
refleksije i spiralna os.
Translacija je prijenos svih čestica duž paralele
smjerovi u istom smjeru na isto
veličina.
Prijevod je jednostavan element simetrije,
svojstven svakoj prostornoj rešetki.

Kombinacija translacije s ravninom simetrije
dovodi do pojave ravnine refleksije pašnjaka,
kombinacija translacije s rotacijskom osi stvara
vijčana osovina.
Ravnina refleksije klizanja, ili ravnina
klizanje je takva ravnina, kada se reflektira u
što kao u zrcalu prati prijevod
pravac koji leži u datoj ravnini, iznosom
jednako polovici razdoblja identiteta za dano
smjerovima, kombiniraju se sve točke tijela. Ispod točke
identitet, kao i prije, razumjet ćemo daljinu
između točaka duž nekog pravca (npr.
periode a, b, c u jediničnoj ćeliji su periode
identičnost duž koordinatnih osi X, Y, Z).

Spiralna os je ravna linija, rotacija oko koje je
neki
kut,
odgovara
narudžba
sjekire,
s
naknadno prevođenje duž osi višekratnikom
period identiteta t, kombinira točke tijela.
Oznaka zavojne osi u općem obliku je nS, gdje je n
karakterizira redoslijed rotacijske osi (n=1, 2, 3, 4, 6), i
St/n je količina translacije duž osi. U isto vrijeme, S S=0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. Dakle, za zavojnu os drugog reda
translacija je t/2, za spiralnu os trećeg
red najmanjeg prijenosa t/3.
Oznaka zavojne osi drugog reda bit će 21.
Kombinacija čestica će se dogoditi nakon rotacije oko osi
180° nakon čega slijedi translacija duž pravca,
paralelno s osi, za t/2.
Oznaka zavojne osi trećeg reda bit će 31.
Međutim, moguće su sjekire s translatorom koji je višekratnik najmanjeg.
Stoga je moguća spiralna os 32 s translacijom 2t/3.

Osi 31 i 32 označavaju rotaciju oko osi za 120° uzduž
u smjeru kazaljke na satu nakon čega slijedi pomak. Ovi vijak
osi se nazivaju desnim. Ako se napravi zaokret
suprotno od kazaljke na satu, zatim središnje osi simetrije
nazivaju se lijevo. U ovom slučaju, djelovanje osi 31 desno
identično djelovanju osi 32 lijevo i 32 desno - 31
lijevo.
Također se mogu uzeti u obzir spiralne osi simetrije
četvrti i šesti red: osi 41 i 43 osi 61 i 65, 62
i 64. mogu biti desna i lijeva. Djelovanje osi 21, 42 i
63 ne ovisi o izboru smjera rotacije oko osi.
Zato
oni
su
neutralan.
Uvjetni
oznake zavojnih osi simetrije:

Zapis prostorne grupe simetrije
Simbol razmakne grupe sadrži kompletan
informacija o simetriji kristalne strukture. Na
stavlja se prvo mjesto u simbol razmakne grupe
slovo koje karakterizira tip Bravaisove rešetke: P primitivna,
S
bazno središte,
ja
usmjeren na tijelo, F - usmjeren na lice. NA
romboedarska singonija stavila slovo R na prvo mjesto.
Nakon toga slijede jedan, dva ili tri broja ili slova,
ukazujući
elementi
simetrija
u
glavni
smjerovima, slično kako se to radi s
crtanje oznake klase simetrije.
Ako je u strukturi u nekom od glavnih smjerova
obje ravnine simetrije i
osi simetrije, prednost se daje ravninama
simetrije, te u simbol prostorne skupine
napisane su ravnine simetrije.

Ako ima više osi, prednost se daje
jednostavne osi - rotacijske i inverzne, budući da su njihove
simetrija je viša od simetrije
vijčane osovine.
Imajući simbol prostorne grupe, lako se može
odrediti vrstu Bravaisove rešetke, singoniju ćelije, elemente
simetrija u glavnim pravcima. Da, prostorno
skupina P42/mnm (Fedorovljeve skupine ditetragonalnih dipiramidalnih
ljubazan
simetrija,
135
Skupina)
karakterizira primitivnu Bravaisovu stanicu u tetragonalnoj
singonija (spiralna os četvrtog reda 42 određuje
tetragonalna singonija).
Glavni pravci su sljedeći:
elementi simetrije. Sa smjerom - os Z
poklapa se sa zavojnom osi 42, koja je okomita
simetrija m. U smjerovima i (osi X i Y)
ravnina pašuće refleksije tipa n nalazi se, u
pravac prolazi ravninom simetrije m.

