CRISTALOGRAFIE

Cristalografie- o știință care studiază cristalele, proprietățile lor, forma exterioară și motivele apariției lor, legate direct de mineralogie, matematică (sistemul de coordonate cartezian), fizică și chimie (problema apariției și creșterii cristalelor).Primele lucrări au fost făcut de Platon, Pitagora etc.

Până la începutul secolului al XIX-lea, cristalografia era descriptivă. Dar deja la începutul secolului al XIX-lea, matematica și fizica au fost dezvoltate, așa că și cristalografia a primit dezvoltarea sa. Mai ales la mijlocul secolului XX, odată cu apariția noilor tehnologii, cristalografia a căpătat un caracter experimental (creșterea și sintetizarea cristalelor). Până în prezent, se pot distinge următoarele secțiuni ale cristalografiei:

Până în prezent, se pot distinge următoarele secțiuni ale cristalografiei:

1. Cristalografie geometrică- studiază forma exterioară a cristalelor și modelele structurii lor interne.

2. Chimia cristalelor- studiază relația dintre structura internă a cristalelor și compoziția chimică a acestora.

3. Cristalografie fizică și chimică– studiază modelele de formare și creștere a cristalelor.

4. Cristalografie fizică- studiază proprietățile fizice ale cristalelor (optice, termice, electrice etc.), unde unele domenii au apărut ca științe separate (optica cristalului).

Solide cristaline și amorfe

Solidele sunt împărțite în:

1. amorf, unde particulele elementare sunt situate aleator, neregulat, ceea ce duce la deținerea proprietății de izotropie (aceleași proprietăți ale materiei în orice direcție). Corpurile amorfe sunt instabile și cu timpul devin cristaline (decristalizare).

2. cristalin, caracterizat printr-un aranjament ordonat de particule elementare care creează o structură cristalină reprezentată de o rețea spațială.

Rețea cristalină (spațială).

Celulă de cristal- un set de particule elementare situate în punctele corespunzătoare ale unui set infinit de paralelipipede care umple complet spațiul, fiind egale, orientate paralel și adiacente de-a lungul fețelor întregi (Fig. 1).

Elemente ale structurii rețelei spațiale:

1. Noduri- particulele elementare care ocupă o anumită poziție în rețea.

2. Rând- un set de noduri situate pe aceeași linie dreaptă printr-un anumit interval egal, numit intervalul rândului.

3. plasă plată- un set de noduri situate în același plan.

4. celulă elementară- un singur paralelipiped, a cărui repetare formează o rețea spațială.

Matematicianul Auguste Bravais a demonstrat că pot exista doar 14 rețele fundamental diferite. Parametrii celulei unitare determină tipul rețelei cristaline.

Cristal- un corp solid care are forma unui poliedru regulat, în care particulele elementare sunt dispuse regulat sub forma unei rețele cristaline.

Elemente de restricție de cristal:

fețe (planuri netede);

nervuri (linii de intersecție a fețelor);

vârf (punct de intersecție a muchiilor).

Relația formei exterioare a cristalului cu structura internă

1. Ochiurile plate corespund fețelor de cristal.

2. Rândurile corespund marginilor.

3. Nodurile corespund vârfurilor.

Dar numai acele ochiuri și rânduri plate corespund fețelor și marginilor care au cele mai mari reticular densitate este numărul de noduri pe unitate de suprafață a unei grile plane sau unitate de lungime a unui rând.

De aici, Euler a derivat legea: „Suma numărului de fețe și vârfuri este egală cu numărul de muchii plus 2”.

Proprietățile de bază ale cristalelor

Structura internă regulată a cristalelor sub formă de rețea spațială le determină cele mai importante proprietăți:

1. Uniformitate sunt aceleași proprietăți ale cristalului în direcții paralele.

2. Anizotropie- proprietăți diferite ale cristalului în direcții neparalele (de exemplu, dacă mineralul disten ("sten" - rezistență) este zgâriat de-a lungul alungirii, atunci duritatea sa este de 4,5, iar dacă este în direcția transversală, duritatea este de 6 -6,5).

3. Capacitatea de a se autolimita– în condiții favorabile de creștere, cristalul capătă forma unui poliedru regulat.

4. Simetrie.

Simetria cristalului

Simetrie – (din grecescul „sym” – similar, „metrios” – măsurare, distanță, mărime) – repetarea regulată a fețelor, muchiilor, vârfurilor identice ale unui cristal în raport cu niște imagini geometrice auxiliare (linie dreaptă, plan, punct). Imaginile geometrice auxiliare, cu ajutorul cărora se dezvăluie simetria unui cristal, se numesc elemente de simetrie.

Elementele de simetrie ale unui cristal includ axa de simetrie (L - din linia engleză - linie), planul de simetrie (P - din jocul englezesc - plan), centrul de simetrie (C - din centrul englez - centru). ).

Axa de simetrie- o linie dreaptă, la întoarcerea în jurul ei cu 360 °, cristalul este combinat de mai multe ori cu poziția inițială.

Unghiul elementar de rotație a - poate fi egal cu 60°, 90°, 120°, 180°.

Ordinea axei de simetrie este numărul de combinații ale cristalului cu poziția sa inițială în timpul rotației la 360°.

Axele de simetrie ale ordinului al doilea, al treilea, al patrulea și al șaselea sunt posibile într-un cristal. Axele de simetrie ale a cincea și mai mult decât a șasea nu se întâmplă. Ordinea axelor de simetrie se notează cu L 6 , L 4 , L 3 , L 2 .

Numărul posibil de axe de simetrie de același ordin este următorul:

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

L4 - 0, 1, 3;

Planul de simetrie- un plan care împarte cristalul în două părți egale în oglindă.

Centrul de simetrie- un punct din interiorul cristalului în care liniile se intersectează și bisectează, conectând fețe, muchii sau vârfuri identice opuse ale cristalului. Din această definiție urmează regula: dacă există un centru de simetrie într-un cristal, atunci fiecare față trebuie să aibă o față opusă, egală, paralelă și invers direcționată.

Se obișnuiește să scrieți totalitatea tuturor elementelor de simetrie disponibile într-o linie, fără semne de punctuație între ele, în timp ce mai întâi sunt indicate axele de simetrie, începând de la cea mai mare ordine, apoi planul de simetrie și pe ultimul loc, dacă există, se înregistrează centrul de simetrie.

Clasificarea cristalelor

În funcție de totalitatea elementelor de simetrie din ele, cristalele sunt combinate în clase. În 1830, omul de știință F. Hessel, prin calcule matematice, a ajuns la concluzia că în total sunt posibile 32 de combinații diferite de elemente de simetrie în cristale. Este setul de elemente de simetrie care definește clasa.

Clasele sunt combinate în singoii. Clasele caracterizate prin unul sau mai multe elemente de simetrie identice sunt grupate într-o singură singonie. Syngonium cunoscut 7.

După gradul de simetrie, singoniile se combină în subdiviziuni mai mari - categorii: superioare, mijlocii, inferioare (tabel).

Forme de cristal

1. Simplu - cristale în care toate fețele au aceeași formă și aceeași dimensiune. Dintre formele simple se disting:

închis - închide complet spațiul cu fețele lor (poliedre regulate);

deschise - nu închid complet spațiul și pentru a le închide sunt implicate alte forme simple (prisme etc.)

2. O combinație de forme simple - un cristal pe care sunt dezvoltate fețe care diferă unele de altele ca formă și dimensiune. Câte tipuri diferite de fațete sunt pe un cristal, același număr de forme simple participă la această combinație.

Nomenclatura formelor simple

Numele se bazează pe numărul de fețe, forma fețelor, secțiunea formei. Numele formelor simple folosesc termeni greci:

· mono- unul, numai;

· di, bi- de două-, de două ori;

· Trei- trei-, trei-, trei ori;

· tetra- patru, patru, patru ori;

· penta- cinci, cinci;

· hexa- sase-, sase;

· octa- opt, opt;

· dodeca- doisprezece-, doisprezece;

· hedron- margine;

· gonio- colt;

· sin- asemănătoare;

· pinakos- masa, tabla;

· clin- pantă;

· poli- mulți;

· rocknos- oblic, neuniform.

De exemplu: un pentagondodecaedru (cinci, unghi, doisprezece - 12 pentagoane), o dipiramidă tetragonală (un patrulater la bază și două piramide).

Sisteme de axe cristalografice

Axele cristalografice- direcții în cristal paralele cu muchiile sale, care sunt luate ca axe de coordonate.Axa x este III, axa y II, axa z I.

Direcțiile axelor cristalografice coincid cu rândurile rețelei spațiale sau sunt paralele cu acestea. Prin urmare, uneori, în locul denumirilor axelor I, II, III, se folosesc denumiri ale segmentelor individuale a, b, c.

Tipuri de axe cristalografice:

1. Sistem triaxial dreptunghiular (Fig. 2). Apare atunci când direcțiile sunt orientate perpendicular una pe cealaltă. Folosit în sisteme cubic (a=b=c), tetragonal (a=b≠c) și rombic (a≠b≠c).

2. Sistem cu patru axe (Fig. 3). A patra axă este orientată vertical, iar trei axe sunt desenate la 120° într-un plan perpendicular pe ea. Folosit pentru cristale hexagonale și trigonale, a=b≠c

3. oblic sistem (Fig. 4). a=γ=90°, b≠90°, a≠b≠c. Este folosit pentru a instala cristale de sistem monoclinic.

4.
Sistem oblic (Fig. 5). a≠γ≠b≠90°, a≠b≠c. Folosit pentru cristale triclinice.

Legea numerelor întregi

Aceasta este una dintre cele mai importante legi ale cristalografiei, numită și legea lui Haüy, legea raționalității raporturilor duble, legea raționalității raporturilor parametrilor. Legea spune: „Raporturile duble ale parametrilor tăiați de oricare două fețe ale unui cristal pe cele trei muchii care se intersectează sunt egale cu rapoartele numerelor întregi și ale numerelor relativ mici”.

1. Selectăm trei muchii neparalele care se intersectează în punctul O. Luăm aceste muchii ca axe cristalografice (Fig. 6).

2. Selectăm două fețe A 1 B 1 C 1 și A 2 B 2 C 2 pe cristal, iar planul A 1 B 1 C 1 nu este paralel cu planul A 2 B 2 C 2 , iar punctele se află pe axele cristalografice.

3. Segmentele tăiate de fețe pe axele cristalografice se numesc parametri feței. În cazul nostru OA 1 , OA 2 , OB 1 , OB 2 , OC 1 , OC 2 .

, unde p, q, r sunt numere raționale și relativ mici.

Legea se explică prin structura rețelei cristaline. Direcțiile alese ca axe corespund rândurilor rețelei spațiale.

Simboluri ale feței

Pentru a obține un simbol al feței, trebuie să setați cristalul în axele cristalografice corespunzătoare, apoi selectați o singură față– față, ai cărui parametri de-a lungul fiecărei axe cristalografice sunt luați ca unitate de măsură (cu alte cuvinte, ca segment de scară). Ca urmare, raportul parametrilor va caracteriza poziția feței în axele cristalografice.

Este mai convenabil să folosiți nu parametrii, dar indici feței– mărimi inverse parametrilor: . Indicii sunt scriși în formă creț (caracterizează o formă simplă ca întreg, de exemplu (hkl) sau (hhl)) sau paranteze (se referă direct la o anumită față, de ex. (hhl) sau (hlh) ) fără semne de punctuație. Dacă se obține un indice negativ, atunci acesta poate fi arătat prin semnul vectorial - (hkl). Indicii pot fi indicați și prin valori numerice, cum ar fi (321), (110) sau (hk0). „0” - înseamnă că fața este paralelă cu axa.

Modalități de formare a cristalelorîn

Cristalele se pot forma din toate stările agregate ale materiei, atât în ​​condiții naturale, cât și de laborator.

Stare gazoasă - fulgi de zăpadă (cristale de gheață), îngheț, placă, sulf nativ (în timpul erupțiilor vulcanice, cristalele de sulf se depun pe pereții craterelor); în industrie - cristale de iod, magneziu. Sublimarea- procesul de formare a cristalelor dintr-o substanta gazoasa.

Stare lichidă - formarea de cristale din topitură și din soluție. Formarea tuturor rocilor intruzive are loc din topituri (topiri magmatice ale mantalei), cand principalul factor este scaderea temperaturii. Dar cea mai comună este formarea de cristale din soluții. În natură, aceste procese sunt cele mai frecvente și intense. În special formarea de cristale din soluții este tipică pentru uscarea lacurilor.

Starea solidă este în principal procesul de tranziție a unei substanțe amorfe într-una cristalină (decristalizare), în conditii naturale aceste procese sunt activ temperaturi mari ah si presiuni.

Apariția cristalelor

Soluțiile diferă în funcție de gradul de concentrație al substanței în ele:

nesaturat (subsaturat) - puteți adăuga o substanță și va continua să se dizolve;

saturat - adăugarea unei substanțe nu duce la dizolvarea acesteia, precipită;

suprasaturat (suprasaturat) - se formează dacă o soluție saturată intră în condiții în care concentrația substanței depășește semnificativ limita de solubilitate; solventul începe să se evapore mai întâi.

De exemplu, formarea unui nucleu cristalin de NaCl:

1. Cristal unidimensional (datorită atracției ionilor, se formează o serie), (Fig. 7);

2. Cristal 2D (grilă plată), (Fig. 8);

3. Rețea cristalină primară (nucleu de cristal de aproximativ 8 celule unitare), (Fig. 9).

Fiecare cristal are propriul lanț de formare (pentru un cristal de sare - un cub), dar mecanismul va fi întotdeauna același. În condiții reale, de regulă, fie o impuritate străină (un grăunte de nisip), fie cea mai mică particulă a substanței din care va fi construit cristalul servește drept centru de cristalizare.

creșterea cristalelor

Până în prezent, există două teorii principale care descriu creșterea cristalelor. Prima dintre ele se numește teoria Kossel-Stransky. (Fig. 10). Conform acestei teorii, particulele se atașează la cristal în mod predominant în așa fel încât cea mai mare energie este eliberată. Acest lucru se explică prin faptul că orice proces devine „mai ușor” dacă se eliberează energie.

ȘI- cantitatea maximă de energie este eliberată (când particula atinge acest unghi triedric).

B- se va elibera mai putina energie (unghi diedru).

LA- se eliberează un minim de energie, cel mai improbabil caz.

În timpul creșterii, particulele vor cădea mai întâi în poziție ȘI, apoi în B si in sfarsit in LA. Un nou strat nu va începe să crească pe cristal până când stratul este complet construit.

Această teorie explică pe deplin creșterea cristalelor cu fețe netede ideale cu mecanismul de creștere strat cu strat a fețelor.

Dar în anii 30 ai secolului XX, s-a dovedit că fețele de cristal sunt întotdeauna distorsionate sau au un fel de defecte, prin urmare, în condiții reale, fețele de cristal sunt departe de a fi planuri ideal netede.

A doua teorie a fost propusă de G.G. Lemmlein, ținând cont de faptul că fețele cristalelor nu sunt ideale, a dezvoltat teoria dislocației (creșterea dislocației) - deplasare. Datorită dislocarii șurubului, există întotdeauna un „pas” pe suprafața cristalului, de care particulele unui cristal în creștere sunt cel mai ușor atașate. Teoria dislocarii si, in în special, teoria dislocarii șurubului (Fig. 11, 12), face întotdeauna posibil ca creșterea fețelor să continue, deoarece există întotdeauna loc pentru o atașare favorabilă a unei particule la o rețea cristalină dislocată. Ca urmare a unei astfel de creșteri, suprafața feței capătă o structură spiralată.

Ambele teorii, creșterea cristalului perfectă și imperfectă, se completează reciproc, fiecare dintre ele se bazează pe aceleași legi și principii și permit pe deplin caracterizarea tuturor problemelor de creștere a cristalului.

Rata de creștere a fațetelor

Rata de mișcare a marginii- valoarea segmentului normal cu planul său, pe care fața dată se mișcă pe unitatea de timp (Fig. 13).

