კრისტალოგრაფია

კრისტალოგრაფია- მეცნიერება, რომელიც შეისწავლის კრისტალებს, მათ თვისებებს, გარეგნულ ფორმას და მათი წარმოშობის მიზეზებს, პირდაპირ კავშირშია მინერალოგიასთან, მათემატიკასთან (დეკარტის კოორდინატთა სისტემა), ფიზიკასთან და ქიმიასთან (კრისტალების გაჩენისა და ზრდის საკითხს). პირველი სამუშაოები იყო. შესრულებული პლატონის, პითაგორას და ა.შ.

XIX საუკუნის დასაწყისამდე კრისტალოგრაფია აღწერითი იყო. მაგრამ უკვე მე-19 საუკუნის დასაწყისში განვითარდა მათემატიკა და ფიზიკა, ამიტომ კრისტალოგრაფიამ მიიღო თავისი განვითარება. განსაკუთრებით მე-20 საუკუნის შუა ხანებში, ახალი ტექნოლოგიების ამაღლებასთან ერთად, კრისტალოგრაფიამ ექსპერიმენტული ხასიათი მიიღო (კრისტალების გაზრდა და სინთეზირება). დღეისათვის შეიძლება განვასხვავოთ კრისტალოგრაფიის შემდეგი სექციები:

დღეისათვის შეიძლება განვასხვავოთ კრისტალოგრაფიის შემდეგი სექციები:

1. გეომეტრიული კრისტალოგრაფია- სწავლობს კრისტალების გარეგნულ ფორმას და მათი შინაგანი სტრუქტურის ნიმუშებს.

2. კრისტალური ქიმია- სწავლობს ურთიერთობას კრისტალების შინაგან სტრუქტურასა და მათ ქიმიურ შემადგენლობას შორის.

3. ფიზიკური და ქიმიური კრისტალოგრაფია– სწავლობს კრისტალების ფორმირებისა და ზრდის ნიმუშებს.

4. ფიზიკური კრისტალოგრაფია- სწავლობს კრისტალების ფიზიკურ თვისებებს (ოპტიკური, თერმული, ელექტრო და ა.შ.), სადაც ცალკეული მეცნიერებები წარმოიშვა ზოგიერთი სფერო (კრისტალური ოპტიკა).

მყარი კრისტალური და ამორფული

მყარი იყოფა:

1. ამორფული, სადაც ელემენტარული ნაწილაკები განლაგებულია შემთხვევით, არარეგულარულად, რაც იწვევს იზოტროპიის თვისების ფლობას (მატერიის იგივე თვისებები ნებისმიერი მიმართულებით). ამორფული სხეულები არასტაბილურია და დროთა განმავლობაში ხდება კრისტალური (დეკრისტალიზაცია).

2. კრისტალური, ხასიათდება ელემენტარული ნაწილაკების მოწესრიგებული განლაგებით, რომლებიც ქმნიან კრისტალურ სტრუქტურას, რომელიც წარმოდგენილია სივრცითი გისოსით.

კრისტალური (სივრცითი) გისოსი

კრისტალური უჯრედი- ელემენტარული ნაწილაკების ერთობლიობა, რომელიც მდებარეობს პარალელეპიპედების უსასრულო სიმრავლის შესაბამის წერტილებზე, რომლებიც მთლიანად ავსებენ სივრცეს, არიან თანაბარი, პარალელურად ორიენტირებული და მიმდებარე მთელ სახეებზე. (ნახ. 1).

სივრცითი გისოსების სტრუქტურის ელემენტები:

1. კვანძები- ელემენტარული ნაწილაკები, რომლებიც იკავებენ გარკვეულ პოზიციას გისოსებში.

2. მწკრივი- კვანძების ერთობლიობა, რომელიც მდებარეობს იმავე სწორ ხაზზე გარკვეული თანაბარი ინტერვალით, რომელსაც ეწოდება რიგის ინტერვალი.

3. ბრტყელი ბადე- იმავე სიბრტყეში მდებარე კვანძების ნაკრები.

4. ელემენტარული უჯრედი- ერთი პარალელეპიპედი, რომლის გამეორება ქმნის სივრცულ გისოსს.

მათემატიკოსმა ოგიუსტ ბრავეისმა დაამტკიცა, რომ შეიძლება იყოს მხოლოდ 14 ფუნდამენტურად განსხვავებული გისოსები. ერთეული უჯრედის პარამეტრები განსაზღვრავს კრისტალური მედის ტიპს.

კრისტალი- მყარი სხეული, რომელსაც აქვს რეგულარული პოლიედრონის ფორმა, რომელშიც ელემენტარული ნაწილაკები რეგულარულად განლაგებულია ბროლის გისოსის სახით.

კრისტალური შეზღუდვის ელემენტები:

სახეები (გლუვი თვითმფრინავები);

ნეკნები (სახეების გადაკვეთის ხაზები);

წვერო (კიდეების გადაკვეთის წერტილი).

ბროლის გარეგანი ფორმის ურთიერთობა შიდა სტრუქტურასთან

1. ბრტყელი ბადეები შეესაბამება ბროლის სახეებს.

2. რიგები შეესაბამება კიდეებს.

3. კვანძები შეესაბამება წვეროებს.

მაგრამ მხოლოდ ის ბრტყელი ბადეები და რიგები შეესაბამება სახეებსა და კიდეებს, რომლებსაც აქვთ ყველაზე დიდი რეტიკულური სიმჭიდროვეარის კვანძების რაოდენობა ბრტყელი ბადის ერთეულ ფართობზე ან მწკრივის სიგრძის ერთეულზე.

აქედან ეილერმა გამოიტანა კანონი: „სახეებისა და წვეროების რაოდენობის ჯამი უდრის კიდეების რაოდენობას პლუს 2“.

კრისტალების ძირითადი თვისებები

კრისტალების რეგულარული შიდა სტრუქტურა სივრცითი გისოსის სახით განსაზღვრავს მათ ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებები:

1. ერთგვაროვნებაბროლის იგივე თვისებებია პარალელური მიმართულებით.

2. ანისოტროპია- კრისტალის სხვადასხვა თვისებები არაპარალელური მიმართულებით (მაგალითად, თუ მინერალის დისტენცია ("სტენი" - წინააღმდეგობა) დაკაწრულია დრეკადობის გასწვრივ, მაშინ მისი სიმტკიცე არის 4,5, ხოლო თუ განივი მიმართულებით, მაშინ სიხისტე არის 6. -6.5).

3. თვითშეზღუდვის უნარი- ზრდის ხელსაყრელ პირობებში, კრისტალი იძენს რეგულარული პოლიედრონის ფორმას.

4. Სიმეტრია.

კრისტალური სიმეტრია

Სიმეტრია – (ბერძნულიდან "sym" - მსგავსი, "metrios" - გაზომვა, მანძილი, ზომა) - ბროლის იდენტური სახეების, კიდეების, წვეროების რეგულარული გამეორება ზოგიერთ დამხმარე გეომეტრიულ სურათთან (სწორი ხაზი, სიბრტყე, წერტილი). დამხმარე გეომეტრიულ გამოსახულებებს, რომელთა დახმარებითაც ვლინდება ბროლის სიმეტრია, სიმეტრიის ელემენტებს უწოდებენ.

ბროლის სიმეტრიის ელემენტებს მიეკუთვნება სიმეტრიის ღერძი (L - ინგლისური ხაზიდან - ხაზი), სიმეტრიის სიბრტყე (P - ინგლისური პიესიდან - თვითმფრინავი), სიმეტრიის ცენტრი (C - ინგლისური ცენტრიდან - ცენტრი. ).

სიმეტრიის ღერძი- სწორი ხაზი, მის გარშემო 360 °-ით მობრუნებისას, ბროლი რამდენჯერმე ერწყმის საწყის პოზიციას.

ბრუნვის ელემენტარული კუთხე a - შეიძლება იყოს 60°, 90°, 120°, 180°-ის ტოლი.

სიმეტრიის ღერძის რიგი არის კრისტალის კომბინაციების რაოდენობა მის საწყის პოზიციასთან 360°-ით ბრუნვის დროს.

კრისტალში შესაძლებელია მეორე, მესამე, მეოთხე და მეექვსე რიგის სიმეტრიის ღერძი. მეხუთე და მეექვსეზე მეტი სიმეტრიის ღერძი არ ხდება. სიმეტრიის ღერძების რიგი აღინიშნება L 6 , L 4 , L 3 , L 2 .

ერთი და იგივე რიგის სიმეტრიის ღერძების შესაძლო რაოდენობა ასეთია:

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

L 4 - 0, 1, 3;

სიმეტრიის სიბრტყე- თვითმფრინავი, რომელიც ყოფს კრისტალს ორ სარკისებრ თანაბარ ნაწილად.

სიმეტრიის ცენტრი- წერტილი ბროლის შიგნით, სადაც ხაზები იკვეთება და იკვეთება, აკავშირებს ბროლის საპირისპირო იდენტურ სახეებს, კიდეებს ან წვეროებს. ამ განმარტებიდან გამომდინარეობს წესი: თუ კრისტალში არის სიმეტრიის ცენტრი, მაშინ თითოეულ სახეს უნდა ჰქონდეს საპირისპირო, თანაბარი, პარალელური და უკუდამართული სახე.

მიღებულია ყველა არსებული სიმეტრიის ელემენტის მთლიანობის ჩაწერა ხაზში, მათ შორის სასვენი ნიშნების გარეშე, მაშინ როცა ჯერ მითითებულია სიმეტრიის ღერძები, დაწყებული უმაღლესი რიგიდან, შემდეგ სიმეტრიის სიბრტყე და შემდეგ. ბოლო ადგილი, ასეთის არსებობის შემთხვევაში, ჩაიწერება სიმეტრიის ცენტრი.

კრისტალების კლასიფიკაცია

მათში არსებული სიმეტრიის ელემენტების მთლიანობის მიხედვით, კრისტალები გაერთიანებულია კლასებად. ჯერ კიდევ 1830 წელს მეცნიერი ფ. ჰესელი მათემატიკური გამოთვლებით მივიდა დასკვნამდე, რომ კრისტალებში შესაძლებელია სიმეტრიის ელემენტების 32 სხვადასხვა კომბინაცია. ეს არის სიმეტრიის ელემენტების ნაკრები, რომელიც განსაზღვრავს კლასს.

კლასები გაერთიანებულია სინგონიებში. კლასები, რომლებსაც ახასიათებთ ერთი ან მეტი იდენტური სიმეტრიის ელემენტი, დაჯგუფებულია ერთ სინგონიაში. სინგონიუმი ცნობილია 7.

სიმეტრიის ხარისხის მიხედვით სინგონიები გაერთიანებულია უფრო დიდ ქვედანაყოფებად - კატეგორიებად: უმაღლესი, შუა, ქვედა (ცხრილი).

კრისტალური ფორმები

1. მარტივი - კრისტალები, რომლებშიც ყველა სახეს აქვს ერთი ფორმა და იგივე ზომა. მარტივ ფორმებს შორის გამოირჩევა:

დახურული - მთლიანად დახურეთ სივრცე მათი სახეებით (რეგულარული პოლიედრები);

ღია - ისინი მთლიანად არ ხურავენ სივრცეს და მის დახურვის მიზნით ჩართულია სხვა მარტივი ფორმები (პრიზმები და ა.შ.).

2. მარტივი ფორმების ერთობლიობა - კრისტალი, რომელზედაც განვითარებულია სახეები, რომლებიც ერთმანეთისგან განსხვავდებიან ფორმისა და ზომით. რამდენი სხვადასხვა სახის სახეა კრისტალზე, ამ კომბინაციაში მონაწილეობს მარტივი ფორმების იგივე რაოდენობა.

მარტივი ფორმების ნომენკლატურა

სახელწოდება ეფუძნება სახეების რაოდენობას, სახეების ფორმას, ფორმის მონაკვეთს. მარტივი ფორმების სახელები იყენებს ბერძნულ ტერმინებს:

· მონო- მხოლოდ ერთი;

· დი, ბი- ორი, ორჯერ;

· სამი- სამ-, სამ-, სამჯერ;

· ტეტრა- ოთხჯერ, ოთხჯერ, ოთხჯერ;

· პენტა- ხუთი, ხუთი;

· ჰექსა- ექვსი, ექვსი;

· რვა- რვა, რვა;

· დოდეკა- თორმეტი-, თორმეტი;

· ჰედრონი- ზღვარი;

· გონიო- კუთხე;

· სინ- მსგავსი;

· პინაკოსი- მაგიდა, დაფა;

· კლინი- ფერდობზე;

· პოლი- ბევრი;

· როკნოს- ირიბი, არათანაბარი.

მაგალითად: ხუთკუთხედი (ხუთი, კუთხე, თორმეტი - 12 ხუთკუთხედი), ტეტრაგონალური დიპირამიდა (ძირში ოთხკუთხედი და ორი პირამიდა).

კრისტალოგრაფიული ღერძების სისტემები

კრისტალოგრაფიული ცულები- მიმართულებები ბროლში მისი კიდეების პარალელურად, რომლებიც აღებულია კოორდინატთა ღერძებად x ღერძი არის III, y ღერძი არის II, z ღერძი არის I.

კრისტალოგრაფიული ღერძების მიმართულებები ემთხვევა სივრცითი გისოსების რიგებს ან მათი პარალელურია. ამიტომ, ზოგჯერ I, II, III ღერძების აღნიშვნების ნაცვლად გამოიყენება ცალკეული სეგმენტების აღნიშვნები a, b, c.

კრისტალოგრაფიული ღერძების სახეები:

1. მართკუთხა სამღერძიანი სისტემა (ნახ. 2). ხდება მაშინ, როდესაც მიმართულებები ერთმანეთზე პერპენდიკულურადაა ორიენტირებული. გამოიყენება კუბურ (a=b=c), ტეტრაგონალურ (a=b≠c) და რომბის (a≠b≠c) სისტემებში.

2. ოთხღერძიანი სისტემა (ნახ. 3). მეოთხე ღერძი ვერტიკალურად არის ორიენტირებული და სამი ღერძი გაყვანილია 120°-ით მის პერპენდიკულარულ სიბრტყეში. გამოიყენება ექვსკუთხა და ტრიგონალური კრისტალებისთვის, a=b≠c

3. ირიბისისტემა (ნახ. 4). a=γ=90°, b≠90°, a≠b≠c. გამოიყენება მონოკლინიკური სისტემის კრისტალების დასაყენებლად.

4.
ირიბი სისტემა (სურ. 5). a≠γ≠b≠90°, a≠b≠c. გამოიყენება ტრიკლინიკური კრისტალებისთვის.

მთელი რიცხვების კანონი

ეს არის კრისტალოგრაფიის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი კანონი, რომელსაც ასევე უწოდებენ ჰაუის კანონს, ორმაგი შეფარდების რაციონალურობის კანონს, პარამეტრთა შეფარდების რაციონალურობის კანონს. კანონში ნათქვამია: „კრისტალის ნებისმიერი ორი გვერდით მოწყვეტილი პარამეტრების ორმაგი შეფარდება მის სამ გადაკვეთილ კიდეებზე, უდრის მთელი რიცხვების და შედარებით მცირე რიცხვების შეფარდებას“.

1. ვირჩევთ O წერტილში გადამკვეთ სამ არაპარალელურ კიდეს. ამ კიდეებს ვიღებთ კრისტალოგრაფიულ ღერძებად. (ნახ. 6).

2. კრისტალზე ვარჩევთ ორ სახეს A 1 B 1 C 1 და A 2 B 2 C 2 და სიბრტყე A 1 B 1 C 1 არ არის A 2 B 2 C 2 სიბრტყის პარალელურად და წერტილები დევს. კრისტალოგრაფიული ცულები.

3. კრისტალოგრაფიულ ღერძებზე სახეებით მოწყვეტილ მონაკვეთებს სახის პარამეტრები ეწოდება. ჩვენს შემთხვევაში OA 1 , OA 2 , OB 1 , OB 2 , OC 1 , OC 2 .

, სადაც p, q, r რაციონალური და შედარებით მცირე რიცხვებია.

კანონი აიხსნება ბროლის ბადის სტრუქტურით. ღერძებად არჩეული მიმართულებები შეესაბამება სივრცითი გისოსების რიგებს.

სახის სიმბოლოები

სახის სიმბოლოს მისაღებად, თქვენ უნდა დააყენოთ კრისტალი შესაბამის კრისტალოგრაფიულ ღერძებში, შემდეგ აირჩიოთ ერთი სახე– სახე, რომლის პარამეტრები თითოეული კრისტალოგრაფიული ღერძის გასწვრივ აღებულია როგორც საზომი ერთეული (სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, როგორც მასშტაბის სეგმენტი). შედეგად, პარამეტრების თანაფარდობა ახასიათებს სახის პოზიციას კრისტალოგრაფიულ ღერძებში.

უფრო მოსახერხებელია არა პარამეტრების გამოყენება, არამედ სახის ინდექსები– პარამეტრების საპირისპირო სიდიდეები: . ინდექსები იწერება ხვეული (მაგალითად, ახასიათებს მარტივ ფორმას მთლიანობაში (hkl) ან (hhl)) ან ფრჩხილებში (პირდაპირ მიმართეთ კონკრეტულ სახეს, მაგ. (hhl) ან (hlh) ) სასვენი ნიშნების გარეშე. თუ უარყოფითი ინდექსი მიიღება, მაშინ მისი ჩვენება შეიძლება ვექტორული ნიშნით - (hkl). ინდექსები ასევე შეიძლება აღინიშნოს რიცხვითი მნიშვნელობებით, როგორიცაა (321), (110) ან (hk0). "0" - ნიშნავს, რომ სახე ღერძის პარალელურია.

ბროლის წარმოქმნის გზებიin

კრისტალები შეიძლება წარმოიქმნას მატერიის ყველა საერთო მდგომარეობიდან, როგორც ბუნებრივ, ასევე ლაბორატორიულ პირობებში.

აირისებრი მდგომარეობა - ფიფქები (ყინულის კრისტალები), ყინვა, ნადები, მშობლიური გოგირდი (ვულკანური ამოფრქვევის დროს გოგირდის კრისტალები დნება კრატერების კედლებზე); მრეწველობაში - იოდის, მაგნიუმის კრისტალები. სუბლიმაცია- აირისებრი ნივთიერებისგან კრისტალების წარმოქმნის პროცესი.

თხევადი მდგომარეობა - კრისტალების წარმოქმნა დნობიდან და ხსნარიდან. ყველა ინტრუზიული ქანების წარმოქმნა ხდება დნობისგან (მანტიის მაგმატური დნება), როდესაც მთავარი ფაქტორი ტემპერატურის დაქვეითებაა. მაგრამ ყველაზე გავრცელებული არის ხსნარებიდან კრისტალების წარმოქმნა. ბუნებაში, ეს პროცესები ყველაზე გავრცელებული და ინტენსიურია. განსაკუთრებით ხსნარებიდან კრისტალების წარმოქმნა დამახასიათებელია საშრობი ტბებისთვის.

მყარი მდგომარეობა ძირითადად არის ამორფული ნივთიერების კრისტალურში გადასვლის პროცესი (დეკრისტალიზაცია). ბუნებრივი პირობებიეს პროცესები აქტიურად მიმდინარეობს მაღალი ტემპერატურააჰ და ზეწოლა.

კრისტალების გაჩენა

ხსნარები განსხვავდება მათში ნივთიერების კონცენტრაციის ხარისხით:

უჯერი (გაუჯერებელი) - შეგიძლიათ დაამატოთ ნივთიერება, და ის გააგრძელებს დაშლას;

გაჯერებული - ნივთიერების დამატება არ იწვევს მის დაშლას, ის ნალექს იწვევს;

ზეგაჯერებული (ზეგაჯერებული) - წარმოიქმნება, თუ გაჯერებული ხსნარი მოხვდება ისეთ პირობებში, როდესაც ნივთიერების კონცენტრაცია მნიშვნელოვნად აღემატება ხსნადობის ზღვარს; გამხსნელი ჯერ იწყებს აორთქლებას.

მაგალითად, NaCl-ის კრისტალური ბირთვის წარმოქმნა:

1. ერთგანზომილებიანი კრისტალი (იონების მიზიდულობის გამო წარმოიქმნება სერია), (ნახ. 7);

2. 2D კრისტალი (ბრტყელი ბადე), (ნახ. 8);

3. პირველადი კრისტალური ბადე (კრისტალური ბირთვი დაახლოებით 8 ერთეული უჯრედისგან), (ნახ. 9).

თითოეულ კრისტალს აქვს ფორმირების საკუთარი ჯაჭვი (მარილის კრისტალისთვის - კუბი), მაგრამ მექანიზმი ყოველთვის იგივე იქნება. რეალურ პირობებში, როგორც წესი, კრისტალიზაციის ცენტრად მოქმედებს ან გარე მინარევები (ქვიშის მარცვალი) ან ნივთიერების უმცირესი ნაწილაკი, საიდანაც აშენდება კრისტალი.

ბროლის ზრდა

დღემდე, არსებობს ორი ძირითადი თეორია, რომლებიც აღწერს კრისტალების ზრდას. პირველ მათგანს კოსელ-სტრანსკის თეორია ჰქვია. (ნახ. 10). ამ თეორიის მიხედვით, ნაწილაკები კრისტალს უპირატესად ისე უერთდებიან, რომ უდიდესი ენერგია გამოიყოფა. ეს აიხსნება იმით, რომ ენერგიის გათავისუფლების შემთხვევაში ნებისმიერი პროცესი უფრო „ადვილად“ მიდის.

მაგრამ- ენერგიის მაქსიმალური რაოდენობა გამოიყოფა (როდესაც ნაწილაკი ხვდება ამ სამკუთხედს).

ბ- გამოიყოფა ნაკლები ენერგია (დიჰედრული კუთხე).

AT- გამოიყოფა მინიმალური ენერგია, ყველაზე ნაკლებად სავარაუდო შემთხვევა.

ზრდის დროს, ნაწილაკები პირველ რიგში დაეცემა პოზიციას მაგრამ, შემდეგ შიგნით ბდა ბოლოს შიგნით AT. ახალი ფენა არ დაიწყებს კრისტალზე ზრდას, სანამ ფენა მთლიანად არ აშენდება.

ეს თეორია სრულად ხსნის კრისტალების ზრდას იდეალური გლუვი სახეებით სახეების ფენა-ფენა ზრდის მექანიზმით.

მაგრამ XX საუკუნის 30-იან წლებში დადასტურდა, რომ ბროლის სახეები ყოველთვის დამახინჯებულია ან აქვთ რაიმე სახის დეფექტი, შესაბამისად, რეალურ პირობებში, ბროლის სახეები შორს არის იდეალური გლუვი სიბრტყეებისგან.

მეორე თეორია შემოგვთავაზა გ.გ. ლემლეინმა, იმის გათვალისწინებით, რომ კრისტალების სახეები იდეალური არ არის, შეიმუშავა დისლოკაციის (დისლოკაციის ზრდა) - გადაადგილების თეორია. ხრახნიანი დისლოკაციის გამო, ბროლის ზედაპირზე ყოველთვის არის "ნაბიჯი", რომელსაც ყველაზე ადვილად ემაგრება მზარდი ბროლის ნაწილაკები. დისლოკაციის თეორია და, ქ კერძოდ, ხრახნიანი დისლოკაციის თეორია (ნახ. 11, 12), ყოველთვის შესაძლებელს ხდის სახეების ზრდის გაგრძელებას, რადგან ყოველთვის არის ადგილი ნაწილაკების ხელსაყრელი მიმაგრებისთვის დისლოცირებულ ბროლის გისოსზე. ასეთი ზრდის შედეგად სახის ზედაპირი სპირალურ სტრუქტურას იძენს.

ორივე თეორია, სრულყოფილი და არასრულყოფილი კრისტალური ზრდა, ავსებს ერთმანეთს, თითოეული მათგანი ეფუძნება იმავე კანონებსა და პრინციპებს და სრულად იძლევა კრისტალური ზრდის ყველა საკითხის დახასიათების საშუალებას.

ასპექტის ზრდის ტემპი

კიდეების დარტყმის სიჩქარე- მისი სიბრტყის ნორმალური სეგმენტის მნიშვნელობა, რომელზეც მოცემული სახე მოძრაობს დროის ერთეულში (ნახ. 13).

სხვადასხვა ბროლის სახეების ზრდის ტემპი განსხვავებულია. უფრო მაღალი დარტყმის სიჩქარის მქონე ასპექტები თანდათან მცირდება ზომით, იცვლება მზარდი სახეებით დაბალი დარტყმის სიჩქარით და შესაძლოა მთლიანად გაქრეს ბროლის ზედაპირიდან. (ნახ. 14). უპირველეს ყოვლისა, კრისტალზე ვითარდება ყველაზე მაღალი რეტიკულური სიმკვრივის სახეები.