Defekti u građi kristalnih tijela
Tjelesne nedostatke dijelimo na dinamičke
(privremeni) i statični (trajni).
1. Dinamički nedostaci nastaju kada
mehanički, toplinski, elektromagnetski
utjecaj na kristal.
Tu spadaju i fononi – izobličenja vremena
pravilnost rešetke uzrokovana toplinskom
kretanje atoma.
2. Statički nedostaci
Razlikujte točkaste i proširene nesavršenosti
strukture tijela.

Točkasti defekti: Nezauzeta rešetkasta mjesta
(slobodna radna mjesta); pomicanje atoma iz čvora u međuprostor;
uvođenje stranog atoma ili iona u rešetku.
Prošireni defekti: dislokacije (rub i
vijak), pore, pukotine, granice zrna,
mikroinkluzije druge faze. Prikazani su neki nedostaci
na slici.

Osnovna svojstva
materijala

Glavna svojstva su: mehanička, toplinska,
električne, magnetske i tehnološke, kao i njihove
otpornost na koroziju.
Mehanička svojstva materijala karakteriziraju mogućnost njihovog
koristiti u proizvodima izloženim
mehanička opterećenja. Glavni pokazatelji takvih svojstava
služe kao parametri čvrstoće i tvrdoće. Oni ovise ne samo o
prirodu materijala, ali i na oblik, veličinu i stanje
površine uzoraka, kao i načina ispitivanja, prije svega,
o brzini opterećenja, temperaturi, izloženosti medijima i dr
čimbenici.
Čvrstoća je svojstvo materijala da budu otporni na lom, i
također nepovratna promjena oblika uzorka pod djelovanjem
vanjska opterećenja.
Vlačna čvrstoća - naprezanje koje odgovara maksimumu
(u trenutku razaranja uzorka) na vrijednost opterećenja. Stav
najveća sila koja djeluje na uzorak na izvorno područje
njegov presjek naziva se prekidno naprezanje i
označavaju σv.

Deformacija je promjena relativnog rasporeda čestica u
materijal. Njegove najjednostavnije vrste su napetost, kompresija, savijanje,
zaokret, pomak. Deformacija - promjena oblika i veličine uzorka u
rezultat deformacije.
Parametri deformacije – relativno istezanje ε = (l– l0)/l0 (gdje
l0 i l su izvorne i nakon deformacije duljine uzorka), kut smicanja je
promjena pravog kuta između zraka koje izlaze iz jedne točke unutra
uzorak, kada je deformiran. Deformacija se naziva elastična ako
nestaje nakon uklanjanja tereta ili plastike, ako nije
nestaje (nepovratno). Plastična svojstva materijala na
male deformacije se često zanemaruju.
Granica elastičnosti je naprezanje pri kojem zaostale deformacije (tj.
e. deformacije otkrivene tijekom rasterećenja uzorka) dosežu
vrijednost određena specifikacijama. Obično ulaznica
zaostala deformacija je 10–3 ÷10–2%. Granica elastičnosti σu
ograničava područje elastičnih deformacija materijala.
Nastao je koncept modula kao karakteristike elastičnosti materijala
kada se razmatraju idealno elastična tijela, čija je deformacija linearna
ovisi o naponu. S jednostavnim istezanjem (kompresijom)
σ = Eε
gdje je E Youngov modul ili modul uzdužne elastičnosti, koji
karakterizira otpornost materijala na elastičnu deformaciju (vlačna, tlačna); ε je relativno naprezanje.

Kod smicanja u materijalu u smjeru smicanja i po normali na njega
samo tangencijalni naponi
gdje je G modul smicanja koji karakterizira elastičnost materijala pri
mijenjanje oblika uzorka, čiji volumen ostaje konstantan; γ je kut
pomaknuti.
Sa svestranom kompresijom u materijalu u svim smjerovima,
normalni napon
gdje je K modul nasipne elastičnosti, koji karakterizira
otpornost materijala na promjenu volumena uzorka, ne
popraćeno promjenom oblika; ∆ - relativno
skupna kompresija.
Konstantna vrijednost koja karakterizira elastičnost materijala pri
jednoosni napon je Poissonov omjer:
gdje je ε' relativna transverzalna kompresija; ε - relativno
uzdužno izduženje uzorka.