Rata de creștere a diferitelor fețe de cristal este diferită. Fațetele cu o rată de mișcare mai mare scad treptat în dimensiune, sunt înlocuite cu fețe în creștere cu o rată de mișcare scăzută și pot dispărea complet de pe suprafața cristalului. (Fig. 14). În primul rând, pe cristal se dezvoltă fețele cu cea mai mare densitate reticulară.

Rata de creștere a marginii depinde de mulți factori:

intern si extern. Dintre factorii interni, cea mai mare influență asupra ritmului de creștere a fețelor o exercită densitatea lor reticulară, care este exprimată prin legea lui Bravais: „Cristalul este acoperit cu fețe cu o densitate reticulară mai mare și cea mai mică rată de creștere”.

Factorii care afectează forma unui cristal în creștere

Factorii sunt împărțiți în interni (ceea ce este direct legat de proprietățile ionilor sau atomilor sau al rețelei cristaline) și externi: presiune, precum și:

1. Fluxuri de concentrare. Când un cristal crește într-o soluție, există o regiune cu o temperatură puțin mai mare în apropierea acestuia (particulele sunt atașate astfel încât să se elibereze cât mai multă energie) și cu o densitate redusă a soluției (cristalul în creștere este alimentat) (Fig. 15). ). Când se dizolvă, totul se întâmplă invers.

Fluxurile joacă un rol dublu: fluxurile care se mișcă constant în sus aduc noi porțiuni de materie, dar deformează și forma cristalelor. Hrănirea are loc doar de jos, mai puțin din lateral și aproape deloc de sus. La creșterea cristalelor în condiții de laborator, ele încearcă să excludă influența fluxurilor de concentrare, pentru care folosesc diferite metode: metoda creșterii dinamice a cristalelor, metoda amestecării artificiale a soluției etc.

2. Concentrația și temperatura soluției. Influențează întotdeauna forma cristalelor.

Efectul concentrației soluției asupra formei cristalelor de alaun (concentrația crește de la 1 la 4):

1 - un cristal sub formă de octaedru;

2.3 - o combinație de mai multe forme simple;

4 - un cristal cu o dezvoltare predominantă a feței octaedrice, forma se apropie de sferică.

Efectul temperaturii asupra epsomitei:

Odată cu creșterea temperaturii, cristalele de epsomit capătă o formă prismatică mai groasă, iar la o temperatură scăzută - o lentilă subțire.

3. Impurități de materii străine. De exemplu, un octaedru de alaun se transformă într-un cub atunci când crește într-o soluție cu un amestec de borax.

4. Altele.

Legea constanței unghiurilor fațete

Pe la mijlocul secolului al XVII-lea, în 1669, omul de știință danez Steno a studiat mai multe cristale de cuarț și și-a dat seama că oricât de mult ar fi distorsionat cristalul, unghiurile dintre fețe rămân neschimbate. La început, legea a fost tratată cu rece, dar după 100 de ani de cercetări de către Lomonosov și savantul francez Romeu-Delille, independent unul de celălalt, au confirmat această lege.

Până în prezent, legea are un alt nume - legea Steno-Lomonosov-Roma-Dilille). Legea constanței unghiurilor feței: „În toate cristalele aceleiași substanțe, unghiurile dintre fețele și muchiile corespunzătoare sunt constante”. Această lege se explică prin structura rețelei cristaline.

Pentru a măsura unghiurile dintre fețe, se folosește un dispozitiv goniometru (similar cu un amestec de raportor și riglă). Pentru măsurători mai precise, un goniometru optic inventat de E.S. Fedorov.

Cunoscând unghiurile dintre fețele unui cristal al unei substanțe, este posibil să se determine compoziția unei substanțe.

Intercreșteri de cristale

Printre intercreșterile de cristale, se disting două grupuri principale:

1. Neregulat - intercreșteri de cristale, care nu sunt interconectate și nu sunt orientate între ele în spațiu (druză).

2. Obisnuit:

paralel;

Gemenii.

Îmbinare paralelă cristale sunt mai multe cristale din aceeași substanță, care pot fi de dimensiuni diferite, dar orientate paralel între ele, rețeaua cristalină din această îmbinare este conectată direct într-unul singur.

sceptrul articulației- cristalele de cuarț mai mici cresc împreună cu un cristal mai mare.

Duble

Dubla- o creștere naturală a două cristale, în care un cristal este o imagine în oglindă a celuilalt, sau o jumătate a gemenului este îndepărtată de cealaltă prin rotire la 180 °. Din punct de vedere al mineralogiei, la orice geamăn, un unghi intern de reintrare este întotdeauna vizibil. (Fig. 16).

Elemente gemene:

1. Plan geamăn - un plan în care se reflectă două părți ale unui geamăn.

2. Axa geamănă - o axă, la întoarcerea în jurul căreia o jumătate a gemenului se transformă în a doua.

3. Plan de fuziune - planul de-a lungul căruia cele două părți ale gemenului sunt adiacente una cu cealaltă. În cazuri speciale, planul dublu și planul de fuziune coincid, dar în majoritatea cazurilor nu este cazul.

Combinația și natura tuturor celor trei elemente ale gemenului determină legile înfrățirii: „spinel”, „galic”, etc.

Gemeni încolțiți Un cristal crește printr-un alt cristal. Dacă sunt implicate mai multe cristale, se disting în mod corespunzător tees, cvadruplu etc. (în funcție de numărul de cristale).

Gemeni polisintetici- o serie de cristale îngemănate dispuse astfel încât fiecare două adiacente să fie situate unul față de celălalt într-o orientare dublă, iar cristalele care trec prin unul sunt orientate paralel unul cu celălalt (Fig. 17).

Înfrățirea polisintetică pe cristale naturale se manifestă adesea sub formă de hașurare paralelă subțire (cusături duble).

Forme de cristale naturale

Dintre cristale, se obișnuiește să se distingă:

· ideal- acele cristale in care toate fetele de aceeasi forma simpla sunt la fel ca marime, forma, distanta fata de centrul cristalului;

· real- se întâlnesc cu anumite abateri de la formele ideale.

În cristalele naturale (reale), dezvoltarea neuniformă a fețelor de aceeași formă dă impresia de simetrie mai scăzută. (Fig. 18).

În cristalele reale, fețele sunt departe de a fi planuri corecte din punct de vedere matematic, deoarece pe fețele cristalelor reale există diverse complicații sub formă de umbrire, modele, gropi, creșteri, i.e. sculpturi. Alocați: model asemănător parchetului, umbrire pe față, vicinale (sunt zone mici ale feței cristalului, ușor deplasate din direcția feței). În cristalele reale, formele complicate de cristale sunt foarte frecvente.

Când se abate de la condițiile normale de creștere, cristale scheletice- cristale pe care marginile și vârfurile sunt predominant dezvoltate, iar fețele sunt în urmă în dezvoltare (de exemplu, fulgii de zăpadă). Cristale antischeletice- fațetele sunt predominant dezvoltate, în timp ce marginile și vârfurile rămân în urmă în dezvoltare (cristalul capătă o formă rotunjită, diamantul se găsește foarte des în această formă).

Există și cristale răsucite, despicate, deformate.

Structura internă a cristalelor

Structura internă a cristalelor este foarte adesea zonală. Fiecare schimbare compoziție chimică soluția în care crește cristalul provoacă propriul strat. Structura zonală se datorează pulsațiilor și modificărilor compoziției chimice a soluțiilor de furaj, adică. în funcție de ceea ce a mâncat cristalul în tinerețe, acesta va schimba, de exemplu, culoarea zonelor.

În fractura transversală se observă o structură sectorială, care este strâns legată de zonare și se datorează modificărilor în compoziția mediului.

Incluziuni în cristale

Toate incluziunile sunt împărțite în omogene și eterogene. Ele sunt, de asemenea, împărțite în funcție de timpul formării în:

1. Reziduu (relicvă) - o fază solidă, reprezentând o substanță care a existat chiar înainte de creșterea cristalului.

2. Singenetice - incluziuni care au apărut odată cu creșterea cristalelor.

3. Epigenic - apar după formarea cristalelor.

De cel mai mare interes pentru cristalografie sunt incluziunile reziduale și singenetice.

Metode de studiere a incluziunilor în cristale

I.P. Ermakov și Yu.A. Dolgov a avut o mare contribuție la studiul incluziunilor, iar astăzi există două metode principale pentru studiul incluziunilor din cristale:

1. Metoda de omogenizare– un grup de metode bazate pe principiul transformării incluziunilor într-o stare omogenă; de regulă, acest lucru se realizează prin încălzire. De exemplu, bulele dintr-un cristal sunt lichide, iar atunci când sunt încălzite la o anumită temperatură, devin omogene, adică. lichidul devine gaz. În principal, această metodă funcționează pe cristale transparente.

2. Metoda de decriptare- prin modificarea temperaturii și presiunii, cristalul și incluziunile sale sunt scoase din echilibru și incluziunile sunt aduse la explozie.

Ca urmare, se obțin date despre temperatura și presiunea formării unui cristal cu gaze închise, lichide sau o fază solidă sub forma unei incluziuni.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Găzduit la http://www.allbest.ru/

1 . caracteristici generale discipline geologice

Științele mineralogiei, cristalografiei și petrografiei s-au separat istoric de știința compoziției materialelor, structurii și istoriei dezvoltării pământului numită geologie.

Cristalografie studiază formarea, forma și proprietățile fizico-chimice ale cristalelor care alcătuiesc diferite minerale.

Metalografie- o știință care studiază structura și proprietățile metalelor și stabilește o relație între compoziția, structura și proprietățile acestora.

Mineralogie s-a remarcat ca știința compușilor chimici naturali numiți minerale. Mineralogia studiază compoziția și structura mineralelor, condițiile de formare și schimbare a acestora.

Petrografie- știința rocilor, compoziția lor, structura, clasificarea, condițiile de apariție.

Aceste științe sunt indisolubil legate de nevoile practice ale industriilor metalurgice și ale altor industrii. Nu există o singură industrie în care să nu fie folosite mineralele formă naturală, sau orice componente derivate din acestea. Cunoașterea mineralelor, compoziția lor, diverse proprietăți și domenii de aplicare practică sunt necesare specialiștilor care lucrează în diverse industrii.

Minerale numiți elementele chimice sau compușii formați în scoarța terestră, învelișul de apă sau atmosferă ca urmare a diferitelor procese fizico-chimice (fără nicio intervenție).

Mineralele pot fi unul element chimic: diamant (C); grafit (C); sulf (S); aur (Au) sau pot fi compuși cu compoziție constantă sau variabilă:

Compuși cu compoziție constantă (avalanșă; cuarț; calciu)

Compuși cu compoziție variabilă: olivine variind în compoziție de la forsterită Mg 2 (SiO 4) până la fayalita Fe 2 (SiO 4).

Majoritatea mineralelor sunt substanțe solide, cristaline. Deși mineralele individuale se găsesc într-o formă criptocristalină (de obicei, o stare dispersată în coloid).

În natură, mineralele pot fi împrăștiate sub formă de particule minuscule sau prezente în grupuri mari. În același timp, pot apărea minerale din aceeași substanță formă diferită. Acest lucru provoacă dificultăți în determinarea externă a mineralelor incluse în orice rocă.

În prezent, se cunosc aproximativ 3800 de minerale diferite, dintre care doar 250-300 sunt răspândite și au valoare practică. Acestea sunt minereuri de metale feroase, neferoase și metale rare, materii prime pentru producție materiale de construcții, materii prime pentru industria chimică, pietre prețioase și alte pietre.

Deoarece mineralele au aranjarea regulată corectă a atomilor, datorită structurii lor cristaline, lichide, gaze, artificiale. corpuri solideși substanțe atmosferice naturale.

Mineralele diferă unele de altele prin compoziția chimică și structura cristalină.

Se numesc minerale care au aceeași structură cristalină, dar diferă ca compoziție chimică izomorfă.

Se numesc minerale cu aceeași compoziție chimică, dar cu structură cristalină diferită polimorfă(un exemplu de minerale polimorfe: diamant și grafit).

1.1 Morfologia mineralelor (forme de găsire a mineralelor în natură)

În natură, mineralele se găsesc sub formă de:

monocristale;

dublu;

unitati.

dublura numită o astfel de creștere naturală a două cristale, în care un individ poate fi obținut de la altul fie prin reflexie într-un anumit plan (geamăn), fie prin rotație în jurul unei anumite axe (geamăn).

Cel mai adesea, mineralele apar sub formă de agregate neregulate aleatorii. agregate. Agregatele pot consta din cristale dintr-un mineral (agregate monominerale) sau mai multe agregate (agregate poliminerale).

Agregatele sunt împărțite în:

Granulație grosieră (mai mult de 5 mm);

Granulație medie (1-5 mm);

Granulație fină (mai puțin de 1 mm).

Formele boabelor care alcătuiesc agregatele sunt: ​​solzoase, fibroase, pământoase. Se disting următoarele tipuri morfologice de agregate:

Drusele sunt intercreșteri de cristale bine formate, diferite ca înălțime și orientate diferit, dar atașate la un capăt de o bază plată sau concavă comună.

Secrețiile sunt formațiuni minerale care umplu golurile din roci. Umplerea golurilor are loc ca urmare a depunerii treptate a substanțelor pe pereții lor de la periferie la centru.

Concreții - formațiuni de formă rotunjită, având de obicei o structură radiantă sau înveliș. Spre deosebire de secreție, depunerea unei substanțe are loc de la centru spre periferie.

Ooliții sunt formațiuni sferice mici, cu o structură de coajă concentrică.

Pseudooliti - formațiuni asemănătoare ca formă cu ooliții, dar care nu au o structură de coajă concentrică.

Dendritele sunt agregate asemănătoare copacilor care seamănă cu frunzele de ferigă, ramurile copacilor.

1.2 Proprietăți fizice minerale

Principalele proprietăți fizice ale mineralelor care fac posibilă determinarea acestora prin caracteristici externe includ: culoarea, culoarea liniei, nuanța, luciul, gradul de transparență, duritatea, clivajul, fractura, greutatea specifică, magnetismul, fragilitatea, maleabilitatea, flexibilitatea etc.

Culoare este una dintre proprietățile fizice caracteristice ale mineralelor. Pentru acelasi mineral, in functie de compozitia chimica, structura, impuritatile mecanice si chimice, culoarea poate fi variata. După culoare, se pot judeca condițiile de formare a mineralelor și apartenența lor la un anumit depozit.

Academicianul A.E. Fersman distinge trei tipuri de culori minerale: idiocromatice, alocromatice și pseudocromatice.

Idiocromatic - culoarea proprie a mineralului.

Alocromatic - o consecință a prezenței în mineral a incluziunilor de impurități mecanice străine.

Pseudocromatic - fenomenul de difracție a razelor de lumină din orice fisuri interne.

Culoarea liniuței- o urmă lăsată de un mineral pe o farfurie de porțelan neglazuită. Aceasta este culoarea pulberii minerale zdrobite.

decolorare- fenomenul când un mineral, pe lângă culoarea principală dintr-un strat subțire de suprafață, are o culoare suplimentară.

Clivaj- capacitatea unor minerale de a se scinda sau despica de-a lungul anumitor planuri cu formarea de suprafete netede, uniforme, lucioase.

1.3 Geneza minerală (aproximativformarea mineralelor în natură)

Procesele de formare a mineralelor pot fi împărțite în:

1) Endogen (care are loc în interiorul pământului și asociat cu activitatea magmatică);

2) Exogen (apar la suprafața pământului, manifestat în acțiunea agenților atmosferici și la suprafața soluțiilor apoase, precum și în activitatea biochimică a organismelor (oxidare, descompunere);

3) Metamorfic (care apare ca urmare a transformării rocilor formate anterior atunci când condițiile fizice și chimice se schimbă.

Paragenehesteminerale.

Parageneza este apariția comună a mineralelor în natură, datorită procesului comun de formare a acestora. Mineralele pot fi formate secvenţial sau simultan.

1.4 Pmetrografieeu

Petrografie- o știință care studiază rocile, compoziția lor minerală și chimică, structura, distribuția și condițiile de formare.

stânci numite agregate minerale de compoziție chimică și minerală mai mult sau mai puțin constantă, ocupând zone semnificative ale scoarței terestre. Rocile pot fi monominerale, constând dintr-un mineral, și poliminerale, care includ mai multe minerale.

