คริสตัลวิทยา

ผลึกศาสตร์- ศาสตร์ที่ศึกษาผลึก คุณสมบัติ รูปทรงภายนอก และสาเหตุของการเกิดที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับแร่วิทยา คณิตศาสตร์ (ระบบพิกัดคาร์ทีเซียน) ฟิสิกส์ และเคมี (ประเด็นการเกิดขึ้นและการเติบโตของผลึก) ผลงานชิ้นแรกได้แก่ ทำโดยเพลโต พีทาโกรัส ฯลฯ .

จนถึงต้นศตวรรษที่ 19 ผลึกศาสตร์เป็นคำอธิบาย แต่เมื่อต้นศตวรรษที่ 19 คณิตศาสตร์และฟิสิกส์ได้รับการพัฒนา ดังนั้นผลึกศาสตร์ก็ได้รับการพัฒนาเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงกลางของศตวรรษที่ 20 ด้วยเทคโนโลยีใหม่ที่เพิ่มขึ้น ผลึกศาสตร์จึงมีบทบาทในการทดลอง (การเติบโตและการสังเคราะห์ผลึก) จนถึงปัจจุบันสามารถแยกแยะส่วนต่อไปนี้ของผลึกศาสตร์ได้:

จนถึงปัจจุบันสามารถแยกแยะส่วนต่อไปนี้ของผลึกศาสตร์ได้:

1. ผลึกศาสตร์เรขาคณิต- ศึกษารูปร่างภายนอกของผลึกและรูปแบบของโครงสร้างภายใน

2. เคมีคริสตัล- ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างภายในของผลึกกับองค์ประกอบทางเคมี

3. ผลึกทางกายภาพและเคมี– ศึกษารูปแบบการก่อตัวและการเติบโตของผลึก

4. ผลึกทางกายภาพ- ศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของคริสตัล (ออปติก ความร้อน ไฟฟ้า ฯลฯ) ซึ่งบางพื้นที่ได้กลายเป็นวิทยาศาสตร์ที่แยกจากกัน (คริสตัลออปติก)

ผลึกของแข็งและอสัณฐาน

ของแข็งแบ่งออกเป็น:

1. อสัณฐานที่อนุภาคมูลฐานตั้งอยู่แบบสุ่มไม่สม่ำเสมอซึ่งนำไปสู่การครอบครองคุณสมบัติของไอโซโทรปี (คุณสมบัติเดียวกันของสสารในทิศทางใดก็ได้) วัตถุอสัณฐานไม่เสถียรและเมื่อเวลาผ่านไปจะกลายเป็นผลึก (ตกผลึก)

2. ผลึกมีลักษณะเป็นลำดับของอนุภาคมูลฐานที่สร้างโครงสร้างผลึกแทนด้วยโครงข่ายเชิงพื้นที่

ผลึก (เชิงพื้นที่) ตาข่าย

คริสตัลเซลล์- ชุดของอนุภาคมูลฐานที่ตั้งอยู่ในจุดที่สอดคล้องกันของชุดของ parallelepiped ที่ไม่มีที่สิ้นสุดซึ่งเติมเต็มช่องว่างโดยสมบูรณ์เท่ากันขนานกันและอยู่ติดกันตามใบหน้าทั้งหมด (รูปที่ 1).

องค์ประกอบของโครงสร้างตาข่ายเชิงพื้นที่:

1. นอต- อนุภาคมูลฐานครอบครองตำแหน่งหนึ่งในตาข่าย

2. แถว- ชุดของโหนดที่อยู่บนเส้นตรงเดียวกันผ่านช่วงเวลาที่เท่ากันซึ่งเรียกว่าช่วงของแถว

3. ตาข่ายแบน- ชุดของโหนดที่อยู่ในระนาบเดียวกัน

4. เซลล์ประถม- Parallepiped เดียวการทำซ้ำซึ่งก่อให้เกิดตาข่ายเชิงพื้นที่

นักคณิตศาสตร์ Auguste Bravais ได้พิสูจน์ว่ามีเพียง 14 โครงตาข่ายที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน พารามิเตอร์ของหน่วยเซลล์กำหนดประเภทของคริสตัลแลตทิซ