Tvrdoća je mehanička karakteristika materijala,
kompleks koji odražava njihovu snagu, rastezljivost, kao i
svojstva površinskog sloja uzoraka. Ona se izražava
otpornost materijala na lokalnu plastiku
deformacija koja nastaje kada više od
čvrsto tijelo – utiskivač. Utiskivanjem indentera u uzorak sa
naknadno mjerenje dimenzija otiska je glavno
tehnološka metoda u ocjeni tvrdoće materijala. NA
ovisno o značajkama primjene opterećenja, dizajna
utiskivača i određivanje brojeva tvrdoće razlikuju metode
Brinell, Rockwell, Vickers, Shore. Prilikom mjerenja
mikrotvrdoća prema GOST 9450–76 na površini uzorka
ostaju otisci neznatne dubine, dakle takav
metoda se koristi kada se uzorci izrađuju u obliku folije,
filmovi, premazi male debljine. Metoda određivanja
plastična tvrdoća je utiskivanje u uzorak
sferni vrh sekvencijalnom primjenom
razna opterećenja.

Korozija je fizikalno-kemijski proces promjene svojstava, oštećenja
strukture i razaranja materijala zbog prijelaza njihovih komponenti u
kemijski spojevi s komponentama okoliša. Pod, ispod
Oštećenje od korozije odnosi se na bilo koji strukturni nedostatak
materijal koji nastaje uslijed korozije. Ako je mehanički
učinci ubrzavaju koroziju materijala, a korozija ih olakšava
mehaničko uništenje, postoji korozija-mehanička
materijalna šteta. Gubici materijala uslijed korozije i troškovi za
Zaštita strojeva i opreme od njega se stalno povećava
zbog intenziviranja ljudske proizvodne djelatnosti i
onečišćenje okoliša otpadom iz proizvodnje.
Otpornost materijala na koroziju najčešće se karakterizira
koristeći parametar otpornosti na koroziju - vrijednost, recipročna
tehnička brzina korozije materijala u danom korozijskom sustavu.
Uvjetnost ove karakteristike leži u činjenici da se ne odnosi na
materijala, ali na sustav korozije. Otpornost materijala na koroziju
ne može se promijeniti bez promjene ostalih parametara korozijskog sustava.
Zaštita od korozije je modifikacija korozije
sustava, što dovodi do smanjenja brzine korozije materijala.

Temperaturne karakteristike.
Otpornost na toplinu - svojstvo materijala da zadrži ili neznatno
promijeniti mehaničke parametre na visokim temperaturama. Vlasništvo
metali se odupiru korozivnim učincima plinova pri visokim
temperature naziva se otpornost na toplinu. Kao značajka
toplinska otpornost topljivih materijala use temperature
omekšavanje.
Otpornost na toplinu - svojstvo materijala da se dugo odupiru
deformacija i lom na visokim temperaturama. Ovaj
najvažnija karakteristika materijala koji se koriste u
temperature T > 0,3 Tm. Takvi se uvjeti javljaju u motorima
unutarnje izgaranje, parne elektrane, plinske turbine,
metalurške peći itd.
Na niskim temperaturama (u tehnologiji - od 0 do -269 ° C) povećava se
statička i ciklička čvrstoća materijala, njihova
duktilnost i žilavost, povećana osjetljivost na krti lom.
Hladna krtost - povećanje krhkosti materijala sa smanjenjem
temperatura. Sklonost materijala krtom lomu određena je
prema rezultatima ispitivanja udarom uzoraka sa zarezom pri spuštanju
temperatura.

Toplinsko širenje materijala bilježi se promjenom dimenzija
te oblik uzoraka pri promjeni temperature. Za plinove, to je zbog
povećanje kinetičke energije čestica pri zagrijavanju, za tekućine
i čvrstih materijala povezana je s asimetrijom toplinske
vibracije atoma, zbog kojih se međuatomske udaljenosti s povećanjem
temperature rastu.
Kvantitativno, toplinsko rastezanje materijala karakterizira
temperaturni koeficijent ekspanzije volumena:
i čvrstih materijala – i temperaturni koeficijent linearnog
proširenja (TKLR):
- promjene u linearnoj veličini, volumenu uzoraka i
temperatura (odnosno).
Indeks ξ služi za označavanje uvjeta toplinskog rastezanja (obično -
pri konstantnom tlaku).
Eksperimentalno se αV i αl određuju dilatometrijom, koja proučava
ovisnost promjene veličine tijela pod utjecajem vanjskih čimbenika.
Posebna mjerni instrumenti– dilatometri – razl
uređaj senzora i osjetljivost sustava za registraciju veličina
uzorci.