Monomineral roci - calcar și marmură (constă din mineralul calcit), cuarțit (constă din cuarț).

Polimineral roci - granit (principalele minerale formatoare de rocă sunt feldspații (microclină, ortoclază, plagioclază), cuarț și mica (biotit, moscovit).

Sunt cunoscute aproximativ o mie de tipuri de roci care, în funcție de condițiile de formare (geneza), sunt împărțite în trei clase:

1. Igneos( sau rătăcitor). Se formează din magmă înghețată în intestinele Pământului sau pe suprafața acestuia; sunt formațiuni tipice la temperatură înaltă.

2. Sedimentare. Sunt produse umplute și transformate ale distrugerii rocilor formate anterior, rămășițele organismelor și produsele lor metabolice; Formarea rocilor sedimentare are loc la suprafața Pământului la temperaturi obișnuite și presiune normală, în principal în mediul acvatic.

3. Metamorfic. Format pe adâncimi mari datorită modificărilor rocilor sedimentare și magmatice sub influența diferitelor procese endogene (temperaturi și presiuni ridicate, substanțe gazoase eliberate din magmă etc.).

2 . Fundamentele cristalografiei

Cristalografia se împarte în: cristalografie geometrică, cristalografie cristalochimică și fizică.

Cristalografie geometrică ia în considerare modelele generale de construcție a substanțelor cristaline care formează cristalele lor, precum și simetria și sistematica cristalelor.

chimia cristalină studiază relația dintre structurile și proprietățile chimice ale unei substanțe cristaline, precum și descrierea structurilor cristalelor

Cristalografie fizică descrie proprietățile fizice ale cristalelor (mecanice, optice, termice, electrice și magnetice).

2 .1 Bazelecristalografie geometrică

Caracteristicile stării cristaline. Cuvântul „cristal” este întotdeauna asociat cu ideea unui poliedru de o formă sau alta. Cu toate acestea, substanțele cristaline se caracterizează nu numai prin capacitatea de a da formațiuni de o anumită formă. Caracteristica principală a corpurilor cristaline este lor anizotropie- dependența unui număr de proprietăți (rezistență la tracțiune, conductivitate termică, compresibilitate etc.) de direcția în cristal.

Creeoteluri- corpuri solide formate sub formă de poliedre regulate geometric.

a) sare gema b) cuarț; c) magnetita

Figura 1. Cristale

Elementele de limitare a cristalelor sunt: ​​planuri - chipuri; linii de intersecție a marginilor - coaste; puncte de intersecție a marginilor - culmi.

Găzduit la http://www.allbest.ru/

Găzduit la http://www.allbest.ru/

Figura 2. Elemente de restricție a cristalelor

Particulele elementare (atomi, ioni sau molecule) din cristale sunt situate sub forma unei rețele spațiale.

Rețeaua spațială este un sistem de puncte situate la vârfurile paralelipipedelor paralele care sunt paralele și adiacente de-a lungul tuturor fețelor, fără goluri care umple spațiul.

Figura 3. Rețeaua spațială a unui cristal

metal plastic mineral cristalin

Se numesc paralelipipedele elementare care alcătuiesc rețeaua spațială a unui cristal celulele elementare.

Parametrii unei astfel de celule sunt: ​​trei unghiuri între, luate ca axe principale, și trei segmente (A, B, C) de distanțe între noduri de-a lungul acestor axe.

Figura 4. Parametrii celulei unitare

O anumită aranjare a particulelor în cristale sub formă de rețea spațială determină o serie de proprietăți speciale ale substanțelor cristaline - uniformitate, anizotropie, capacitatea de auto-tăiere, de exemplu. cresc sub formă de poliedre regulate).

Uniformitateînseamnă că proprietățile cristalelor sunt aceleași în toate punctele sale.

Anizotropie cristalele constă în disparitatea în diferite direcții a majorității proprietăților lor fizice (mecanice, optice și altele).

Capacitatea de a se autolimita constă în faptul că, în condiții de creștere favorabile, formează poliedre regulate, ale căror fețe sunt grile plate ale rețelei spațiale.

Dacă plasați o bucată de cristale de formă neregulată într-o soluție cu condițiile adecvate, atunci după un timp va dobândi margini și va lua forma unui poliedru regulat, caracteristic cristalelor acestei substanțe.

Transformarea unei bile tăiate dintr-un cristal cubic de sare gemă într-o soluție saturată înapoi într-un cristal cubic.

Figura 5. Schema de transformare

Cristalele unui mineral se caracterizează cel mai adesea prin prezența unor fețe de un anumit tip, deși în cazuri rare formele externe ale cristalelor aceluiași mineral pot diferi în funcție de condițiile de formare.

Legile cristalografiei geometrice sunt de mare importanță pentru studiul cristalelor.

Prima lege:Legea constanței unghiurilor fațete-legea lui Sten: pentru diferite cristale ale aceleiași substanțe, indiferent de mărime și formă, între fețele corespunzătoare în condiții date este constantă.

Figura 6. Diverse cristale de cuarț

A doua lege-legea raționalității relațiilor parametrilor. Legea Ayui.

Pe un cristal pot fi găsite doar astfel de figuri, ai căror parametri fețelor se referă la parametrii fețelor unei forme simple, luate ca fiind principală, ca numere raționale.

Simetria cristalului

Simetria cristalului constă în repetarea regulată a fețelor, marginilor, colțurilor identice în acest cristal.

Imaginile condiționate, în raport cu care se observă simetria, se numesc elemente de simetrie. Acestea includ: planul de simetrie, axa de simetrie, centrul și vârful.

Planul de simetrie- acesta este un plan imaginar care împarte poliedrul cristalin în două părți egale, dintre care una este o imagine în oglindă a celeilalte.

Numărul de planuri de simetrie din cristale este indicat printr-un număr în fața simbolului condiționat al planului de simetrie, litera P.

Cristalele nu pot avea mai mult de nouă planuri de simetrie.

Axa de simetrie- o linie dreaptă imaginară care trece prin cristal și, atunci când este rotită la 360 °, figura este combinată cu ea însăși de un anumit număr de ori (n ori). Numele axei sau ordinea acesteia este determinată de numărul de combinații în timpul unei revoluții complete în jurul axei (360 de grade) a cristalului.

Cristalele au axe de ordinul al doilea, al treilea, al patrulea și al șaselea.

Axele de simetrie sunt notate cu litera L și un simbol care indică ordinea axei de simetrie (L 1, L 2, L 3, L 4, L 6).

Pe lângă axele obișnuite de simetrie, există axele de inversare și de rotație în oglindă. Dacă sunt disponibile, pentru a alinia figura cu ea însăși, rotația în jurul axei trebuie să fie însoțită de o rotație de 180 ° în jurul axei perpendiculare pe cea dată (inversare), sau de o reflexie în oglindă din plan.

Centrul de simetrie C numit punct care traversează orice linie care trece prin el, trasat la intersecția cu fețele figurii.

În 1867 A.V. Gadolin a arătat matematic că existența a 32 de tipuri de simetrie a formelor cristaline este posibilă, fiecare dintre acestea fiind caracterizată de o anumită combinație de elemente de simetrie.

Toate tipurile de simetrie ale cristalelor sunt împărțite în trei categorii: inferioară, mijlocie și superioară. Cristalele din categoria cea mai inferioară nu au axe de ordin superior - mai mari decât a doua; categoria de mijloc este caracterizată de o axă de ordin superior, cea mai înaltă - de mai multe astfel de axe. Categoriile sunt împărțite în sisteme de cristal sau singoii.

Singonie este o mulțime de elemente de simetrie cu același număr de axe de același ordin. Sunt șapte singoii în total: triclinic, monoclinic, rombic, trigonal, hexagonal, cubic, tetragonal.

Categoria cea mai de jos include trei singonii - triclinic, monoclinic și rombic. În cristalele sistemului cristalin triclinic, nu există nici axe, nici planuri de simetrie: centrul de simetrie poate fi, de asemenea, absent. Cristalele monoclinice pot avea atât o axă, cât și un plan de simetrie, dar nu pot avea mai multe axe sau planuri de simetrie. Sistemul rombic se caracterizează prin prezența mai multor elemente de simetrie - mai multe axe sau planuri.

O condiție necesară pentru formarea cristalelor de simetrie ridicată este simetria particulelor lor constitutive. Deoarece majoritatea moleculelor nu sunt simetrice, cristalele cu simetrie ridicată reprezintă doar o mică parte din numărul total cunoscut.

Sunt cunoscute multe cazuri când aceeași substanță există în diferite forme cristaline, adică. diferă prin structura internă și, prin urmare, prin proprietățile fizico-chimice. Un astfel de fenomen se numește polimorfism.

Dintre corpurile cristaline, fenomenul este de asemenea observat adesea izomorfism- proprietatea atomilor, ionilor sau moleculelor de a se înlocui reciproc în rețeaua cristalină, formând cristale mixte. Cristalele amestecate sunt amestecuri perfect omogene solide sunt soluții solide de substituție. Prin urmare, putem spune că izomorfismul este capacitatea de a forma soluții solide substituționale.

Forme de cristal

Pe lângă elementele de simetrie, cristalele se caracterizează și prin forma lor externă. Deci, cubul și octaedrul au aceleași elemente de simetrie, dar forma exterioară și numărul de fețe sunt diferite.

formă de cristal este colecția tuturor fețelor sale. Distingeți formele simple și complexe.

formă simplă se numește o astfel de formă, ale căror fețe sunt legate între ele prin elemente de simetrie, sau cu alte cuvinte, acestea sunt cristale care constau din fețe identice care au o aranjare simetrică (cub, octaedru, tetraedru)

Formele simple pot fi fie închiderea ciclului spațial (forme închise), fie deschise, fără a închide spațiul din toate părțile.

Formele simple deschise includ:

Monoedru, diedru, pinanoid, piramide, prisme

Formele simple închise includ:

Dipiramide, romboedru, tetraedru, cub, octaedru etc.

Figura 7. Forme simple de cristal

Formă sau combinație complexă se numește o astfel de formă, care constă din două sau mai multe forme simple, i.e. fețele de cristal sunt de mai multe tipuri și nu sunt interconectate prin elemente de simetrie.

Formele simple și complexe de cristale sunt extrem de rare în natură. Abaterile cristalelor reale de la formele simple descrise sunt cauzate de dezvoltarea inegală a fețelor datorită influenței asupra formării unui cristal a condițiilor mediului în care se formează.

Uneori, odată cu formarea de cristale individuale individuale, apar diferitele lor creșteri. Un astfel de caz este formarea gemenă a două sau mai multe cristale care cresc împreună în poziție greșită. Un astfel de proces se numește înfrăţirea. Formarea unor astfel de creșteri este de obicei cauzată de diverse complicații ale procesului de cristalizare (modificări de temperatură, concentrație de soluții etc.)

Există gemeni primari (care apar în timpul cristalizării) și gemeni secundari care apar ca urmare a oricăror influențe.

În plus față de creșterea între cristale dintr-o substanță, este posibilă o creștere intercalată regulată a cristalelor diverse substanțe sau modificări polimorfe ale unei substanțe, cristalizând în singonii diferite. Acest proces se numește - epitaxie.

3 . Fundamentele chimiei cristaline

Structura internă a cristalelor determină în cele din urmă toate caracteristicile sale: forma cristalelor, proprietățile fizice și chimice.

Rețea spațială- acesta este un sistem de puncte situate la vârfurile paralelipipedelor egale orientate paralel și adiacente de-a lungul tuturor fețelor, umplând spațiul fără goluri.

Rețeaua spațială constă dintr-un set infinit de paralelipipede (celule elementare) de dimensiuni și formă egale. Omul de știință francez O. Brave în 1855 a stabilit că există doar 14 tipuri de rețele spațiale (Figura 8). Aceste celule sunt împărțite în două grupe:

1) Primitive, ale căror toate nodurile sunt situate numai la vârfurile celulelor elementare.

2) Noduri complexe, care sunt situate nu numai la vârfurile celulelor elementare, ci și pe fețe, margini și în volum.

1 - triclinică;

2 și 3 - monoclinic;

4,5,6 și 7 - rombic;

8 - hexagonal;

9 - romboedric;

10 și 11 - tetragonale;

12,13 și 14 sunt cubice.

Figura 8. Paisprezece rețele spațiale O. Brave

Pe lângă clasificările de mai sus ale structurii cristalelor în funcție de tipul de rețele spațiale, există o împărțire a structurii cristalelor în tipuri legături chimiceîntre atomi dintr-un cristal.

Există următoarele tipuri de legături chimice:

a) ionic

B) metal

B) covalent sau molecular

D) Van - der - Waals sau rezidual

D) hidrogen

ionic ( heteropolară) se observă în structurile cristaline ionice și are loc între doi ioni încărcați uniform. Compușii cu legături ionice se dizolvă bine în soluții apoase. Astfel de conexiuni nu conduc bine electricitatea.

covalent Legătura (homeopolară) se realizează în structuri cristaline atomice și parțial ionice datorită apariției electronilor comuni în atomii vecini. Această legătură este foarte puternică, ceea ce explică duritatea crescută a mineralelor cu o legătură covalentă. Mineralele cu această legătură sunt buni izolatori și sunt insolubile în apă.

metal conexiunea se manifestă numai în structuri atomice. Se caracterizează prin faptul că nucleii atomilor se află la nodurile rețelei cristaline, parcă scufundați într-un gaz format din electroni liberi care se mișcă ca niște particule de gaz. Atomul își donează electronii și devine un ion încărcat pozitiv. Electronii dați nu sunt alocați niciunui atom, dar sunt, parcă, de uz comun.

Această legătură determină rezistența structurii. Mișcarea liberă a electronilor determină următoarele proprietăți: conductivitate electrică și termică bună, luciu metalic, maleabilitatea (de exemplu, metale native)

Van - der-Waals (reziduu) legătura este între două molecule. Deși fiecare moleculă este neutră electrostatic și toate sarcinile sunt echilibrate în ea, multe molecule sunt un dipol, adică. centrul de greutate al tuturor particulelor încărcate pozitiv ale unei molecule nu coincide cu centrul de greutate al tuturor particulelor încărcate negativ. Ca rezultat, diferite părți ale unei molecule capătă o anumită sarcină. Din acest motiv, între cele două molecule apar legături reziduale. Forțele Van der Waals sunt foarte mici. Structurile cristaline cu această legătură sunt dielectrice bune, se caracterizează prin duritate și fragilitate scăzute. Acest tip de legătură este caracteristic compușilor organici. Astfel, putem spune că natura legăturii determină toate proprietățile de bază ale substanțelor cristaline.

Trebuie remarcat faptul că cristalele pot avea un singur tip de legătură, astfel de cristale sunt numite homodesmicși tipuri mixte de legături, astfel de cristale sunt numite heterodesmic.

Într-un număr de minerale (cristale de gheață), legăturile de hidrogen joacă un rol important. Ele apar ca urmare a interacțiunii atomului de hidrogen al unei molecule cu atomul de azot, oxigen, clor al moleculelor învecinate. Legăturile de hidrogen sunt mai puternice decât legăturile van der Waals, dar mult mai slabe decât toate celelalte tipuri de legături.

3 .1 Raze atomice și ionice. Coordinnumăr de acțiune. Motive de structură

Atomii și ionii care alcătuiesc structurile cristaline ale diferitelor minerale sunt localizați la distanțe diferite unul de celălalt. Aceste valori depind de sarcina ionică, condițiile termodinamice etc.

Această valoare se numește - atomică (rază ionică). atomic (șiunu) raza numită distanța minimă la care centrul sferei unui atom dat se poate apropia de suprafața atomilor vecini.

Se numește numărul de atomi (ioni) cei mai apropiați care înconjoară un anumit atom (ion). număr de coordonare.

Există trei moduri de a descrie structurile de cristal.

1 Metoda de reprezentare a structurilor cu sfere.

2 Metoda de reprezentare a structurilor prin desenarea centrelor de greutate a bilelor.

3 Metoda de reprezentare a structurilor prin poliedre de coordonare - această metodă este convenabilă pentru reprezentarea structurilor complexe. Deoarece diferitele minerale constau din structuri cristaline de diferite forme (octaedru, cub etc.).