კიდეების ზრდის ტემპი დამოკიდებულია ბევრ ფაქტორზე:

შიდა და გარე. შიდა ფაქტორებიდან, სახეების ზრდის ტემპზე ყველაზე დიდ გავლენას ახდენს მათი რეტიკულური სიმკვრივე, რაც გამოიხატება ბრავეის კანონით: „კრისტალი დაფარულია უფრო მაღალი რეტიკულური სიმკვრივით და ყველაზე დაბალი ზრდის ტემპით“.

მზარდი ბროლის ფორმაზე მოქმედი ფაქტორები

ფაქტორები იყოფა შიდა (რაც პირდაპირ კავშირშია იონების ან ატომების თვისებებთან ან ბროლის გისოსებთან) და გარე: წნევა, ასევე:

1. კონცენტრაციის ნაკადები.როდესაც კრისტალი იზრდება ხსნარში, მის მახლობლად არის ოდნავ მაღალი ტემპერატურის რეგიონი (ნაწილაკები მიმაგრებულია ისე, რომ რაც შეიძლება მეტი ენერგია გამოიყოფა) და ხსნარის შემცირებული სიმკვრივით (მზარდი კრისტალი იკვებება) (ნახ. 15). ). როდესაც დაიშლება, ყველაფერი პირიქით ხდება.

ნაკადები ორმაგ როლს ასრულებენ: მუდმივად ზევით მოძრავი ნაკადები მოაქვს მატერიის ახალ ნაწილებს, მაგრამ ისინი ასევე ამახინჯებენ კრისტალების ფორმას. კვება ხდება მხოლოდ ქვემოდან, გვერდებიდან ნაკლებად და ზემოდან თითქმის არა. კრისტალების ლაბორატორიულ პირობებში ზრდისას ცდილობენ გამოირიცხონ კონცენტრაციის ნაკადების გავლენა, რისთვისაც იყენებენ სხვადასხვა მეთოდებს: კრისტალების დინამიური ზრდის მეთოდს, ხსნარის ხელოვნური შერევის მეთოდს და ა.შ.

2. ხსნარის კონცენტრაცია და ტემპერატურა. ყოველთვის იმოქმედეთ კრისტალების ფორმაზე.

ხსნარის კონცენტრაციის გავლენა ალუმის კრისტალების ფორმაზე (კონცენტრაცია იზრდება 1-დან 4-მდე):

1 - კრისტალი ოქტაედრის სახით;

2.3 - რამდენიმე მარტივი ფორმის კომბინაცია;

4 - კრისტალი ოქტაედრული სახის უპირატესი განვითარებით, ფორმა უახლოვდება სფერულს.

ტემპერატურის გავლენა ეფსომიტზე:

ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ეფსომიტის კრისტალები იძენენ სქელ პრიზმულ ფორმას, ხოლო დაბალ ტემპერატურაზე - თხელ ლინზას.

3. უცხო ნივთიერების მინარევები. მაგალითად, ალუმინის რვაფეხა იქცევა კუბად, როდესაც იზრდება ხსნარში ბორაქსის ნაზავით.

4. სხვები.

ასპექტის კუთხეების მუდმივობის კანონი

ჯერ კიდევ მე-17 საუკუნის შუა ხანებში, 1669 წელს, დანიელმა მეცნიერმა სტენომ შეისწავლა რამდენიმე კვარცის კრისტალები და მიხვდა, რომ რაც არ უნდა დაამახინჯოს კრისტალი, სახეებს შორის კუთხეები უცვლელი რჩება. თავდაპირველად კანონს ცივად ეპყრობოდნენ, მაგრამ ლომონოსოვის და ფრანგი მეცნიერის რომეუ-დელილის 100 წლიანი კვლევის შემდეგ, ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად, დაადასტურეს ეს კანონი.

დღემდე კანონს სხვა სახელი აქვს - სტენო-ლომონოსოვის-რომი-დელილის კანონი). სახის კუთხეების მუდმივობის კანონი: „ერთი და იგივე ნივთიერების ყველა კრისტალში კუთხეები შესაბამის სახეებსა და კიდეებს შორის მუდმივია“. ეს კანონი აიხსნება ბროლის ბადის სტრუქტურით.

სახეებს შორის კუთხეების გასაზომად გამოიყენება გონიომეტრიანი მოწყობილობა (პროტრაქტორისა და სახაზავის ნაზავის მსგავსი). უფრო ზუსტი გაზომვისთვის გამოიგონა ოპტიკური გონიომეტრი E.S. ფედოროვი.

ნივთიერების ბროლის სახეებს შორის კუთხეების ცოდნა, შესაძლებელია ნივთიერების შემადგენლობის დადგენა.

კრისტალების ნაერთები

კრისტალების ნაერთებს შორის გამოირჩევა ორი ძირითადი ჯგუფი:

1. არარეგულარული - კრისტალების ერთმანეთზე გადანაზარდები, რომლებიც ერთმანეთთან არ არის დაკავშირებული და ერთმანეთთან არ არის ორიენტირებული სივრცეში (დრუზი).

2. რეგულარული:

პარალელურად;

ტყუპები.

პარალელური შერწყმაკრისტალები არის ერთი და იმავე ნივთიერების რამდენიმე კრისტალი, რომლებიც შეიძლება იყოს სხვადასხვა ზომის, მაგრამ ერთმანეთის პარალელურად ორიენტირებული, ამ შეერთების ბროლის გისოსი პირდაპირ არის დაკავშირებული ერთში.

კვერთხი ერთობლივი- პატარა კვარცის კრისტალები იზრდება უფრო დიდ კრისტალთან ერთად.

დუბლი

Ორმაგი- ორი კრისტალის ბუნებრივი ურთიერთგანვითარება, რომელშიც ერთი კრისტალი მეორის სარკისებური გამოსახულებაა, ან ტყუპის ერთი ნახევარი ამოღებულია მეორისგან 180 ° შებრუნებით. მინერალოგიის თვალსაზრისით, ნებისმიერ ტყუპში ყოველთვის ჩანს შიდა შემობრუნების კუთხე. (სურ. 16).

ორმაგი ელემენტები:

1. ტყუპი სიბრტყე - სიბრტყე, რომელშიც ტყუპის ორი ნაწილია ასახული.

2. ტყუპის ღერძი - ღერძი, მობრუნებისას, რომლის გარშემოც ტყუპის ერთი ნახევარი გადადის მეორეში.

3. შერწყმის სიბრტყე - სიბრტყე, რომლის გასწვრივ ტყუპის ორი ნაწილი ერთმანეთის მიმდებარეა. განსაკუთრებულ შემთხვევებში ტყუპი სიბრტყე და შერწყმის სიბრტყე ერთმანეთს ემთხვევა, მაგრამ უმეტეს შემთხვევაში ეს ასე არ არის.

ტყუპის სამივე ელემენტის კომბინაცია და ბუნება განსაზღვრავს დაძმობილების კანონებს: „სპინელი“, „გალიური“ და ა.შ.

გამრავლებული ტყუპებიერთი კრისტალი იზრდება მეორე კრისტალში. თუ ჩართულია რამდენიმე კრისტალი, შესაბამისად გამოიყოფა ტეი, ოთხკუთხა და ა.შ. (დამოკიდებულია კრისტალების რაოდენობაზე).

პოლისინთეზური ტყუპები- დაძმობილებული კრისტალების სერია განლაგებულია ისე, რომ ყოველი ორი მიმდებარე მდებარეობს ერთმანეთთან ტყუპის ორიენტაციაში, ხოლო კრისტალები, რომლებიც ერთში გადიან, ერთმანეთის პარალელურად არიან ორიენტირებული. (სურ. 17).

ბუნებრივ კრისტალებზე პოლისინთეზური დაძმობილება ხშირად ვლინდება წვრილი პარალელური გამოჩეკვის სახით (ტყუპი ნაკერი).

ბუნებრივი კრისტალების ფორმები

კრისტალებს შორის ჩვეულებრივ უნდა განვასხვავოთ:

· იდეალური- ის კრისტალები, რომლებშიც ერთი და იგივე მარტივი ფორმის ყველა სახე ერთნაირია ზომით, ფორმით, ბროლის ცენტრიდან დაშორებით;

· რეალური- შეხვდება გარკვეულ გადახრებს იდეალური ფორმებიდან.

ბუნებრივ (რეალურ) კრისტალებში ერთი და იმავე ფორმის სახეების არათანაბარი განვითარება ქვედა სიმეტრიის შთაბეჭდილებას ტოვებს. (სურ. 18).

რეალურ კრისტალებში სახეები შორს არის მათემატიკურად სწორი სიბრტყეებისგან, რადგან რეალური კრისტალების სახეებზე არის სხვადასხვა გართულებები დაჩრდილვის, შაბლონების, ორმოების, წარმონაქმნების სახით, ე.ი. ქანდაკებები. გამოყავით: პარკეტის მსგავსი ნიმუში, დაჩრდილვა სახეზე, ვისნალები (ისინი ბროლის სახის მცირე უბნებია, ოდნავ გადაადგილებული სახის მიმართულებიდან). რეალურ კრისტალებში, კრისტალების რთული ფორმები ძალიან გავრცელებულია.

ნორმალური ზრდის პირობებიდან გადახრისას, ჩონჩხის კრისტალები- კრისტალები, რომლებზეც უპირატესად განვითარებულია კიდეები და წვეროები, ხოლო სახეები ჩამორჩება განვითარებაში (მაგალითად, ფიფქები). ჩონჩხის საწინააღმდეგო კრისტალები- ასპექტები ძირითადად განვითარებულია, ხოლო კიდეები და წვეროები ჩამორჩება განვითარებას (კრისტალი იძენს მომრგვალებულ ფორმას, ბრილიანტი ძალიან ხშირად გვხვდება ამ ფორმით).

ასევე არის გრეხილი კრისტალები, გაყოფილი, დეფორმირებული.

კრისტალების შიდა სტრუქტურა

კრისტალების შიდა სტრუქტურა ძალიან ხშირად ზონალურია. ყოველი ცვლილება ქიმიური შემადგენლობახსნარი, სადაც ბროლი იზრდება, იწვევს საკუთარ ფენას. ზონალური სტრუქტურა განპირობებულია საკვების ხსნარების პულსაციებითა და ქიმიური შემადგენლობის ცვლილებებით, ე.ი. იმისდა მიხედვით, თუ რას ჭამდა ბროლი ახალგაზრდობაში, ის შეიცვლება, მაგალითად, ზონების ფერს.

განივი მოტეხილობაში ჩანს სექტორული სტრუქტურა, რომელიც მჭიდროდ არის დაკავშირებული ზონირებასთან და განპირობებულია საშუალების შემადგენლობის ცვლილებებით.

ჩანართები კრისტალებში

ყველა ჩანართები იყოფა ერთგვაროვან და ჰეტეროგენებად. ისინი ასევე იყოფა ფორმირების დროის მიხედვით:

1. ნარჩენი (რელიქტური) - მყარი ფაზა, რომელიც წარმოადგენს ნივთიერებას, რომელიც არსებობდა ბროლის ზრდამდეც კი.

2. სინგენეტიკური - ჩანართები, რომლებიც წარმოიშვა კრისტალების ზრდასთან ერთად.

3. ეპიგენური - წარმოიქმნება კრისტალების წარმოქმნის შემდეგ.

კრისტალოგრაფიისთვის ყველაზე დიდი ინტერესია ნარჩენი და სინგენეტიკური ჩანართები.

კრისტალებში ჩანართების შესწავლის მეთოდები

ი.პ. ერმაკოვი და იუ.ა. დოლგოვმა დიდი წვლილი შეიტანა ჩანართების შესწავლაში და დღეს კრისტალებში ჩანართების შესწავლის ორი ძირითადი მეთოდი არსებობს:

1. ჰომოგენიზაციის მეთოდი– მეთოდების ჯგუფი, რომელიც დაფუძნებულია ჩანართების ერთგვაროვან მდგომარეობაში გადაქცევის პრინციპზე; როგორც წესი, ეს მიიღწევა გათბობით. მაგალითად, კრისტალში ბუშტები თხევადია და გარკვეულ ტემპერატურაზე გაცხელებისას ისინი ერთგვაროვანი ხდება, ე.ი. სითხე იქცევა გაზად. ძირითადად, ეს მეთოდი მუშაობს გამჭვირვალე კრისტალებზე.

2. გაშიფვრის მეთოდი- ტემპერატურისა და წნევის შეცვლით კრისტალი და მისი ჩანართები წონასწორობიდან გამოდის და ჩანართები აფეთქებამდე მიდის.

შედეგად, მიიღება მონაცემები კრისტალის წარმოქმნის ტემპერატურისა და წნევის შესახებ დახურული აირებით, სითხეებით ან მყარი ფაზაში ჩართვის სახით.

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

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

მასპინძლობს http://www.allbest.ru/

1 . ზოგადი მახასიათებლებიგეოლოგიური დისციპლინები

მინერალოგიის, კრისტალოგრაფიისა და პეტროგრაფიის მეცნიერებები ისტორიულად გამოეყო დედამიწის განვითარების მატერიალური შემადგენლობის, სტრუქტურისა და ისტორიის მეცნიერებას ე.წ. გეოლოგია.

კრისტალოგრაფიასწავლობს სხვადასხვა მინერალების შემადგენელი კრისტალების წარმოქმნას, ფორმას და ფიზიკურ-ქიმიურ თვისებებს.

მეტალოგრაფია- მეცნიერება, რომელიც სწავლობს ლითონების სტრუქტურასა და თვისებებს და ადგენს კავშირს მათ შემადგენლობას, სტრუქტურასა და თვისებებს შორის.

მინერალოლოგიაგამოირჩეოდა როგორც ბუნებრივი ქიმიური ნაერთების მეცნიერება, რომელსაც მინერალებს უწოდებენ. მინერალოლოგია სწავლობს მინერალების შემადგენლობას და სტრუქტურას, მათი წარმოქმნისა და ცვლილების პირობებს.

პეტროგრაფია- მეცნიერება ქანების შესახებ, მათი შემადგენლობა, სტრუქტურა, კლასიფიკაცია, წარმოშობის პირობები.

ეს მეცნიერებები განუყოფლად არის დაკავშირებული მეტალურგიული და სხვა დარგების პრაქტიკულ საჭიროებებთან. არ არსებობს არც ერთი ინდუსტრია, სადაც მინერალები არ გამოიყენება ბუნებრივი ფორმა, ან მათგან მიღებული ნებისმიერი კომპონენტი. მინერალების, მათი შემადგენლობის, სხვადასხვა თვისებებისა და პრაქტიკული გამოყენების სფეროების ცოდნა აუცილებელია სხვადასხვა ინდუსტრიაში მომუშავე სპეციალისტებისთვის.

მინერალებიუწოდებენ ქიმიურ ელემენტებს ან ნაერთებს, რომლებიც წარმოიქმნება დედამიწის ქერქში, წყლის გარსში ან ატმოსფეროში სხვადასხვა ფიზიკურ-ქიმიური პროცესის შედეგად (ყოველგვარი ჩარევის გარეშე).

მინერალები შეიძლება იყოს ერთი ქიმიური ელემენტი: ბრილიანტი (C); გრაფიტი (C); გოგირდი (S); ოქრო (Au) ან შეიძლება იყოს მუდმივი ან ცვალებადი შემადგენლობის ნაერთები:

მუდმივი შემადგენლობის ნაერთები (ზვავის შპარი; კვარცი; კალციუმი)

ცვლადი შემადგენლობის ნაერთები: ოლივინები, რომელთა შემადგენლობა მერყეობს Mg 2 (SiO 4) ფორსტერიტიდან Fe 2 (SiO 4) ფაიალიტამდე.

მინერალების უმეტესობა მყარი, კრისტალური ნივთიერებებია. მიუხედავად იმისა, რომ ცალკეული მინერალები გვხვდება კრიპტოკრისტალური ფორმით (ჩვეულებრივ, კოლოიდური დისპერსიული) მდგომარეობაში.

ბუნებაში, მინერალები შეიძლება იყოს მიმოფანტული პაწაწინა ნაწილაკების სახით ან წარმოდგენილი იყოს დიდ ჯგუფად. ამავდროულად, ერთი და იგივე ნივთიერების მინერალები შეიძლება იყოს განსხვავებული ფორმა. ეს იწვევს ნებისმიერ კლდეში შემავალი მინერალების გარე განსაზღვრის სირთულეებს.

ამჟამად ცნობილია 3800-მდე სხვადასხვა მინერალი, რომელთაგან მხოლოდ 250-300-ია გავრცელებული და პრაქტიკული ღირებულება აქვს. ეს არის შავი, ფერადი ლითონების და იშვიათი ლითონების საბადოები, ნედლეული წარმოებისთვის. სამშენებლო მასალები, ნედლეული ქიმიური მრეწველობისთვის, ძვირფასი და სხვა ქვები.

ვინაიდან მინერალებს აქვთ ატომების სწორი რეგულარული განლაგება, მათი კრისტალური სტრუქტურის გამო, სითხეები, გაზები, ხელოვნური მყარი სხეულებიდა ბუნებრივი ატმოსფერული ნივთიერებები.

მინერალები ერთმანეთისგან განსხვავდება ქიმიური შემადგენლობით და კრისტალური აგებულებით.

მინერალებს, რომლებსაც აქვთ იგივე კრისტალური სტრუქტურა, მაგრამ განსხვავდებიან ქიმიური შემადგენლობით, ეწოდება იზომორფული.

იგივე ქიმიური შემადგენლობის, მაგრამ განსხვავებული კრისტალური სტრუქტურის მქონე მინერალებს უწოდებენ პოლიმორფული(პოლიმორფული მინერალების მაგალითი: ბრილიანტი და გრაფიტი).

1.1 მინერალების მორფოლოგია (ბუნებაში მინერალების პოვნის ფორმები)

ბუნებაში მინერალები გვხვდება შემდეგი სახით:

ერთკრისტალები;

დუბლი;

ერთეულები.

დოპელგენგერიეწოდება ორი კრისტალის ისეთ ბუნებრივ ურთიერთგანვითარებას, რომელშიც ერთი ინდივიდი შეიძლება მიღებულ იქნას მეორისგან ან გარკვეულ სიბრტყეში ასახვით (ტყუპი) ან გარკვეული ღერძის გარშემო ბრუნვით (ტყუპი).

ყველაზე ხშირად, მინერალები გვხვდება შემთხვევითი არარეგულარული აგრეგატების სახით. აგრეგატები.აგრეგატები შეიძლება შედგებოდეს ერთი მინერალის კრისტალებისაგან (მონომინერალური აგრეგატები) ან რამდენიმე აგრეგატისგან (პოლიმინერალური აგრეგატები).

აგრეგატები იყოფა:

მსხვილმარცვლოვანი (5 მმ-ზე მეტი);

საშუალო მარცვლოვანი (1-5 მმ);

წვრილმარცვლოვანი (1მმ-ზე ნაკლები).

აგრეგატების შემადგენელი მარცვლების ფორმებია: ქერცლიანი, ბოჭკოვანი, მიწიერი. განასხვავებენ აგრეგატების შემდეგ მორფოლოგიურ ტიპებს:

დრუზები არის კარგად ჩამოყალიბებული კრისტალების ნაერთები, განსხვავებული სიმაღლით და განსხვავებულად ორიენტირებული, მაგრამ ერთ ბოლოზე მიმაგრებულია საერთო ბრტყელ ან ჩაზნექილ ფუძეზე.

სეკრეცია არის მინერალური წარმონაქმნები, რომლებიც ავსებენ ქანების სიცარიელეს. სიცარიელეების შევსება ხდება მათ კედლებზე ნივთიერებების თანდათანობითი დეპონირების შედეგად პერიფერიიდან ცენტრამდე.

კონკრემენტები - მომრგვალო ფორმის წარმონაქმნები, რომლებსაც ჩვეულებრივ აქვთ რადიალურად გასხივოსნებული ან გარსი. სეკრეციისგან განსხვავებით, ნივთიერების დეპონირება ხდება ცენტრიდან პერიფერიამდე.

ოოლიტები არის პატარა სფერული წარმონაქმნები კონცენტრული გარსის სტრუქტურით.

ფსევდოოლითები - წარმონაქმნები ფორმის მსგავსი ოოლიტებისა, მაგრამ არ აქვთ კონცენტრული გარსის სტრუქტურა.

დენდრიტები არის ხის მსგავსი აგრეგატები, რომლებიც ჰგავს გვიმრის ფოთლებს, ხის ტოტებს.

1.2 ფიზიკური თვისებებიმინერალები

მინერალების ძირითადი ფიზიკური თვისებები, რომლებიც შესაძლებელს ხდის მათ განსაზღვრას გარეგანი მახასიათებლებით, მოიცავს: ფერი, ხაზის ფერი, ელფერი, სიპრიალის, გამჭვირვალობის ხარისხი, სიხისტე, დაშლა, მოტეხილობა, სპეციფიკური სიმძიმე, მაგნეტიზმი, მტვრევადობა, მოქნილობა, მოქნილობა და ა.შ.

ფერიმინერალების ერთ-ერთი დამახასიათებელი ფიზიკური თვისებაა. ერთი და იგივე მინერალისთვის, ქიმიური შემადგენლობის, სტრუქტურის, მექანიკური და ქიმიური მინარევების მიხედვით, ფერი შეიძლება შეიცვალოს. ფერის მიხედვით შეიძლება ვიმსჯელოთ მინერალების წარმოქმნის პირობებზე და მათ კუთვნილებას კონკრეტულ საბადოზე.

აკადემიკოსი ა.ე. ფერსმანი განასხვავებს მინერალური ფერების სამ ტიპს: იდიოქრომატულ, ალოქრომატულ და ფსევდოქრომატულ.

იდიოქრომატული - მინერალის საკუთარი ფერი.

ალოქრომატული - მინერალში უცხო მექანიკური მინარევების ჩანართების არსებობის შედეგი.

ფსევდოქრომატული - ნებისმიერი შიდა ბზარებიდან სინათლის სხივების დიფრაქციის ფენომენი.

ტირის ფერი- მინერალის მიერ დატოვებული კვალი ფაიფურის უჭიმ თეფშზე. ეს არის დაქუცმაცებული მინერალური ფხვნილის ფერი.

გაუფერულება- ფენომენი, როდესაც მინერალს, თხელ ზედაპირულ ფენაში ძირითადი ფერის გარდა, აქვს დამატებითი ფერი.

დეკოლტე- ზოგიერთი მინერალის უნარი გაიყოს ან გაიყოს გარკვეულ სიბრტყეებზე გლუვი, თანაბარი, მბზინავი ზედაპირების წარმოქმნით.

1.3 მინერალური გენეზისი (დაახლოებითმინერალების წარმოქმნა ბუნებაში)

მინერალების წარმოქმნის პროცესები შეიძლება დაიყოს:

1) ენდოგენური (მიმდინარეობს დედამიწის შიგნით და ასოცირდება მაგმატურ აქტივობასთან);

2) ეგზოგენური (დედამიწის ზედაპირზე წარმოქმნილი, გამოიხატება ატმოსფერული აგენტების მოქმედებით და წყალხსნარების ზედაპირზე, აგრეთვე ორგანიზმების ბიოქიმიურ აქტივობაში (დაჟანგვა, დაშლა);

3) მეტამორფული (წარმოიქმნება ადრე წარმოქმნილი ქანების ტრანსფორმაციის შედეგად, როდესაც იცვლება ფიზიკური და ქიმიური პირობები.

პარაგენიეთარისმინერალები.

პარაგენეზი არის მინერალების ერთობლივი გაჩენა ბუნებაში, მათი წარმოქმნის საერთო პროცესის გამო. მინერალები შეიძლება ჩამოყალიბდეს თანმიმდევრულად ან ერთდროულად.

1.4 პმეტროგრაფიამე

პეტროგრაფია- მეცნიერება, რომელიც შეისწავლის ქანებს, მათ მინერალურ და ქიმიურ შემადგენლობას, სტრუქტურას, განაწილებას და ფორმირების პირობებს.

კლდეებიმეტ-ნაკლებად მუდმივი ქიმიური და მინერალური შემადგენლობის მინერალური აგრეგატები, რომლებიც იკავებენ დედამიწის ქერქის მნიშვნელოვან ტერიტორიებს. ქანები შეიძლება იყოს მონომინერალური, რომელიც შედგება ერთი მინერალისგან და პოლიმინერალური, რომელიც მოიცავს რამდენიმე მინერალს.