คริสตัล- ตัวเครื่องที่แข็งแรงซึ่งมีรูปร่างเป็นรูปทรงหลายเหลี่ยมปกติซึ่งมีการจัดเรียงอนุภาคมูลฐานอย่างสม่ำเสมอในรูปของผลึกขัดแตะ

องค์ประกอบการจำกัดคริสตัล:

ใบหน้า (ระนาบเรียบ);

ซี่โครง (เส้นตัดของใบหน้า);

จุดยอด (จุดตัดของขอบ)

ความสัมพันธ์ของรูปร่างภายนอกของคริสตัลกับโครงสร้างภายใน

1. ตาข่ายแบนสอดคล้องกับใบหน้าคริสตัล

2. แถวสอดคล้องกับขอบ

3. โหนดสอดคล้องกับจุดยอด

แต่เฉพาะตาข่ายและแถวแบนเหล่านั้นเท่านั้นที่สอดคล้องกับใบหน้าและขอบที่มีมากที่สุด ไขว้กันเหมือนแห ความหนาแน่นคือจำนวนโหนดต่อหน่วยพื้นที่ของตารางแบนหรือความยาวหน่วยของแถว

จากที่นี่ออยเลอร์ได้รับกฎ: "ผลรวมของจำนวนใบหน้าและจุดยอดเท่ากับจำนวนขอบบวก 2"

คุณสมบัติพื้นฐานของคริสตัล

โครงสร้างภายในปกติของผลึกในรูปของโครงตาข่ายเชิงพื้นที่กำหนด คุณสมบัติที่สำคัญที่สุด:

1. ความสม่ำเสมอเป็นคุณสมบัติของผลึกในทิศทางคู่ขนานกัน

2. Anisotropy- คุณสมบัติต่าง ๆ ของคริสตัลในทิศทางที่ไม่ขนานกัน (เช่น ถ้าแร่ disten ("sten" - ความต้านทาน) มีรอยขีดข่วนตามการยืดตัว ความแข็งของมันคือ 4.5 และถ้าในทิศทางตามขวาง ความแข็งคือ 6 -6.5)

3. ความสามารถในการจำกัดตัวเอง– ภายใต้สภาวะการเจริญเติบโตที่เอื้ออำนวย คริสตัลจะได้รูปทรงหลายเหลี่ยมปกติ

4. สมมาตร.

คริสตัลสมมาตร

สมมาตร – (จาก "สัญลักษณ์" ของกรีก - คล้าย "เมทริโอส" - การวัด, ระยะทาง, ขนาด) - การทำซ้ำตามปกติของใบหน้า, ขอบ, จุดยอดของคริสตัลที่สัมพันธ์กับภาพเรขาคณิตเสริมบางส่วน (เส้นตรง, ระนาบ, จุด) ภาพเรขาคณิตเสริมซึ่งเผยให้เห็นความสมมาตรของคริสตัลเรียกว่าองค์ประกอบสมมาตร

องค์ประกอบสมมาตรของคริสตัลรวมถึงแกนสมมาตร (L - จากบรรทัดภาษาอังกฤษ) ระนาบสมมาตร (P - จากการเล่นภาษาอังกฤษ - เครื่องบิน) ศูนย์กลางของสมมาตร (C - จากศูนย์ภาษาอังกฤษ - ศูนย์กลาง ).

แกนสมมาตร- เป็นเส้นตรงเมื่อหมุน 360 องศา คริสตัลจะรวมกับตำแหน่งเริ่มต้นหลายครั้ง

มุมเบื้องต้นของการหมุน a - สามารถเท่ากับ 60°, 90°, 120°, 180°

ลำดับของแกนสมมาตรคือจำนวนของคริสตัลที่มีตำแหน่งเริ่มต้นระหว่างการหมุน 360°

แกนสมมาตรของคำสั่งที่สอง, สาม, สี่และหกเป็นไปได้ในคริสตัล ไม่มีแกนสมมาตรของส่วนที่ห้าและมากกว่าที่หก ลำดับของแกนสมมาตรแสดงด้วย L 6 , L 4 , L 3 , L 2