Toplinski kapacitet – omjer količine topline koju tijelo primi tijekom
infinitezimalna promjena u svom stanju u bilo kojem procesu, do
uzrokovano posljednjim povećanjem temperature:
Prema predznacima termodinamičkog procesa u kojem
toplinski kapacitet materijala, razlikovati toplinski kapacitet pri stalnom volumenu
i pri konstantnom pritisku. Tijekom zagrijavanja pri konstantnom
tlak (izobarni proces) dio topline troši se na širenje
uzorak, a dio - za povećanje unutarnje energije materijala. Toplina,
prijavljen istom uzorku pri konstantnom volumenu (izohorni proces),
troši se samo na povećanje unutarnje energije materijala.
Specifični toplinski kapacitet, J/(kg K)], je omjer toplinskog kapaciteta i mase
tijelo. Razlikovati specifičnu toplinu pri stalnom tlaku (cp) i
pri konstantnom volumenu (cv). Omjer toplinskog kapaciteta i količine
tvari nazivamo molarni toplinski kapacitet (cm), J / (mol⋅K). Za sve
tvari sr > sv, za razrijeđene (blizu idealnih) plinove smp – smv =
R (gdje je R = 8,314 J/(mol⋅K) univerzalna plinska konstanta).

Toplinska vodljivost je prijenos energije s toplijih dijelova tijela na
manje zagrijan kao rezultat toplinskog gibanja i interakcije
mikročestice. Ova vrijednost karakterizira spontani
temperaturno izjednačavanje čvrstih tvari.
Za izotropne materijale vrijedi Fourierov zakon prema kojem
vektor gustoće protok topline q je proporcionalan i suprotan
u smjeru temperaturnog gradijenta T:
gdje je λ toplinska vodljivost [W/(m K)] ovisno o
agregatno stanje, atomska i molekularna struktura, struktura,
temperaturu i druge parametre materijala.
Toplinska difuznost (m2/s) je mjera
toplinska izolacijska svojstva materijala:
gdje je ρ gustoća; Oženiti se - određena toplina materijal na
stalni pritisak.

Tehnološka svojstva materijala karakteriziraju usklađenost
materijala na tehnološke utjecaje tijekom prerade u proizvode. Znanje
ta svojstva omogućuju razumno i racionalno projektiranje i
provode tehnološke procese proizvodnje proizvoda. Glavni
tehnološke karakteristike materijala su obradivost
rezanja i pritiska, parametri lijevanja, zavarljivost, sklonost k
deformacija i savijanje tijekom toplinske obrade itd.
Obradivost karakteriziraju sljedeći pokazatelji:
kvaliteta obrade materijala – hrapavost obrađene površine
i točnost dimenzija uzorka, vijek trajanja alata, otpornost
rezanje - brzina i sila rezanja, vrsta stvaranja strugotine. Vrijednosti
pokazatelji se određuju prilikom okretanja uzoraka i uspoređuju se s njima
parametri materijala koji se uzima kao standard.
Obradivost na pritisak utvrđuje se u procesu tehnološkog
ispitivanje materijala na plastičnu deformaciju. Metode ocjenjivanja
obradivost pod pritiskom ovisi o vrsti materijala i njihovoj tehnologiji
obrada. Na primjer, tehnološka ispitivanja metala za savijanje
provodi se savijanjem uzoraka do unaprijed određenog kuta. Smatra se da je uzorak izdržao
ispitivanja, ako se ne pojavi lom, raslojavanje, suze, pukotine.
Listovi i trake testirani su na ekstruziju pomoću posebnog
pritisnite. U uzorku se formira kuglasta rupa koja trenutačno zaustavlja crtanje
postizanje protoka materijala. Rezultat je određen maksimumom
dubina bunara kod neoštećenih uzoraka.