მონომინერალურიქანები - კირქვა და მარმარილო (შედგება მინერალური კალციტისაგან), კვარციტი (შედგება კვარცისგან).

პოლიმინერალიქანები - გრანიტი (მთავარი ქანების შემქმნელი მინერალებია ფელდსპარები (მიკროკლინი, ორთოკლაზა, პლაგიოკლაზა), კვარცი და მიკა (ბიოტიტი, მოსკოვიტი).

ცნობილია დაახლოებით ათასი ტიპის ქანები, რომლებიც წარმოქმნის (გენეზისის) პირობების მიხედვით იყოფა სამ კლასად:

1. ცეცხლოვანი(ან მცდარი). ისინი წარმოიქმნება დედამიწის ნაწლავებში ან მის ზედაპირზე გაყინული მაგმისგან; ისინი ტიპიური მაღალი ტემპერატურის წარმონაქმნებია.

2. დანალექი.ისინი წარმოადგენენ ადრე წარმოქმნილი ქანების, ორგანიზმების ნარჩენების და მათი მეტაბოლური პროდუქტების განადგურების შევსებულ და ტრანსფორმირებულ პროდუქტებს; დანალექი ქანების წარმოქმნა ხდება დედამიწის ზედაპირზე ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე და ნორმალურ წნევაზე, ძირითადად წყლის გარემოში.

3. მეტამორფული.ისინი წარმოიქმნება დიდ სიღრმეზე დანალექი და ცეცხლგამძლე ქანების ცვლილებების გამო სხვადასხვა ენდოგენური პროცესების გავლენის ქვეშ (მაღალი ტემპერატურა და წნევა, მაგმისგან გამოთავისუფლებული აირისებრი ნივთიერებები და სხვ.).

2 . კრისტალოგრაფიის საფუძვლები

კრისტალოგრაფია იყოფა: გეომეტრიულ კრისტალოგრაფიად, კრისტალურ ქიმიურ და ფიზიკურ კრისტალოგრაფიად.

გეომეტრიული კრისტალოგრაფიაგანიხილავს კრისტალური ნივთიერებების აგების ზოგად შაბლონებს, რომლებიც ქმნიან მათ კრისტალებს, აგრეთვე კრისტალების სიმეტრიასა და სისტემატიკას.

კრისტალური ქიმიაშეისწავლის კრისტალური ნივთიერების სტრუქტურებსა და ქიმიურ თვისებებს შორის ურთიერთობას, აგრეთვე კრისტალების სტრუქტურების აღწერას

ფიზიკური კრისტალოგრაფიააღწერს კრისტალების ფიზიკურ თვისებებს (მექანიკური, ოპტიკური, თერმული, ელექტრო და მაგნიტური).

2 .1 საფუძვლებიგეომეტრიული კრისტალოგრაფია

კრისტალური მდგომარეობის მახასიათებლები. სიტყვა "კრისტალი" ყოველთვის ასოცირდება ამა თუ იმ ფორმის პოლიედრონის იდეასთან. ამასთან, კრისტალურ ნივთიერებებს ახასიათებთ არა მხოლოდ გარკვეული ფორმის წარმონაქმნების მიცემის უნარი. კრისტალური სხეულების მთავარი მახასიათებელია მათი ანიზოტროპია- რიგი თვისებების (დაჭიმვის სიძლიერე, თბოგამტარობა, შეკუმშვა და ა.შ.) დამოკიდებულება კრისტალში მიმართულებაზე.

კრიფოლადები- მყარი სხეულები, რომლებიც წარმოიქმნება გეომეტრიულად რეგულარული პოლიედრების სახით.

ა) ქვის მარილი ბ) კვარცი; გ) მაგნეტიტი

სურათი 1. კრისტალები

კრისტალების შეზღუდვის ელემენტებია: სიბრტყეები - სახეები;კიდეების გადაკვეთის ხაზები - ნეკნები; კიდეების გადაკვეთის წერტილები - მწვერვალები.

მასპინძლობს http://www.allbest.ru/

მასპინძლობს http://www.allbest.ru/

სურათი 2. კრისტალების შეზღუდვის ელემენტები

ელემენტარული ნაწილაკები (ატომები, იონები ან მოლეკულები) კრისტალებში განლაგებულია სივრცითი გისოსის სახით.

სივრცითი გისოსი არის წერტილების სისტემა, რომელიც მდებარეობს პარალელური პარალელეპიპედების წვეროებზე, რომლებიც არიან პარალელურად და მიმდებარედ მთელი სახეების გასწვრივ, სივრცის შევსების გარეშე.

სურათი 3. ბროლის სივრცული გისოსი

მინერალური კრისტალური პლასტმასის ლითონი

ელემენტარული პარალელეპიპედები, რომლებიც ქმნიან ბროლის სივრცულ გისოსს, ეწოდება ელემენტარული უჯრედები.

ასეთი უჯრედის პარამეტრებია: სამი კუთხე, აღებული, როგორც მთავარი ღერძი, და სამი სეგმენტი (A, B, C) კვანძებს შორის მანძილის ამ ღერძების გასწვრივ.

სურათი 4. ერთეული უჯრედის პარამეტრები

ნაწილაკების გარკვეული განლაგება კრისტალებში სივრცითი გისოსის სახით განსაზღვრავს კრისტალური ნივთიერებების მთელ რიგ განსაკუთრებულ თვისებებს - ერთგვაროვნებას, ანისოტროპიას, თვითგაჭრის უნარს, ე.ი. იზრდება რეგულარული პოლიედრების სახით).

ერთგვაროვნებანიშნავს, რომ კრისტალების თვისებები ერთნაირია მის ყველა წერტილში.

ანისოტროპიაკრისტალები მდგომარეობს მათი ფიზიკური თვისებების (მექანიკური, ოპტიკური და სხვა) უმრავლესობის სხვადასხვა მიმართულებით.

თვითშეზღუდვის უნარიმდგომარეობს იმაში, რომ ზრდის ხელსაყრელ პირობებში ისინი ქმნიან რეგულარულ პოლიედრებს, რომელთა სახეები არის სივრცითი გისოსების ბრტყელი ბადეები.

თუ კრისტალების უსწორმასწორო ფორმის ნაჭერს მოათავსებთ ხსნარში შესაბამისი პირობებით, მაშინ გარკვეული პერიოდის შემდეგ ის შეიძენს კიდეებს და მიიღებს ამ ნივთიერების კრისტალებისთვის დამახასიათებელ რეგულარული პოლიედრონის ფორმას.

გაჯერებულ ხსნარში კუბური ქვის მარილის კრისტალიდან ამოჭრილი ბურთის კუბურ კრისტალში დაბრუნება.

სურათი 5. ტრანსფორმაციის სქემა

მინერალის კრისტალებს ყველაზე ხშირად ახასიათებთ გარკვეული ტიპის სახეების არსებობა, თუმცა იშვიათ შემთხვევებში იმავე მინერალის კრისტალების გარეგანი ფორმები შეიძლება განსხვავდებოდეს ფორმირების პირობებიდან გამომდინარე.

კრისტალების შესასწავლად დიდი მნიშვნელობა აქვს გეომეტრიული კრისტალოგრაფიის კანონებს.

პირველი კანონი:ასპექტის კუთხეების მუდმივობის კანონი-სტენის კანონი: ერთი და იმავე ნივთიერების სხვადასხვა კრისტალებისთვის, ზომისა და ფორმის მიუხედავად, მოცემულ პირობებში შესაბამის სახეებს შორის მუდმივია.

სურათი 6. სხვადასხვა კვარცის კრისტალები

მეორე კანონი-პარამეტრებთან ურთიერთობის რაციონალურობის კანონი. აიუის კანონი.

ერთ კრისტალზე მხოლოდ ისეთი ფიგურების პოვნაა შესაძლებელი, რომელთა სახეების პარამეტრები ეხება მარტივი ფორმის სახეების პარამეტრებს, რომლებიც აღებულია როგორც მთავარი, როგორც რაციონალური რიცხვები.

კრისტალური სიმეტრია

კრისტალური სიმეტრიამდგომარეობს ამ კრისტალში იდენტური სახეების, კიდეების, კუთხეების რეგულარულ გამეორებაში.

პირობით გამოსახულებებს, რომელთა მიმართაც შეინიშნება სიმეტრია, სიმეტრიის ელემენტებს უწოდებენ. ესენია: სიმეტრიის სიბრტყე, სიმეტრიის ღერძი, ცენტრი და წვერო.

სიმეტრიის სიბრტყე- ეს არის წარმოსახვითი სიბრტყე, რომელიც ყოფს კრისტალურ პოლიედრონს ორ თანაბარ ნაწილად, რომელთაგან ერთი მეორის სარკისებური გამოსახულებაა.

კრისტალებში სიმეტრიის სიბრტყეების რაოდენობა მითითებულია რიცხვით სიმეტრიის სიბრტყის პირობითი სიმბოლოს, ასო P-ის წინ.

კრისტალებს არ შეიძლება ჰქონდეთ სიმეტრიის ცხრა სიბრტყეზე მეტი.

სიმეტრიის ღერძი- წარმოსახვითი სწორი ხაზი, რომელიც გადის კრისტალში და, როდესაც ბრუნავს 360 °-ით, ფიგურა შერწყმულია საკუთარ თავთან რამდენჯერმე (n-ჯერ). ღერძის სახელწოდება ან მისი რიგი განისაზღვრება კომბინაციების რაოდენობით ბროლის ღერძის გარშემო (360 გრადუსი) სრული ბრუნვის დროს.

კრისტალებს აქვთ მეორე, მესამე, მეოთხე და მეექვსე რიგის ცულები.

სიმეტრიის ღერძი აღინიშნება ასო L-ით და სიმბოლოთი, რომელიც მიუთითებს სიმეტრიის ღერძის რიგითობას (L 1, L 2, L 3, L 4, L 6).

სიმეტრიის ჩვეულებრივი ღერძების გარდა, არსებობს ინვერსიული და სარკე-მბრუნავი ცულები. თუ ისინი ხელმისაწვდომია, ფიგურის თავისთან გასწორების მიზნით, ღერძის გარშემო ბრუნვას თან უნდა ახლდეს მოცემული ღერძის გარშემო პერპენდიკულარული 180 ° ბრუნვა (ინვერსია), ან სიბრტყედან სარკის ასახვა.

სიმეტრიის ცენტრი Cეწოდება წერტილი, რომელიც ორად ყოფს მასში გამავალ ნებისმიერ წრფეს, რომელიც გადაკვეთილია ფიგურის სახეებთან.

1867 წელს ა.ვ. გადოლინმა მათემატიკურად აჩვენა, რომ შესაძლებელია კრისტალური ფორმების 32 ტიპის სიმეტრიის არსებობა, რომელთაგან თითოეული ხასიათდება სიმეტრიის ელემენტების გარკვეული კომბინაციით.

კრისტალების ყველა სახის სიმეტრია იყოფა სამ კატეგორიად: ქვედა, შუა და უფრო მაღალი. ყველაზე დაბალი კატეგორიის კრისტალებს არ აქვთ უმაღლესი რიგის ცულები - მეორეზე მაღალი; საშუალო კატეგორიას ახასიათებს უმაღლესი რიგის ერთი ღერძი, უმაღლესი - რამდენიმე ასეთი ღერძი. კატეგორიები იყოფა კრისტალურ სისტემებად ან სინგონიებად.

სინგონიაარის სიმეტრიის ელემენტების ერთობლიობა ერთი და იგივე რიგის ღერძების ერთნაირი რაოდენობით. სულ შვიდი სინგონია: ტრიკლინიკური, მონოკლინიკური, რომბული, ტრიგონალური, ექვსკუთხა, კუბური, ტეტრაგონალური.

ყველაზე დაბალ კატეგორიაში შედის სამი სინგონია - ტრიკლინიკური, მონოკლინიკური და რომბული. ტრიკლინიკური კრისტალური სისტემის კრისტალებში არ არის არც ღერძი და არც სიმეტრიის სიბრტყეები: სიმეტრიის ცენტრი ასევე შეიძლება არ იყოს. მონოკლინიკურ კრისტალებს შეიძლება ჰქონდეთ როგორც ღერძი, ასევე სიმეტრიის სიბრტყე, მაგრამ არ შეიძლება ჰქონდეთ მრავალი ღერძი ან სიმეტრიის სიბრტყე. რომბის სისტემა ხასიათდება სიმეტრიის რამდენიმე ელემენტის - რამდენიმე ღერძის ან სიბრტყის არსებობით.

მაღალი სიმეტრიის კრისტალების წარმოქმნის აუცილებელი პირობაა მათი შემადგენელი ნაწილაკების სიმეტრია. იმის გამო, რომ მოლეკულების უმეტესობა არ არის სიმეტრიული, მაღალი სიმეტრიის კრისტალები ქმნიან ცნობილი რაოდენობის მხოლოდ მცირე ნაწილს.

ცნობილია მრავალი შემთხვევა, როდესაც ერთი და იგივე ნივთიერება არსებობს სხვადასხვა კრისტალური ფორმით, ე.ი. განსხვავდება შინაგანი აგებულებით და შესაბამისად ფიზიკურ-ქიმიური თვისებებით. ასეთ ფენომენს ე.წ პოლიმორფიზმი.

კრისტალურ სხეულებს შორის ფენომენი ასევე ხშირად შეინიშნება იზომორფიზმი- ატომების, იონების ან მოლეკულების თვისება, შეცვალონ ერთმანეთი ბროლის ბადეში, შერეული კრისტალების წარმოქმნით. შერეული კრისტალები იდეალურად ერთგვაროვანი ნარევებია მყარიჩანაცვლების მყარი ხსნარებია. აქედან გამომდინარე, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ იზომორფიზმი არის შემცვლელი მყარი ხსნარების ფორმირების უნარი.

კრისტალური ფორმები

სიმეტრიის ელემენტების გარდა, კრისტალებს ახასიათებთ გარეგანი ფორმაც. ასე რომ, კუბსა და რვაედს აქვს ერთი და იგივე სიმეტრიის ელემენტები, მაგრამ გარეგანი ფორმა და სახეების რაოდენობა განსხვავებულია.

ბროლის ფორმაარის მისი ყველა სახის კოლექცია. განასხვავებენ მარტივ და რთულ ფორმებს.

მარტივი ფორმაისეთ ფორმას ჰქვია, რომლის ყველა სახე ერთმანეთთან არის დაკავშირებული სიმეტრიის ელემენტებით, ან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს არის კრისტალები, რომლებიც შედგება იდენტური სახეებისგან, რომლებსაც აქვთ სიმეტრიული განლაგება (კუბი, ოქტაედრონი, ტეტრაედონი).

მარტივი ფორმები შეიძლება იყოს სივრცის ციკლის დახურვა (დახურული ფორმები) ან ღია და არა ყველა მხრიდან სივრცის დახურვა.

ღია მარტივი ფორმები მოიცავს:

მონოედრონი, დიჰედრონი, პინანოიდი, პირამიდები, პრიზმები

დახურული მარტივი ფორმები მოიცავს:

დიპირამიდები, რომბოედრონები, ტეტრაედრები, კუბი, რვაედრონი და ა.შ.

სურათი 7. მარტივი ბროლის ფორმები

რთული ფორმა ან კომბინაციაისეთ ფორმას უწოდებენ, რომელიც შედგება ორი ან მეტი მარტივი ფორმისგან, ე.ი. ბროლის სახეები რამდენიმე ტიპისაა და ისინი ერთმანეთთან არ არის დაკავშირებული სიმეტრიის ელემენტებით.

კრისტალების მარტივი და რთული ფორმები ბუნებაში ძალზე იშვიათია. რეალური კრისტალების გადახრები აღწერილი მარტივი ფორმებიდან გამოწვეულია სახეების არათანაბარი განვითარებით, კრისტალის ფორმირებაზე გავლენის გამო იმ გარემო პირობების, რომელშიც ის იქმნება.

ზოგჯერ, ცალკეული ერთკრისტალების წარმოქმნასთან ერთად, წარმოიქმნება მათი სხვადასხვა ურთიერთგანვითარება. ერთ-ერთი ასეთი შემთხვევაა ორი ან მეტი კრისტალის ორმაგი წარმოქმნა, რომლებიც ერთად იზრდება არასწორ მდგომარეობაში. ასეთ პროცესს ე.წ დაძმობილება. ასეთი ნაზარდების წარმოქმნა ჩვეულებრივ გამოწვეულია კრისტალიზაციის პროცესის სხვადასხვა გართულებებით (ტემპერატურის ცვლილება, ხსნარების კონცენტრაცია და ა.შ.)

არსებობს პირველადი (კრისტალიზაციის დროს წარმოქმნილი) ტყუპები და მეორადი ტყუპები, რომლებიც წარმოიქმნება ნებისმიერი გავლენის შედეგად.

გარდა ერთი ნივთიერების კრისტალების ურთიერთგანვითარებისა, შესაძლებელია კრისტალების რეგულარული ზრდა სხვადასხვა ნივთიერებებიან ერთი ნივთიერების პოლიმორფული მოდიფიკაციები, რომლებიც კრისტალდება სხვადასხვა სინგონიებში. ამ პროცესს ეწოდება - ეპიტაქსია.

3 . კრისტალური ქიმიის საფუძვლები

კრისტალების შიდა სტრუქტურა საბოლოოდ განსაზღვრავს მის ყველა მახასიათებელს: კრისტალების ფორმას, ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებს.

სივრცითი გისოსი- ეს არის წერტილების სისტემა, რომელიც მდებარეობს თანაბარი პარალელურად ორიენტირებული და მიმდებარე პარალელეპიპედების წვეროებზე მთელ სახეებზე, რომელიც ავსებს სივრცეს ხარვეზების გარეშე.

სივრცითი გისოსი შედგება თანაბარი ზომისა და ფორმის პარალელეპიპედების (ელემენტარული უჯრედების) უსასრულო სიმრავლისგან. ფრანგმა მეცნიერმა ო. ბრაივმა 1855 წელს დაადგინა, რომ არსებობს მხოლოდ 14 ტიპის სივრცითი გისოსები (სურათი 8). ეს უჯრედები იყოფა ორ ჯგუფად:

1) პრიმიტიული, რომლის ყველა კვანძი განლაგებულია მხოლოდ ელემენტარული უჯრედების წვეროებზე.

2) რთული კვანძები, რომლებიც განლაგებულია არა მხოლოდ ელემენტარული უჯრედების წვეროებზე, არამედ სახეებზე, კიდეებზე და მოცულობაში.

1 - ტრიკლინიკი;

2 და 3 - მონოკლინიკა;

4,5,6 და 7 - რომბული;

8 - ექვსკუთხა;

9 - rhombohedral;

10 და 11 - ტეტრაგონალური;

12,13 და 14 არის კუბური.

სურათი 8. თოთხმეტი სივრცითი გისოსები O. Brave

კრისტალების სტრუქტურის ზემოაღნიშნული კლასიფიკაციის გარდა სივრცითი გისოსების ტიპის მიხედვით, არსებობს კრისტალების სტრუქტურის დაყოფა ტიპებად. ქიმიური ობლიგაციებიატომებს შორის კრისტალში.

არსებობს შემდეგი სახის ქიმიური ბმები:

ა) იონური

ბ) ლითონი

ბ) კოვალენტური ან მოლეკულური

დ) ვან – დერ – ვაალსი ანუ ნარჩენი

დ) წყალბადი

იონური (ჰეტეროპოლარული) ბმა შეიმჩნევა იონურ კრისტალურ სტრუქტურებში და ხდება ორ ერთნაირად დამუხტულ იონს შორის. იონური ბმების მქონე ნაერთები კარგად იხსნება წყალხსნარებში. ასეთი კავშირები კარგად არ ატარებს ელექტროენერგიას.

კოვალენტური(ჰომეოპოლარული) ბმა ხორციელდება ატომურ და ნაწილობრივ იონურ კრისტალურ სტრუქტურებში მეზობელ ატომებში საერთო ელექტრონების გამოჩენის გამო. ეს ბმა ძალიან ძლიერია, რაც ხსნის მინერალების გაზრდილ სიმტკიცეს კოვალენტური კავშირით. ამ კავშირის მქონე მინერალები კარგი იზოლატორებია და წყალში უხსნადია.

ლითონისკავშირი ვლინდება მხოლოდ ატომურ შენობებში. ახასიათებს ის ფაქტი, რომ ატომების ბირთვები განლაგებულია კრისტალური ბადის კვანძებში, თითქოს ჩაეფლო აირში, რომელიც შედგება თავისუფალი ელექტრონებისაგან, რომლებიც მოძრაობენ გაზის ნაწილაკების მსგავსად. ატომი აძლევს თავის ელექტრონებს და ხდება დადებითად დამუხტული იონი. მოცემული ელექტრონები არ არის მინიჭებული რომელიმე ატომზე, მაგრამ ისინი, როგორც იქნა, საერთო გამოყენებაშია.

ეს კავშირი განსაზღვრავს სტრუქტურის სიძლიერეს. ელექტრონების თავისუფალი მოძრაობა განსაზღვრავს შემდეგ თვისებებს: კარგი ელექტრო და თბოგამტარობა, მეტალის ბზინვარება, ელასტიურობა (მაგალითად, ადგილობრივი ლითონები)

ვან - der-ვაალსი (ნარჩენი)კავშირი ორ მოლეკულას შორისაა. მიუხედავად იმისა, რომ თითოეული მოლეკულა ელექტროსტატიკურად ნეიტრალურია და მასში ყველა მუხტი დაბალანსებულია, ბევრი მოლეკულა არის დიპოლური, ე.ი. მოლეკულის ყველა დადებითად დამუხტული ნაწილაკების სიმძიმის ცენტრი არ ემთხვევა ყველა უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკების სიმძიმის ცენტრს. შედეგად, ერთი მოლეკულის სხვადასხვა ნაწილი იძენს გარკვეულ მუხტს. ამის გამო, ნარჩენი ბმები წარმოიქმნება ორ მოლეკულას შორის. ვან დერ ვაალის ძალები ძალიან მცირეა. ამ კავშირის მქონე კრისტალური სტრუქტურები კარგი დიელექტრიკებია, ისინი ხასიათდებიან დაბალი სიმტკიცე და მტვრევადობა. ამ ტიპის კავშირი დამახასიათებელია ორგანული ნაერთებისთვის. ამრიგად, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ბმის ბუნება განსაზღვრავს კრისტალური ნივთიერებების ყველა ძირითად თვისებას.

უნდა აღინიშნოს, რომ კრისტალებს შეიძლება ჰქონდეთ ერთი ტიპის ბმა, ასეთ კრისტალებს ე.წ ჰომოდესმიურიდა შერეული ტიპის ბმები, ასეთ კრისტალებს უწოდებენ ჰეტეროდემური.

რიგ მინერალებში (ყინულის კრისტალები) წყალბადის ბმები მნიშვნელოვან როლს თამაშობს. ისინი წარმოიქმნება ერთი მოლეკულის წყალბადის ატომის მეზობელი მოლეკულების აზოტის, ჟანგბადის, ქლორის ატომის ურთიერთქმედების შედეგად. წყალბადის ბმები უფრო ძლიერია ვიდრე ვან დერ ვაალსის ბმები, მაგრამ გაცილებით სუსტია, ვიდრე ყველა სხვა ტიპის ბმა.

3 .1 ატომური და იონური რადიუსი. კოორდინაციამოქმედების ნომერი. სტრუქტურის მოტივები

ატომები და იონები, რომლებიც ქმნიან სხვადასხვა მინერალების კრისტალურ სტრუქტურებს, განლაგებულია ერთმანეთისგან სხვადასხვა მანძილზე. ეს მნიშვნელობები დამოკიდებულია იონის მუხტზე, თერმოდინამიკურ პირობებზე და ა.შ.

ამ მნიშვნელობას ეწოდება - ატომური (იონური რადიუსი). ატომური (დაერთი) რადიუსიეწოდება მინიმალური მანძილი, რომლითაც მოცემული ატომის სფეროს ცენტრს შეუძლია მიუახლოვდეს მეზობელი ატომების ზედაპირს.

მოცემული ატომის (იონის) მიმდებარე უახლოესი ატომების (იონების) რაოდენობას ეწოდება საკოორდინაციო ნომერი.

ბროლის სტრუქტურების გამოსახვის სამი გზა არსებობს.

1 სტრუქტურების სფეროებით გამოსახვის მეთოდი.

2 სტრუქტურების გამოსახვის მეთოდი ბურთების სიმძიმის ცენტრების დახატვით.