Structura substanțelor cristaline este determinată atât de forma poliedrelor de coordonare în sine, cât și de natura interacțiunii lor combinate, adică. motivul structurii.

Există următoarele motive ale structurilor:

1 Motivul de coordonare al structurii.În acest caz, toate poliedrele de coordonare sunt conectate între ele prin fețe și muchii comune.

2 Insulăo structură a motivului. Poliedrele de coordonare separate nu se ating între ele și sunt conectate prin intermediul unor cationi și anioni comuni.

3 Motive cu lanțuri și panglici structurilor. În acest caz, poliedrele de coordonare sunt conectate între ele în lanțuri nesfârșite extinse într-o direcție.

4 motiv stratificat structurilor. Poliedrele de coordonare sunt conectate între ele în straturi infinite în două dimensiuni. În cadrul stratului, poliedre individuale sunt apropiate unele de altele. Straturile individuale sunt situate la o distanță considerabilă unul de celălalt.

5 Motivul cadru structurilor. În acest caz, toate figurile de coordonare sunt conectate între ele printr-un singur vârf în cadre care sunt infinite în trei dimensiuni.

Motivul structurilor de fixare a cristalului determină multe proprietăți fizice.

Astfel, proprietățile fizice ale substanțelor cristaline sunt determinate în principal de compoziția atomilor și ionilor înșiși care alcătuiesc structurile cristaline (gravitate specifică, culoare), tipul de legătură (conductivitate electrică, conductivitate termică, duritate, maleabilitate, solubilitate) , și motivul structurii (duritate).

4 . Defecte ale cristalelor

Cristalele metalice sunt de obicei mici. Prin urmare, un produs metalic este format dintr-un număr foarte mare de cristale.

O astfel de structură se numește policristalină. Într-un agregat policristalin, cristalele individuale nu pot lua forma corectă. Se numesc cristale cu formă neregulată dintr-un agregat policristalin cereale, sau cristalite. Cu toate acestea, această condiție nu este singura. Deformarea plastică la rece (laminare, tragere etc.) conduce la o orientare preferenţială a granulelor (textură). Gradul de orientare preferenţială poate fi diferit şi variază de la o distribuţie aleatorie la o stare în care toate cristalele sunt orientate în acelaşi mod.

Cu o îndepărtare foarte lentă a căldurii în timpul cristalizării, precum și cu ajutorul altor metode speciale, se poate obține o bucată de metal, care este un singur cristal, așa-numitul un singur cristal. Monocristalele de dimensiuni mari (cântărind câteva sute de grame) sunt realizate pentru cercetarea științifică, precum și pentru unele ramuri speciale ale tehnologiei (conductori).

Studiile au arătat că structura cristalină internă a boabelor nu este corectă.

Se numesc abateri de la aranjarea ideală a atomilor în cristale defecte. Au o influență mare, uneori decisivă, asupra proprietăților substanțelor cristaline.

Aranjarea greșită a atomilor individuali în rețeaua cristalină creează defecte punctuale.Într-un cristal format din atomi identici, de exemplu, într-un cristal metalic, unul dintre atomi poate fi absent într-o parte a rețelei. În locul său va exista o cavitate, în jurul ei - o structură distorsionată. Un astfel de defect se numește post vacant. Dacă un atom al unei substanțe date sau al unui atom de impuritate se încadrează între atomi la locurile rețelei, atunci defect de încorporare(Figura 9).

Imaginea devine mai complicată în trecerea de la un cristal metalic la unul ionic. Aici trebuie respectată electroneutralitatea; prin urmare, formarea defectelor este asociată cu o redistribuire a sarcinilor. Astfel, apariția unui loc vacant de cation este însoțit de apariția unui loc vacant de anion; acest tip de defect al unui cristal ionic se numește defect Schottky. Introducerea unui ion într-un loc interstițial este însoțită de apariția unui loc vacant în locul său anterior, care poate fi considerat ca un centru de încărcare al semnului opus; aici avem un defect Frenkel. Aceste nume sunt date în onoarea savantului austriac Schottky și a fizicianului sovietic Ya.I. Frenkel.

Defectele punctuale apar din diverse motive, inclusiv ca urmare a mișcării termice a particulelor. Locurile libere se pot deplasa în jurul cristalului - un atom vecin cade în gol, locul său este eliberat etc. Aceasta explică difuzia în solide și conductivitatea ionică a cristalelor de sare și oxid, care devin vizibile la temperaturi ridicate.

Pe lângă defectele punctiforme considerate în cristale, există întotdeauna și luxaţii- defecte asociate cu deplasarea rândurilor de atomi. Luxațiile sunt margine și șurub. Primele se datorează spargerii avioanelor pline cu atomi; al doilea - prin deplasarea reciprocă a axei perpendiculare pe aceasta. Luxațiile se pot deplasa în jurul cristalului; acest proces are loc în timpul deformării plastice a materialelor cristaline.

Imaginați-vă că dintr-un motiv oarecare a apărut un semiplan suplimentar de atomi în rețeaua cristalină, așa-numita extraplan(Figura 10). Se formează muchia 3-3 a unui astfel de plan defect de linie(imperfecțiunea) rețelei, care se numește dislocarea marginii. O dislocare a muchiei se poate extinde în lungime peste multe mii de parametri de rețea, poate fi dreaptă, dar se poate și îndoi într-o direcție sau alta. La limită, se poate răsuci într-o spirală, formând o dislocare a șurubului. O zonă de distorsiune a rețelei elastice apare în jurul dislocației. Distanța de la centrul defectului până la locul rețelei fără distorsiuni este luată egală cu lățimea dislocației; este mică și egală cu mai multe distanțe atomice.

a - posturi vacante; b - atom substituit; atom încorporat

Figura 9. Schema defectelor punctuale

Figura 10. Dislocarea în rețeaua cristalină

Figura 11. Mutarea unei luxații

Datorită distorsiunii rețelei în regiunea dislocațiilor (Figura 11, a), acesta din urmă este ușor deplasat din poziția neutră, iar planul vecin, trecând într-o poziție intermediară (Figura 11, b), se transformă într-un plus. plan (Figura 11, c), formând o dislocare de-a lungul atomilor de margine. Astfel, o dislocare se poate deplasa (sau mai bine zis, poate fi transmisă ca o cursă de ștafetă) de-a lungul unui anumit plan (planul de alunecare) situat perpendicular pe extraplanul. Conform ideilor moderne, în metalele pure obișnuite, densitatea de dislocare, i.e. numărul luxaţiilor în 1 cm 3 depăşeşte un milion.Proprietăţile mecanice ale metalelor depind de numărul de dislocaţii şi mai ales de capacitatea lor de a se deplasa şi de a se înmulţi.

Astfel, regularitatea structurii cristaline este încălcată de două tipuri de defecte - punct ( posturi vacante) și liniară ( luxaţii). Locurile libere se mișcă în mod constant în rețea atunci când un atom adiacent acestuia trece într-o „găură”, lăsând vechiul său loc gol. O creștere a temperaturii și a mobilității termice a atomilor crește numărul de astfel de evenimente și crește numărul de locuri libere.

Defectele liniare nu se mișcă spontan și haotic, precum locurile vacante. Cu toate acestea, un mic stres este suficient pentru ca dislocarea să înceapă să se miște, formând un plan, iar în secțiune, o linie de alunecare. DIN(Figura 12). După cum sa menționat mai sus, în jurul dislocațiilor este creat un câmp al unei rețele cristaline distorsionate. Energia de distorsiune a rețelei cristaline este caracterizată de așa-numita Vector burgeri.

Figura 12. Planul de forfecare (C) ca urmă a mișcării unei luxații (A-A); B-extraplan

Dacă un contur ABCD este desenat în jurul dislocației + (Figura 13), atunci secțiunea conturului BC va fi formată din șase segmente, iar secțiunea AB din cinci. Diferența BC-AD=b, unde b este mărimea vectorului Burgers. Dacă mai multe dislocații (zonele de distorsiune ale rețelei cristaline care se suprapun sau se îmbină) sunt încercuite cu un contur, atunci valoarea acestuia corespunde sumei vectorilor Burgers ai fiecărei dislocații. Capacitatea de a muta luxațiile este legată de mărimea vectorului Burgers.

Figura 13. Schema de determinare a vectorului Burgers pentru o dislocare liniară

4.1 Defecte de suprafață

Defectele rețelei de suprafață includ greșeli de stivuire și limite de cereale.

Defect de ambalare.În timpul mișcării unei dislocații complete obișnuite, atomii devin secvențial dintr-o poziție de echilibru în alta, iar în timpul mișcării unei dislocații parțiale, atomii se deplasează în noi poziții care nu sunt tipice pentru o rețea cristalină dată. Ca urmare, apare un defect de ambalare în material. Apariția defecțiunilor de stivuire este asociată cu deplasarea luxațiilor parțiale.

În cazul în care energia defectului de stivuire este mare, împărțirea dislocației în unele parțiale este nefavorabilă din punct de vedere energetic, iar în cazul în care energia defectului de stivuire este scăzută, dislocațiile sunt împărțite în unele parțiale, iar o stivuire. între ei apare vina. Materialele cu energie de defect de stivuire scăzută sunt mai rezistente decât materialele cu energie de defect de stivuire mare.

limitele de cereale sunt o regiune îngustă de tranziție între două cristale de formă neregulată. Lățimea limitelor de cereale, de regulă, este de 1,5–2 distanțe interatomice. Deoarece atomii de la granițele de cereale sunt deplasați din poziția de echilibru, energia granițelor de cereale este crescută. Energia granițelor depinde în esență de unghiul de orientare greșită a rețelelor cristaline ale granulelor învecinate. La unghiuri mici de orientare greșită (până la 5 grade), energia graniței este practic proporțională cu unghiul de orientare greșită. La unghiuri de orientare greșită care depășesc 5 grade, densitatea dislocațiilor la granițele granulelor devine atât de mare încât miezurile de dislocare se îmbină.

Dependența energiei graniței (Egr) de unghiul de dezorientare (q). qsp 1 și qsp 2 - unghiuri de orientare greșită a limitelor speciale.

La anumite unghiuri de orientare greșită a boabelor învecinate, energia limitelor de cereale scade brusc. Astfel de granițe de cereale sunt numite speciale. În consecință, unghiurile de dezorientare ale granițelor, la care energia granițelor este minimă, se numesc unghiuri speciale. Rafinarea cerealelor conduce la o creștere a rezistivității electrice a materialelor metalice și la o scădere a rezistivității electrice a dielectricilor și semiconductorilor.

5 . Structura atomo-cristalină

Orice substanță poate fi în trei stări de agregare - solidă, lichidă și gazoasă.

O substanță solidă sub influența gravitației își păstrează forma, iar un lichid se răspândește și ia forma unui vas. Cu toate acestea, această definiție nu este suficientă pentru a caracteriza starea materiei.

De exemplu, sticla tare se înmoaie când este încălzită și se transformă treptat într-o stare lichidă. Tranziția inversă va avea loc, de asemenea, fără probleme - sticla lichidă se îngroașă pe măsură ce temperatura scade și, în cele din urmă, se îngroașă la o stare „solidă”. Sticla nu are o temperatură specifică de tranziție de la o stare lichidă la o stare „solidă” și nu există o temperatură (punct) de schimbare bruscă a proprietăților. Prin urmare, este firesc să considerăm sticla „solidă” ca un lichid puternic îngroșat.

Prin urmare, trecerea de la solid la lichid și de la lichid la stare solidă(precum și de la gaz la lichid) apare la o anumită temperatură și este însoțită de o schimbare bruscă a proprietăților.

În gaze, nu există o regularitate în aranjarea particulelor (atomi, molecule); particulele se mișcă aleatoriu, se resping unele pe altele, iar gazul tinde să ocupe cât mai mult volum posibil.

La solide, dispunerea atomilor este certă, regulată, forțele de atracție și repulsie reciproce sunt echilibrate, iar corpul solid își păstrează forma.

Figura 14. Zone de stare solidă, lichidă și gazoasă în funcție de temperatură și presiune

Într-un lichid, particulele (atomi, molecule) rețin doar așa-numitele ordine de inchidere, acestea. în spațiu, un număr mic de atomi sunt localizați în mod regulat, și nu atomi ai întregului volum, ca într-un corp solid. Ordinea de rază scurtă este instabilă: fie apare, fie dispare sub acțiunea vibrațiilor termice energetice. Astfel, starea lichidă este, parcă, intermediară între solid și gazos; în condiții adecvate, o tranziție directă de la o stare solidă la o stare gazoasă este posibilă fără topire intermediară - sublimare(Figura 14). Aranjarea corectă, regulată a particulelor (atomi, molecule) în spațiu caracterizează stare cristalină.

Structura cristalină poate fi imaginată ca o rețea spațială, la nodurile căreia se află atomii (Figura 15).

În metale, la nodurile rețelei cristaline, nu există atomi, ci niciunul încărcat pozitiv, iar electronii liberi se mișcă între ei, dar se spune de obicei că există atomi la nodurile rețelei cristaline.

Figura 15. Celulă de cristal elementară (cubică simplă)

5. 2 Rețele cristaline ale metalelor

Starea cristalină este caracterizată în primul rând de o anumită aranjare regulată a atomilor în spațiu . Aceasta determină că într-un cristal fiecare atom are același număr de atomi cei mai apropiați - vecini aflați la aceeași distanță de el. Dorința atomilor (ionilor) de metal de a fi situați cât mai aproape unul de celălalt, mai dens, duce la faptul că numărul de combinații de aranjare reciprocă a atomilor de metal în cristale este mic.

Există o serie de scheme și metode de descriere a variantelor de aranjare reciprocă a atomilor într-un cristal. Dispunerea reciprocă a atomilor într-unul dintre planuri este prezentată în diagrama aranjamentului atomic (Figura 15). Liniile imaginare trasate prin centrele atomilor formează o rețea, la nodurile căreia se află atomii (nici cei încărcați pozitiv); aceasta asa-zisa plan de cristal. Se reproduce repetarea multiplă a planurilor cristalografice dispuse în paralel rețea cristalină spațială, ale căror noduri sunt locația atomilor (ionilor). Se măsoară distanțele dintre centrele atomilor vecini angstroms(1 A 10 -8 cm) sau in kiloix - kX x (1 kX=1,00202 A). Dispunerea reciprocă a atomilor în spațiu și valoarea dintre distanțele atomice sunt determinate prin analiza de difracție cu raze X. Dispunerea atomilor într-un cristal este foarte convenabil descrisă sub formă de scheme spațiale, sub forma așa-numitelor celule cristaline elementare. Sub celula cristalină elementară se înțelege cel mai mic complex de atomi, care, repetat în spațiu, vă permite să reproduceți rețeaua cristalină spațială. Cel mai simplu tip de celulă de cristal este zăbrele cubice. Într-o rețea cubică simplă, atomii nu sunt suficient de strâns. Dorința atomilor de metal de a ocupa locurile cele mai apropiate unul de celălalt duce la formarea de rețele de alte tipuri: cubic centrat pe corp( figura 16, A), cubică centrată pe față( figura 16, b) șihexagonale împachetate(imaginea 16 , e). Prin urmare, metalele au o densitate mai mare decât nemetalele.

Cercurile care înfățișează atomi sunt situate în centrul cubului și de-a lungul vârfurilor acestuia (cub centrat pe corp), sau în centrele fețelor și de-a lungul vârfurilor cubului (cub centrat pe față), sau sub forma unui hexagon , în interiorul căruia se inserează și un hexagon pe jumătate, a căror trei atomi ai planului superior se află în interiorul prismei hexagonale (rețea hexagonală).