จำนวนแกนสมมาตรที่เป็นไปได้ในลำดับเดียวกันมีดังนี้:

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

L 4 - 0, 1, 3;

ระนาบสมมาตร- เครื่องบินแบ่งคริสตัลออกเป็นสองส่วนเท่า ๆ กันกับกระจก

ศูนย์กลางสมมาตร- จุดภายในคริสตัลซึ่งมีเส้นตัดและแบ่งครึ่ง เชื่อมกับใบหน้า ขอบ หรือจุดยอดที่เหมือนกันของคริสตัลที่เหมือนกัน จากคำจำกัดความนี้เป็นไปตามกฎ: หากมีจุดศูนย์กลางสมมาตรในคริสตัล ใบหน้าแต่ละหน้าจะต้องมีใบหน้าที่ตรงกันข้าม เท่ากัน ขนานและหันกลับด้าน

เป็นธรรมเนียมที่จะต้องเขียนจำนวนรวมขององค์ประกอบสมมาตรทั้งหมดที่มีในบรรทัดโดยไม่มีเครื่องหมายวรรคตอนระหว่างกัน ในขณะที่ระบุแกนสมมาตรก่อน โดยเริ่มจากลำดับสูงสุด ตามด้วยระนาบสมมาตร และบน ที่สุดท้ายหากมีการบันทึกจุดศูนย์กลางสมมาตรไว้

การจำแนกคริสตัล

ตามจำนวนรวมขององค์ประกอบสมมาตรในนั้น คริสตัลจะรวมกันเป็นคลาส ย้อนกลับไปในปี 1830 นักวิทยาศาสตร์ F. Hessel โดยการคำนวณทางคณิตศาสตร์ ได้ข้อสรุปว่าการผสมผสานองค์ประกอบสมมาตรที่แตกต่างกัน 32 แบบในคริสตัลเป็นไปได้ เป็นชุดขององค์ประกอบสมมาตรที่กำหนดคลาส

ชั้นเรียนจะรวมกันเป็น syngonies คลาสที่มีองค์ประกอบสมมาตรที่เหมือนกันตั้งแต่หนึ่งองค์ประกอบขึ้นไปจะถูกจัดกลุ่มเป็น syngony เดียว Syngonium รู้จัก 7

ตามระดับของความสมมาตร syngonies จะรวมกันเป็นหมวดย่อยที่ใหญ่กว่า - หมวดหมู่: สูง, กลาง, ล่าง (ตาราง)

แบบฟอร์มคริสตัล

1. เรียบง่าย - คริสตัลที่ใบหน้าทุกคนมีรูปร่างเหมือนกันและมีขนาดเท่ากัน ในบรรดารูปแบบที่เรียบง่ายมีความโดดเด่น:

ปิด - ปิดพื้นที่ให้สนิทด้วยใบหน้า (รูปทรงหลายเหลี่ยมปกติ);

เปิด - พวกเขาไม่ได้ปิดช่องว่างอย่างสมบูรณ์และเพื่อปิดพวกเขาในรูปแบบง่าย ๆ (ปริซึม ฯลฯ )

2. การผสมผสานของรูปแบบที่เรียบง่าย - คริสตัลที่มีการพัฒนาใบหน้าที่มีรูปร่างและขนาดแตกต่างกัน มีกี่แง่มุมที่แตกต่างกันบนคริสตัล มีรูปแบบง่าย ๆ จำนวนเท่ากันในการรวมกันนี้

การตั้งชื่อรูปทรงอย่างง่าย

ชื่อขึ้นอยู่กับจำนวนใบหน้า รูปร่างของใบหน้า ส่วนของรูปร่าง ชื่อของรูปแบบง่าย ๆ ใช้คำภาษากรีก:

· โมโน- มีแค่หนึ่งเดียวเท่านั้น;

· ดิ สอง- สอง, สองครั้ง;

· สาม- สาม, สาม, สามครั้ง;

· เตตร้า- สี่-, สี่-, สี่ครั้ง;

· penta- ห้าห้า;