3 სტრუქტურების წარმოდგენის მეთოდი საკოორდინაციო პოლიედრებით - ეს მეთოდი მოსახერხებელია რთული სტრუქტურების წარმოდგენისთვის. ვინაიდან სხვადასხვა მინერალები შედგება სხვადასხვა ფორმის კრისტალური სტრუქტურებისგან (ოქტაედონი, კუბი და ა.შ.).

კრისტალური ნივთიერებების სტრუქტურა განისაზღვრება როგორც თავად საკოორდინაციო პოლიედრების ფორმით, ასევე მათი კომბინირებული ურთიერთქმედების ბუნებით, ე.ი. სტრუქტურის მოტივი.

არსებობს სტრუქტურების შემდეგი მოტივები:

1 სტრუქტურის კოორდინაციის მოტივი.ამ შემთხვევაში, ყველა საკოორდინაციო პოლიედრა ერთმანეთთან არის დაკავშირებული საერთო სახეებითა და კიდეებით.

2 კუნძულიოჰ მოტივის სტრუქტურა.ცალკეული კოორდინაციის პოლიედრები ერთმანეთს არ ეხება და დაკავშირებულია საერთო კათიონებისა და ანიონების საშუალებით.

3 ჯაჭვისა და ლენტის მოტივებისტრუქტურები. ამ შემთხვევაში, საკოორდინაციო პოლიედრები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ერთი მიმართულებით გაშლილი გაუთავებელი ჯაჭვებით.

4 ფენიანი მოტივისტრუქტურები. საკოორდინაციო პოლიედრები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული უსასრულო ორ განზომილებაში. ფენის შიგნით ცალკეული პოლიედრები ერთმანეთთან ახლოსაა. ცალკეული ფენები განლაგებულია ერთმანეთისგან მნიშვნელოვან მანძილზე.

5 ჩარჩოს მოტივისტრუქტურები. ამ შემთხვევაში, ყველა კოორდინაციის ფიგურა დაკავშირებულია ერთმანეთთან მხოლოდ ერთი წვერით ჩარჩოებში, რომლებიც უსასრულოა სამ განზომილებაში.

ბროლის დამაგრების სტრუქტურების მოტივი განსაზღვრავს ბევრ ფიზიკურ თვისებას.

ამრიგად, კრისტალური ნივთიერებების ფიზიკური თვისებები განისაზღვრება ძირითადად ატომებისა და იონების შემადგენლობით, რომლებიც ქმნიან კრისტალურ სტრუქტურებს (სპეციფიკური სიმძიმე, ფერი), კავშირის ტიპი (ელექტროგამტარობა, თბოგამტარობა, სიმტკიცე, მჟავიანობა, ხსნადობა). , და სტრუქტურის მოტივი (სიხისტე).

4 . კრისტალების დეფექტები

ლითონის კრისტალები ჩვეულებრივ მცირეა. აქედან გამომდინარე, ლითონის პროდუქტი შედგება კრისტალების ძალიან დიდი რაოდენობით.

ასეთ სტრუქტურას პოლიკრისტალური ეწოდება. პოლიკრისტალურ აგრეგატში ცალკეულ კრისტალებს არ შეუძლიათ სწორი ფორმის მიღება. პოლიკრისტალურ აგრეგატში არარეგულარული ფორმის კრისტალებს უწოდებენ მარცვლეული, ან კრისტალები. თუმცა, ეს მდგომარეობა არ არის ერთადერთი. ცივი პლასტმასის დეფორმაცია (გორვა, დახატვა და ა.შ.) იწვევს მარცვლის შეღავათიან ორიენტაციას (ტექსტურა). შეღავათიანი ორიენტაციის ხარისხი შეიძლება იყოს განსხვავებული და მერყეობს შემთხვევითი განაწილებიდან მდგომარეობამდე, სადაც ყველა კრისტალები ერთნაირად არის ორიენტირებული.

კრისტალიზაციის დროს სითბოს ძალიან ნელი ამოღებით, ასევე სხვა სპეციალური მეთოდების დახმარებით შეიძლება მიღებულ იქნას ლითონის ნაჭერი, რომელიც არის ერთკრისტალი, ე.წ. ერთკრისტალი. დიდი ზომის ერთკრისტალები (რამდენიმე ასეული გრამი იწონის) მზადდება სამეცნიერო კვლევისთვის, ასევე ტექნოლოგიის ზოგიერთი სპეციალური დარგისთვის (ნახევარგამტარები).

კვლევებმა აჩვენა, რომ მარცვლის შიდა კრისტალური სტრუქტურა არ არის სწორი.

კრისტალებში ატომების იდეალური განლაგებიდან გადახრები ეწოდება დეფექტები.მათ აქვთ დიდი, ზოგჯერ გადამწყვეტი გავლენა კრისტალური ნივთიერებების თვისებებზე.

ცალკეული ატომების არასწორი განლაგება კრისტალურ ბადეში ქმნის წერტილოვანი დეფექტები.იდენტური ატომებისგან შემდგარ კრისტალში, მაგალითად, ლითონის კრისტალში, ერთ-ერთი ატომი შეიძლება არ იყოს გისოსის ზოგიერთ ნაწილში. მის ადგილას იქნება ღრუ, ირგვლივ - დამახინჯებული სტრუქტურა. ასეთ დეფექტს ე.წ ვაკანსია.თუ მოცემული ნივთიერების ატომი ან მინარევების ატომი მოხვდება ატომებს შორის გისოსებზე, მაშინ ჩანერგვის დეფექტი(სურათი 9).

სურათი უფრო რთული ხდება მეტალის კრისტალიდან იონურზე გადასვლისას. აქ აუცილებლად უნდა იყოს დაცული ელექტრონეიტრალობა, ამიტომ დეფექტების წარმოქმნა დაკავშირებულია მუხტების გადანაწილებასთან. ამრიგად, კათიონური ვაკანსიის გამოჩენას თან ახლავს ანიონის ვაკანსიის გამოჩენა; იონურ კრისტალში ამ ტიპის დეფექტს დეფექტი ეწოდება შოტკი. იონის შეყვანას ინტერსტიციულ უბანში თან ახლავს ვაკანსიის გამოჩენა მის ყოფილ ადგილას, რომელიც შეიძლება ჩაითვალოს საპირისპირო ნიშნის მუხტის ცენტრად; აქ გვაქვს დეფექტი. ფრენკელი. ეს სახელები მოცემულია ავსტრიელი მეცნიერის შოთკისა და საბჭოთა ფიზიკოსის ია.ი. ფრენკელი.

წერტილოვანი დეფექტები წარმოიქმნება სხვადასხვა მიზეზის გამო, მათ შორის ნაწილაკების თერმული მოძრაობის შედეგად. ვაკანსიებს შეუძლიათ ბროლის გარშემო გადაადგილება - მეზობელი ატომი სიცარიელეში ვარდება, მისი ადგილი თავისუფლდება და ა.შ. ეს ხსნის მყარ სხეულებში დიფუზიას და მარილისა და ოქსიდის კრისტალების იონურ გამტარობას, რაც შესამჩნევი ხდება მაღალ ტემპერატურაზე.

კრისტალებში განხილული წერტილოვანი დეფექტების გარდა, ყოველთვის არის ასევე დისლოკაციები- დეფექტები, რომლებიც დაკავშირებულია ატომების რიგების გადაადგილებასთან. დისლოკაციები არის კიდეები და ხრახნიანი. პირველი განპირობებულია ატომებით სავსე თვითმფრინავების რღვევით; მეორე - მასზე პერპენდიკულარული ღერძის ურთიერთ ცვლით. დისლოკაციები შეიძლება მოძრაობდეს ბროლის გარშემო; ეს პროცესი ხდება კრისტალური მასალების პლასტიკური დეფორმაციის დროს.

წარმოიდგინეთ, რომ რატომღაც კრისტალურ გისოსში გაჩნდა ატომების ზედმეტი ნახევარსიბრტყე, ე.წ. ექსტრაპლანი(სურათი 10). ასეთი სიბრტყის 3-3 კიდე იქმნება ხაზის დეფექტიგისოსის (არასრულყოფილება), რომელსაც ე.წ კიდეების დისლოკაცია.კიდეების დისლოკაცია შეიძლება გაგრძელდეს სიგრძით ათასობით გისოსის პარამეტრზე, ის შეიძლება იყოს სწორი, მაგრამ ასევე შეიძლება მოხრილი იყოს ერთი მიმართულებით ან სხვა მიმართულებით. ლიმიტში მას შეუძლია სპირალურად გადახვევა, ხრახნიანი დისლოკაციის ფორმირება. დისლოკაციის ირგვლივ წარმოიქმნება ელასტიური გისოსების დამახინჯების ზონა. მანძილი დეფექტის ცენტრიდან გისოსის ადგილამდე დამახინჯების გარეშე აღებულია დისლოკაციის სიგანის ტოლი, მცირეა და რამდენიმე ატომური მანძილის ტოლია.

ა - ვაკანსიები; ბ - ჩანაცვლებული ატომი; ჩაშენებული ატომი

ნახაზი 9. წერტილოვანი დეფექტების სქემა

სურათი 10. დისლოკაცია ბროლის ბადეში

სურათი 11. დისლოკაციის გადაადგილება

დისლოკაციების რეგიონში გისოსის დამახინჯების გამო (სურათი 11, ა), ეს უკანასკნელი ადვილად გადაადგილდება ნეიტრალური პოზიციიდან, ხოლო მეზობელი სიბრტყე, რომელიც გადადის შუალედურ პოზიციაზე (სურათი 11, ბ), გადაიქცევა დამატებით. თვითმფრინავი (სურათი 11, გ), რომელიც ქმნის დისლოკაციას კიდეების ატომების გასწვრივ. ამრიგად, დისლოკაცია შეიძლება გადავიდეს (უფრო სწორად, გადაეცეს როგორც სარელეო რბოლა) გარკვეული სიბრტყის (სრიალის სიბრტყის) გასწვრივ, რომელიც მდებარეობს ექსტრაპლანეტის პერპენდიკულარულად. თანამედროვე იდეების მიხედვით, ჩვეულებრივ სუფთა ლითონებში დისლოკაციის სიმკვრივე, ე.ი. 1 სმ 3-ში დისლოკაციების რაოდენობა მილიონს აჭარბებს.მეტალების მექანიკური თვისებები დამოკიდებულია დისლოკაციების რაოდენობაზე და განსაკუთრებით მათ გადაადგილებისა და გამრავლების უნარზე.

ამრიგად, ბროლის სტრუქტურის კანონზომიერება ირღვევა ორი სახის დეფექტით - წერტილი ( ვაკანსიები) და ხაზოვანი ( დისლოკაციები). ვაკანსიები გამუდმებით მოძრაობს გისოსებში, როდესაც მის მიმდებარე ატომი გადადის "ხვრეში" და ტოვებს თავის ძველ ადგილს. ტემპერატურისა და ატომების თერმული მობილობის მატება ზრდის ასეთი მოვლენების რაოდენობას და ზრდის ვაკანსიების რაოდენობას.

ხაზოვანი დეფექტები არ მოძრაობს სპონტანურად და ქაოტურად, ვაკანსიების მსგავსად. თუმცა, მცირე დაძაბულობა საკმარისია იმისათვის, რომ დისლოკაცია დაიწყოს მოძრაობა, ჩამოყალიბდეს თვითმფრინავი, ხოლო მონაკვეთში, სრიალის ხაზი. FROM(სურათი 12). როგორც ზემოთ აღინიშნა, დისლოკაციების ირგვლივ იქმნება დამახინჯებული კრისტალური მედის ველი. ბროლის გისოსის დამახინჯების ენერგია ხასიათდება ე.წ ბურგერის ვექტორი.

სურათი 12. ათვლის სიბრტყე (C) როგორც დისლოკაციის მოძრაობის კვალი (A-A); B-ექსტრაპლანი

თუ კონტური ABCD დახატულია დისლოკაციის გარშემო + (სურათი 13), მაშინ BC კონტურის მონაკვეთი შედგება ექვსი სეგმენტისგან, ხოლო AB განყოფილება ხუთისგან. სხვაობა BC-AD=b, სადაც b არის ბურგერის ვექტორის სიდიდე. თუ რამდენიმე დისლოკაცია (კრისტალური მედის დამახინჯების ზონა, რომელიც გადახურულია ან შერწყმულია) შემოხაზულია კონტურით, მაშინ მისი მნიშვნელობა შეესაბამება თითოეული დისლოკაციის ბურგერის ვექტორების ჯამს. დისლოკაციების გადაადგილების უნარი დაკავშირებულია ბურგერის ვექტორის სიდიდესთან.

სურათი 13. ბურგერის ვექტორის განსაზღვრის სქემა ხაზოვანი დისლოკაციისთვის

4.1 ზედაპირის დეფექტები

ზედაპირის გისოსების დეფექტები მოიცავს დაწყობის ხარვეზებს და მარცვლის საზღვრებს.

შეფუთვის დეფექტი.ჩვეულებრივი სრული დისლოკაციის მოძრაობის დროს ატომები თანმიმდევრულად ხდებიან ერთი წონასწორული პოზიციიდან მეორეში, ხოლო ნაწილობრივი დისლოკაციის დროს ატომები გადადიან ახალ პოზიციებზე, რომლებიც არ არის დამახასიათებელი მოცემული კრისტალური გისოსისთვის. შედეგად, მასალაში ჩნდება შეფუთვის დეფექტი. დაწყობის ხარვეზების გამოჩენა დაკავშირებულია ნაწილობრივი დისლოკაციების მოძრაობასთან.

იმ შემთხვევაში, როდესაც დაწყობის ხარვეზის ენერგია მაღალია, დისლოკაციის ნაწილებად დაყოფა ენერგიულად არახელსაყრელია, ხოლო იმ შემთხვევაში, როდესაც დაწყობის დეფექტის ენერგია დაბალია, დისლოკაციები იყოფა ნაწილობრივად, ხოლო დაწყობა. მათ შორის ჩნდება შეცდომა. დაწყობის დაბალი ენერგიის მქონე მასალები უფრო ძლიერია, ვიდრე მასალები მაღალი დაწყობის ხარვეზის ენერგიით.

მარცვლეულის საზღვრებიარის ვიწრო გარდამავალი რეგიონი ორ არარეგულარული ფორმის კრისტალებს შორის. მარცვლის საზღვრების სიგანე, როგორც წესი, არის 1,5–2 ატომთაშორისი მანძილი. ვინაიდან მარცვლის საზღვრებზე ატომები გადაადგილებულია წონასწორობის პოზიციიდან, მარცვლის საზღვრების ენერგია იზრდება. მარცვლის საზღვრის ენერგია არსებითად დამოკიდებულია მეზობელი მარცვლების ბროლის გისოსების არასწორი ორიენტაციის კუთხეზე. მცირე არასწორი ორიენტაციის კუთხით (5 გრადუსამდე), მარცვლის საზღვრის ენერგია პრაქტიკულად არასწორი ორიენტაციის კუთხის პროპორციულია. არასწორი ორიენტაციის კუთხით, რომელიც აღემატება 5 გრადუსს, დისლოკაციების სიმკვრივე მარცვლის საზღვრებზე იმდენად მაღალი ხდება, რომ დისლოკაციის ბირთვები ერთდება.

მარცვლის საზღვრის ენერგიის (Egr) დამოკიდებულება არასწორი ორიენტაციის კუთხეზე (q). qsp 1 და qsp 2 - სპეციალური საზღვრების არასწორი ორიენტაციის კუთხეები.

მეზობელი მარცვლების არასწორი ორიენტაციის გარკვეული კუთხით, მარცვლის საზღვრების ენერგია მკვეთრად მცირდება. მარცვლის ასეთ საზღვრებს სპეციალური ეწოდება. შესაბამისად, საზღვრების არასწორი ორიენტაციის კუთხეებს, რომლებზეც საზღვრების ენერგია მინიმალურია, სპეციალური კუთხეები ეწოდება. მარცვლეულის დახვეწა იწვევს მეტალის მასალების ელექტრული წინაღობის გაზრდას და დიელექტრიკებისა და ნახევარგამტარების ელექტრული წინაღობის დაქვეითებას.

5 . ატომურ-კრისტალური სტრუქტურა

ნებისმიერი ნივთიერება შეიძლება იყოს აგრეგაციის სამ მდგომარეობაში - მყარი, თხევადი და აირისებრი.

მყარი ნივთიერება გრავიტაციის გავლენით ინარჩუნებს ფორმას, სითხე კი ვრცელდება და ჭურჭლის ფორმას იღებს. თუმცა, ეს განმარტება არ არის საკმარისი მატერიის მდგომარეობის დასახასიათებლად.

მაგალითად, მყარი მინა გაცხელებისას რბილდება და თანდათან გადადის თხევად მდგომარეობაში. საპირისპირო გადასვლაც შეუფერხებლად მოხდება - თხევადი მინა სქელდება ტემპერატურის კლებასთან ერთად და ბოლოს სქელდება „მყარ“ მდგომარეობამდე. შუშას არ აქვს გადასვლის სპეციფიკური ტემპერატურა თხევადიდან „მყარ“ მდგომარეობამდე და არ არის თვისებების მკვეთრი ცვლილების ტემპერატურა (წერტილი). ამიტომ ბუნებრივია „მყარი“ მინა ძლიერ შესქელ სითხედ მივიჩნიოთ.

აქედან გამომდინარე, გადასვლა მყარიდან თხევადზე და თხევადიდან მყარი მდგომარეობა(ისევე როგორც აირისებრიდან თხევადამდე) ხდება გარკვეულ ტემპერატურაზე და თან ახლავს თვისებების მკვეთრი ცვლილება.

აირებში არ არის კანონზომიერება ნაწილაკების (ატომები, მოლეკულები) განლაგებაში; ნაწილაკები მოძრაობენ შემთხვევით, იგერიებენ ერთმანეთს და აირი მიდრეკილია დაიკავოს რაც შეიძლება მეტი მოცულობა.

მყარ სხეულებში ატომების განლაგება გარკვეულია, რეგულარული, ურთიერთმიზიდვისა და მოგერიების ძალები დაბალანსებულია, ხოლო მყარი სხეული ინარჩუნებს თავის ფორმას.

სურათი 14. მყარი, თხევადი და აირისებრი მდგომარეობის არეები ტემპერატურისა და წნევის მიხედვით

სითხეში ნაწილაკები (ატომები, მოლეკულები) ინარჩუნებენ მხოლოდ ე.წ დახურვა შეკვეთა, იმათ. სივრცეში, ატომების მცირე რაოდენობა რეგულარულად მდებარეობს და არა მთელი მოცულობის ატომები, როგორც მყარ სხეულში. მოკლე დიაპაზონის წესრიგი არასტაბილურია: ის ან წარმოიქმნება ან ქრება ენერგეტიკული თერმული ვიბრაციების გავლენის ქვეშ. ამრიგად, თხევადი მდგომარეობა, თითქოს, შუალედურია მყარ და აირისებრს შორის; სათანადო პირობებში, პირდაპირი გადასვლა მყარი მდგომარეობიდან აირისებრ მდგომარეობაში შესაძლებელია შუალედური დნობის გარეშე - სუბლიმაცია(სურათი 14). სივრცეში ნაწილაკების (ატომების, მოლეკულების) სწორი, რეგულარული განლაგება ახასიათებს კრისტალური მდგომარეობა.

კრისტალური სტრუქტურა შეიძლება წარმოვიდგინოთ, როგორც სივრცითი გისოსი, რომლის კვანძებშიც განლაგებულია ატომები (სურათი 15).

მეტალებში, კრისტალური მედის კვანძებში, არის არა ატომები, არამედ დადებითად დამუხტული და მათ შორის თავისუფალი ელექტრონები მოძრაობენ, მაგრამ ჩვეულებრივ ამბობენ, რომ კრისტალური მედის კვანძებში არის ატომები.

სურათი 15. ელემენტარული კრისტალური უჯრედი (მარტივი კუბური)

5. 2 ლითონების კრისტალური გისოსები

კრისტალურ მდგომარეობას, უპირველეს ყოვლისა, ახასიათებს ატომების გარკვეული, რეგულარული განლაგება სივრცეში . ეს განსაზღვრავს, რომ კრისტალში თითოეულ ატომს აქვს უახლოესი ატომების იგივე რაოდენობა - მეზობლები, რომლებიც მდებარეობს მისგან იმავე მანძილზე. ლითონის ატომების (იონების) სურვილი, რომ იყოს ერთმანეთთან რაც შეიძლება ახლოს, უფრო მკვრივი, მივყავართ იმ ფაქტს, რომ კრისტალებში ლითონის ატომების ურთიერთგანლაგების კომბინაციების რაოდენობა მცირეა.

არსებობს კრისტალში ატომების ურთიერთგანლაგების ვარიანტების აღწერის მრავალი სქემა და მეთოდი. ატომების ურთიერთგანლაგება ერთ-ერთ სიბრტყეში ნაჩვენებია ატომური განლაგების დიაგრამაზე (სურათი 15). ატომების ცენტრებში გავლებული წარმოსახვითი ხაზები ქმნიან გისოსს, რომლის კვანძებში განლაგებულია ატომები (დადებითად დამუხტული არა); ამ ე.წ ბროლის თვითმფრინავი. პარალელურად მოწყობილი კრისტალოგრაფიული სიბრტყეების მრავალჯერადი გამეორება მრავლდება სივრცითი კრისტალური გისოსი, რომელთა კვანძები არის ატომების (იონების) მდებარეობა. მეზობელი ატომების ცენტრებს შორის მანძილი იზომება ანგსტრომები(1 A 10 -8 სმ) ან ინ კილოიქსი - kX x (1 kX=1,00202 A). ატომების ურთიერთგანლაგება სივრცეში და მნიშვნელობა ატომურ მანძილებს შორის განისაზღვრება რენტგენის დიფრაქციული ანალიზით. ატომების განლაგება კრისტალში ძალიან მოხერხებულად არის გამოსახული სივრცითი სქემების სახით, ე.წ. ელემენტარული კრისტალური უჯრედები. ელემენტარული კრისტალური უჯრედის ქვეშ იგულისხმება ატომების უმცირესი კომპლექსი, რომელიც სივრცეში განმეორებით, საშუალებას გაძლევთ გაამრავლოთ სივრცითი კრისტალური ბადე. კრისტალური უჯრედის უმარტივესი ტიპია კუბური გისოსი. უბრალო კუბურ გისოსში ატომები საკმარისად მჭიდროდ არ არის შეფუთული. ლითონის ატომების სურვილი დაიკავონ ერთმანეთთან ყველაზე ახლოს ადგილები, იწვევს სხვა ტიპის გისოსების წარმოქმნას: კუბურ სხეულზე ორიენტირებული(სურათი 16, ა), კუბური სახეზე ორიენტირებული(სურათი 16, ბ) დაექვსკუთხა მჭიდროდ შეფუთული(სურათი 16 , ე). აქედან გამომდინარე, ლითონებს აქვთ უფრო მაღალი სიმკვრივე, ვიდრე არალითონები.

ატომების ამსახველი წრეები განლაგებულია კუბის ცენტრში და მის წვეროებზე (სხეულზე ორიენტირებული კუბი), ან სახეების ცენტრებში და კუბის წვეროების გასწვრივ (სახეზე ორიენტირებული კუბი), ან ექვსკუთხედის სახით. , რომლის შიგნითაც ნახევრად ჩასმულია ექვსკუთხედი, რომლის ზედა სიბრტყის სამი ატომი ექვსკუთხა პრიზმაშია (ექვსკუთხა გისოსი).

16-ზე ნაჩვენები კრისტალური მედის გამოსახულების მეთოდი პირობითია (როგორც ნებისმიერი სხვა). შესაძლოა უფრო სწორი იყოს ატომების გამოსახვა კრისტალურ გისოსებში ბურთების შეხების სახით (მარცხნივ დიაგრამები 16-ზე). თუმცა, ბროლის გისოსის ასეთი გამოსახულება ყოველთვის არ არის მოსახერხებელი, ვიდრე მიღებული (მარჯვენა დიაგრამები 16-ზე).

a - კუბური სხეულზე ორიენტირებული;

ბ - კუბური სახეზე ორიენტირებული;

c-ექვსკუთხა მჭიდრო შეფუთული

სურათი 16. ელემენტარული კრისტალური უჯრედები

6 . ლითონების კრისტალიზაცია

6 .1 მატერიის სამი მდგომარეობა

ნებისმიერი ნივთიერება, როგორც ცნობილია, შეიძლება იყოს სამში აგრეგაციის მდგომარეობები: აირისებრი, თხევადი და მყარი. სუფთა ლითონებში, გარკვეულ ტემპერატურაზე, ხდება აგრეგაციის მდგომარეობის ცვლილება: დნობის წერტილში მყარი მდგომარეობა იცვლება თხევადი მდგომარეობით, დუღილის დროს თხევადი მდგომარეობა ხდება აირისებრი. გარდამავალი ტემპერატურა დამოკიდებულია წნევაზე (სურათი 17), მაგრამ მუდმივი წნევის დროს ისინი საკმაოდ განსაზღვრულია.