Metoda de imagistică a rețelei cristaline prezentată în Figura 16 este condiționată (ca oricare alta). Poate fi mai corect să descrii atomii dintr-o rețea cristalină sub formă de bile de contact (diagramele din stânga în Figura 16). Cu toate acestea, o astfel de imagine a rețelei cristaline nu este întotdeauna convenabilă decât cea acceptată (diagramele din dreapta din Figura 16).

a - cubic centrat pe corp;

b - fata cubica centrata;

c-hexagonale împachetate

Figura 16. Celule cristaline elementare

6 . Cristalizarea metalelor

6 .1 Trei stări ale materiei

Orice substanță, după cum se știe, poate fi în trei stări de agregare: gazoase, lichide și solide. La metalele pure, la anumite temperaturi, are loc o modificare a stării de agregare: starea solidă este înlocuită cu o stare lichidă la punctul de topire, starea lichidă devine gazoasă la punctul de fierbere. Temperaturile de tranziție sunt dependente de presiune (Figura 17), dar la presiune constantă sunt destul de clare.

Temperatura de topire este o constantă deosebit de importantă a proprietăților metalului. Acesta variază pentru diferite metale într-un interval foarte larg - de la minus 38,9 ° C, pentru mercur - cel mai fuzibil metal care se află în stare lichidă la temperatura camerei, până la 3410 ° C pentru cel mai refractar metal - wolfram.

Rezistența (duritatea) scăzută la temperatura camerei a metalelor fuzibile (staniu, plumb etc.) se datorează în principal faptului că temperatura camerei pentru aceste metale este mai puțin îndepărtată de punctul de topire decât pentru metalele refractare.

În timpul trecerii de la o stare lichidă la o stare solidă, se formează o rețea cristalină, apar cristale. Un astfel de proces se numește cristalizare.

Starea energetică a unui sistem care are un număr mare de particule (atomi, molecule) acoperite de mișcarea termică este caracterizată de o funcție termodinamică specială F, numită energie gratis (energie liberă F= (U - TS), unde U - energia internă a sistemului; T- temperatura absolută; S-entropia).

Figura 17. Modificarea energiei libere a stării lichide și cristaline în funcție de temperatură

La o temperatură egală cu T s, energiile libere ale stărilor lichide și solide sunt egale, metalul în ambele stări este în echilibru. Această temperatură T s si mananca echilibru sau temperatura teoretică de cristalizare.

Cu toate acestea, când T s procesul de cristalizare (topire) nu poate avea loc, deoarece la o anumită temperatură

Pentru a începe cristalizarea, este necesar ca procesul să fie termodinamic favorabil sistemului și să fie însoțit de o scădere a energiei libere a sistemului. Din curbele prezentate în Figura 17, se poate observa că acest lucru este posibil numai atunci când lichidul este răcit sub punctul T s. Temperatura la care practic începe cristalizarea poate fi numită temperatura reală de cristalizare.

Răcirea unui lichid sub temperatura de cristalizare de echilibru se numește hipotermie. Aceste motive determină, de asemenea, că transformarea inversă de la starea cristalină la starea lichidă poate avea loc numai peste temperatură T s acest fenomen se numește supraîncălzire.

Valoarea sau gradul de suprarăcire este diferența dintre temperaturile de cristalizare teoretice și cele reale.

Dacă, de exemplu, temperatura teoretică de cristalizare a antimoniului este de 631 °C, iar înainte de începerea procesului de cristalizare, antimoniul lichid a fost suprarăcit la 590 °C și a cristalizat la această temperatură, atunci gradul de suprarăcire. P determinată de diferenţa 631-590=41°C. Procesul de tranziție a unui metal de la o stare lichidă la o stare cristalină poate fi descris prin curbe în coordonatele timp - temperatură (Figura 18).

Răcirea metalului în stare lichidă este însoțită de o scădere treptată a temperaturii și poate fi numită răcire simplă, deoarece nu există o schimbare calitativă a stării.

Când temperatura de cristalizare este atinsă, pe curba temperatură-timp apare o platformă orizontală, deoarece îndepărtarea căldurii este compensată de căldura degajată în timpul cristalizării. căldură latentă de cristalizare. La sfârșitul cristalizării, adică după trecerea completă la starea solidă, temperatura începe din nou să scadă, iar solidul cristalin se răcește. Teoretic, procesul de cristalizare este reprezentat de curba 1 . Curba 2 arată procesul real de cristalizare. Lichidul este răcit continuu la temperatura de subrăcire T p , sub temperatura teoretică de cristalizare T s. Când este răcit sub temperatură T s se creează condiţii energetice necesare pentru ca procesul de cristalizare să se desfăşoare.

Figura 18. Curbele de răcire în timpul cristalizării

6 .2 Mecanismprocesul de cristalizare

În 1878, D.K. Cernov, studiind structura oțelului turnat, a subliniat că procesul de cristalizare constă din două procese elementare. Primul proces este nașterea celor mai mici particule de cristale, pe care Cernov le-a numit „rudimente”, iar acum sunt numite germeni, sau centre de cristalizare. Al doilea proces constă în creșterea cristalelor din acești centri.

Se numește dimensiunea minimă a unui germen capabil de creștere dimensiunea critică a embrionului, și un astfel de embrion se numește durabil.

Forma de formațiuni cristaline

Interesul real al cristalizării este complicat de acțiunea diverșilor factori care influențează procesul într-o măsură atât de puternică încât rolul gradului de suprarăcire poate deveni secundar cantitativ.

În timpul cristalizării dintr-o stare lichidă, factori precum viteza și direcția de îndepărtare a căldurii, prezența particulelor nedizolvate, prezența curenților de convecție ai lichidului etc., devin de o importanță capitală pentru viteza procesului și pentru formă. a cristalelor formate.

Cristalul crește mai repede în direcția de îndepărtare a căldurii decât în ​​cealaltă direcție.

Dacă un tubercul apare pe suprafața laterală a unui cristal în creștere, atunci cristalul dobândește capacitatea de a crește în direcția laterală. Ca urmare, se formează un cristal asemănător unui copac, așa-numitul dendrite, a cărei structură schematică, descrisă pentru prima dată de D.K. Chernov, este prezentată în Figura 19.

Figura 19. Schema unei dendrite

Structura lingoului

Structura lingoului turnat constă din trei zone principale (Figura 20). Prima zonă - în aer liber coaja fină 1, format din mici cristale dezorientate – dendrite. La primul contact cu pereții matriței într-un strat subțire adiacent de metal lichid, are loc un gradient de temperatură ascuțit și fenomenul de suprarăcire, ceea ce duce la formarea unui număr mare de centre de cristalizare. Ca rezultat, crusta capătă o structură cu granulație fină.

A doua zonă a lingoului - zona de cristale columnare 2. După formarea crustei în sine, condițiile de îndepărtare a căldurii se modifică (datorită rezistenței termice, datorită creșterii temperaturii peretelui matriței și din alte motive), gradientul de temperatură în stratul de metal lichid adiacent scade brusc și, în consecință , gradul de suprarăcire a oțelului scade. Ca rezultat, dintr-un număr mic de centre de cristalizare, încep să crească cristale columnare orientate în mod normal către suprafața crustei (adică în direcția de îndepărtare a căldurii).

A treia zonă a lingoului - zona cristalină echiaxială3 . În centrul lingoului nu mai există o anumită direcție de transfer de căldură. „Temperatura metalului care se solidifică are timp să se egalizeze aproape complet în diferite puncte, iar lichidul se transformă într-o stare moale, așa cum ar fi, datorită formării de rudimente de cristale în diferitele sale puncte. În plus, rudimentele cresc cu axe - ramuri în direcții diferite, întâlnindu-se între ele ”(Chernov D.K.). Ca rezultat al acestui proces, se formează o structură echiaxială. Nucleele cristalului de aici sunt de obicei diverse incluziuni minuscule care sunt prezente în oțelul lichid, sau au intrat accidental în el sau nu s-au dizolvat în metalul lichid (componente refractare).

Distribuția relativă a zonei de cristale columnare și echiaxiale în volumul lingoului este de mare importanță.

În zona cristalelor columnare, metalul este mai dens, conține mai puține coji și bule de gaz. Cu toate acestea, joncțiunile cristalelor columnare au o rezistență scăzută. Cristalizarea care duce la joncțiunea zonelor de cristale columnare se numește transcristalizare.

Metalul lichid are un volum mai mare decât cel cristalizat, astfel încât metalul turnat în matriță în timpul cristalizării este redus în volum, ceea ce duce la formarea de goluri, numite cochilii de contracție; cavitățile de contracție pot fi fie concentrate într-un singur loc, fie împrăștiate în volumul lingoului sau în parte a acestuia. Ele pot fi umplute cu gaze care sunt solubile în metalul lichid, dar eliberate în timpul cristalizării. În bine dezoxidat așa-numitul oțel calm, turnat într-o matriță cu o extensie izolată, se formează o cavitate de contracție în partea superioară a lingoului, iar volumul întregului lingou conține un număr mic de bule de gaz și cavități (Figura 21, A). insuficient dezoxidat, așa-numitul fierbere de oțel, conține cochilii și vezicule peste tot (Figura 21, b).

Figura 20. Schema structurii unui lingou de oțel

Figura 21. Distribuția cavității de contracție și a golurilor în oțelurile calme (a) și fierbinți (b)

7 . Deformarea metalului

7.1 Deformare elastică și plastică

Aplicarea unei tensiuni asupra unui material provoacă deformare. Deformarea poate fi elastic, dispărând după ce sarcina este îndepărtată și plastic, rămas după descărcare.

Deformațiile elastice și plastice au o diferență fizică profundă.

În timpul deformării elastice sub acțiunea unei forțe externe, distanța dintre atomi din rețeaua cristalină se modifică. Îndepărtarea sarcinii elimină cauza care a determinat modificarea distanței interatomice, atomii revin la locurile inițiale și deformația dispare.

Deformarea plastică este un proces complet diferit, mult mai complex. În timpul deformării plastice, o parte a cristalului se mișcă (se deplasează) față de cealaltă. Dacă sarcina este îndepărtată, atunci partea deplasată a cristalului nu se va întoarce la locul său vechi; deformarea va rămâne. Aceste schimbări sunt detectate prin examinare microstructurală, așa cum se arată, de exemplu, în Figura 22.

...

Documente similare

Morfologia mineralelor ca corpuri cristaline și amorfe, scara Mohs. Proprietățile mineralelor utilizate în diagnosticul macroscopic. Intemperii rocilor. Sursa de energie, factori, tipuri de intemperii, rezultat geologic: crusta de intemperii.

test, adaugat 29.01.2011


Proprietăți optice și electrice ale mineralelor, domenii de utilizare a mineralelor în știință și tehnologie. Caracteristicile mineralelor din clasa „fosfaților”. Roci sedimentare clastice, zăcăminte de grafit, caracterizarea tipurilor genetice de zăcăminte.

test, adaugat 20.12.2010


Studiul genezei mineralelor ca proces de origine a oricăror formațiuni geologice. Principalele tipuri de geneze: endogenă, exogenă și metamorfică. Metode de creștere a cristalelor: din abur, soluție hidrotermală, faze lichide și solide.

rezumat, adăugat 23.12.2010


Deformarea corpului ca modificare a formei și volumului corpului sub acțiunea forțelor externe, varietățile sale: elastice, plastice, reziduale, fragile. Structura pliurilor, componentele și studiul lor, clasificarea morfologică, conditii geologice educaţie.

prezentare, adaugat 23.02.2015


Principii de clasificare a cristalelor. Proprietățile fizice, originea și aplicarea mineralelor din clasa wolframului. Caracteristicile corpurilor amorfe. Proprietățile substanțelor cristaline. Minerale de metalurgie feroasă de origine sedimentară, mecanismul formării lor.

test, adaugat 04.03.2012


Morfologia mineralelor, proprietățile lor, dependența de compoziție și structură. Dezvoltarea mineralogiei, legătura cu alte științe ale pământului. Forme de minerale în natură. Habitus de minerale naturale și artificiale, densitatea și fragilitatea lor specifică. Scala de duritate Mohs.

prezentare, adaugat 25.01.2015


Conceptul și locul în natură al mineralelor, structura și semnificația lor în corpul uman, determinarea dozelor necesare pentru sănătate. Istoria studiului mineralelor din cele mai vechi timpuri până în prezent. Clasificarea mineralelor, proprietățile lor fizice și chimice.

rezumat, adăugat 22.04.2010


Proprietățile fizice ale mineralelor și utilizarea lor ca caracteristici de diagnostic. Conceptul de roci și principiile de bază ale clasificării lor. Protecția naturii în dezvoltarea zăcămintelor minerale. Compilarea secțiunilor geologice.

lucrare de control, adaugat 16.12.2015


Formarea oxizilor asociate cu diverse procese geologice: endogene, exogene și metamorfice. Proprietățile fizice ale arsenolitului - un mineral rar, oxidul de arsen. Formula chimica, morfologia, soiurile și formarea cuarțului.

prezentare, adaugat 02.05.2016


Definirea și înțelegerea genezei, paragenezei, tipomorfismului și a altor caracteristici genetice ale mineralelor. Semnificația mineralogiei genetice. Modificări ale mineralelor în timpul diferitelor procese geologice și fizico-chimice și în diferite zone ale scoarței terestre.

materiale
Inginerie Electronica
Cursul 2
dr., Conf. univ. Maronchuk I.I.

Fundamentele cristalografiei

INTRODUCERE
Majoritatea materialelor structurale moderne, inclusiv
și compozit - acestea sunt substanțe cristaline. Cristal
este o colecție de atomi aranjați în mod regulat,
formând o structură regulată care a apărut spontan din
mediul dezordonat din jurul lui.
Motivul aranjamentului simetric al atomilor este
tendinţa cristalului la un minim de energie liberă.
Cristalizarea (apariția ordinii din haos, adică dintr-o soluție,
pereche) apare cu aceeași inevitabilitate ca, de exemplu, procesul
corpuri în cădere. La rândul său, se atinge energia liberă minimă
cu cea mai mică fracțiune de atomi de suprafață din structură, prin urmare
manifestare externă a structurii atomice interne corecte
corpurile cristaline este fațetarea cristalelor.
În 1669, omul de știință danez N. Stenon a descoperit legea constanței unghiurilor:
unghiurile dintre feţele de cristal corespunzătoare sunt constante şi
caracteristic acestei substanţe. Fiecare corp solid este alcătuit din
particule care interacționează. Aceste particule, în funcție de
natura materiei, pot exista atomi individuali, grupuri de atomi,
molecule, ioni etc. În consecință, relația dintre ele este:
atomic (covalent), molecular (legatura Van der Wals), ionic
(polare) și metalice.

În cristalografia modernă, există patru
direcții, care sunt într-o anumită măsură legate de una
alții:
- cristalografia geometrică, care studiază diverse
formele cristalelor și legile simetriei lor;
- cristalografia structurală și chimia cristalină,
care studiază dispunerea spaţială a atomilor în
cristale şi dependenţa acesteia de compoziţia chimică şi
condiții pentru formarea cristalelor;
- fizica cristalelor, care studiază influența internă
structura cristalelor pe proprietățile lor fizice;
- cristalografia fizică şi chimică, care studiază
întrebări legate de formarea cristalelor artificiale.

ANALIZA RETELELOR SPATIALE
Conceptul de rețea spațială și elementar
celulă
Când studiem problema structurii cristaline a corpurilor
În primul rând, trebuie să înțelegeți clar
termeni: „rețea spațială” și „elementar
celulă”. Acești termeni sunt folosiți nu numai în
cristalografie, dar şi într-o serie de ştiinţe conexe pt
descrieri ale modului în care sunt dispuse în spațiu
particulele materiale din corpurile cristaline.
După cum se știe, în corpurile cristaline, spre deosebire de
particule amorfe, materiale (atomi, molecule,
ionii) sunt dispuse într-o anumită ordine, pe
o anumită distanță unul de celălalt.

O grilă spațială este o diagramă care arată
aranjarea particulelor de material în spațiu.
Rețeaua spațială (Fig.) constă de fapt din
seturi
identic
paralelipipede,
care
complet, fără goluri, umpleți spațiul.
Particulele de material sunt de obicei localizate la noduri
zăbrele - punctele de intersecție ale marginilor sale.
Rețea spațială

Celula elementară este
cel mai puţin
paralelipiped, cu
cu care poți
construiește întregul
rețea spațială
prin continuu
transferuri paralele
(emisiuni) în trei
direcții ale spațiului.
Tip de celulă elementară
prezentată în fig.
Trei vectori a, b, c, care sunt marginile celulei elementare,
se numesc vectori de translaţie. Valoarea lor absolută (a,
b, c) sunt perioadele latice sau unitățile axiale. Injectat în
considerație și unghiuri dintre vectorii de translație - α (între
vectorii b, c), β (între a, c) și γ (între a, b). Asa de
Astfel, o celulă elementară este definită de șase mărimi: trei
valorile perioadei (a, b, c) și trei valori ale unghiurilor dintre ele
(α, β, γ).