Karakterizira ih obradivost praškastih materijala pritiskom
fluidnost, kompaktnost i sposobnost oblikovanja. Metoda određivanja
fluidnost se temelji na registraciji vremena isteka uzorka praha u
proces njegovog spontanog prolijevanja kroz kalibriranu
rupa lijevka. Ovaj parametar kontrolira brzinu punjenja.
kalupi za praškaste materijale za obradu tlakom.
Kompaktnost praha karakterizira ovisnost o volumenu uzorka
prah od tlaka - dijagram prešanja. Oblikovnost – svojstvo
praškasti materijal kako bi zadržao oblik dobiven u procesu
prešanje.
Ljevačke karakteristike materijala – skup tehnoloških
pokazatelji koji karakteriziraju formiranje odljevaka lijevanjem
rastaljenih materijala u kalup. Fluidnost -
ovisi svojstvo rastaljenog materijala da ispuni kalup
na viskoznost taline, temperature taline i kalupa, stupanj
kvašenje talinom stijenki kalupa itd. Ocjenjuje se po dužini
punjenje ravnog ili spiralnog kanala talinom
poseban kalup. Ljevaonica skupljanja - smanjenje volumena
rastopiti tijekom prijelaza iz tekućeg u čvrsto stanje. Praktički
skupljanje se definira kao omjer odgovarajućih linearnih dimenzija
kalupi i odljevci u obliku bezdimenzionalnog koeficijenta skupljanja,
individualno za svaki materijal.

Zavarljivost – svojstvo materijala da se oblikuje
zavareni spoj, čija izvedba
odgovara kvaliteti osnovnog materijala,
zavareni. Zavarljivost se ocjenjuje prema
rezultate ispitivanja zavarenih uzoraka i
karakteristike osnovnog materijala u zoni zavarenih
šav. Pravila za određivanje sljedećih
pokazatelji zavarljivosti metala: mehanički
svojstva zavarenih spojeva, dopušteni režimi
elektrolučno zavarivanje i navarivanje, kvaliteta zavarenih
spojevi i zavari, dugotrajna čvrstoća
zavareni spojevi.

Kristalografija je znanost o kristalima, kristalnim prirodnim tijelima. Proučava oblik, unutarnju strukturu, podrijetlo, raspodjelu i svojstva kristalnih tvari.

Glavna svojstva kristala - anizotropija, homogenost, sposobnost samoizgaranja i prisutnost stalne temperature taljenja - određena su njihovom unutarnjom strukturom.

Kristali su sva čvrsta tijela koja imaju oblik poliedra koji je rezultat uređenog rasporeda atoma. Kristalografijom se naziva znanost o kristalima, kristalnim prirodnim tijelima. Proučava oblik, unutarnju strukturu, podrijetlo, raspodjelu i svojstva kristalnih tvari. Kristali su sve čvrste tvari koje imaju oblik poliedra, što je rezultat uređenog rasporeda atoma. Kocke su primjeri dobro oblikovanih kristala...

Naslov:

Poznato je više od pet tisuća vrsta kristala. Imaju različit oblik i različit broj lica. Oblik kristala je ukupnost svih njegovih lica. Jednostavan oblik u kristalografiji je skup identičnih lica povezanih elementima simetrije. Među jednostavnim oblicima razlikuju se zatvoreni oblici, koji potpuno zatvaraju dio prostora, na primjer, kocka, oktaedar; otvorene jednostavne forme, npr. razne prizme, prostor...

Naslov:

Singonija (od grčkog σύν, "prema, zajedno", i γωνία, "kut" - doslovno "sličan kut") jedna je od podjela kristala na temelju oblika njihove jedinične ćelije. Singonija uključuje skupinu klasa simetrije koje imaju jedan zajednički ili karakterističan element simetrije s istim brojem jediničnih pravaca. Postoji sedam singonija: kubična, tetragonalna (kvadratna), trigonalna, heksagonalna, rombična, monoklinska, triklinska.

Naslov:

"Simetrija" na grčkom znači "proporcija" (ponovljivost). Simetrična tijela i objekti sastoje se od jednakih, točno ponovljenih dijelova u prostoru. Posebno je raznolika simetrija kristala. Različiti kristali su više ili manje simetrični. To je njihovo najvažnije i specifično svojstvo, koje odražava pravilnost unutarnje strukture.

Naslov:

S gledišta geometrijske kristalografije, kristal je poliedar. Za karakterizaciju oblika kristala koristimo koncept elemenata ograničenja. Vanjski oblik kristala sastoji se od tri granična elementa: lica (plohe), bridova (linija presjeka lica) i kutova faseta.

Naslov:

Kristali nastaju kada tvar prijeđe iz bilo kojeg agregatnog stanja u čvrsto stanje. Glavni uvjet za nastanak kristala je snižavanje temperature na određenu razinu, ispod koje čestice (atomi, ioni), izgubivši suvišno toplinsko gibanje, pokazuju svoja inherentna kemijska svojstva i grupiraju se u prostornu rešetku.