დნობის ტემპერატურა ლითონის თვისებების განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი მუდმივია. იგი მერყეობს სხვადასხვა ლითონებისთვის ძალიან ფართო დიაპაზონში - მინუს 38,9 ° C-დან, ვერცხლისწყლისთვის - ყველაზე დნობის ლითონისთვის, რომელიც თხევად მდგომარეობაშია ოთახის ტემპერატურაზე, 3410 ° C-მდე ყველაზე ცეცხლგამძლე ლითონისთვის - ვოლფრამი.

დნობის ლითონების (კალის, ტყვიის და ა.შ.) დაბალი სიმტკიცე (სიმტკიცე) ოთახის ტემპერატურაზე ძირითადად განპირობებულია იმით, რომ ამ ლითონების ოთახის ტემპერატურა დნობის წერტილიდან ნაკლებად არის დაშორებული, ვიდრე ცეცხლგამძლე ლითონებისთვის.

თხევადი მდგომარეობიდან მყარ მდგომარეობაში გადასვლისას წარმოიქმნება ბროლის ბადე, ჩნდება კრისტალები. ასეთ პროცესს ე.წ კრისტალიზაცია.

სისტემის ენერგეტიკული მდგომარეობა, რომელსაც აქვს დიდი რაოდენობით ნაწილაკები (ატომები, მოლეკულები) დაფარული თერმული მოძრაობით, ხასიათდება სპეციალური თერმოდინამიკური ფუნქციით F, ე.წ. უფასო ენერგია (თავისუფალი ენერგია F= (უ - თს), სად ხარ - სისტემის შიდა ენერგია; თ- აბსოლუტური ტემპერატურა; S-ენტროპია).

სურათი 17. თხევადი და კრისტალური მდგომარეობის თავისუფალი ენერგიის ცვლილება ტემპერატურის მიხედვით

ტოლ ტემპერატურაზე თ ს, თხევადი და მყარი მდგომარეობების თავისუფალი ენერგია თანაბარია, ლითონი ორივე მდგომარეობაში წონასწორობაშია. ეს ტემპერატურა თ ს და ჭამე წონასწორობა ან თეორიული კრისტალიზაციის ტემპერატურა.

თუმცა, როცა თ ს კრისტალიზაციის (დნობის) პროცესი არ შეიძლება მოხდეს, რადგან მოცემულ ტემპერატურაზე

კრისტალიზაციის დასაწყებად აუცილებელია, რომ პროცესი იყოს სისტემისთვის თერმოდინამიკურად ხელსაყრელი და თან ახლდეს სისტემის თავისუფალი ენერგიის შემცირება. 17-ზე ნაჩვენები მრუდებით ჩანს, რომ ეს შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როდესაც სითხე გაცივდება წერტილის ქვემოთ. თ ს. ტემპერატურა, რომლის დროსაც კრისტალიზაცია პრაქტიკულად იწყება, შეიძლება ეწოდოს კრისტალიზაციის რეალური ტემპერატურა.

წონასწორული კრისტალიზაციის ტემპერატურის ქვემოთ სითხის გაგრილებას ეწოდება ჰიპოთერმია. ეს მიზეზები ასევე განსაზღვრავს, რომ საპირისპირო ტრანსფორმაცია კრისტალური მდგომარეობიდან თხევად მდგომარეობაში შეიძლება მოხდეს მხოლოდ ტემპერატურის ზემოთ თ ს ამ ფენომენს ე.წ გადახურება.

სუპერგაგრილების მნიშვნელობა ან ხარისხი არის განსხვავება თეორიულ და ფაქტობრივ კრისტალიზაციის ტემპერატურას შორის.

თუ, მაგალითად, ანტიმონის კრისტალიზაციის თეორიული ტემპერატურაა 631°C, ხოლო კრისტალიზაციის პროცესის დაწყებამდე თხევადი ანტიმონი ზედმეტად გაცივდა 590°C-მდე და კრისტალიზდებოდა ამ ტემპერატურაზე, მაშინ სუპერგაციების ხარისხი. პგანისაზღვრება სხვაობით 631-590=41°C. ლითონის თხევადიდან კრისტალურ მდგომარეობაში გადასვლის პროცესი შეიძლება გამოსახული იყოს მრუდებით კოორდინატების დროს - ტემპერატურაზე (სურათი 18).

ლითონის გაცივებას თხევად მდგომარეობაში თან ახლავს ტემპერატურის თანდათანობითი დაქვეითება და შეიძლება ეწოდოს უბრალო გაგრილება, ვინაიდან არ არის ხარისხობრივი ცვლილება მდგომარეობაში.

როდესაც კრისტალიზაციის ტემპერატურა მიიღწევა, ჰორიზონტალური პლატფორმა ჩნდება ტემპერატურა-დროის მრუდზე, რადგან სითბოს მოცილება კომპენსირდება კრისტალიზაციის დროს გამოთავისუფლებული სითბოთი. კრისტალიზაციის ლატენტური სითბო. კრისტალიზაციის ბოლოს, ე.ი. მყარ მდგომარეობაში სრული გადასვლის შემდეგ, ტემპერატურა კვლავ იწყებს კლებას და კრისტალური მყარი კლებულობს. თეორიულად, კრისტალიზაციის პროცესი წარმოდგენილია მრუდით 1 . მრუდი 2 აჩვენებს რეალურ კრისტალიზაციის პროცესს. სითხე განუწყვეტლივ გაცივდება სუბგაგრილების ტემპერატურამდე T p , თეორიული კრისტალიზაციის ტემპერატურის ქვემოთ თ ს. როცა გაცივდება დაბალ ტემპერატურაზე თ ს იქმნება ენერგეტიკული პირობები, რომლებიც აუცილებელია კრისტალიზაციის პროცესის გასაგრძელებლად.

სურათი 18. გაციების მრუდები კრისტალიზაციის დროს

6 .2 მექანიზმიკრისტალიზაციის პროცესი

ჯერ კიდევ 1878 წელს დ.კ. ჩერნოვმა, სწავლობს თუჯის ფოლადის სტრუქტურას, აღნიშნა, რომ კრისტალიზაციის პროცესი შედგება ორი ელემენტარული პროცესისგან. პირველი პროცესი არის კრისტალების უმცირესი ნაწილაკების დაბადება, რომლებსაც ჩერნოვმა უწოდა "რუდიმენტები" და ახლა მათ უწოდებენ. მიკრობები, ან კრისტალიზაციის ცენტრები. მეორე პროცესი შედგება ამ ცენტრებიდან კრისტალების ზრდაში.

ზრდის უნარის მქონე ჩანასახის მინიმალურ ზომას ეწოდება ემბრიონის კრიტიკული ზომა, და ასეთ ემბრიონს ეძახიან მდგრადი.

კრისტალური წარმონაქმნების ფორმა

კრისტალიზაციის რეალური ინტერესი გართულებულია სხვადასხვა ფაქტორების მოქმედებით, რომლებიც გავლენას ახდენენ პროცესზე იმდენად ძლიერი ზომით, რომ სუპერგაგრილების ხარისხის როლი შეიძლება რაოდენობრივად მეორეხარისხოვანი გახდეს.

თხევადი მდგომარეობიდან კრისტალიზაციის დროს, ფაქტორები, როგორიცაა სითბოს მოცილების სიჩქარე და მიმართულება, გაუხსნელი ნაწილაკების არსებობა, სითხის კონვექციური დენების არსებობა და ა.შ., უმნიშვნელოვანესია პროცესის სიჩქარისა და ფორმისთვის. წარმოქმნილი კრისტალებიდან.

კრისტალი უფრო სწრაფად იზრდება სითბოს მოცილების მიმართულებით, ვიდრე სხვა მიმართულებით.

თუ ტუბერკულოზი ჩნდება მზარდი ბროლის გვერდით ზედაპირზე, მაშინ ბროლი იძენს გვერდითი მიმართულებით ზრდის უნარს. შედეგად წარმოიქმნება ხის მსგავსი კრისტალი, ე.წ დენდრიტი, რომლის სქემატური სტრუქტურა, რომელიც პირველად გამოსახულია დ.კ. ჩერნოვის მიერ, ნაჩვენებია სურათზე 19.

სურათი 19. დენდრიტის სქემა

ინგოტის სტრუქტურა

ჩამოსხმული ლენტის სტრუქტურა შედგება სამი ძირითადი ზონისგან (სურათი 20). პირველი ზონა - გარე წვრილმარცვლოვანი ქერქი 1, შედგება დეზორიენტირებული პატარა კრისტალებისაგან - დენდრიტებისაგან. თხევადი ლითონის თხელ მიმდებარე ფენაში ყალიბის კედლებთან პირველი შეხებისას ხდება მკვეთრი ტემპერატურის გრადიენტი და სუპერგაგრილების ფენომენი, რაც იწვევს დიდი რაოდენობით კრისტალიზაციის ცენტრების წარმოქმნას. შედეგად ქერქი იღებს წვრილმარცვლოვან სტრუქტურას.

ინგოტის მეორე ზონა - სვეტოვანი კრისტალების ზონა 2. თავად ქერქის წარმოქმნის შემდეგ იცვლება სითბოს მოცილების პირობები (თერმული წინააღმდეგობის გამო, ყალიბის კედლის ტემპერატურის მატების გამო და სხვა მიზეზების გამო), ტემპერატურის გრადიენტი მიმდებარე თხევადი ლითონის ფენაში მკვეთრად მცირდება და, შესაბამისად. მცირდება ფოლადის სუპერგაგრილების ხარისხი. შედეგად, მცირე რაოდენობის კრისტალიზაციის ცენტრებიდან იწყება ქერქის ზედაპირზე (ანუ სითბოს მოცილების მიმართულებით) ჩვეულებრივ ორიენტირებული სვეტოვანი კრისტალები.

ინგოტის მესამე ზონა - ტოლი კრისტალური ზონა3 . ინგოტის ცენტრში აღარ არის სითბოს გადაცემის გარკვეული მიმართულება. ”გამაგრებული ლითონის ტემპერატურას აქვს დრო, რომ თითქმის მთლიანად გათანაბრდეს სხვადასხვა წერტილში, და სითხე გადაიქცევა დაბურულ მდგომარეობაში, როგორც ეს იყო, მის სხვადასხვა წერტილში კრისტალების რუდიმენტების წარმოქმნის გამო. გარდა ამისა, რუდიმენტები იზრდება ცულებით - ტოტები სხვადასხვა მიმართულებით, ხვდებიან ერთმანეთს ”(ჩერნოვი დ.კ.). ამ პროცესის შედეგად წარმოიქმნება ეკვიაქსირებული სტრუქტურა. ბროლის ბირთვები აქ, როგორც წესი, არის სხვადასხვა პაწაწინა ჩანართები, რომლებიც გვხვდება თხევად ფოლადში, ან შემთხვევით მოხვდა მასში, ან არ დაიშალა თხევად ლითონში (-ცეცხლგამძლე კომპონენტები).

დიდი მნიშვნელობა აქვს სვეტოვანი და ეკვიღერძიანი კრისტალების ზონის ფარდობით განაწილებას ზვირის მოცულობაში.

სვეტოვანი კრისტალების ზონაში ლითონი უფრო მკვრივია, ის შეიცავს ნაკლებ ჭურვებს და გაზის ბუშტებს. თუმცა, სვეტოვანი კრისტალების შეერთებებს დაბალი სიმტკიცე აქვთ. სვეტოვანი კრისტალების ზონების შეერთებამდე მიმავალი კრისტალიზაცია ეწოდება ტრანსკრისტალიზაცია.

თხევად ლითონს უფრო დიდი მოცულობა აქვს ვიდრე კრისტალიზებულს, ამიტომ კრისტალიზაციის დროს ყალიბში ჩასხმული ლითონი მცირდება მოცულობაში, რაც იწვევს სიცარიელის წარმოქმნას, ე.წ. შეკუმშვის ჭურვები; შეკუმშვის ღრუები შეიძლება იყოს კონცენტრირებული ერთ ადგილას, ან მიმოფანტული ჭურვის მოცულობაში ან მის ნაწილზე. მათი შევსება შესაძლებელია თხევად ლითონში ხსნადი გაზებით, მაგრამ გამოთავისუფლებული კრისტალიზაციის დროს. კარგად დეოქსიდირებული ე.წ მშვიდი ფოლადი, იზოლირებული გაფართოებით ჩამოსხმულ ფორმაში, წვერის ზედა ნაწილში წარმოიქმნება შეკუმშვის ღრუ, ხოლო მთლიანი ინგოტის მოცულობა შეიცავს მცირე რაოდენობის გაზის ბუშტებსა და ღრუებს (სურათი 21, ა). არასაკმარისად დეოქსიდირებული, ე.წ მდუღარე ფოლადი, შეიცავს ჭურვებს და ბუშტუკებს მთელს ტერიტორიაზე (სურათი 21, ბ).

ნახაზი 20. ფოლადის ღეროს სტრუქტურის სქემა

სურათი 21. შეკუმშვის ღრუს და სიცარიელის განაწილება მშვიდ (ა) და მდუღარე (ბ) ფოლადებში

7 . ლითონის დეფორმაცია

7.1 ელასტიური და პლასტიკური დეფორმაცია

მასალაზე სტრესის გამოყენება იწვევს დეფორმაციას. დეფორმაცია შეიძლება იყოს ელასტიური, ქრება დატვირთვის მოხსნის შემდეგ და პლასტმასის, დარჩენილი განტვირთვის შემდეგ.

ელასტიურ და პლასტმასის დეფორმაციებს აქვთ ღრმა ფიზიკური განსხვავება.

ელასტიური დეფორმაციის დროს გარე ძალის ზემოქმედებით იცვლება ატომებს შორის მანძილი კრისტალურ ბადეში. დატვირთვის მოხსნა გამორიცხავს მიზეზს, რამაც გამოიწვია ატომთაშორისი მანძილის ცვლილება, ატომები უბრუნდებიან თავდაპირველ ადგილებს და დეფორმაცია ქრება.

პლასტიკური დეფორმაცია სრულიად განსხვავებული, ბევრად უფრო რთული პროცესია. პლასტიკური დეფორმაციის დროს ბროლის ერთი ნაწილი მოძრაობს (ინაცვლებს) მეორესთან შედარებით. თუ დატვირთვა მოიხსნება, მაშინ ბროლის გადაადგილებული ნაწილი არ დაბრუნდება ძველ ადგილას; დეფორმაცია დარჩება. ეს ძვრები გამოვლენილია მიკროსტრუქტურული გამოკვლევით, როგორც ეს ნაჩვენებია, მაგალითად, სურათზე 22.

...

მსგავსი დოკუმენტები

მინერალების მორფოლოგია, როგორც კრისტალური და ამორფული სხეულები, მოჰსის მასშტაბი. მაკროსკოპულ დიაგნოსტიკაში გამოყენებული მინერალების თვისებები. კლდეების ამინდი. ენერგიის წყარო, ფაქტორები, ამინდობის სახეები, გეოლოგიური შედეგი: ამინდობის ქერქი.

ტესტი, დამატებულია 01/29/2011


მინერალების ოპტიკური და ელექტრული თვისებები, მინერალების გამოყენების სფეროები მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში. "ფოსფატების" კლასის მინერალების მახასიათებლები. კლასტიკური დანალექი ქანები, გრაფიტის საბადოები, საბადოების გენეტიკური ტიპების დახასიათება.

ტესტი, დამატებულია 12/20/2010


მინერალების გენეზის, როგორც ნებისმიერი გეოლოგიური წარმონაქმნების წარმოშობის პროცესის შესწავლა. გენეზის ძირითადი ტიპები: ენდოგენური, ეგზოგენური და მეტამორფული. კრისტალების ზრდის მეთოდები: ორთქლიდან, ჰიდროთერმული ხსნარი, თხევადი და მყარი ფაზები.

რეზიუმე, დამატებულია 23/12/2010


სხეულის დეფორმაცია, როგორც სხეულის ფორმისა და მოცულობის ცვლილება გარე ძალების გავლენის ქვეშ, მისი სახეობები: ელასტიური, პლასტიკური, ნარჩენი, მყიფე. ნაკეცების სტრუქტურა, მათი კომპონენტები და შესწავლა, მორფოლოგიური კლასიფიკაცია, გეოლოგიური პირობებიგანათლება.

პრეზენტაცია, დამატებულია 23/02/2015


კრისტალების კლასიფიკაციის პრინციპები. ვოლფრატის კლასის მინერალების ფიზიკური თვისებები, წარმოშობა და გამოყენება. ამორფული სხეულების მახასიათებლები. კრისტალური ნივთიერებების თვისებები. დანალექი წარმოშობის შავი მეტალურგიის მინერალები, მათი წარმოქმნის მექანიზმი.

ტესტი, დამატებულია 04/03/2012


მინერალების მორფოლოგია, მათი თვისებები, შემადგენლობისა და აგებულების დამოკიდებულება. მინერალოგიის განვითარება, კავშირი დედამიწის სხვა მეცნიერებებთან. მინერალების ფორმები ბუნებაში. ბუნებრივი და ხელოვნური მინერალების ჰაბიტუსი, მათი სპეციფიკური სიმკვრივე და სისუსტე. მოჰსის სიხისტის სკალა.

პრეზენტაცია, დამატებულია 25/01/2015


მინერალების კონცეფცია და ადგილი ბუნებაში, მათი სტრუქტურა და მნიშვნელობა ადამიანის ორგანიზმში, ჯანმრთელობისთვის აუცილებელი დოზების განსაზღვრა. მინერალების შესწავლის ისტორია უძველესი დროიდან დღემდე. მინერალების კლასიფიკაცია, მათი ფიზიკური და ქიმიური თვისებები.

რეზიუმე, დამატებულია 04/22/2010


მინერალების ფიზიკური თვისებები და მათი გამოყენება, როგორც დიაგნოსტიკური თვისებები. ქანების კონცეფცია და მათი კლასიფიკაციის ძირითადი პრინციპები. ბუნების დაცვა მინერალური საბადოების განვითარებაში. გეოლოგიური მონაკვეთების შედგენა.

საკონტროლო სამუშაოები, დამატებულია 16.12.2015წ


ოქსიდების წარმოქმნა, რომლებიც დაკავშირებულია სხვადასხვა გეოლოგიურ პროცესებთან: ენდოგენური, ეგზოგენური და მეტამორფული. არსენოლიტის ფიზიკური თვისებები - იშვიათი მინერალი, დარიშხანის ოქსიდი. ქიმიური ფორმულა, მორფოლოგია, ჯიშები და კვარცის წარმოქმნა.

პრეზენტაცია, დამატებულია 02/05/2016


მინერალების გენეზის, პარაგენეზის, ტიპომორფიზმის და სხვა გენეტიკური მახასიათებლების განმარტება და გაგება. გენეტიკური მინერალოგიის მნიშვნელობა. მინერალების ცვლილებები სხვადასხვა გეოლოგიურ და ფიზიკურ-ქიმიურ პროცესებში და დედამიწის ქერქის სხვადასხვა ზონაში.

მასალები
ელექტრონული ინჟინერია
ლექცია 2
დოქტორი, ასოც. მარონჩუკი I.I.

კრისტალოგრაფიის საფუძვლები

შესავალი
ყველაზე თანამედროვე სტრუქტურული მასალები, მათ შორის
და კომპოზიტური - ეს არის კრისტალური ნივთიერებები. კრისტალი
არის რეგულარულად მოწყობილი ატომების კოლექცია,
რეგულარული სტრუქტურის ჩამოყალიბება, რომელიც წარმოიშვა სპონტანურად
მოუწესრიგებელი გარემო მის ირგვლივ.
ატომების სიმეტრიული განლაგების მიზეზი არის
კრისტალის მიდრეკილება მინიმალური თავისუფალი ენერგიისკენ.
კრისტალიზაცია (წესრიგის გაჩენა ქაოსიდან, ანუ ხსნარიდან,
წყვილი) ხდება იგივე გარდაუვალობით, როგორც, მაგალითად, პროცესი
დაცემული სხეულები. თავის მხრივ, მიღწეულია მინიმალური თავისუფალი ენერგია
მაშასადამე, სტრუქტურაში ზედაპირული ატომების უმცირესი წილადით
სწორი შიდა ატომური სტრუქტურის გარეგანი გამოვლინება
კრისტალური სხეულები არის კრისტალების ფენა.
1669 წელს დანიელმა მეცნიერმა ნ. სტენონმა აღმოაჩინა კუთხეების მუდმივობის კანონი:
კუთხეები შესაბამის ბროლის სახეებს შორის მუდმივია და
ამ ნივთიერების დამახასიათებელი. ყოველი მყარი სხეული შედგება
ურთიერთმოქმედი ნაწილაკები. ეს ნაწილაკები, დამოკიდებულია
მატერიის ბუნება, შეიძლება იყოს ცალკეული ატომები, ატომების ჯგუფები,
მოლეკულები, იონები და ა.შ. შესაბამისად, მათ შორის ურთიერთობაა:
ატომური (კოვალენტური), მოლეკულური (ვან დერ უოლსის ბმა), იონური
(პოლარული) და მეტალიკი.

თანამედროვე კრისტალოგრაფიაში ოთხია
მიმართულებები, რომლებიც გარკვეულწილად დაკავშირებულია ერთთან
სხვები:
- გეომეტრიული კრისტალოგრაფია, რომელიც სწავლობს სხვადასხვა
კრისტალების ფორმები და მათი სიმეტრიის კანონები;
- სტრუქტურული კრისტალოგრაფია და კრისტალური ქიმია,
რომლებიც სწავლობენ ატომების სივრცით განლაგებას
კრისტალები და მისი დამოკიდებულება ქიმიურ შემადგენლობაზე და
კრისტალების წარმოქმნის პირობები;
- ბროლის ფიზიკა, რომელიც სწავლობს შინაგან გავლენას
კრისტალების სტრუქტურა მათ ფიზიკურ თვისებებზე;
- ფიზიკურ და ქიმიურ კრისტალოგრაფიას, რომელიც სწავლობს
ხელოვნური კრისტალების წარმოქმნის კითხვები.

სივრცითი გისოსების ანალიზი
სივრცითი გისოსის კონცეფცია და ელემენტარული
უჯრედი
სხეულების კრისტალური აგებულების საკითხის შესწავლისას
უპირველეს ყოვლისა, თქვენ უნდა გქონდეთ მკაფიო გაგება
ტერმინები: „სივრცითი გისოსი“ და „ელემენტარული
უჯრედი". ეს ტერმინები გამოიყენება არა მხოლოდ
კრისტალოგრაფია, არამედ მთელ რიგ მონათესავე მეცნიერებებში
აღწერა, თუ როგორ არის ისინი მოწყობილი სივრცეში
მატერიალური ნაწილაკები კრისტალურ სხეულებში.
როგორც ცნობილია, კრისტალურ სხეულებში, განსხვავებით
ამორფული, მატერიალური ნაწილაკები (ატომები, მოლეკულები,
იონები) განლაგებულია გარკვეული თანმიმდევრობით, ზე
გარკვეული მანძილი ერთმანეთისგან.

სივრცითი ბადე არის დიაგრამა, რომელიც გვიჩვენებს
მატერიალური ნაწილაკების განლაგება სივრცეში.
სივრცითი გისოსი (ნახ.) რეალურად შედგება
კომპლექტი
იდენტური
პარალელეპიპედები,
რომელიც
მთლიანად, ხარვეზების გარეშე, შეავსეთ სივრცე.
მასალის ნაწილაკები ჩვეულებრივ განლაგებულია კვანძებში
გისოსი - მისი კიდეების გადაკვეთის წერტილები.
სივრცითი გისოსი

ელემენტარული უჯრედია
სულ მცირე
პარალელეპიპედი, თან
რომლითაც შეგიძლიათ
აშენება მთელი
სივრცითი გისოსი
უწყვეტი გზით
პარალელური გადარიცხვები
(მაუწყებლობა) სამად
სივრცის მიმართულებები.
ელემენტარული უჯრედის ტიპი
ნაჩვენებია ნახ.
სამი ვექტორი a, b, c, რომლებიც არის ელემენტარული უჯრედის კიდეები,
თარგმანის ვექტორებს უწოდებენ. მათი აბსოლუტური მნიშვნელობა (ა,
ბ, გ) არის გისოსების პერიოდები, ან ღერძული ერთეულები. გაუკეთეს
განხილვა და კუთხეები თარგმნის ვექტორებს შორის - α (შორის
ვექტორები b, c), β (a, c-ს შორის) და γ (a, b-ს შორის). Ისე
ამრიგად, ელემენტარული უჯრედი განისაზღვრება ექვსი რაოდენობით: სამი
პერიოდის მნიშვნელობები (a, b, c) და მათ შორის კუთხეების სამი მნიშვნელობა
(α, β, γ).