Reguli de selecție a celulelor unitare
Când studiezi conceptele unei celule elementare, ar trebui
rețineți că amploarea și direcția
translațiile în rețeaua spațială pot fi alese în moduri diferite, astfel încât forma și dimensiunea celulei unitare
va fi diferit.
Pe fig. se consideră cazul bidimensional. Se arată plat
plasă de zăbrele și căi diferite plat de selecție
celulă elementară.
Metode de selecție
celulă elementară

La mijlocul secolului al XIX-lea. Cristalograful francez O. Brave
a propus următoarele condiţii pentru alegerea unui elementar
celule:
1) cu simetria celulei elementare trebuie sa corespunda
simetriile rețelei spațiale;
2) numărul de muchii egale și unghiuri egale dintre muchii
ar trebui să fie maximă;
3) în prezența unghiurilor drepte între coaste, numărul acestora
ar trebui să fie maximă;
4) sub rezerva acestor trei condiții, volumul
celula elementară ar trebui să fie minimă.
Pe baza acestor reguli, Bravais a demonstrat că există
doar 14 tipuri de celule elementare, care au primit
denumirea celor de translație, deoarece sunt construite de
traducere – transfer. Aceste grile sunt diferite unele de altele.
altele prin amploarea și direcția emisiunilor, iar de aici
diferenţa de formă a celulei elementare şi de număr
noduri cu particule de material.

Celule elementare primitive și complexe
În funcție de numărul de noduri cu particule de material, elementar
celulele sunt împărțite în primitive și complexe. LA
celulele Bravais primitive, particulele materiale sunt
numai la vârfuri, în complex - la vârfuri și suplimentar
în interiorul sau pe suprafața celulei.
Celulele complexe includ I centrat pe corp,
fata centrata F si baza centrata C. In fig.
sunt prezentate celulele Bravais elementare.
Celulele elementare Bravais: a - primitive, b -
centrat pe bază, c – centrat pe corp, d –
centrat pe față

Celula centrată pe corp are un nod suplimentar în
centrul celulei care aparține numai acestei celule, deci
există două noduri aici (1/8x8+1 = 2).
Într-o celulă centrată pe față, noduri cu particule de material
sunt, pe lângă vârfurile celulei, și în centrele tuturor celor șase fețe.
Astfel de noduri aparțin simultan la două celule: cea dată și cea
altul adiacent acestuia. Pentru cota acestei celule, fiecare dintre acestea
noduri aparține 1/2 parte. Prin urmare, într-un chip centrat
celula va avea patru noduri (1/8x8+1/2x6 = 4).
În mod similar, există 2 noduri într-o celulă centrată pe bază
(1/8х8+1/2х2 = 2) cu particule de material. Informatii de baza
despre celulele Bravais elementare sunt date mai jos în tabel. 1.1.
Celula Bravais primitivă conține numai traduceri a,b,c
de-a lungul axelor de coordonate. Într-o celulă centrată pe corp
se mai adaugă o translație de-a lungul diagonalei spațiale -
la nodul situat în centrul celulei. in fata centrata
pe lângă translațiile axiale a,b,c, există un suplimentar
translație de-a lungul diagonalelor fețelor și în baza centrată -
de-a lungul diagonalei unei fețe perpendiculare pe axa Z.

Tabelul 1.1
Informații de bază despre celulele Bravais primitive și complexe
Bază
Gratare tip Brave
Numărul major
noduri de traducere
R primitiv
1
a,b,c
Corpul centrat 2
ai eu
a,b,c,(a+b+c)/2
[]
fata centrata
F
a,b,c,(a+b)/2,(a+c)/2,
(b+c)/2
[]
a,b,c,(a+b)/2
[]
4
Centrat pe bază С 2
Baza este înțeleasă ca setul de coordonate
numărul minim de noduri, exprimat axial
unități, prin difuzare pe care le puteți obține integral
grilă spațială. Baza este scrisă dublu
paranteza patrata. Coordonatele de bază pentru diverse
tipurile de celule Bravais sunt date în tabelul 1.1.

Celulele elementare Bravais
În funcție de formă, toate celulele Bravais sunt distribuite între
șapte sisteme cristaline (sigonii). Cuvânt
„Syngonia” înseamnă asemănare (din greacă σύν - „conform,
împreună, unul lângă altul”, și γωνία - „colț”). Fiecare singonie corespunde
anumite elemente de simetrie. În tabel. rapoarte
între perioadele de rețea a, b, c și unghiurile axiale α, β, γ pentru
fiecare singonie
Syngonia
Triclinica
Monoclinic
Rombic
tetragonală
Hexagonal
Relaţiile dintre
perioadele și unghiurile latice
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
Romboedric
cub
a \u003d b \u003d c,
a = b = c,
α = β =γ ≠ 90º
α = β = γ = 90º

Pe fig. toate
paisprezece tipuri
celule Bravais elementare,
distribuite în singoii.
Celulă Bravais hexagonală
reprezintă
centrat pe bază
prismă hexagonală. in orice caz
ea este adesea înfățișată
în caz contrar – sub formă de tetraedric
prisme cu un romb la bază,
care reprezintă una dintre
trei prisme care alcătuiesc
hexagonală (în Fig. ea
reprezentat prin solid
linii). O astfel de imagine
mai ușor și mai convenabil, deși asociat cu
încălcarea principiului
potrivirea simetriei
(primul principiu de selecție
celulă elementară după Brava).

Pentru singonia romboedrică
celula elementara,
satisfacerea conditiilor
Curajos, este primitiv
romboedru R pentru care a=b=c şi
α=β=γ≠ 90º. Împreună cu celula R
pentru a descrie romboedrul
se folosesc structuri şi
celulă hexagonală,
încă de la romboedrul
celula poate fi întotdeauna redusă la
hexagonal (fig.) și
imaginează-l ca trei
hexagonal primitiv
celule. În acest sens, în
literatura romboedrică
Singonie uneori nu separat
Trei primitive
ia în considerare, prezenta-o
celule hexagonale,
ca varietate
echivalent cu romboedric
hexagonal.

Se acceptă sincronie cu aceleași rapoarte între
unități axiale de combinat într-o singură categorie. prin urmare
sisteme triclinic, monoclinic și rombic
combinate în categoria cea mai inferioară (a≠b≠c), tetragonală,
hexagonal (și derivatul său romboedric) - în
mediu (a=b≠c), cea mai înaltă categorie (a=b=c) este
sistem cubic.
Conceptul de număr de coordonare
În celulele complexe, particulele de material sunt stivuite mai mult decât
mai dens decât în ​​cele primitive, umpleți mai complet volumul
celulele sunt mai conectate între ele. A caracteriza
Aceasta introduce conceptul de număr de coordonare.
Numărul de coordonare al unui atom dat este numărul
atomii vecini cei mai apropiati. Dacă este vorba de
numărul de coordonare al ionului, apoi numărul
ionii cei mai apropiați de acesta de semn opus. Cu atât mai mult
numărul de coordonare, cei cu un număr mai mare de atomi sau
ionii este legați dat, cu atât mai mult spațiu este ocupat de particule, cu atât
zăbrele mai compacte.

Rețele spațiale ale metalelor
Cele mai comune dintre metale sunt spațiale
grilajele sunt relativ simple. Majoritatea se potrivesc
cu grătare de translație Bravais: cubic
centrat pe corp și centrat pe față. La nodurile acestor
rețelele sunt atomi de metal. În zăbrele
cub centrat pe corp (bcc - rețea) fiecare atom
înconjurat de opt vecini cei mai apropiați, iar coordonarea
număr de CC \u003d 8. Metalele au o rețea bcc: -Fe, Li, Na, K, V,
Cr, Ta, W, Mo, Nb etc.
În rețeaua unui cub centrat pe față (fcc - zăbrele) KN = 12:
orice atom situat în vârful celulei are
cei mai apropiați doisprezece vecini, care sunt atomi,
situate în centrele marginilor. Rețeaua FCC are metale:
Al, Ni, Cu, Pd, Ag, Ir, Pt, Pb etc.
Alături de acestea două, printre metale (Be, Mg, Sc, -Ti, -Co,
Zn, Y, Zr, Re, Os, Tl, Cd etc.) există și un hexagonal
compact. Această zăbrele nu este o rețea de translație
Brava, pentru că nu poate fi descris prin simple emisiuni.

Pe fig. celula unitară a hexagonalului
zăbrele compacte. Celulă unitară hexagonală
zăbrele compactă este hexagonală
prismă, dar cel mai adesea este reprezentată sub formă
o prismă tetraedrică a cărei bază este un romb
(a=b) cu unghiul γ = 120°. Atomii (Fig.b) sunt localizați la vârfuri
iar în centrul uneia dintre cele două prisme triedrice care se formează
celulă elementară. O celulă are doi atomi: 1/8x8 + 1
=2, baza sa este [].
Raportul dintre înălțimea celulei unitare c și distanța a, adică
c/a este egal cu 1,633; perioadele c şi a pentru diferite substanţe
diferit.
Hexagonal
zăbrele compacte:
a - hexagonal
prismă, b -
tetraedric
prismă.

INDICI CRISTALLOGRAFIC
Indicii cristalografici ai planului
În cristalografie este adesea necesar să se descrie reciprocul
aranjarea planurilor de cristal individuale, ea
direcții pentru care este convenabil de utilizat
indici cristalografici. Cristalografice
indicii dau o idee despre locația avionului
sau direcții relativ la un sistem de coordonate. La
nu contează dacă este dreptunghiulară sau oblică
sistem de coordonate, scară identică sau diferită
segmente de-a lungul axelor de coordonate. Imaginați-vă o serie
plane paralele care trec prin aceeași
nodurile rețelei spațiale. Aceste avioane
situate la aceeaşi distanţă unele de altele şi
formează o familie de plane paralele. Sunt
orientate în mod egal în spaţiu şi deci
au aceiași indici.

Alegem un avion din această familie și
introducem în considerare segmentele pe care planul
clipsuri de-a lungul axelor de coordonate (axele de coordonate x,
y, z sunt de obicei combinate cu marginile elementului
celule, scara pe fiecare axă este egală cu
unitatea axială corespunzătoare - perioada a sau b,
sau c). Valorile segmentelor sunt exprimate axial
unitati.
Indici cristalografi ai planului (indici
Miller) sunt cele mai mici trei numere întregi,
care sunt invers proporționale cu numărul de axiale
unități decupate de avion pe coordonate
topoare.
Indicii plani sunt notați cu literele h, k, l,
sunt scrise pe rând și încheiate rotund
paranteze-(hkl).

Indicii (hkl) caracterizează toate planurile familiei
plane paralele. Acest simbol înseamnă că
o familie de plane paralele taie axiala
unitate de-a lungul axei x în h părți, de-a lungul axei y în k
părți și de-a lungul axei z în l părți.
În acest caz, planul cel mai apropiat de originea coordonatelor,
taie segmentele 1/h pe axele de coordonate (de-a lungul axei x),
1/k (de-a lungul axei y), 1/l (de-a lungul axei z).
Ordinea găsirii indicilor cristalografici
avioane.
1. Găsim segmentele decupate de avionul aflat pe
axele de coordonate, măsurându-le în unități axiale.
2. Luăm valorile reciproce ale acestor mărimi.
3. Dăm raportul dintre numerele obținute și raportul
cele mai mici trei numere întregi.
4. Cele trei numere rezultate sunt cuprinse între paranteze.

Exemplu. Găsiți indicii planului care se întrerupe la
coordonează axele următoarele segmente: 1/2; 1/4; 1/4.
Deoarece lungimile segmentelor sunt exprimate în unități axiale,
avem 1/h=1/2; 1/k=1/4; 1/l=1/4.
Găsiți reciprocele și luați raportul lor
h:k:l = 2:4:4.
Reducând cu două, prezentăm raportul cantităților obținute
la raportul celor mai mici trei numere întregi: h: k: l = 1: 2:
2. Indicii plani se scriu între paranteze
pe rând, fără virgule - (122). Se citesc separat
„unu, doi, doi”.
Dacă planul intersectează axa cristalografică la
direcția negativă, deasupra celei corespunzătoare
semnul minus este plasat deasupra indexului. Dacă avionul
este paralelă cu orice axă de coordonate, apoi în simbol
indicele plan corespunzător acestei axe este zero.
De exemplu, simbolul (hko) înseamnă că avionul
intersectează axa z la infinit și indicele plan
de-a lungul acestei axe va fi 1/∞ = 0.

Avioane tăiate pe fiecare axă cu un număr egal
unitățile axiale sunt notate ca (111). într-un cubic
singoniile lor se numesc planuri ale octaedrului, deoarece sistemul
aceste planuri, echidistante de origine,
formează un octaedru - octaedru fig.
Octaedru

Avioane care taie de-a lungul a două axe un număr egal de axe
unități și paralel cu o a treia axă (cum ar fi axa z)
notat cu (110). În singonia cubică, asemănător
planurile se numesc planuri ale dodecaedrului rombic,
Asa de
Cum
sistem
avioane
tip
(110)
forme
dodecaedru (dodeca - doisprezece), fiecare față
care este o smochină romb.
Rombic
dodecaedru

Plane care intersectează o axă și sunt paralele cu două
altele (de exemplu, axele y și z), indică - (100) și
sunt numite în singonia cubică planurile cubului, adică
un sistem de plane similare formează un cub.
La rezolvarea diverselor probleme legate de construcţia în
celula unitară a planurilor, sistem de coordonate
este indicat să alegeți astfel încât planul dorit
situat într-o celulă elementară dată. De exemplu,
la construirea planului (211) într-o celulă cubică, începutul
coordonatele pot fi transferate convenabil de la nodul O la nodul O'.
Avion cub (211)

Uneori, indicii plani sunt scrieți în acolade
(hkl).Această intrare înseamnă simbolul setului de identice
avioane. Astfel de avioane trec prin aceleași noduri
într-o rețea spațială, situată simetric în
spaţiu
și
caracterizat
aceeași
spațiere interplanară.
Planurile octaedrului din singonia cubică îi aparțin
un set (111), ele reprezintă fețele octaedrului și
au următorii indici: (111) →(111), (111), (111), (111),
(111), (111), (111), (111).
Simbolurile tuturor planurilor constelației sunt găsite de
permutări și modificări ale semnelor individului
indici.
Pentru planurile unui dodecaedru rombic, notația
set: (110) → (110), (110), (110),
(110), (101), (101), (101), (101), (011), (011), (011), (011).

INDICI CRISTALLOGRAFIC AI NODULUI
Indicii cristalografici ai unui nod sunt ai acestuia
coordonate luate în fracții de unități axiale și scrise în
paranteze pătrate duble. În acest caz, coordonatele
corespunzătoare axei x, este în general notat cu litera
u, pentru axa y - v, pentru axa z - w. Simbolul nodului arată ca
[]. Simboluri ale unor noduri din celula elementară
prezentată în fig.
Unele noduri în
celulă elementară
(Uneori se notează un nod
Cum [])

Indici de direcție cristalografică
Într-un cristal unde toate direcțiile paralele
identice între ele, direcția de trecere
originea coordonatelor, caracterizează întreaga familie dată
directii paralele.
Poziţie
în
spaţiu
directii,
trecând prin origine, este determinată
coordonatele oricărui nod situat pe acesta
direcţie.
Coordonatele
orice
nod,
Deținut
direcție, exprimată în fracții de unități axiale și
redusă la raportul dintre cele mai mici trei numere întregi
numere,
și
mânca
cristalografice
indici
directii. Ele sunt notate cu numere întregi u, v, w
și sunt scrise împreună între paranteze drepte.