· เฮกซะ- หก-, หก;

· octa- แปดแปด;

· dodeca- สิบสอง-, สิบสอง;

· เฮดรอน- ขอบ;

· โกนิโอ- มุม;

· ซิน- คล้ายกัน;

· pinakos- โต๊ะ, กระดาน;

· ไคลน์- ความลาดชัน;

· โพลี- มากมาย;

· ร็อคนอส- เฉียงไม่สม่ำเสมอ

ตัวอย่างเช่น: รูปห้าเหลี่ยมห้าเหลี่ยม (ห้า, มุม, สิบสอง - 12 รูปห้าเหลี่ยม), ไดพีระมิดเตตระกอน (สี่เหลี่ยมที่ฐานและสองปิรามิด)

ระบบแกนผลึก

แกนผลึก- ทิศทางในผลึกขนานกับขอบซึ่งใช้เป็นแกนพิกัด แกน x คือ III, แกน y คือ II, แกน z คือ I

ทิศทางของแกนผลึกศาสตร์ตรงกับแถวของโครงตาข่ายเชิงพื้นที่หรือขนานกับพวกมัน ดังนั้นบางครั้งแทนที่จะใช้การกำหนดแกน I, II, III การกำหนดส่วนเดียว a, b, c

ประเภทของแกนผลึก:

1. ระบบสามแกนสี่เหลี่ยม (รูปที่ 2). เกิดขึ้นเมื่อทิศทางตั้งฉากกัน ใช้ในระบบลูกบาศก์ (a=b=c), tetragonal (a=b≠c) และ rhombic (a≠b≠c)

2. ระบบสี่เพลา (รูปที่ 3). แกนที่สี่อยู่ในแนวตั้ง และสามแกนถูกลากผ่าน 120° ในระนาบตั้งฉากกับแกนนั้น ใช้สำหรับผลึกหกเหลี่ยมและตรีโกณมิติ a=b≠c

3. เฉียงระบบ (รูปที่ 4). a=γ=90°, b≠90°, a≠b≠c ใช้สำหรับติดตั้งคริสตัลระบบ monoclinic

4.
ระบบเฉียง (รูปที่ 5) a≠γ≠b≠90°, a≠b≠c ใช้สำหรับคริสตัล triclinic

กฎของจำนวนเต็ม

นี่เป็นหนึ่งในกฎที่สำคัญที่สุดของผลึกศาสตร์ เรียกอีกอย่างว่ากฎของไฮเวย์ กฎแห่งความมีเหตุมีผลของอัตราส่วนสองเท่า กฎของความเป็นเหตุเป็นผลของอัตราส่วนของพารามิเตอร์ กฎหมายกล่าวว่า: "อัตราส่วนสองเท่าของพารามิเตอร์ที่ตัดโดยคริสตัลสองหน้าบนขอบที่ตัดกันทั้งสามนั้นเท่ากับอัตราส่วนของจำนวนเต็มและจำนวนที่ค่อนข้างน้อย"

1. เราเลือกขอบที่ไม่ขนานกันสามขอบที่ตัดกันที่จุด O เรานำขอบเหล่านี้เป็นแกนผลึก (รูปที่ 6).

2. เราเลือกสองหน้า A 1 B 1 C 1 และ A 2 B 2 C 2 บนคริสตัลและเครื่องบิน A 1 B 1 C 1 ไม่ขนานกับระนาบ A 2 B 2 C 2 และจุดอยู่บน แกนผลึก

3. ส่วนที่ถูกตัดโดยใบหน้าบนแกนผลึกเรียกว่าพารามิเตอร์ใบหน้า ในกรณีของเรา OA 1 , OA 2 , OB 1 , OB 2 , OC 1 , OC 2

โดยที่ p, q, r เป็นจำนวนตรรกยะและค่อนข้างน้อย

กฎหมายอธิบายโดยโครงสร้างของตาข่ายคริสตัล ทิศทางที่เลือกเป็นแกนจะสอดคล้องกับแถวของโครงตาข่ายเชิงพื้นที่