ერთეული უჯრედის შერჩევის წესები
ელემენტარული უჯრედის ცნებების შესწავლისას უნდა
გაითვალისწინეთ, რომ სიდიდე და მიმართულება
თარგმანები სივრცულ გისოსებში შეიძლება შეირჩეს სხვადასხვა გზით, ამიტომ ერთეული უჯრედის ფორმა და ზომა
განსხვავებული იქნება.
ნახ. განიხილება ორგანზომილებიანი შემთხვევა. ნაჩვენებია ბინა
გისოსების ბადე და სხვადასხვა გზებიშერჩევა ბინა
ელემენტარული უჯრედი.
შერჩევის მეთოდები
ელემენტარული უჯრედი

XIX საუკუნის შუა ხანებში. ფრანგი კრისტალოგრაფი O. Brave
შესთავაზა შემდეგი პირობები ელემენტარულის არჩევისთვის
უჯრედები:
1) ელემენტარული უჯრედის სიმეტრია უნდა შეესაბამებოდეს
სივრცითი გისოსების სიმეტრიები;
2) ტოლი კიდეების რაოდენობა და კიდეებს შორის თანაბარი კუთხეები
მაქსიმალური უნდა იყოს;
3) ნეკნებს შორის სწორი კუთხის არსებობისას, მათი რაოდენობა
მაქსიმალური უნდა იყოს;
4) ამ სამი პირობის გათვალისწინებით, მოცულობა
ელემენტარული უჯრედი უნდა იყოს მინიმალური.
ამ წესების საფუძველზე ბრავეისმა დაამტკიცა, რომ არსებობს
მხოლოდ 14 ტიპის ელემენტარული უჯრედები, რომლებმაც მიიღეს
მთარგმნელობითი სახელები, რადგან ისინი აშენებულია
თარგმანი - გადაცემა. ეს ბადეები ერთმანეთისგან განსხვავდება.
სხვა გადაცემების სიდიდისა და მიმართულების მიხედვით და აქედან
განსხვავება ელემენტარული უჯრედის ფორმასა და რაოდენობაში
კვანძები მატერიალური ნაწილაკებით.

პრიმიტიული და რთული ელემენტარული უჯრედები
მატერიალური ნაწილაკებით კვანძების რაოდენობის მიხედვით ელემენტარული
უჯრედები იყოფა პრიმიტიულ და რთულად. AT
ბრავეს პრიმიტიული უჯრედები, მატერიალური ნაწილაკებია
მხოლოდ წვეროებზე, კომპლექსში - წვეროებზე და დამატებით
უჯრედის შიგნით ან ზედაპირზე.
კომპლექსური უჯრედები მოიცავს სხეულზე ორიენტირებულ I-ს,
სახეზე ორიენტირებული F და ფუძის ცენტრში C. ნახ.
ნაჩვენებია ბრავეისის ელემენტარული უჯრედები.
Bravais ელემენტარული უჯრედები: a - პრიმიტიული, b -
ბაზაზე ორიენტირებული, c – სხეულზე ორიენტირებული, d –
სახეზე ორიენტირებული

სხეულზე ორიენტირებულ უჯრედს აქვს დამატებითი კვანძი
უჯრედის ცენტრი, რომელიც მხოლოდ ამ უჯრედს ეკუთვნის, ასე
აქ არის ორი კვანძი (1/8x8+1 = 2).
სახეზე ორიენტირებულ უჯრედში, კვანძები მატერიალური ნაწილაკებით
უჯრედის წვეროების გარდა, ასევე არის ექვსივე სახის ცენტრში.
ასეთი კვანძები ერთდროულად მიეკუთვნება ორ უჯრედს: მოცემულს და
მის გვერდით მეორე. ამ უჯრედის წილისათვის ყოველი ეს
კვანძები ეკუთვნის 1/2 ნაწილს. ამიტომ, სახეზე ორიენტირებული
უჯრედს ექნება ოთხი კვანძი (1/8x8+1/2x6 = 4).
ანალოგიურად, არის 2 კვანძი ბაზაზე ორიენტირებულ უჯრედში
(1/8х8+1/2х2 = 2) მატერიალური ნაწილაკებით. Ძირითადი ინფორმაცია
ელემენტარული Bravais უჯრედების შესახებ მოცემულია ქვემოთ ცხრილში. 1.1.
პრიმიტიული Bravais უჯრედი შეიცავს მხოლოდ a,b,c თარგმანებს
კოორდინატთა ღერძების გასწვრივ. სხეულზე ორიენტირებულ უჯრედში
დამატებულია კიდევ ერთი თარგმანი სივრცითი დიაგონალის გასწვრივ -
უჯრედის ცენტრში მდებარე კვანძამდე. სახეზე ორიენტირებული
გარდა ღერძული თარგმანისა a,b,c, არის დამატებითი
თარგმანი სახეების დიაგონალების გასწვრივ და ფუძე-ცენტრში -
Z ღერძის პერპენდიკულარული სახის დიაგონალის გასწვრივ.

ცხრილი 1.1
ძირითადი ინფორმაცია პრიმიტიული და რთული ბრავეის უჯრედების შესახებ
საფუძველი
ბადეების ტიპი Brave
ნომერი მაიორი
მთარგმნელობითი კვანძები
პრიმიტიული რ
1
ა, ბ, გ
სხეულზე ორიენტირებული 2
აიი მე
a,b,c,(a+b+c)/2
[]
სახეზე ორიენტირებული
ფ
a,b,c,(a+b)/2,(a+c)/2,
(ბ+გ)/2
[]
a,b,c,(a+b)/2
[]
4
ბაზაზე ორიენტირებული С 2
საფუძველი გაგებულია, როგორც კოორდინატების სიმრავლე
კვანძების მინიმალური რაოდენობა, გამოხატული ღერძულად
ერთეულები, რომლებიც მაუწყებლობით შეგიძლიათ მიიღოთ მთლიანი
სივრცითი ბადე. საფუძველი იწერება ორად
კვადრატული ფრჩხილები. საბაზისო კოორდინატები სხვადასხვა
Bravais უჯრედების ტიპები მოცემულია ცხრილში 1.1.

Bravais ელემენტარული უჯრედები
ფორმის მიხედვით, ბრავეის ყველა უჯრედი ნაწილდება მათ შორის
შვიდი კრისტალური სისტემა (სიგონია). სიტყვა
"სინგონია" ნიშნავს მსგავსებას (ბერძნული σύν - "მიხედვით,
ერთად, გვერდიგვერდ" და კუთხე - "კუთხე"). თითოეული სინგონია შეესაბამება
სიმეტრიის გარკვეული ელემენტები. მაგიდაზე. კოეფიციენტები
გისოსებს შორის a, b, c და ღერძულ კუთხეებს შორის α, β, γ for
თითოეული სინგონია
სინგონია
ტრიკლინიკა
მონოკლინიკა
რომბისებრი
ტეტრაგონალური
ექვსკუთხა
შორის ურთიერთობები
გისოსების პერიოდები და კუთხეები
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 \u003d β \u003d γ \u003d 90º
a = b ≠ c, α = β =90º, γ =120º
რომბოედრული
კუბური
a \u003d b \u003d c,
a = b = c,
α = β =γ ≠ 90º
α = β = γ = 90º

ნახ. ყველა
თოთხმეტი ტიპი
ელემენტარული ბრავეს უჯრედები,
განაწილებულია სინგონიებში.
ექვსკუთხა ბრავეის უჯრედი
წარმოადგენს
ბაზაზე ორიენტირებული
ექვსკუთხა პრიზმა. თუმცა
მას ხშირად ასახავს
წინააღმდეგ შემთხვევაში - ოთხკუთხედის სახით
პრიზმები რომბით ძირში,
რომელიც წარმოადგენს ერთ-ერთს
სამი პრიზმა, რომლებიც ქმნიან
ექვსკუთხა (ნახ
წარმოდგენილია მყარი
ხაზები). ასეთი გამოსახულება
უფრო ადვილი და მოსახერხებელი, თუმცა ასოცირდება
პრინციპის დარღვევა
სიმეტრიის შესატყვისი
(პირველი შერჩევის პრინციპი
ელემენტარული უჯრედი ბრავას მიხედვით).

რომბოედრული სინგონიისთვის
ელემენტარული უჯრედი,
პირობების დაკმაყოფილება
მამაცი, პრიმიტიულია
რომბოედონი R რომლისთვისაც a=b=c და
α=β=γ≠ 90º. R-უჯრედთან ერთად
რომბოედრის აღსაწერად
გამოიყენება სტრუქტურები და
ექვსკუთხა უჯრედი,
რომბოედრიდან მოყოლებული
უჯრედი ყოველთვის შეიძლება შემცირდეს
ექვსკუთხა (ნახ.) და
წარმოიდგინე, როგორც სამი
პრიმიტიული ექვსკუთხა
უჯრედები. ამასთან დაკავშირებით, ქ
რომბოედრული ლიტერატურა
სინგონია ზოგჯერ არა ცალკე
სამი პრიმიტიული
განიხილე, წარმოადგინე, მისი
ექვსკუთხა უჯრედები,
როგორც ჯიშის
რომბოედრულის ტოლფასი
ექვსკუთხა.

მიღებულია სინგონია ერთი და იგივე თანაფარდობით შორის
ღერძული ერთეულები გაერთიანდება ერთ კატეგორიაში. Ამიტომაც
ტრიკლინიკური, მონოკლინიკური და რომბის სისტემები
გაერთიანებულია ყველაზე დაბალ კატეგორიაში (a≠b≠c), ტეტრაგონალური,
ექვსკუთხა (და მისი წარმოებული რომბოედრული) - ში
საშუალო (a=b≠c), უმაღლესი კატეგორია (a=b=c) არის
კუბური სისტემა.
საკოორდინაციო ნომრის კონცეფცია
კომპლექსურ უჯრედებში მატერიალური ნაწილაკები უფრო მეტადაა დაწყობილი
უფრო მკვრივი ვიდრე პრიმიტიულებში, უფრო სრულად შეავსეთ მოცულობა
უჯრედები უფრო მეტად არის დაკავშირებული ერთმანეთთან. დასახასიათებლად
ეს შემოაქვს საკოორდინაციო ნომრის კონცეფციას.
მოცემული ატომის საკოორდინაციო ნომერი არის რიცხვი
უახლოესი მეზობელი ატომები. თუ ეს დაახლოებით
იონის საკოორდინაციო ნომერი, შემდეგ რიცხვი
მასთან ყველაზე ახლოს საპირისპირო ნიშნის იონები. Უფრო
კოორდინაციის რიცხვი, ატომების მეტი რაოდენობის მქონე ან
იონები შეკრულია მოცემული, რაც უფრო მეტ ადგილს იკავებს ნაწილაკები, მით უფრო
უფრო კომპაქტური გისოსი.

ლითონების სივრცული გისოსები
მეტალებს შორის ყველაზე გავრცელებულია სივრცითი
გისოსები შედარებით მარტივია. ძირითადად ემთხვევა
მთარგმნელობითი ბადეებით Bravais: კუბური
სხეულზე ორიენტირებული და სახეზე ორიენტირებული. ამ კვანძებში
გისოსები ლითონის ატომებია. გისოსში
სხეულზე ორიენტირებული კუბი (bcc - გისოსი) თითოეული ატომი
გარშემორტყმული რვა უახლოესი მეზობლით და კოორდინაცია
რაოდენობა CC \u003d 8. ლითონებს აქვთ bcc გისოსები: -Fe, Li, Na, K, V,
Cr, Ta, W, Mo, Nb და ა.შ.
სახეზე ორიენტირებული კუბის გისოსში (fcc - გისოსები) KN = 12:
უჯრედის ზედა ნაწილში მდებარე ნებისმიერ ატომს აქვს
თორმეტი უახლოესი მეზობელი, რომლებიც ატომებია,
მდებარეობს კიდეების ცენტრებში. FCC გისოსებს აქვს ლითონები:
Al, Ni, Cu, Pd, Ag, Ir, Pt, Pb და ა.შ.
ამ ორთან ერთად, ლითონებს შორის (Be, Mg, Sc, -Ti, -Co,
Zn, Y, Zr, Re, Os, Tl, Cd და ა.შ.) ასევე არის ექვსკუთხა
კომპაქტური. ეს გისოსი არ არის მთარგმნელობითი გისოსი
ბრავა, რადგან უბრალო გადაცემებით მისი აღწერა შეუძლებელია.

ნახ. ექვსკუთხედის ერთეული უჯრედი
კომპაქტური გისოსი. ერთეული უჯრედი ექვსკუთხა
კომპაქტური გისოსი არის ექვსკუთხა
პრიზმა, მაგრამ ყველაზე ხშირად იგი გამოსახულია ფორმით
ოთხკუთხა პრიზმა, რომლის ფუძე არის რომბი
(a=b) კუთხით γ = 120°. ატომები (ნახ.ბ) განლაგებულია წვეროებზე
და ორი სამკუთხა პრიზმის ერთ-ერთის ცენტრში ფორმირება
ელემენტარული უჯრედი. უჯრედს აქვს ორი ატომი: 1/8x8 + 1
=2, მისი საფუძველია [].
ერთეული უჯრედის სიმაღლის შეფარდება a მანძილს, ე.ი.
c/a უდრის 1,633; პერიოდები c და a სხვადასხვა ნივთიერებებისთვის
განსხვავებული.
ექვსკუთხა
კომპაქტური გისოსი:
ა - ექვსკუთხა
პრიზმა, ბ -
ოთხკუთხედი
პრიზმა.

კრისტალოგრაფიული ინდექსები
თვითმფრინავის კრისტალოგრაფიული მაჩვენებლები
კრისტალოგრაფიაში ხშირად საჭიროა ურთიერთდამოკიდებულების აღწერა
ცალკეული ბროლის სიბრტყეების განლაგება, მისი
მიმართულებები, რისთვისაც მისი გამოყენება მოსახერხებელია
კრისტალოგრაფიული მაჩვენებლები. კრისტალოგრაფიული
ინდექსები იძლევა წარმოდგენას თვითმფრინავის ადგილმდებარეობის შესახებ
ან მიმართულებები კოორდინატულ სისტემასთან შედარებით. ზე
არ აქვს მნიშვნელობა მართკუთხაა თუ ირიბი
კოორდინატთა სისტემა, იგივე ან განსხვავებული მასშტაბი
სეგმენტები კოორდინატთა ღერძების გასწვრივ. წარმოიდგინეთ სერია
პარალელური სიბრტყეები, რომლებიც გადიან იმავეზე
სივრცითი გისოსების კვანძები. ეს თვითმფრინავები
ერთმანეთისგან ერთსა და იმავე მანძილზე მდებარეობს და
ქმნიან პარალელური სიბრტყეების ოჯახს. Ისინი არიან
თანაბრად ორიენტირებული სივრცეში და ამიტომ
აქვთ იგივე ინდექსები.

ამ ოჯახიდან ვირჩევთ რამდენიმე თვითმფრინავს და
ჩვენ გავითვალისწინებთ იმ სეგმენტებს, რომლებსაც თვითმფრინავი აქვს
კლიპები კოორდინატთა ღერძების გასწვრივ (კოორდინატთა ღერძები x,
y, z ჩვეულებრივ შერწყმულია ელემენტარულის კიდეებთან
უჯრედებში, მასშტაბი თითოეულ ღერძზე ტოლია
შესაბამისი ღერძული ერთეული - პერიოდი a, ან b,
ან გ). სეგმენტების მნიშვნელობები გამოიხატება ღერძულში
ერთეულები.
თვითმფრინავის კრისტალოგრაფიული მაჩვენებლები (ინდექსები
მილერი) არის სამი ყველაზე პატარა მთელი რიცხვი,
რომლებიც უკუპროპორციულია ღერძულთა რიცხვისა
კოორდინატზე თვითმფრინავით მოწყვეტილი ერთეულები
ცულები.
სიბრტყის ინდექსები აღინიშნება ასოებით h, k, l,
იწერება ზედიზედ და მთავრდება მრგვალად
ფრჩხილები-(hkl).

ინდექსები (hkl) ახასიათებს ოჯახის ყველა სიბრტყეს
პარალელური სიბრტყეები. ეს სიმბოლო ნიშნავს იმას
პარალელური სიბრტყეების ოჯახი ჭრის ღერძს
ერთეული x ღერძის გასწვრივ h ნაწილებად, y ღერძის გასწვრივ k
ნაწილები და z ღერძის გასწვრივ l ნაწილებად.
ამ შემთხვევაში, სიბრტყე, რომელიც ყველაზე ახლოს არის კოორდინატების საწყისთან,
ჭრის სეგმენტებს 1/სთ კოორდინატთა ღერძებზე (x ღერძის გასწვრივ),
1/k (y-ღერძის გასწვრივ), 1/l (z-ღერძის გასწვრივ).
კრისტალოგრაფიული მაჩვენებლების პოვნის რიგი
თვითმფრინავები.
1. ვპოულობთ თვითმფრინავით მოწყვეტილ სეგმენტებს
საკოორდინაციო ღერძები, მათი გაზომვა ღერძულ ერთეულებში.
2. ჩვენ ვიღებთ ამ რაოდენობების საპასუხო მნიშვნელობებს.
3. ვაძლევთ მიღებული რიცხვების შეფარდებას შეფარდებასთან
სამი ყველაზე პატარა მთელი რიცხვი.
4. მიღებული სამი რიცხვი ჩასმულია ფრჩხილებში.

მაგალითი. იპოვეთ თვითმფრინავის ინდექსები, რომელიც წყვეტს
კოორდინატთა ღერძები შემდეგი სეგმენტები: 1/2; 1/4; 1/4.
ვინაიდან სეგმენტების სიგრძე გამოიხატება ღერძულ ერთეულებში,
გვაქვს 1/სთ=1/2; 1/კ=1/4; 1/ლ=1/4.
იპოვეთ ორმხრივები და აიღეთ მათი თანაფარდობა
h:k:l = 2:4:4.
ორით შემცირებით წარმოგიდგენთ მიღებული რაოდენობების თანაფარდობას
სამი უმცირესი მთელი რიცხვის შეფარდებაზე: h: k: l = 1: 2:
2. სიბრტყის ინდექსები იწერება ფრჩხილებში
ზედიზედ, მძიმეების გარეშე - (122). ისინი ცალკე იკითხება
"ერთი, ორი, ორი".
თუ სიბრტყე კვეთს კრისტალოგრაფიულ ღერძს ზე
უარყოფითი მიმართულება, შესაბამისის ზემოთ
მინუს ნიშანი მოთავსებულია ინდექსის ზემოთ. თუ თვითმფრინავი
პარალელურია ნებისმიერი საკოორდინატო ღერძის, შემდეგ სიმბოლოში
ამ ღერძის შესაბამისი სიბრტყის ინდექსი ნულია.
მაგალითად, სიმბოლო (hko) ნიშნავს, რომ თვითმფრინავი
კვეთს z-ღერძს უსასრულობაში და სიბრტყის ინდექსს
ამ ღერძის გასწვრივ იქნება 1/∞ = 0.

თვითმფრინავები, რომლებიც თითოეულ ღერძზე იჭრება თანაბარი რაოდენობით
ღერძული ერთეულები აღინიშნება როგორც (111). კუბურში
მათ სინგონიებს უწოდებენ ოქტაედრის სიბრტყეებს, რადგან სისტემა
ეს თვითმფრინავები, რომლებიც თანაბრად არიან დაშორებული საწყისიდან,
ქმნის რვაწახნაგს - octahedron Fig.
ოქტაედონი

თვითმფრინავები, რომლებიც ჭრიან ორი ღერძის გასწვრივ ღერძების თანაბარ რაოდენობას
ერთეულები და მესამე ღერძის პარალელურად (როგორიცაა z-ღერძი)
აღინიშნება (110). კუბურ სინგონიაში მსგავსი
სიბრტყეებს რომბის დოდეკედრის სიბრტყეებს უწოდებენ,
Ისე
როგორ
სისტემა
თვითმფრინავები
ტიპი
(110)
ფორმები
დოდეკაედონი (დოდეკა - თორმეტი), თითოეული სახე
რომელიც არის რომბის ლეღვი.
რომბისებრი
დოდეკაედონი

სიბრტყეები, რომლებიც კვეთენ ერთ ღერძს და არიან ორის პარალელურად
სხვები (მაგალითად, y და z ღერძები), აღნიშნავენ - (100) და
კუბურ სინგონიაში კუბის სიბრტყეებს უწოდებენ, ანუ
მსგავსი სიბრტყეების სისტემა ქმნის კუბს.
მშენებლობასთან დაკავშირებული სხვადასხვა პრობლემის გადაჭრისას ქ
სიბრტყეების ერთეული უჯრედი, კოორდინატთა სისტემა
მიზანშეწონილია აირჩიოს ისე, რომ სასურველი თვითმფრინავი
მდებარეობს მოცემულ ელემენტარულ უჯრედში. Მაგალითად,
კუბურ უჯრედში (211) სიბრტყის აგებისას დასაწყისი
კოორდინატები შეიძლება მოხერხებულად გადავიდეს O კვანძიდან O კვანძზე.
კუბის თვითმფრინავი (211)

ზოგჯერ თვითმფრინავის ინდექსები იწერება ხვეული ბრეკეტებით
(hkl) ეს ჩანაწერი ნიშნავს იდენტურთა სიმრავლის სიმბოლოს
თვითმფრინავები. ასეთი თვითმფრინავები გადის იმავე კვანძებში
სივრცულ გისოსში, სიმეტრიულად განლაგებული
სივრცე
და
ახასიათებდა
იგივე
პლანთაშორისი მანძილი.
კუბურ სინგონიაში ოქტაედრის სიბრტყეები ეკუთვნის
ერთი ნაკრები (111), ისინი წარმოადგენენ ოქტაედრის სახეებს და
აქვს შემდეგი ინდექსები: (111) →(111), (111), (111), (111),
(111), (111), (111), (111).
ყველა თანავარსკვლავედის სიბრტყის სიმბოლოები გვხვდება
პერმუტაციები და ცვლილებები ინდივიდის ნიშნებში
ინდექსები.
რომბის დოდეკედრის სიბრტყეებისთვის, აღნიშვნა
კომპლექტი: (110) → (110), (110), (110),
(110), (101), (101), (101), (101), (011), (011), (011), (011).

კვანძის კრისტალოგრაფიული ინდექსები
კვანძის კრისტალოგრაფიული მაჩვენებლები მისი
კოორდინატები აღებული ღერძული ერთეულების წილადებში და ჩაწერილი
ორმაგი კვადრატული ფრჩხილები. ამ შემთხვევაში, კოორდინატი
x-ღერძის შესაბამისი, ჩვეულებრივ აღინიშნება ასოთი
u, y-ღერძისთვის - v, z-ღერძისთვის - w. კვანძის სიმბოლო ჰგავს
[]. ელემენტარული უჯრედის ზოგიერთი კვანძის სიმბოლო
ნაჩვენებია ნახ.
ზოგიერთი კვანძი შიგნით
ელემენტარული უჯრედი
(ზოგჯერ აღინიშნება კვანძი
როგორ [])

კრისტალოგრაფიული მიმართულების მაჩვენებლები
კრისტალში, სადაც ყველა პარალელური მიმართულებაა
ერთმანეთის იდენტურია, მიმართულება გადის
კოორდინატების წარმოშობა, ახასიათებს მთელ მოცემულ ოჯახს
პარალელური მიმართულებები.
თანამდებობა
in
სივრცე
მიმართულებები,
წარმოშობის გავლით, განისაზღვრება
მასზე მდებარე ნებისმიერი კვანძის კოორდინატები
მიმართულება.
კოორდინატები
ნებისმიერი
კვანძი,
ფლობდა
მიმართულება, გამოხატული ღერძული ერთეულების ფრაქციებში და
შემცირდა სამი უმცირესი მთელი რიცხვის შეფარდებამდე
ნომრები,
და
იქ არის
კრისტალოგრაფიული
ინდექსები
მიმართულებები. ისინი აღინიშნება მთელი რიცხვებით u, v, w
და ერთად იწერება კვადრატულ ფრჩხილებში.