Ordinea indicilor de găsire a direcției
1. Din familia de direcții paralele, selectați
unul care trece prin origine, sau
deplasați această direcție paralel cu sine
la origine, sau mutați originea
coordonate la un nod situat în direcția dată.
2. Găsiți coordonatele oricărui nod care îi aparține
direcție dată, exprimându-le în unități axiale.
3. Luați raportul dintre coordonatele nodului și aduceți-l la
raportul dintre cele mai mici numere întregi.
4. Încheiați cele trei numere rezultate în pătrat
parantezele.
Cele mai importante direcții din rețeaua cubică și ale acestora
indicii sunt prezentați în fig.

Câteva direcții într-o rețea cubică

CONCEPTUL DE CRISTAL ȘI POLAR
COMPLEX
Metoda proiecţiilor cristalografice se bazează pe
una dintre trăsăturile caracteristice ale cristalelor - legea
constanţa unghiului: unghiuri dintre anumite feţe şi
marginile cristalului sunt mereu constante.
Deci, când cristalul crește, dimensiunile fețelor se schimbă, lor
formă, dar unghiurile rămân aceleași. Prin urmare, în
cristal, puteți muta toate marginile și fețele în paralel
pentru noi înșine la un punct în spațiu; colţ
raportul se păstrează.
Astfel de
totalitate
avioane
și
directii,
paralel cu planurile şi direcţiile din cristal şi
trecerea printr-un punct se numește
complex de cristal, iar punctul în sine este numit
centru
complex.
La
clădire
proiecțiile cristalografice cristal înlocui întotdeauna
complex cristalin.

Mai des, nu se ia în considerare un complex cristalin, dar
polar (invers).
Complex polar, obținut din cristalin
(direct) prin înlocuirea avioanelor cu normale la ele și
direcții - planuri perpendiculare pe acestea.
A
b
Cubul (a), cristalinul său (b) și
complex polar (c)
în

SIMETRIA POLIEDRILOR CRISTALINI
(SIMETRIA CONTINUĂ)
CONCEPTUL DE SIMETRIE
Cristalele există în natură sub formă de cristalin
poliedre. Cristalele din diferite substanțe sunt diferite
unul de altul în formele lor. Sarea gema este cuburi;
cristal de stâncă - prisme hexagonale îndreptate spre
se termina; diamant - cel mai adesea octaedre regulate
(octaedre); cristale de granat - dodecaedre (Fig.).
Astfel de cristale sunt simetrice.

caracteristică
caracteristică
cristale
este
anizotropia proprietăților lor: în diferite direcții ele
diferite, dar identice în direcții paralele și
sunt la fel și în direcții simetrice.
Cristalele nu au întotdeauna forma obișnuită
poliedre.
În condiții reale de creștere, la
dificultate în creșterea liberă fețele simetrice pot
dezvolta o formă exterioară neuniformă și corectă
poate eșua, dar intern corect
structura este complet conservată și, de asemenea
se păstrează simetria proprietăților fizice.
Cuvântul grecesc „simetrie” înseamnă proporționalitate.
O figură simetrică este formată din egale, identice
părți. Simetria este înțeleasă ca o proprietate a corpurilor sau
forme geometrice pentru a combina părți individuale între ele
altul sub nişte transformări simetrice.
Imagini geometrice, cu ajutorul cărora sunt stabilite și
se efectuează transformări simetrice, numite
elemente de simetrie.

Având în vedere simetria fațetei exterioare a cristalului,
cristalin
miercuri
prezent
tu
Cum
continuu, continuu, așa-numitul continuum (în
tradus din latină în rusă - înseamnă continuu,
solid). Toate punctele dintr-un astfel de mediu sunt exact aceleași.
Elementele de simetrie ale continuumului descriu exteriorul
forma unui poliedru cristalin, deci sunt nemișcați
se numesc elemente de simetrie macroscopică.
De fapt
la fel
cristalin
miercuri
este
discret. Cristalele sunt formate din particule individuale
(atomi, ioni, molecule) care se află în
spaţiu
în
formă
la nesfârşit
extinzându-se
grile spațiale. Simetrie în aranjare
dintre aceste particule este mai complexă și mai bogată decât simetria exteriorului
forme de poliedre cristaline. Prin urmare, împreună cu
continuum
considerată
și
discontinuu
-
structură discretă, reală a particulelor de material cu
cu elementele sale de simetrie, numite
elemente de simetrie microscopică.

Elemente de simetrie
LA
cristalin
poliedre
întâlni
simplu
elemente
simetrie
(centru
simetrie,
plan de simetrie, axa de rotație) și element complex
simetrie (axa de inversare).
Centru de simetrie (sau centru de inversare) - punct singular
în interiorul figurii, atunci când se reflectă în care orice punct
figura are un echivalent cu sine, adică ambele puncte
(de exemplu, o pereche de vârfuri) sunt situate pe aceeași linie dreaptă,
trecând prin centrul de simetrie și echidistant de
l. În prezența unui centru de simetrie, fiecare față
spațială
cifre
Are
paralel
și
față îndreptată opus, fiecare margine
corespunde echidistant, egal, paralel, dar
marginea opusă. Prin urmare centrul
simetria este ca un punct de oglindă.

Un plan de simetrie este un plan care
împarte figura în două părți, situate fiecare
relativ la un prieten ca obiect și reflectarea lui în oglindă,
adică în două oglinzi părți egale
planuri de simetrie - Р (vechi) și m (internațional).
Grafic, planul de simetrie este indicat de un solid
linia. O figură poate avea unul sau mai multe
planuri de simetrie și toate se intersectează
prieten. Un cub are nouă planuri de simetrie.

Axa de pivotare este atât de dreaptă când se întoarce
care, la un unghi definit, figura
se combină cu sine. Unghiul de rotație
determină ordinea axei de rotaţie n, care
arată de câte ori figura va fi combinată cu ea însăși
cu o rotire completă în jurul acestei axe (360 °):
În izolat forme geometrice posibil
axe de simetrie de orice ordin, dar în cristalin
poliedre, ordinea axelor este limitată, poate avea
numai următoarele valori: n= 1, 2, 3, 4, 6. In
cristalin
poliedre
imposibil
topoare
simetriile celui de-al cincilea și cel de-al șaselea ordin superior. Urmează
din principiul continuitatii mediului cristalin.
Denumirile axei de simetrie: vechi - Ln (L1, L2, L3, L4, L6)
și
internaţional
arabic
numere,
corespunzătoare ordinii axei de rotație (1, 2, 3, 4, 6).

Grafic
rotativ
poligoane:
topoare
portretizat

Conceptul unei clase de simetrie
Fiecare poliedru cristalin are un set
elemente de simetrie. Combinând unele cu altele, elementele
simetriile unui cristal se intersectează în mod necesar și, în același timp
este posibilă apariţia unor noi elemente de simetrie.
În cristalografie se demonstrează următoarele teoreme
adăugarea elementelor de simetrie:
1. Linia de intersecție a două plane de simetrie este axa
simetrie, pentru care unghiul de rotație este de două ori unghiul
între avioane.
2. Prin punctul de intersecție a două axe de simetrie trece
a treia axă de simetrie.
3. În
punct
intersecții
avion
simetrie
Cu
axa de simetrie de ordin par perpendicular pe aceasta
apare un centru de simetrie.
4. Numărul de axe de ordinul doi, perpendicular pe principal
axele de simetrie de ordin superior (a treia, a patra,
al șaselea) este egal cu ordinea axei principale.

5. Numărul de planuri de simetrie care se intersectează de-a lungul
axa majoră de ordin superior, egală cu ordinul acestei axe.
Numărul de combinații de elemente de simetrie între ele
în cristale este strict limitată. Tot posibil
se derivă combinaţii de elemente de simetrie din cristale
strict matematice, ținând cont de teoreme
adăugarea elementelor de simetrie.
Un set complet de elemente de simetrie inerente
cristalul dat se numește clasa sa de simetrie.
Derivarea matematică riguroasă arată că toate
posibil
pentru
cristalin
poliedre
combinatii
elemente
simetrie
epuizat
treizeci și două de clase de simetrie.

Relația dintre rețeaua spațială și elemente
simetrie
Prezența anumitor elemente de simetrie determină
geometrie
spațială
grile,
impozant
anumit
termeni
pe
reciproc
Locație
axele de coordonate și egalitatea unităților axiale.
Exista reguli generale alegerea axelor de coordonate,
ţinând cont de mulţimea elementelor de simetrie cristalină.
1. Axele de coordonate sunt combinate cu speciale sau simple
directii,
nerecurente
în
cristal
axele rotative sau de inversare, pentru care
ordinea axei este mai mare decât unu, iar normalele la plan
simetrie.
2. Dacă există o singură direcție specială în cristal, cu el
combinați una dintre axele de coordonate, de obicei axa Z. Două
alte axe sunt situate într-un plan perpendicular pe
direcție specială paralelă cu marginile cristalului.
3. În lipsa unor direcții speciale, axele de coordonate
sunt aleși paralel cu trei care nu se află în același plan
marginile cristalului.

Pe baza acestor reguli, le puteți obține pe toate șapte
sisteme cristaline sau singonie. Ele diferă
unul de altul prin raportul unităților de scară a, b, c și
unghiuri axiale. Trei posibilități: a b c, a=b c, a=b=c
permite
distribui
Toata lumea
cristalografice
sisteme de coordonate (syngonie) în trei categorii de inferior, mediu și superior.
Fiecare categorie este caracterizată de prezența anumitor
elemente de simetrie. Deci, pentru cristalele din categoria cea mai de jos
nu există axe de ordin superior, adică axele 3, 4 și 6, dar pot exista
axele de ordinul doi, planele și centrul de simetrie.
Cristalele din categoria mijlocie au o axă superioară
de ordin și pot exista și axe de ordinul doi, plane
simetrie, centru de simetrie.
Cele mai simetrice cristale aparțin celor mai înalte
categorii. Au mai multe axe de ordin superior
(al treilea și al patrulea), pot exista axe de ordinul doi,
planul și centrul de simetrie. Cu toate acestea, nu există osii
al șaselea ordin.

Conceptul de simetrie a discontinuului și spațial
grup
Disponibilitate
32
clase
simetrie
cristalin
poliedre arată că întreaga varietate de extern
formele cristaline se supun legilor simetriei.
Simetria structurii interne a cristalelor, aranjare
particulele (atomi, ioni, molecule) din interiorul cristalelor ar trebui
fi mai dificil deoarece forma exterioară a cristalelor
limitat, iar rețeaua cristalină se extinde
infinit în toate direcțiile spațiului.
Legile de aranjare a particulelor în cristale au fost
stabilit de marele cristalograf rus E.S.
Fedorov în 1891. Au găsit 230 de căi
aranjarea particulelor într-o rețea spațială - 230
grupuri de simetrie spațială.

Elemente de simetrie ale rețelelor spațiale
Pe lângă elementele de simetrie descrise mai sus (centru
simetrie,
avion
simetrie,
rotativ
și
axe de inversare), într-un mediu discret, altele
elemente
simetrie,
legate de
Cu
infinit
rețea spațială și repetare periodică
în aranjarea particulelor.
Luați în considerare noile tipuri de simetrie inerente numai în
discountinuum. Sunt trei dintre ele: translație, plan de alunecare
reflexii și ax elicoidal.
Translația este transferul tuturor particulelor de-a lungul paralelei
direcții în aceeași direcție către aceeași
mărimea.
Traducerea este un element simplu de simetrie,
inerente fiecărei rețele spațiale.

Combinație de translație cu un plan de simetrie
duce la apariția unui plan de reflexie pășunată,
combinaţia translaţiei cu o axă de rotaţie creează
axul șurubului.
Planul de reflexie aluneca sau plan
alunecarea este un astfel de plan, atunci când este reflectată în
care, ca într-o oglindă, urmată de traducere
direcție situată într-un plan dat, după cantitate
egal cu jumătate din perioada de identitate pentru un dat
direcții, toate punctele corpului sunt combinate. Sub Perioada
identitatea, ca și înainte, vom înțelege distanța
între puncte de-a lungul unei direcții (de exemplu,
perioadele a, b, c dintr-o celulă unitate sunt perioade
identitate de-a lungul axelor de coordonate X, Y, Z).

Axa elicoidal este o linie dreaptă, rotația în jurul căreia este
niste
colţ,
corespunzător
Ordin
topoare,
Cu
translația ulterioară de-a lungul axei cu un multiplu de
perioada de identitate t, combină punctele corpului.
Denumirea axei elicoidale în formă generală este nS, unde n
caracterizează ordinea axei de rotație (n=1, 2, 3, 4, 6) și
St/n este valoarea translației de-a lungul axei. În același timp, S S=0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. Deci, pentru axa elicoidală de ordinul doi
translația este t/2, pentru axa elicoidală a treilea
ordinea celui mai mic transfer t/3.
Desemnarea axei elicoidale de ordinul doi va fi 21.
Combinația de particule va avea loc după rotirea în jurul axei
180° urmată de translație de-a lungul direcției,
paralel cu axa, cu t/2.
Desemnarea axei elicoidale de ordinul trei va fi 31.
Cu toate acestea, sunt posibile axele cu o translație care este multiplu dintre cele mai mici.
Prin urmare, este posibilă o axă elicoidală 32 cu translație 2t/3.

Axele 31 și 32 înseamnă rotația în jurul axei cu 120° de-a lungul
în sensul acelor de ceasornic urmat de o schimbare. Aceste șuruburi
axele se numesc drepte. Dacă se face o întoarcere
în sens invers acelor de ceasornic, apoi axele centrale de simetrie
sunt numite stânga. În acest caz, acțiunea axei 31 din dreapta
identică cu acțiunea axei 32 stânga și 32 dreapta - 31
stânga.
Pot fi luate în considerare și axele elicoidale de simetrie
Ordinul al patrulea și al șaselea: axele 41 și 43 axele 61 și 65, 62
iar 64. poate fi dreapta şi stânga. Acțiunea axelor 21, 42 și
63 nu depinde de alegerea direcției de rotație în jurul axei.
prin urmare
ei
sunt
neutru.
Condiţional
Denumirile axelor elicoidale de simetrie:

Notarea grupului spațial de simetrie
Simbolul grupului de spațiu conține complet
informații despre simetria structurii cristaline. Pe
se pune primul loc în simbolul grupului de spațiu
litera care caracterizează tipul rețelei Bravais: P primitiv,
DIN
centrat pe bază,
eu
centrat pe corp, F - centrat pe față. LA
singonia romboedrică a pus litera R pe primul loc.
Urmat de una, două sau trei cifre sau litere,
indicând
elemente
simetrie
în
major
directii, asemanator cu modul in care se face
întocmirea notării clasei de simetrie.
Dacă în structură în oricare dintre direcţiile principale
ambele planuri de simetrie şi
axele de simetrie, se preferă planurile
simetrie și în simbolul grupului spațial
se scriu planuri de simetrie.

Dacă există mai multe axe, se acordă preferință
axe simple - rotative și inversoare, din moment ce lor
simetria este mai mare decât simetria
axele șuruburilor.
Având un simbol de grup de spațiu, se poate ușor
determina tipul rețelei Bravais, singonia celulei, elementele
simetrie în direcţiile principale. Da, spațial
grupa P42/mnm (grupuri Fedorov de dipiramidale ditetragonale
drăguț
simetrie,
135
grup)
caracterizează celula Bravais primitivă în tetragonal
singonia (axa elicoidală de ordinul al patrulea 42 determină
singonie tetragonală).
Direcțiile principale sunt următoarele:
elemente de simetrie. Cu direcția - axa Z
coincide cu axa elicoidală 42, care este perpendiculară
simetrie m. În direcțiile și (axele X și Y)
planul de reflexie de pasunat de tip n este situat, in
direcția trece de planul de simetrie m.

Defecte ale structurii corpurilor cristaline
Defectele corpului sunt împărțite în dinamice
(temporar) și static (permanent).
1. Defectele dinamice apar atunci când
mecanice, termice, electromagnetice
impact asupra cristalului.
Acestea includ fononi - distorsiuni de timp
regularitatea zăbrelei cauzată de termică
miscarea atomilor.
2. Defecte statice
Distingeți între imperfecțiunile punctuale și cele extinse
structurilor corpului.