สัญลักษณ์ใบหน้า

เพื่อให้ได้สัญลักษณ์ใบหน้า คุณต้องตั้งค่าคริสตัลในแกน crystallographic ที่สอดคล้องกัน จากนั้นเลือก หน้าเดียว– ใบหน้า พารามิเตอร์ที่ใช้ตามแกนผลึกแต่ละแกนเป็นหน่วยวัด (กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ส่วนของมาตราส่วน) เป็นผลให้อัตราส่วนของพารามิเตอร์จะกำหนดลักษณะของตำแหน่งของใบหน้าในแกนผลึก

สะดวกกว่าที่จะใช้ไม่ใช่พารามิเตอร์ แต่ ดัชนีใบหน้า– ปริมาณผกผันกับพารามิเตอร์: . ดัชนีเขียนเป็นลอน (แสดงลักษณะโดยรวมอย่างง่าย เช่น (hkl) หรือ (hhl)) หรือวงเล็บ (หมายถึงใบหน้าที่เฉพาะเจาะจง เช่น (hhl) หรือ (hlh) ) โดยไม่มีเครื่องหมายวรรคตอน หากได้รับดัชนีเชิงลบก็สามารถแสดงได้ด้วยเครื่องหมายเวกเตอร์ - (hkl) ดัชนียังสามารถแสดงด้วยค่าตัวเลข เช่น (321) (110) หรือ (hk0) "0" - หมายความว่าใบหน้าขนานกับแกน

วิธีการสร้างผลึกใน

ผลึกสามารถเกิดขึ้นได้จากสถานะรวมของสสาร ทั้งในสภาวะทางธรรมชาติและในห้องปฏิบัติการ

สถานะก๊าซ - เกล็ดหิมะ (ผลึกน้ำแข็ง), น้ำค้างแข็ง, คราบจุลินทรีย์, กำมะถันพื้นเมือง (ในระหว่างการปะทุของภูเขาไฟ, ผลึกกำมะถันเกาะอยู่บนผนังของหลุมอุกกาบาต); ในอุตสาหกรรม - ผลึกไอโอดีนแมกนีเซียม ระเหิด- กระบวนการเกิดผลึกจากสารที่เป็นก๊าซ

สถานะของเหลว - การก่อตัวของผลึกจากการหลอมเหลวและจากสารละลาย การก่อตัวของหินที่ล่วงล้ำทั้งหมดเกิดขึ้นจากการหลอมเหลว (เสื้อคลุมแมกมาติกละลาย) เมื่อปัจจัยหลักคืออุณหภูมิลดลง แต่ที่พบบ่อยที่สุดคือการก่อตัวของผลึกจากสารละลาย โดยธรรมชาติแล้ว กระบวนการเหล่านี้มักเกิดขึ้นบ่อยและรุนแรงที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งการก่อตัวของผลึกจากสารละลายเป็นเรื่องปกติสำหรับการทำให้แห้งในทะเลสาบ

สถานะของแข็งเป็นกระบวนการเปลี่ยนสภาพของสารอสัณฐานเป็นผลึกหนึ่ง (ตกผลึก) ใน สภาพธรรมชาติกระบวนการเหล่านี้เป็นอย่างแข็งขัน อุณหภูมิสูงอาและแรงกดดัน

การเกิดขึ้นของผลึก

สารละลายต่างกันในระดับความเข้มข้นของสารในนั้น:

ไม่อิ่มตัว (ไม่อิ่มตัว) - คุณสามารถเพิ่มสารและมันจะละลายต่อไป

อิ่มตัว - การเติมสารไม่นำไปสู่การละลาย แต่ตกตะกอน

supersaturated (supersaturated) - เกิดขึ้นหากสารละลายอิ่มตัวตกอยู่ในสภาพที่ความเข้มข้นของสารเกินขีด จำกัด ความสามารถในการละลายอย่างมาก ตัวทำละลายเริ่มระเหยก่อน

ตัวอย่างเช่น การก่อตัวของนิวเคลียสผลึกของ NaCl:

1. ผลึกหนึ่งมิติ (เนื่องจากการดึงดูดของไอออนจึงเกิดเป็นอนุกรม) (รูปที่ 7);

2. คริสตัล 2 มิติ (ตารางแบน) (รูปที่ 8);

3. ผลึกคริสตัลขั้นต้น (คริสตัลนิวเคลียสประมาณ 8 ยูนิตเซลล์) (รูปที่ 9).