მიმართულების ინდექსების ძიების რიგი
1. პარალელური მიმართულებების ოჯახიდან აირჩიეთ
ერთი რომელიც გადის საწყისზე, ან
გადაიტანეთ ეს მიმართულება თავის პარალელურად
თავს საწყისამდე, ან გადაიტანეთ საწყისი
კოორდინაციას უწევს მოცემულ მიმართულებით მდებარე კვანძს.
2. იპოვნეთ კუთვნილი ნებისმიერი კვანძის კოორდინატები
მოცემული მიმართულება, მათი გამოხატვა ღერძულ ერთეულებში.
3. აიღეთ კვანძის კოორდინატების თანაფარდობა და მიიტანეთ
უმცირესი რიცხვების თანაფარდობა.
4. მიღებული სამი რიცხვი დაასკვნა კვადრატში
ფრჩხილები.
ყველაზე მნიშვნელოვანი მიმართულებები კუბურ გისოსში და მათი
ინდექსები წარმოდგენილია ნახ.

ზოგიერთი მიმართულება კუბურ გისოსებში

კრისტალისა და პოლარულის კონცეფცია
კომპლექსი
კრისტალოგრაფიული პროგნოზების მეთოდი ეფუძნება
კრისტალების ერთ-ერთი დამახასიათებელი თვისება - კანონი
კუთხის მუდმივობა: კუთხეები გარკვეულ სახეებს შორის და
ბროლის კიდეები ყოველთვის მუდმივია.
ასე რომ, როდესაც ბროლი იზრდება, სახეების ზომები იცვლება, მათი
ფორმა, მაგრამ კუთხეები იგივე რჩება. ამიტომ, in
კრისტალი, შეგიძლიათ ყველა კიდე და სახე პარალელურად გადაიტანოთ
საკუთარ თავს სივრცის ერთ წერტილში; კუთხე
თანაფარდობა შენარჩუნებულია.
ასეთი
მთლიანობა
თვითმფრინავები
და
მიმართულებები,
ბროლში სიბრტყეებისა და მიმართულებების პარალელურად და
ერთ წერტილში გავლა ეწოდება
კრისტალური კომპლექსი და თვით წერტილი ე.წ
ცენტრი
კომპლექსი.
ზე
შენობა
კრისტალოგრაფიული პროგნოზები კრისტალი ყოველთვის იცვლება
კრისტალური კომპლექსი.

უფრო ხშირად განიხილება არა კრისტალური კომპლექსი, არამედ
პოლარული (უკუ).
პოლარული კომპლექსი, მიღებული კრისტალური
(პირდაპირი) თვითმფრინავების ჩანაცვლებით ნორმალურებით და
მიმართულებები - მათზე პერპენდიკულარული სიბრტყეები.
ა
ბ
კუბი (ა), მისი კრისტალური (ბ) და
პოლარული კომპლექსი (გ)
in

კრისტალური პოლიედრონების სიმეტრია
(უწყვეტი სიმეტრია)
სიმეტრიის ცნება
კრისტალები ბუნებაში არსებობს კრისტალური სახით
პოლიედრები. სხვადასხვა ნივთიერების კრისტალები განსხვავებულია
ერთმანეთისგან მათი ფორმებით. კლდის მარილი არის კუბურები;
კლდოვანი კრისტალი - ექვსკუთხა პრიზმები მიმართული
მთავრდება; ბრილიანტი - ყველაზე ხშირად რეგულარული ოქტაედრები
(ოქტაედრა); ბროწეულის კრისტალები - დოდეკაედრები (ნახ.).
ასეთი კრისტალები სიმეტრიულია.

დამახასიათებელი
თვისება
კრისტალები
არის
მათი თვისებების ანიზოტროპია: სხვადასხვა მიმართულებით ისინი
განსხვავებული, მაგრამ იდენტურია პარალელური მიმართულებით და
ასევე იგივეა სიმეტრიული მიმართულებებით.
კრისტალებს ყოველთვის არ აქვთ ჩვეულებრივი ფორმა
პოლიედრები.
რეალური ზრდის პირობებში, ზე
სიმეტრიული სახეების თავისუფალი ზრდის სირთულე შეიძლება
განუვითარდებათ არათანაბარი და სწორი გარეგანი ფორმა
შეიძლება ჩავარდეს, მაგრამ სწორი შიდა
სტრუქტურა მთლიანად შენარჩუნებულია და ასევე
შენარჩუნებულია ფიზიკური თვისებების სიმეტრია.
ბერძნული სიტყვა "სიმეტრია" ნიშნავს პროპორციულობას.
სიმეტრიული ფიგურა შედგება თანაბარი, იდენტური
ნაწილები. სიმეტრია გაგებულია, როგორც სხეულების თვისება ან
გეომეტრიული ფორმები ცალკეული ნაწილების ერთმანეთთან შერწყმა
სხვა გარკვეული სიმეტრიული გარდაქმნების ქვეშ.
გეომეტრიული გამოსახულებები, რომელთა დახმარებით დაყენებულია და
ტარდება სიმეტრიული გარდაქმნები, ე.წ
სიმეტრიის ელემენტები.

ბროლის გარე ზედაპირის სიმეტრიის გათვალისწინებით,
კრისტალური
ოთხშაბათი
აწმყო
საკუთარ თავს
როგორ
უწყვეტი, უწყვეტი, ე.წ
ლათინურიდან რუსულად თარგმნა - ნიშნავს უწყვეტს,
მყარი). ასეთ გარემოში ყველა წერტილი ზუსტად ერთნაირია.
კონტინიუმის სიმეტრიის ელემენტები აღწერს გარეგანს
კრისტალური პოლიედრონის ფორმა, ამიტომ ისინი ჯერ კიდევ არიან
მაკროსკოპული სიმეტრიის ელემენტებს უწოდებენ.
რეალურად
იგივე
კრისტალური
ოთხშაბათი
არის
დისკრეტული. კრისტალები შედგება ცალკეული ნაწილაკებისგან
(ატომები, იონები, მოლეკულები), რომლებიც განლაგებულია
სივრცე
in
ფორმა
უსასრულოდ
გაფართოება
სივრცითი ბადეები. სიმეტრია განლაგებაში
ამ ნაწილაკებიდან უფრო რთული და მდიდარია, ვიდრე გარე სიმეტრია
კრისტალური პოლიედრების ფორმები. ამიტომ ერთად
კონტინუუმი
განიხილება
და
შეწყვეტა
-
მატერიალური ნაწილაკების დისკრეტული, რეალური სტრუქტურა
თავისი სიმეტრიის ელემენტებით, ე.წ
მიკროსკოპული სიმეტრიის ელემენტები.

სიმეტრიის ელემენტები
AT
კრისტალური
პოლიედრები
შეხვედრა
მარტივი
ელემენტები
სიმეტრია
(ცენტრი
სიმეტრია,
სიმეტრიის სიბრტყე, მბრუნავი ღერძი) და რთული ელემენტი
სიმეტრია (ინვერსიის ღერძი).
სიმეტრიის ცენტრი (ან ინვერსიის ცენტრი) - სინგულარული წერტილი
ფიგურის შიგნით, როდესაც აისახება რომელი წერტილი
ფიგურას აქვს საკუთარი თავის ექვივალენტი, ანუ ორივე წერტილი
(მაგალითად, წვეროების წყვილი) განლაგებულია იმავე სწორ ხაზზე,
გადის სიმეტრიის ცენტრში და თანაბარი მანძილით
მას. სიმეტრიის ცენტრის თანდასწრებით, თითოეული სახე
სივრცითი
ფიგურები
Მას აქვს
პარალელურად
და
საპირისპიროდ მიმართული სახე, თითოეული კიდე
შეესაბამება თანაბარი, ტოლი, პარალელური, მაგრამ
საპირისპირო ზღვარი. ამიტომ ცენტრი
სიმეტრია სარკის წერტილს ჰგავს.

სიმეტრიის სიბრტყე არის სიბრტყე, რომელიც
ყოფს ფიგურას ორ ნაწილად, განლაგებულია თითოეული
მეგობართან შედარებით, როგორც საგანი და მისი სარკის ანარეკლი,
ანუ ორ სარკის თანაბარ ნაწილად
სიმეტრიის სიბრტყეები - Р (ძველი) და m (საერთაშორისო).
გრაფიკულად, სიმეტრიის სიბრტყე მითითებულია მყარით
ხაზი. ფიგურას შეიძლება ჰქონდეს ერთი ან მეტი
სიმეტრიის სიბრტყეები და ისინი ყველა ერთმანეთს კვეთენ
მეგობარი. კუბს აქვს სიმეტრიის ცხრა სიბრტყე.

ბრუნვის ღერძი ისეთი სწორია, როცა შემობრუნდება
რომელიც რაღაც განსაზღვრული კუთხით ფიგურა
აერთიანებს საკუთარ თავს. ბრუნვის კუთხე
განსაზღვრავს ბრუნვის n ღერძის რიგითობას, რომელიც
გვიჩვენებს რამდენჯერ შერწყმული იქნება ფიგურა თავისთან
სრული შემობრუნებით ამ ღერძის გარშემო (360 °):
იზოლირებულში გეომეტრიული ფორმებიშესაძლებელია
ნებისმიერი რიგის სიმეტრიის ღერძი, მაგრამ კრისტალური
პოლიჰედრა, ღერძის წესრიგი შეზღუდულია, შეიძლება ჰქონდეს
მხოლოდ შემდეგი მნიშვნელობები: n= 1, 2, 3, 4, 6. In
კრისტალური
პოლიედრები
შეუძლებელია
ცულები
მეექვსე მეხუთე და უმაღლესი რიგის სიმეტრიები. Ის მოგყვება
კრისტალური გარემოს უწყვეტობის პრინციპიდან.
სიმეტრიის ღერძების აღნიშვნები: ძველი - Ln (L1, L2, L3, L4, L6)
და
საერთაშორისო
არაბული
ნომრები,
მბრუნავი ღერძის რიგის შესაბამისი (1, 2, 3, 4, 6).

გრაფიკულად
მბრუნავი
პოლიგონები:
ცულები
გამოსახული

სიმეტრიის კლასის კონცეფცია
თითოეულ კრისტალურ პოლიედრონს აქვს კომპლექტი
სიმეტრიის ელემენტები. ერთმანეთთან შერწყმა, ელემენტები
ბროლის სიმეტრიები აუცილებლად იკვეთება და ამავე დროს
შესაძლებელია ახალი სიმეტრიის ელემენტების გამოჩენა.
კრისტალოგრაფიაში დადასტურებულია შემდეგი თეორემები
სიმეტრიის ელემენტების დამატება:
1. სიმეტრიის ორი სიბრტყის გადაკვეთის წრფე არის ღერძი
სიმეტრია, რომლისთვისაც ბრუნვის კუთხე ორჯერ აღემატება კუთხეს
თვითმფრინავებს შორის.
2. სიმეტრიის ორი ღერძის გადაკვეთის წერტილში გადის
სიმეტრიის მესამე ღერძი.
3. In
წერტილი
კვეთა
თვითმფრინავი
სიმეტრია
თან
მასზე პერპენდიკულარული ლუწი რიგის სიმეტრიის ღერძი
ჩნდება სიმეტრიის ცენტრი.
4. მეორე რიგის ღერძების რაოდენობა მთავარზე პერპენდიკულარული
უმაღლესი რიგის სიმეტრიის ღერძი (მესამე, მეოთხე,
მეექვსე) უდრის მთავარი ღერძის რიგითობას.

5. გასწვრივ გადამკვეთ სიმეტრიის სიბრტყეების რაოდენობა
უმაღლესი რიგის ძირითადი ღერძი, ამ ღერძის რიგის ტოლი.
სიმეტრიის ელემენტების ერთმანეთთან კომბინაციების რაოდენობა
კრისტალებში მკაცრად შეზღუდულია. ყველაფერი შესაძლებელია
მიღებულია კრისტალებში სიმეტრიის ელემენტების კომბინაციები
მკაცრად მათემატიკური, თეორემების გათვალისწინებით
სიმეტრიის ელემენტების დამატება.
თანდაყოლილი სიმეტრიის ელემენტების სრული ნაკრები
მოცემულ კრისტალს ეწოდება მისი სიმეტრიის კლასი.
მკაცრი მათემატიკური წარმოშობა აჩვენებს, რომ ყველა
შესაძლებელია
ამისთვის
კრისტალური
პოლიედრები
კომბინაციები
ელემენტები
სიმეტრია
დაქანცული
სიმეტრიის ოცდათორმეტი კლასი.

სივრცითი გისოსისა და ელემენტების ურთიერთობა
სიმეტრია
გარკვეული სიმეტრიის ელემენტების არსებობა განსაზღვრავს
გეომეტრია
სივრცითი
ბადეები,
დაკისრების
გარკვეული
ვადები
ზე
ორმხრივი
მდებარეობა
კოორდინატთა ღერძები და ღერძულ ერთეულთა თანასწორობა.
არსებობს ძირითადი წესებიკოორდინატთა ღერძების არჩევანი,
კრისტალური სიმეტრიის ელემენტების სიმრავლის გათვალისწინებით.
1. საკოორდინატო ცულები შერწყმულია სპეციალური ან ერთიანი
მიმართულებები,
არაგანმეორებადი
in
ბროლის
მბრუნავი ან ინვერსიული ღერძები, რისთვისაც
ღერძის ბრძანება ერთზე მეტია, ხოლო სიბრტყის ნორმალური
სიმეტრია.
2. თუ კრისტალში მხოლოდ ერთი განსაკუთრებული მიმართულებაა, მასთან ერთად
გააერთიანეთ ერთ-ერთი საკოორდინატო ღერძი, ჩვეულებრივ Z ღერძი. ორი
სხვა ღერძები განლაგებულია პერპენდიკულარულ სიბრტყეში
სპეციალური მიმართულება ბროლის კიდეების პარალელურად.
3. სპეციალური მიმართულებების არარსებობის შემთხვევაში კოორდინატთა ღერძები
არჩეულია სამის პარალელურად, რომლებიც არ დევს იმავე სიბრტყეში
ბროლის კიდეები.

ამ წესებიდან გამომდინარე, შეგიძლიათ მიიღოთ შვიდივე
კრისტალური სისტემები, ან სინგონიები. ისინი განსხვავდებიან
ერთმანეთისგან a, b, c და მასშტაბური ერთეულების შეფარდებით
ღერძული კუთხეები. სამი შესაძლებლობა: a b c, a=b c, a=b=c
დაუშვას
გავრცელება
ყველა
კრისტალოგრაფიული
კოორდინატთა სისტემები (სინგონია) სამ კატეგორიაში ქვედა, საშუალო და მაღალი.
თითოეული კატეგორია ხასიათდება გარკვეულის არსებობით
სიმეტრიის ელემენტები. ასე რომ, ყველაზე დაბალი კატეგორიის კრისტალებისთვის
არ არსებობს უმაღლესი რიგის ღერძები, ანუ ღერძი 3, 4 და 6, მაგრამ შეიძლება იყოს
მეორე რიგის ღერძი, სიბრტყეები და სიმეტრიის ცენტრი.
საშუალო კატეგორიის კრისტალებს უფრო მაღალი ღერძი აქვთ
წესრიგი, ასევე შეიძლება იყოს მეორე რიგის ცულები, თვითმფრინავები
სიმეტრია, სიმეტრიის ცენტრი.
ყველაზე სიმეტრიული კრისტალები ყველაზე მაღალს ეკუთვნის
კატეგორიები. მათ აქვთ რამდენიმე უმაღლესი რიგის ღერძი
(მესამე და მეოთხე), შეიძლება იყოს მეორე რიგის ცულები,
სიმეტრიის სიბრტყე და ცენტრი. თუმცა, ღერძები არ არის
მეექვსე შეკვეთა.

წყვეტისა და სივრცის სიმეტრიის ცნება
ჯგუფი
ხელმისაწვდომობა
32
კლასები
სიმეტრია
კრისტალური
პოლიედრა გვიჩვენებს, რომ მთელი მრავალფეროვნება გარეგანი
ბროლის ფორმები ემორჩილება სიმეტრიის კანონებს.
კრისტალების შიდა სტრუქტურის სიმეტრია, განლაგება
ნაწილაკები (ატომები, იონები, მოლეკულები) კრისტალების შიგნით უნდა
უფრო რთული, რადგან კრისტალების გარე ფორმა
შეზღუდულია და ბროლის გისოსი ვრცელდება
უსასრულო სივრცის ყველა მიმართულებით.
კრისტალებში ნაწილაკების განლაგების კანონები იყო
დააარსა დიდი რუსი კრისტალოგრაფი ე.ს.
ფედოროვი 1891 წელს იპოვეს 230 გზა
ნაწილაკების განლაგება სივრცულ გისოსში - 230
სივრცის სიმეტრიის ჯგუფები.

სივრცული გისოსების სიმეტრიის ელემენტები
ზემოთ აღწერილი სიმეტრიის ელემენტების გარდა (ცენტრ
სიმეტრია,
თვითმფრინავი
სიმეტრია,
მბრუნავი
და
ინვერსიული ღერძები), დისკრეტულ გარემოში, სხვა
ელემენტები
სიმეტრია,
დაკავშირებული
თან
უსასრულობა
სივრცითი გისოსები და პერიოდული გამეორება
ნაწილაკების განლაგებაში.
განვიხილოთ სიმეტრიის ახალი ტიპები, რომლებიც მხოლოდ თანდაყოლილია
დისკონტინიუმი. სამი მათგანია: თარგმანი, მოცურების თვითმფრინავი
ანარეკლები და ხვეული ღერძი.
თარგმანი არის ყველა ნაწილაკის პარალელურად გადატანა
მიმართულებები იმავე მიმართულებით იმავე მიმართულებით
ზომა.
თარგმანი სიმეტრიის მარტივი ელემენტია,
თანდაყოლილი თითოეულ სივრცულ გისოსში.

თარგმანის კომბინაცია სიმეტრიის სიბრტყით
იწვევს ძოვების ასახვის სიბრტყის გამოჩენას,
მბრუნავი ღერძით ტრანსლაციის კომბინაცია ქმნის
ხრახნიანი ღერძი.
სრიალის ასახვის თვითმფრინავი, ან თვითმფრინავი
slip არის ასეთი თვითმფრინავი, როდესაც აისახება
რომელსაც, როგორც სარკეში, თან თარგმანი მოჰყვა
მიმართულება, რომელიც დევს მოცემულ სიბრტყეში, ოდენობით
უდრის პირადობის პერიოდის ნახევარს მოცემულისთვის
მიმართულებები, სხეულის ყველა წერტილი გაერთიანებულია. პერიოდის ქვეშ
ვინაობა, როგორც ადრე, ჩვენ გავიგებთ მანძილს
წერტილებს შორის გარკვეული მიმართულებით (მაგალითად,
პერიოდები a, b, c ერთეულ უჯრედში არის წერტილები
იდენტურობა კოორდინატთა ღერძების გასწვრივ X, Y, Z).

სპირალური ღერძი არის სწორი ხაზი, რომლის გარშემოც არის ბრუნი
ზოგიერთი
კუთხე,
შესაბამისი
შეკვეთა
ცულები,
თან
შემდგომი ტრანსლაცია ღერძის გასწვრივ მრავალჯერადი
იდენტურობის პერიოდი t, აერთიანებს სხეულის წერტილებს.
სპირალური ღერძის აღნიშვნა ზოგადი ფორმით არის nS, სადაც n
ახასიათებს მბრუნავი ღერძის რიგითობას (n=1, 2, 3, 4, 6) და
St/n არის ღერძის გასწვრივ გადატანის რაოდენობა. ამავე დროს, ს S=0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. ასე რომ, მეორე რიგის სპირალური ღერძისთვის
თარგმანი არის t/2, მესამეს ხვეული ღერძისთვის
უმცირესი გადაცემის შეკვეთა ტ/3.
მეორე რიგის სპირალური ღერძის აღნიშვნა იქნება 21.
ნაწილაკების კომბინაცია მოხდება ღერძის გარშემო ბრუნვის შემდეგ
180°, რასაც მოჰყვება თარგმანი მიმართულებით,
ღერძის პარალელურად, t/2-ით.
მესამე რიგის სპირალური ღერძის აღნიშვნა იქნება 31.
თუმცა, შესაძლებელია ცულები თარგმანით, რომელიც არის უმცირესის ჯერადი.
მაშასადამე, შესაძლებელია ხვეული ღერძი 32 ტრანსლაციის 2ტ/3.

ღერძი 31 და 32 ნიშნავს ღერძის გარშემო ბრუნვას 120°-ით
საათის ისრის მიმართულებით, რასაც მოჰყვება ცვლა. ეს ხრახნები
ცულებს მარჯვენა ეწოდება. თუ შემობრუნება გაკეთდა
საათის ისრის საწინააღმდეგოდ, შემდეგ სიმეტრიის ცენტრის ღერძი
მარცხნივ ეძახიან. ამ შემთხვევაში მარცხნივ 31-ე ღერძის მოქმედება
იდენტურია ღერძის მოქმედებისა 32 მარცხნივ და 32 მარჯვნივ - 31
დატოვა.
ასევე შეიძლება განიხილებოდეს სიმეტრიის ხვეული ღერძი
მეოთხე და მეექვსე რიგი: ცულები 41 და 43 ცულები 61 და 65, 62
და 64. შეიძლება იყოს მარჯვნივ და მარცხნივ. ღერძების მოქმედება 21, 42 და
63 არ არის დამოკიდებული ღერძის გარშემო ბრუნვის მიმართულების არჩევანზე.
Ამიტომაც
მათ
არიან
ნეიტრალური.
პირობითი
სიმეტრიის ხვეული ღერძების აღნიშვნები:

სიმეტრიის სივრცის ჯგუფის აღნიშვნა
სივრცის ჯგუფის სიმბოლო შეიცავს სრულს
ინფორმაცია ბროლის სტრუქტურის სიმეტრიის შესახებ. Ზე
სივრცის ჯგუფის სიმბოლოში პირველი ადგილია
ასო, რომელიც ახასიათებს Bravais გისოსის ტიპს: P პრიმიტიული,
FROM
ბაზაზე ორიენტირებული,
მე
სხეულზე ორიენტირებული, F - სახეზე ორიენტირებული. AT
რომბოედრული სინგონია პირველ რიგში ასო R-ს აყენებს.
მოჰყვება ერთი, ორი ან სამი რიცხვი ან ასო,
მიუთითებს
ელემენტები
სიმეტრია
in
მაიორი
მიმართულებები, ისევე როგორც ეს კეთდება
სიმეტრიის კლასის აღნიშვნის შედგენა.
თუ სტრუქტურაში რომელიმე ძირითადი მიმართულებით
სიმეტრიის ორივე სიბრტყე და
სიმეტრიის ღერძი, უპირატესობა ენიჭება სიბრტყეებს
სიმეტრია და კოსმოსური ჯგუფის სიმბოლოში
იწერება სიმეტრიის სიბრტყეები.

თუ არსებობს მრავალი ღერძი, უპირატესობა ენიჭება
მარტივი ცულები - მბრუნავი და ინვერსიული, რადგან მათი
სიმეტრია უფრო მაღალია ვიდრე სიმეტრია
ხრახნიანი ღერძები.
კოსმოსური ჯგუფის სიმბოლოს ქონა, ადვილად შეიძლება
დაადგინეთ ბრავეის გისოსის ტიპი, უჯრედის სინგონია, ელემენტები
სიმეტრია ძირითად მიმართულებებში. დიახ, სივრცითი
ჯგუფი P42/მნმ (ფედოროვის დიტეტრაგონალური დიპირამიდის ჯგუფები
კეთილი
სიმეტრია,
135
ჯგუფი)
ახასიათებს ბრავეს პრიმიტიულ უჯრედს ტეტრაგონალში
სინგონია (მეოთხე რიგის ხვეული ღერძი 42 განსაზღვრავს
ტეტრაგონალური სინგონია).
ძირითადი მიმართულებები შემდეგია:
სიმეტრიის ელემენტები. მიმართულებით - Z ღერძი
ემთხვევა სპირალის ღერძს 42, რომელიც პერპენდიკულარულია
სიმეტრია მ. და მიმართულებით (X და Y ღერძი)
n ტიპის ძოვების ასახვის სიბრტყე მდებარეობს, ქ
მიმართულება გადის სიმეტრიის სიბრტყეს m.

დეფექტები კრისტალური სხეულების სტრუქტურაში
სხეულის დეფექტები იყოფა დინამიკურად
(დროებითი) და სტატიკური (მუდმივი).
1. დინამიური დეფექტები წარმოიქმნება როცა
მექანიკური, თერმული, ელექტრომაგნიტური
გავლენა კრისტალზე.
მათ შორისაა ფონონები - დროის დამახინჯება
გისოსების კანონზომიერება გამოწვეული თერმული
ატომების მოძრაობა.
2. სტატიკური დეფექტები
განასხვავებენ წერტილოვან და გაფართოებულ ნაკლოვანებებს
სხეულის სტრუქტურები.