Defecte punctuale: Situri neocupate cu zăbrele
(posturi vacante); deplasarea unui atom de la un nod la un interstițiu;
introducerea unui atom sau ion străin în rețea.
Defecte extinse: luxații (margine și
șurub), pori, fisuri, granițe,
microincluziuni ale unei alte faze. Sunt prezentate unele defecte
pe imagine.

Proprietăți de bază
materiale

Principalele proprietăți sunt: ​​mecanice, termice,
electrice, magnetice și tehnologice, precum și ale acestora
rezistență la coroziune.
Proprietățile mecanice ale materialelor caracterizează posibilitatea acestora
utilizarea în produsele expuse la
sarcini mecanice. Principalii indicatori ai unor astfel de proprietăți
servesc ca parametri de rezistență și duritate. Ele depind nu numai de
natura materialelor, dar si forma, marimea si starea
suprafața probelor, precum și modurile de testare, în primul rând,
privind viteza de încărcare, temperatură, expunerea la medii și altele
factori.
Rezistența este proprietatea materialelor de a rezista la rupere și
de asemenea o modificare ireversibilă a formei probei sub acţiunea
sarcini externe.
Rezistenta la tractiune - efort corespunzator maximului
(în momentul distrugerii probei) la valoarea încărcăturii. Atitudine
cea mai mare forță care acționează asupra probei către zona inițială
secţiunea sa transversală se numeşte efort de rupere şi
notează σv.

Deformarea este o modificare a aranjamentului relativ al particulelor în
material. Cele mai simple tipuri ale sale sunt tensiune, compresie, îndoire,
răsucire, mutare. Deformare - o modificare a formei și mărimii probei în
rezultatul deformării.
Parametri de deformare – alungirea relativă ε = (l– l0)/l0 (unde
l0 și l sunt lungimile inițiale și după deformare ale probei), unghiul de forfecare este
modificarea unghiului drept între razele care emană dintr-un punct în
proba, când este deformată. Deformația se numește elastică dacă
dispare după îndepărtarea încărcăturii, sau plastic, dacă nu este
dispare (ireversibil). Proprietățile plastice ale materialelor la
deformarile mici sunt adesea neglijate.
Limita elastică este efortul la care deformațiile reziduale (de ex.
e. deformaţii detectate la descărcarea probei) ajung
valoarea stabilită prin specificații. De obicei admiterea
deformarea reziduală este de 10–3 ÷10–2%. Limita elastică σy
limitează aria deformațiilor elastice ale materialului.
A apărut conceptul de modul ca caracteristică a elasticității materialelor
când se consideră ideal corpuri elastice, a căror deformare este liniară
depinde de tensiune. Cu întindere simplă (compresie)
σ = Eε
unde E este modulul lui Young sau modulul de elasticitate longitudinală, care
caracterizează rezistența materialelor la deformare elastică (întindere, compresiune); ε este deformarea relativă.

La forfecarea materialului în direcția de forfecare și de-a lungul normalului acestuia
doar tensiuni tangenţiale
unde G este modulul de forfecare care caracterizează elasticitatea materialului la
modificarea formei probei, al cărei volum rămâne constant; γ este unghiul
schimb.
Cu compresie totală în material în toate direcțiile,
tensiune normală
unde K este modulul de elasticitate în vrac, care caracterizează
rezistența materialului la modificarea volumului probei, nu
însoțită de o schimbare a formei sale; ∆ - relativă
compresie în vrac.
O valoare constantă care caracterizează elasticitatea materialelor la
tensiunea uniaxială, este raportul lui Poisson:
unde ε' este compresia transversală relativă; ε - relativă
alungirea longitudinală a probei.

Duritatea este o caracteristică mecanică a materialelor,
complex reflectând rezistența, ductilitatea lor, precum și
proprietățile stratului de suprafață al probelor. Ea se exprimă
rezistența materialului la plasticul local
deformare care apare atunci când mai mult de
corp solid - indentor. Apăsând indentatorul în probă cu
măsurarea ulterioară a dimensiunilor imprimării este principala
metoda tehnologica in aprecierea duritatii materialelor. LA
în funcție de caracteristicile aplicației de încărcare, proiectare
indentatoarele și determinarea numerelor de duritate disting metodele
Brinell, Rockwell, Vickers, Shore. La măsurare
microduritate conform GOST 9450–76 pe suprafața probei
rămân amprente de adâncime nesemnificativă, deci astfel
metoda este utilizată atunci când probele sunt făcute sub formă de folie,
pelicule, acoperiri de grosime mică. Metoda de determinare
duritatea plastică este indentarea în probă
vârf sferic prin aplicare secvențială
diverse sarcini.

Coroziunea este un proces fizic și chimic de modificare a proprietăților, deteriorare
structura si distrugerea materialelor datorita trecerii componentelor lor in
compuși chimici cu componente de mediu. Sub
Daunele de coroziune se referă la orice defect structural
material rezultat din coroziune. Dacă este mecanic
efectele accelerează coroziunea materialelor, iar coroziunea le facilitează
distrugere mecanică, există o coroziune-mecanică
daune materiale. Pierderi de materiale datorate coroziunii si costuri pt
protecția mașinilor și echipamentelor față de acesta este în continuă creștere
datorită intensificării activităţii de producţie umană şi
poluarea mediului prin deşeuri de producţie.
Rezistența materialelor la coroziune este cel mai adesea caracterizată prin
folosind parametrul rezistenței la coroziune - valoarea, reciproca
rata de coroziune tehnică a materialului într-un sistem de coroziune dat.
Condiționalitatea acestei caracteristici constă în faptul că nu se aplică
material, ci la sistemul de coroziune. Rezistența la coroziune a materialului
nu poate fi schimbat fără modificarea altor parametri ai sistemului de coroziune.
Protecția împotriva coroziunii este o modificare a coroziunii
sistem, ducând la o scădere a vitezei de coroziune a materialului.

Caracteristicile temperaturii.
Rezistenta la caldura - proprietatea materialelor de a retine sau usor
modificarea parametrilor mecanici la temperaturi ridicate. Proprietate
metalele rezistă la efectele corozive ale gazelor la nivel ridicat
temperaturile se numește rezistență la căldură. Ca o caracteristică
rezistența la căldură a materialelor fuzibile temperatura de utilizare
înmuiere.
Rezistenta la caldura - proprietatea materialelor de a rezista mult timp
deformare si rupere la temperaturi ridicate. aceasta
cea mai importantă caracteristică a materialelor utilizate în
temperaturi T > 0,3 Tm. Astfel de condiții apar la motoare
ardere internă, centrale electrice cu abur, turbine cu gaz,
cuptoare metalurgice etc.
La temperaturi scăzute (în tehnologie - de la 0 la -269 ° C) crește
rezistența statică și ciclică a materialelor, lor
ductilitate și tenacitate, susceptibilitate crescută la fracturi fragile.
fragilitate la rece - o creștere a fragilității materialelor cu o scădere a
temperatura. Tendința unui material de a se rupe fragil este determinată de
conform rezultatelor încercărilor de impact ale probelor cu crestătură la coborâre
temperatura.

Dilatarea termică a materialelor este înregistrată prin modificarea dimensională
și forma probelor atunci când temperatura se schimbă. Pentru gaze, se datorează
o creștere a energiei cinetice a particulelor atunci când sunt încălzite, pentru lichide
iar materialele solide este asociată cu asimetria termică
vibrațiile atomilor, datorită cărora distanțele interatomice cu creșterea
temperaturile cresc.
Cantitativ, dilatarea termică a materialelor se caracterizează prin
coeficientul de temperatură al expansiunii în volum:
și materiale solide - și coeficientul de temperatură al liniarului
extensii (TKLR):
- modificări ale mărimii liniare, volumului probelor și
temperatura (respectiv).
Indicele ξ servește la desemnarea condițiilor de dilatare termică (de obicei -
la presiune constantă).
Experimental, αV și αl sunt determinate prin dilatometrie, care studiază
dependența de modificări ale dimensiunii corpurilor sub influența factorilor externi.
Special instrumente de masura– dilatometre – diferă
dispozitivul de senzori și sensibilitatea sistemelor de înregistrare a dimensiunilor
mostre.

Capacitatea termică - raportul dintre cantitatea de căldură primită de organism în timpul
o schimbare infinitezimală a stării sale în orice proces, la
cauzată de ultima creștere a temperaturii:
După semnele unui proces termodinamic în care
capacitatea de căldură a materialului, distinge capacitatea de căldură la volum constant
și la presiune constantă. În timpul încălzirii la constantă
presiune (proces izobar) o parte din căldură este cheltuită pentru expansiune
eșantion și parte - pentru a crește energia internă a materialului. Căldură,
raportat la aceeași probă la volum constant (proces izocor),
este cheltuită doar pentru creșterea energiei interne a materialului.
Capacitatea termică specifică, J/(kg K)], este raportul dintre capacitatea termică și masa
corp. Se face distincția între căldura specifică la presiune constantă (cp) și
la volum constant (cv). Raportul dintre capacitatea termică și cantitatea
substanțele se numesc capacitate termică molară (cm), J / (mol⋅K). Pentru toți
substanțe ср > сv, pentru gaze rarefiate (aproape de ideale) сmp – сmv =
R (unde R = 8,314 J/(mol⋅K) este constanta universală a gazului).

Conductivitatea termică este transferul de energie din părțile mai fierbinți ale corpului către
mai puțin încălzit ca urmare a mișcării și interacțiunii termice
microparticule. Această valoare caracterizează spontanul
egalizarea temperaturii solidelor.
Pentru materialele izotrope este valabilă legea Fourier, conform căreia
vector de densitate flux de caldura q este proporțional și opus
în direcția gradientului de temperatură T:
unde λ este conductivitatea termică [W/(m K)] în funcție de
starea de agregare, structura atomica si moleculara, structura,
temperatura și alți parametri ai materialului.
Difuzivitate termică (m2/s) este o măsură
Proprietățile de izolare termică ale materialului:
unde ρ este densitatea; miercuri - căldura specifică material la
presiune constantă.

Proprietățile tehnologice ale materialelor caracterizează conformitatea
materialelor la influențele tehnologice în timpul prelucrării în produse. Cunoştinţe
aceste proprietăți vă permit să proiectați în mod rezonabil și rațional și
efectuarea proceselor tehnologice de fabricare a produselor. Principal
caracteristicile tehnologice ale materialelor sunt prelucrabilitatea
taiere si presiune, parametrii de turnare, sudabilitate, tendinta la
deformarea și deformarea în timpul tratamentului termic etc.
Prelucrabilitatea este caracterizată de următorii indicatori:
calitatea prelucrării materialelor - rugozitatea suprafeței prelucrate
și precizia dimensională a probei, durata de viață a sculei, rezistența
tăiere - viteza și forța de tăiere, tipul de formare a așchiilor. Valori
indicatorii sunt determinați la întoarcerea probelor și comparați cu
parametrii materialului luați ca standard.
Prelucrabilitatea prin presiune este determinată în procesul tehnologic
testarea materialelor pentru deformarea plastică. Metode de evaluare
prelucrabilitatea la presiune depinde de tipul materialelor și de tehnologia acestora
prelucrare. De exemplu, testele tehnologice ale metalelor pentru îndoire
efectuată prin îndoirea probelor la un unghi prestabilit. Se consideră că eșantionul a rezistat
teste, daca nu apare fractura, delaminare, rupturi, fisuri.
Foile și benzile sunt testate pentru extrudare folosind un material special
presa. Se formează o gaură sferică în probă, oprind desenul în acest moment
realizarea fluxului de materiale. Rezultatul este determinat de maxim
bine adâncime la exemplarele nedeteriorate.

Prelucrabilitatea prin presiune a materialelor pulverulente le caracterizează
fluiditate, compactabilitate și formabilitate. Metoda de determinare
fluiditatea se bazează pe înregistrarea timpului de expirare a probei de pulbere în
procesul de revărsare spontană a acesteia printr-un calibrat
gaura pâlniei. Acest parametru controlează rata de umplere.
matrite de materiale pulbere pentru tratarea sub presiune.
Compactarea pulberii se caracterizează prin dependența de volumul probei
pulbere de la presiune - diagrama presare. Formabilitate - proprietate
material pulbere pentru a pastra forma obtinuta in proces
presare.
Caracteristicile de turnare ale materialelor - un set de tehnologice
indicatori care caracterizează formarea pieselor turnate prin turnare
materiale topite într-o matriță. Fluiditate -
de proprietatea materialului topit de a umple matrița depinde
privind vâscozitatea topiturii, temperaturile topiturii și matriței, grade
umezirea cu topitură a pereților matriței etc. Se evaluează după lungime
umplerea cu topitură a unui canal drept sau în spirală
mucegai special. Turnătorie de contracție - reducerea volumului
se topesc în timpul trecerii de la starea lichidă la starea solidă. Practic
contracția este definită ca raportul dintre dimensiunile liniare corespunzătoare
matrițe și piese turnate sub formă de coeficient de contracție adimensional,
individual pentru fiecare material.

Sudabilitate - proprietatea unui material de a se forma
îmbinare sudata, a carui performanta
corespunde calității materialului de bază,
sudate. Sudabilitatea este judecată după
rezultatele testelor probelor sudate și
caracteristicile materialului de bază în zona de sudare
cusătură. Regulile pentru determinarea următoarelor
indicatori de sudabilitate a metalelor: mecanici
proprietățile îmbinărilor sudate, moduri admise
sudare cu arc și suprafață, calitatea sudate
îmbinări și suduri, rezistență pe termen lung
îmbinări sudate.

Cristalografia este știința cristalelor, corpurilor naturale cristaline. Studiază forma, structura internă, originea, distribuția și proprietățile substanțelor cristaline.

Principalele proprietăți ale cristalelor - anizotropia, omogenitatea, capacitatea de auto-ardere și prezența unei temperaturi constante de topire - sunt determinate de structura lor internă.

Cristalele sunt toate corpurile solide care au forma unui poliedru rezultat din aranjarea ordonată a atomilor. Cristalografia se numește știința cristalelor, corpuri naturale cristaline. Studiază forma, structura internă, originea, distribuția și proprietățile substanțelor cristaline. Cristalele sunt toate solidele care au forma unui poliedru, rezultate din aranjarea ordonată a atomilor. Cuburile sunt exemple de cristale bine formate...

Titlu:

Sunt cunoscute peste cinci mii de tipuri de cristale. Au o formă diferită și un număr diferit de fețe. Forma unui cristal este totalitatea tuturor fețelor sale. O formă simplă în cristalografie este un set de fețe identice conectate prin elemente de simetrie. Dintre formele simple se disting formele închise, care închid complet o parte a spațiului, de exemplu, un cub, un octaedru; deschide forme simple, de exemplu, diverse prisme, spațiu ...

Titlu:

Singonia (din grecescul σύν, „în conformitate cu, împreună”, și γωνία, „unghi” - literalmente „unghi similar”) este una dintre diviziunile cristalelor bazate pe forma celulei lor unitare. Singonia include un grup de clase de simetrie care au un element comun sau caracteristic de simetrie cu același număr de direcții de unitate. Există șapte singoii: cubice, tetragonale (pătrate), trigonale, hexagonale, rombice, monoclinice, triclinice.

Titlu:

„Simetrie” în greacă înseamnă „proporție” (repetabilitate). Corpurile și obiectele simetrice constau din părți echivalente, repetate corect în spațiu. Simetria cristalelor este deosebit de diversă. Diferitele cristale sunt mai mult sau mai puțin simetrice. Este proprietatea lor cea mai importantă și specifică, reflectând regularitatea structurii interne.

Titlu:

Din punctul de vedere al cristalografiei geometrice, un cristal este un poliedru. Pentru a caracteriza forma cristalelor, folosim conceptul de elemente de constrângere. Forma exterioară a cristalelor este compusă din trei elemente limitative: fețe (plane), muchii (linii de intersecție a fețelor) și unghiuri de fațetă.

Titlu:

Cristalele apar atunci când o substanță trece de la orice stare de agregare la stare solidă. Condiția principală pentru formarea cristalelor este scăderea temperaturii la un anumit nivel, sub care particulele (atomi, ioni), care au pierdut mișcarea termică în exces, își manifestă proprietățile chimice inerente și sunt grupate într-o rețea spațială.