წერტილოვანი დეფექტები: არაოკუპირებული გისოსები
(ვაკანსიები); ატომის გადაადგილება კვანძიდან შუალედში;
უცხო ატომის ან იონის შეყვანა გისოსში.
გაფართოებული დეფექტები: დისლოკაციები (კიდე და
ხრახნი), ფორები, ბზარები, მარცვლის საზღვრები,
სხვა ფაზის მიკროინკლუზიები. ნაჩვენებია ზოგიერთი დეფექტი
სურათზე.

ძირითადი თვისებები
მასალები

ძირითადი თვისებებია: მექანიკური, თერმული,
ელექტრო, მაგნიტური და ტექნოლოგიური, ასევე მათი
კოროზიის წინააღმდეგობა.
მასალების მექანიკური თვისებები ახასიათებს მათ შესაძლებლობას
გამოყენება დაუცველ პროდუქტებში
მექანიკური დატვირთვები. ასეთი თვისებების ძირითადი მაჩვენებლები
ემსახურება სიმტკიცის და სიხისტის პარამეტრებს. ისინი დამოკიდებულნი არიან არა მხოლოდ
მასალების ბუნება, არამედ ფორმა, ზომა და მდგომარეობა
ნიმუშების ზედაპირი, ისევე როგორც ტესტის რეჟიმები, პირველ რიგში,
დატვირთვის სიჩქარეზე, ტემპერატურაზე, მედიაზე ზემოქმედებაზე და სხვა
ფაქტორები.
სიმტკიცე არის მასალის თვისება, რომ გაუძლოს მოტეხილობას და
ასევე ნიმუშის ფორმის შეუქცევადი ცვლილება მოქმედების ქვეშ
გარე დატვირთვები.
დაჭიმვის სიძლიერე - დაძაბულობა, რომელიც შეესაბამება მაქსიმუმს
(ნიმუშის განადგურების მომენტში) დატვირთვის ღირებულებამდე. დამოკიდებულება
ნიმუშზე მოქმედი უდიდესი ძალა თავდაპირველ არეზე
მის ჯვარედინი კვეთა ეწოდება გატეხვის სტრესს და
აღვნიშნავთ σv.

დეფორმაცია არის ნაწილაკების ფარდობითი განლაგების ცვლილება
მასალა. მისი უმარტივესი ტიპებია დაძაბულობა, შეკუმშვა, მოხრა,
ირონია, გადატანა. დეფორმაცია - ნიმუშის ფორმისა და ზომის ცვლილება
დეფორმაციის შედეგი.
დეფორმაციის პარამეტრები – ფარდობითი დრეკადობა ε = (l– l0)/l0 (სად
l0 და l არის ნიმუშის ორიგინალური და დეფორმაციის შემდეგ სიგრძე), ათვლის კუთხე არის
სწორი კუთხის ცვლილება სხივებს შორის, რომლებიც გამოდიან ერთი წერტილიდან
ნიმუში, როდესაც ის დეფორმირებულია. დეფორმაციას ელასტიური ჰქვია თუ
იგი ქრება ტვირთის მოხსნის შემდეგ, ან პლასტმასის, თუ ეს ასე არ არის
ქრება (შეუქცევადია). მასალების პლასტიკური თვისებები
მცირე დეფორმაციები ხშირად უგულებელყოფილია.
დრეკადობის ზღვარი არის ძაბვა, რომლის დროსაც ხდება ნარჩენი დეფორმაციები (ე.ი.
ე) ნიმუშის გადმოტვირთვისას გამოვლენილი დეფორმაციები) მიღწევა
სპეციფიკაციებით დადგენილი მნიშვნელობა. როგორც წესი, დაშვება
ნარჩენი დეფორმაცია არის 10–3 ÷10–2%. ელასტიური ლიმიტი σy
ზღუდავს მასალის ელასტიური დეფორმაციის არეალს.
წარმოიშვა მოდულის კონცეფცია, როგორც მასალების ელასტიურობის მახასიათებელი
იდეალურად ელასტიური სხეულების განხილვისას, რომელთა დეფორმაცია ხაზოვანია
დამოკიდებულია ძაბვაზე. მარტივი გაჭიმვით (შეკუმშვით)
σ = Eε
სადაც E არის იანგის მოდული, ანუ გრძივი ელასტიურობის მოდული, რომელიც
ახასიათებს მასალების გამძლეობას ელასტიური დეფორმაციის მიმართ (დაჭიმვა, შეკუმშვა); ε არის ფარდობითი შტამი.

მასალაში ჭრის დროს ათვლის მიმართულებით და მის მიმართ ნორმალურის გასწვრივ
მხოლოდ ტანგენციალური სტრესები
სადაც G არის ათვლის მოდული, რომელიც ახასიათებს მასალის ელასტიურობას
ნიმუშის ფორმის შეცვლა, რომლის მოცულობა მუდმივი რჩება; γ არის კუთხე
ცვლა.
მასალის ყოვლისმომცველი შეკუმშვით ყველა მიმართულებით,
ნორმალური ძაბვა
სადაც K არის ნაყარი ელასტიურობის მოდული, რომელიც ახასიათებს
მასალის წინააღმდეგობა ნიმუშის მოცულობის ცვლილების მიმართ, არა
თან ახლავს მისი ფორმის ცვლილება; ∆ - ნათესავი
ნაყარი შეკუმშვა.
მუდმივი მნიშვნელობა, რომელიც ახასიათებს მასალების ელასტიურობას
ცალღეროვანი დაძაბულობა, არის პუასონის თანაფარდობა:
სადაც ε' არის ფარდობითი განივი შეკუმშვა; ε - ნათესავი
ნიმუშის გრძივი დრეკადობა.

სიმტკიცე არის მასალების მექანიკური მახასიათებელი,
კომპლექსი, რომელიც ასახავს მათ სიმტკიცეს, მოქნილობას, აგრეთვე
ნიმუშების ზედაპირის ფენის თვისებები. ის გამოხატავს საკუთარ თავს
მასალის წინააღმდეგობა ადგილობრივი პლასტმასის მიმართ
დეფორმაცია, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც მეტი
მყარი სხეული - ჩაღრმავება. დაჭერით indenter შევიდა ნიმუში ერთად
ბეჭდვის ზომების შემდგომი გაზომვა მთავარია
მასალების სიხისტის შეფასების ტექნოლოგიური მეთოდი. AT
დატვირთვის აპლიკაციის მახასიათებლების მიხედვით, დიზაინი
ჩაღრმავები და სიხისტის რიცხვების განსაზღვრა განასხვავებენ მეთოდებს
ბრინელი, როკველი, ვიკერსი, შორი. გაზომვისას
მიკროსიმტკიცე GOST 9450-76-ის მიხედვით ნიმუშის ზედაპირზე
რჩება უმნიშვნელო სიღრმის ანაბეჭდები, ამიტომ ასეთი
მეთოდი გამოიყენება, როდესაც ნიმუშები მზადდება ფოლგის სახით,
ფილმები, მცირე სისქის საფარები. განსაზღვრის მეთოდი
პლასტიკური სიხისტე არის ჩაღრმავება ნიმუშში
სფერული წვერი თანმიმდევრული გამოყენებით
სხვადასხვა დატვირთვები.

კოროზია არის თვისებების შეცვლის ფიზიკური და ქიმიური პროცესი, დაზიანება
მასალების სტრუქტურა და განადგურება მათი კომპონენტების გადასვლის გამო
ქიმიური ნაერთები გარემოს კომპონენტებით. ქვეშ
კოროზიის დაზიანება ეხება ნებისმიერ სტრუქტურულ დეფექტს
კოროზიის შედეგად მიღებული მასალა. თუ მექანიკური
ეფექტები აჩქარებს მასალების კოროზიას და კოროზია აადვილებს მათ
მექანიკური განადგურება, არის კოროზიულ-მექანიკური
მატერიალური ზიანი. მასალების დაკარგვა კოროზიის გამო და ხარჯები
მისგან მანქანებისა და აღჭურვილობის დაცვა მუდმივად იზრდება
ადამიანის საწარმოო საქმიანობის გააქტიურების გამო და
გარემოს დაბინძურება წარმოების ნარჩენებით.
მასალების წინააღმდეგობა კოროზიის მიმართ ყველაზე ხშირად ხასიათდება
კოროზიის წინააღმდეგობის პარამეტრის გამოყენებით - მნიშვნელობა, ორმხრივი
მასალის ტექნიკური კოროზიის მაჩვენებელი მოცემულ კოროზიულ სისტემაში.
ამ მახასიათებლის პირობითობა მდგომარეობს იმაში, რომ იგი არ ვრცელდება
მასალა, მაგრამ კოროზიის სისტემა. მასალის კოროზიის წინააღმდეგობა
არ შეიძლება შეიცვალოს კოროზიის სისტემის სხვა პარამეტრების შეცვლის გარეშე.
კოროზიისგან დაცვა არის კოროზიის მოდიფიკაცია
სისტემა, რაც იწვევს მასალის კოროზიის სიჩქარის შემცირებას.

ტემპერატურის მახასიათებლები.
სითბოს წინააღმდეგობა - მასალის შენარჩუნების ან ოდნავ შენარჩუნების თვისება
შეცვალოს მექანიკური პარამეტრები მაღალ ტემპერატურაზე. საკუთრება
ლითონები წინააღმდეგობას უწევს გაზების კოროზიულ ეფექტს მაღალ დონეზე
ტემპერატურას ეწოდება სითბოს წინააღმდეგობა. როგორც თვისება
დნებადი მასალების სითბოს წინააღმდეგობა გამოყენების ტემპერატურაზე
დარბილება.
სითბოს წინააღმდეგობა - მასალების თვისება, რომ გაუძლოს დიდი ხნის განმავლობაში
დეფორმაცია და მოტეხილობა მაღალ ტემპერატურაზე. ის
გამოყენებული მასალების ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელი
ტემპერატურა T > 0.3 Tm. ასეთი პირობები ხდება ძრავებში
შიდა წვის, ორთქლის ელექტროსადგურები, გაზის ტურბინები,
მეტალურგიული ღუმელები და სხვ.
დაბალ ტემპერატურაზე (ტექნოლოგიით - 0-დან -269 ° C-მდე) იზრდება
მასალების სტატიკური და ციკლური სიმტკიცე, მათი
მოქნილობა და სიმტკიცე, გაზრდილი მგრძნობელობა მტვრევადი მოტეხილობის მიმართ.
ცივი მტვრევადობა - მასალების მყიფეობის ზრდა შემცირებით
ტემპერატურა. მასალის მიდრეკილება მტვრევადი მოტეხილობისკენ განისაზღვრება იმით
ნიმუშების ზემოქმედების ტესტების შედეგების მიხედვით დაშვებისას ჭრილი
ტემპერატურა.

მასალების თერმული გაფართოება აღირიცხება განზომილებიანი ცვლილებით
და ნიმუშების ფორმა ტემპერატურის ცვლილებისას. გაზებისთვის, გამო
გაცხელებისას ნაწილაკების კინეტიკური ენერგიის ზრდა, სითხეებისთვის
ხოლო მყარი მასალები დაკავშირებულია თერმული ასიმეტრიასთან
ატომების ვიბრაციები, რის გამოც იზრდება ატომთაშორისი მანძილი
ტემპერატურა იზრდება.
რაოდენობრივად, მასალების თერმული გაფართოება ხასიათდება
მოცულობის გაფართოების ტემპერატურის კოეფიციენტი:
და მყარი მასალები - და ტემპერატურის კოეფიციენტი წრფივი
გაფართოებები (TKLR):
- ცვლილებები ხაზოვანი ზომის, ნიმუშების მოცულობისა და
ტემპერატურა (შესაბამისად).
ინდექსი ξ ემსახურება თერმული გაფართოების პირობების განსაზღვრას (ჩვეულებრივ -
მუდმივი წნევის დროს).
ექსპერიმენტულად, αV და αl განისაზღვრება დილატომეტრიით, რომელიც სწავლობს
გარე ფაქტორების გავლენის ქვეშ სხეულების ზომის ცვლილებების დამოკიდებულება.
განსაკუთრებული საზომი ხელსაწყოები– დილატომეტრები – განსხვავდება
სენსორების მოწყობილობა და ზომების რეგისტრაციის სისტემების მგრძნობელობა
ნიმუშები.

სითბოს სიმძლავრე - თანაფარდობა სხეულის მიერ მიღებული სითბოს დროს
მისი მდგომარეობის უსასრულო ცვლილება ნებისმიერ პროცესში, რათა
გამოწვეული ბოლო ტემპერატურის მატებით:
თერმოდინამიკური პროცესის ნიშნების მიხედვით, რომელშიც
მასალის სითბოს სიმძლავრე, განასხვავებენ სითბოს სიმძლავრეს მუდმივ მოცულობაში
და მუდმივი წნევით. მუდმივი გათბობის დროს
წნევის (იზობარული პროცესი) სითბოს ნაწილი იხარჯება გაფართოებაზე
ნიმუში, ხოლო ნაწილი - მასალის შიდა ენერგიის გასაზრდელად. სითბო,
მოხსენებული იმავე ნიმუშს მუდმივი მოცულობით (იზოქორული პროცესი),
იხარჯება მხოლოდ მასალის შიდა ენერგიის გაზრდაზე.
სპეციფიური სითბოს სიმძლავრე, J/(კგ K)], არის სითბოს სიმძლავრის თანაფარდობა მასასთან
სხეული. განასხვავებენ სპეციფიკურ სითბოს მუდმივ წნევაზე (cp) და
მუდმივ მოცულობაზე (cv). სითბოს სიმძლავრის თანაფარდობა რაოდენობასთან
ნივთიერებებს ეწოდება მოლური სითბოს სიმძლავრე (სმ), J / (mol⋅K). Ყველასთვის
ნივთიერებები ср > сv, იშვიათი (იდეალურთან ახლოს) აირებისთვის сmp – сmv =
R (სადაც R = 8,314 J/(mol⋅K) არის უნივერსალური აირის მუდმივი).

თბოგამტარობა არის ენერგიის გადაცემა სხეულის ცხელი ნაწილებიდან
ნაკლებად თბება თერმული მოძრაობისა და ურთიერთქმედების შედეგად
მიკრონაწილაკები. ეს მნიშვნელობა ახასიათებს სპონტანურს
მყარი ნივთიერებების ტემპერატურის გათანაბრება.
იზოტროპული მასალებისთვის მოქმედებს ფურიეს კანონი, რომლის მიხედვითაც
სიმკვრივის ვექტორი სითბოს ნაკადი q პროპორციული და საპირისპიროა
ტემპერატურის გრადიენტის T მიმართულებით:
სადაც λ არის თბოგამტარობა [W/(m K)] დამოკიდებულია
აგრეგაციის მდგომარეობა, ატომური და მოლეკულური აგებულება, სტრუქტურა,
ტემპერატურა და მასალის სხვა პარამეტრები.
თერმული დიფუზიურობა (მ2/წმ) არის საზომი
მასალის თბოიზოლაციის თვისებები:
სადაც ρ არის სიმკვრივე; Ოთხ - სპეციფიკური სითბომასალა ზე
მუდმივი წნევა.

მასალების ტექნოლოგიური თვისებები ახასიათებს შესაბამისობას
მასალები ტექნოლოგიურ გავლენას პროდუქტად გადამუშავების დროს. ცოდნა
ეს თვისებები საშუალებას გაძლევთ გონივრულად და რაციონალურად შეიმუშაოთ და
განახორციელოს პროდუქციის წარმოების ტექნოლოგიური პროცესები. მთავარი
მასალების ტექნოლოგიური მახასიათებლებია დამუშავების უნარი
ჭრა და წნევა, ჩამოსხმის პარამეტრები, შედუღება, ტენდენცია
დეფორმაცია და გამრუდება თერმული დამუშავებისას და ა.შ.
დამუშავების უნარი ხასიათდება შემდეგი მაჩვენებლებით:
მასალის დამუშავების ხარისხი - დამუშავებული ზედაპირის უხეშობა
და ნიმუშის განზომილებიანი სიზუსტე, ხელსაწყოს სიცოცხლე, წინააღმდეგობა
ჭრა - ჭრის სიჩქარე და ძალა, ჩიპის ფორმირების ტიპი. ღირებულებები
ინდიკატორები განისაზღვრება ნიმუშების შემობრუნებისას და შედარება
სტანდარტად აღებული მასალის პარამეტრები.
დამუშავება წნევით განისაზღვრება ტექნოლოგიური პროცესში
მასალების ტესტირება პლასტიკური დეფორმაციისთვის. შეფასების მეთოდები
წნევის დამუშავება დამოკიდებულია მასალების ტიპზე და მათ ტექნოლოგიაზე
დამუშავება. მაგალითად, ლითონების ტექნოლოგიური ტესტები მოსახვევად
ხორციელდება ნიმუშების წინასწარ განსაზღვრულ კუთხით მოხრით. ნიმუში ითვლება გაუძლო
ანალიზები, თუ არ გამოჩნდება მოტეხილობა, დელამინაცია, ცრემლები, ბზარები.
ფურცლები და ფირები შემოწმებულია ექსტრუზიისთვის სპეციალური გამოყენებით
დაჭერა. ნიმუშში ყალიბდება სფერული ხვრელი, რომელიც აჩერებს ნახატს ამ მომენტში
მატერიალური ნაკადის მიღწევა. შედეგი განისაზღვრება მაქსიმუმით
კარგად სიღრმე დაუზიანებელ ნიმუშებში.

მათ ახასიათებს ფხვნილის მასალების წნევით დამუშავება
სითხე, კომპაქტურობა და ფორმირებადობა. განსაზღვრის მეთოდი
სითხე ემყარება ფხვნილის ნიმუშის ვადის გასვლის დროის რეგისტრაციას
მისი სპონტანური დაღვრის პროცესი დაკალიბრებული
ძაბრის ხვრელი. ეს პარამეტრი აკონტროლებს შევსების სიჩქარეს.
ფხვნილის მასალების ფორმები წნევის დამუშავებისთვის.
ფხვნილის დატკეპნა ხასიათდება ნიმუშის მოცულობის დამოკიდებულებით
ფხვნილი წნევისგან - დაჭერის დიაგრამა. ფორმირებადობა - საკუთრება
ფხვნილი მასალა პროცესში მიღებული ფორმის შესანარჩუნებლად
დაჭერით.
მასალების ჩამოსხმის მახასიათებლები - კომპლექტი ტექნოლოგიური
ჩამოსხმის გზით ჩამოსხმის ფორმირების დამახასიათებელი ინდიკატორები
molten მასალები შევიდა mold. სითხე -
მდნარი მასალის თვისება ყალიბის შესავსებად დამოკიდებულია იმაზე
დნობის სიბლანტეზე, დნობისა და ჩამოყალიბების ტემპერატურაზე, გრადუსზე
ყალიბის კედლების დნობის დასველება და ა.შ. ფასდება სიგრძით
დნობის შევსება სწორი ან სპირალური არხით
სპეციალური ყალიბი. შესამცირებელი სამსხმელო - მოცულობის შემცირება
დნება თხევადი მდგომარეობიდან მყარზე გადასვლისას. პრაქტიკულად
შეკუმშვა განისაზღვრება, როგორც შესაბამისი ხაზოვანი ზომების თანაფარდობა
ფორმები და ჩამოსხმა უგანზომილებიანი შეკუმშვის კოეფიციენტის სახით,
ინდივიდუალური თითოეული მასალისთვის.

შედუღება - მასალის ფორმირების თვისება
შედუღებული სახსარი, რომლის შესრულებაც
შეესაბამება საბაზისო მასალის ხარისხს,
შედუღებული. შედუღება ფასდება
შედუღებული ნიმუშების გამოცდის შედეგები და
ძირითადი მასალის მახასიათებლები შედუღების ზონაში
ნაკერი. შემდეგის განსაზღვრის წესები
ლითონების შედუღების მაჩვენებლები: მექანიკური
შედუღებული სახსრების თვისებები, დასაშვები რეჟიმები
რკალის შედუღება და ზედაპირის შედუღება, შედუღების ხარისხი
სახსრები და შედუღება, გრძელვადიანი სიმტკიცე
შედუღებული სახსრები.

კრისტალოგრაფია არის მეცნიერება კრისტალების, კრისტალური ბუნებრივი სხეულების შესახებ. იგი სწავლობს კრისტალური ნივთიერებების ფორმას, შინაგან სტრუქტურას, წარმოშობას, განაწილებასა და თვისებებს.

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

კრისტალები არის ყველა მყარი სხეული, რომელსაც აქვს ატომების მოწესრიგებული განლაგების შედეგად პოლიედრონის ფორმა. კრისტალოგრაფიას უწოდებენ მეცნიერებას კრისტალების, კრისტალური ბუნებრივი სხეულების შესახებ. იგი სწავლობს კრისტალური ნივთიერებების ფორმას, შინაგან სტრუქტურას, წარმოშობას, განაწილებასა და თვისებებს. კრისტალები არის ყველა მყარი ნივთიერება, რომელსაც აქვს პოლიედრონის ფორმა, ატომების მოწესრიგებული განლაგების შედეგად. კუბურები კარგად ჩამოყალიბებული კრისტალების მაგალითია...

სათაური:

ცნობილია ხუთი ათასზე მეტი ტიპის კრისტალები. მათ აქვთ განსხვავებული ფორმა და სახეების განსხვავებული რაოდენობა. ბროლის ფორმა არის მისი ყველა სახის მთლიანობა. კრისტალოგრაფიაში მარტივი ფორმა არის იდენტური სახეების ნაკრები, რომლებიც დაკავშირებულია სიმეტრიის ელემენტებით. მარტივ ფორმებს შორის გამოიყოფა დახურული ფორმები, რომლებიც მთლიანად ხურავს სივრცის ნაწილს, მაგალითად, კუბს, რვააფეხას; გახსენით მარტივი ფორმები, მაგალითად, სხვადასხვა პრიზმები, სივრცე ...

სათაური:

სინგონია (ბერძნული σύν, „ერთად მიხედვით“ და γωνία, „კუთხე“ - სიტყვასიტყვით „მსგავსი კუთხე“) არის კრისტალების ერთ-ერთი დაყოფა მათი ერთეული უჯრედის ფორმის მიხედვით. სინგონია მოიცავს სიმეტრიის კლასების ჯგუფს, რომლებსაც აქვთ სიმეტრიის ერთი საერთო ან დამახასიათებელი ელემენტი ერთეულის მიმართულებების იგივე რაოდენობის. არსებობს შვიდი სინგონია: კუბური, ტეტრაგონალური (კვადრატული), ტრიგონალური, ექვსკუთხა, რომბული, მონოკლინიკური, ტრიკლინიკური.

სათაური:

"სიმეტრია" ბერძნულად ნიშნავს "პროპორციას" (განმეორებადობას). სიმეტრიული სხეულები და ობიექტები შედგება ეკვივალენტური, სწორად განმეორებადი ნაწილებისგან სივრცეში. განსაკუთრებით მრავალფეროვანია კრისტალების სიმეტრია. სხვადასხვა კრისტალები მეტ-ნაკლებად სიმეტრიულია. ეს არის მათი ყველაზე მნიშვნელოვანი და სპეციფიკური თვისება, რომელიც ასახავს შიდა სტრუქტურის კანონზომიერებას.

სათაური:

გეომეტრიული კრისტალოგრაფიის თვალსაზრისით, კრისტალი მრავალწახნაგოვანია. კრისტალების ფორმის დასახასიათებლად ვიყენებთ შეზღუდვის ელემენტების კონცეფციას. კრისტალების გარე ფორმა შედგება სამი შემზღუდველი ელემენტისგან: სახეები (სიბრტყეები), კიდეები (სახეების გადაკვეთის ხაზები) და ასპექტის კუთხეები.

სათაური:

კრისტალები წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც ნივთიერება იცვლება აგრეგაციის ნებისმიერი მდგომარეობიდან მყარ მდგომარეობაში. კრისტალების წარმოქმნის მთავარი პირობაა ტემპერატურის დაწევა გარკვეულ დონეზე, რომლის ქვემოთაც ნაწილაკები (ატომები, იონები), რომლებმაც დაკარგეს ზედმეტი თერმული მოძრაობა, ავლენენ თავიანთ თანდაყოლილ ქიმიურ თვისებებს და ჯგუფდებიან სივრცულ გისოსებად.