คริสตัลแต่ละอันมีสายโซ่ของการก่อตัว (สำหรับผลึกเกลือ - ลูกบาศก์) แต่กลไกจะเหมือนกันเสมอ ในสภาพจริง ตามกฎแล้ว สิ่งเจือปนภายนอก (เม็ดทราย) หรืออนุภาคที่เล็กที่สุดของสารที่จะสร้างผลึกจะทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางของการตกผลึก

การเติบโตของคริสตัล

จนถึงปัจจุบัน มีสองทฤษฎีหลักที่อธิบายการเติบโตของผลึก ทฤษฎีแรกเรียกว่าทฤษฎี Kossel-Stransky (รูปที่ 10). ตามทฤษฎีนี้ อนุภาคยึดติดกับคริสตัลเป็นส่วนใหญ่ในลักษณะที่ปล่อยพลังงานที่ยิ่งใหญ่ที่สุด สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ากระบวนการใดๆ จะ "ง่ายขึ้น" หากปล่อยพลังงานออกมา

แต่- ปริมาณพลังงานสูงสุดที่ปล่อยออกมา (เมื่ออนุภาคกระทบกับมุมสามส่วนนี้)

บี- ปล่อยพลังงานน้อยลง (มุมไดฮีดรัล)

ที่- ปล่อยพลังงานขั้นต่ำ กรณีที่ไม่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุด

ระหว่างการเจริญเติบโต อนุภาคจะตกสู่ตำแหน่งก่อน แต่จากนั้นใน บีและสุดท้ายใน ที่. เลเยอร์ใหม่จะไม่เริ่มเติบโตบนคริสตัลจนกว่าเลเยอร์จะถูกสร้างขึ้นอย่างสมบูรณ์

ทฤษฎีนี้อธิบายการเติบโตของคริสตัลอย่างเต็มที่ด้วยใบหน้าเรียบในอุดมคติด้วยกลไกการเติบโตของใบหน้าทีละชั้น

แต่ในช่วงทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษที่ XX ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าหน้าคริสตัลมักจะบิดเบี้ยวหรือมีข้อบกพร่องบางอย่าง ดังนั้นในสภาพจริง ใบหน้าคริสตัลจึงห่างไกลจากระนาบที่เรียบในอุดมคติ

ทฤษฎีที่สองเสนอโดย G.G. Lemmlein โดยคำนึงถึงความจริงที่ว่าใบหน้าของผลึกไม่เหมาะจึงพัฒนาทฤษฎีความคลาดเคลื่อน (การเติบโตของความคลาดเคลื่อน) - การกระจัด เนื่องจากความคลาดเคลื่อนของสกรู จึงมี "ขั้นตอน" บนพื้นผิวคริสตัลเสมอ ซึ่งอนุภาคของคริสตัลที่กำลังเติบโตจะติดได้ง่ายที่สุด ทฤษฎีความคลาดเคลื่อนและใน โดยเฉพาะทฤษฎีความคลาดเคลื่อนของสกรู (รูปที่ 11, 12)ทำให้การเจริญเติบโตของใบหน้าดำเนินต่อไปได้เสมอ เพราะมีที่ว่างเสมอสำหรับการเกาะติดอนุภาคที่ดีกับโครงผลึกที่เคลื่อน เป็นผลมาจากการเติบโตดังกล่าว พื้นผิวของใบหน้าได้รับโครงสร้างเกลียว

ทั้งสองทฤษฎี การเติบโตของผลึกที่สมบูรณ์แบบและไม่สมบูรณ์ ส่งเสริมซึ่งกันและกัน แต่ละทฤษฎีมีพื้นฐานมาจากกฎและหลักการเดียวกัน และอนุญาตให้ระบุลักษณะปัญหาทั้งหมดของการเติบโตของผลึกได้อย่างเต็มที่

อัตราการเติบโตของด้าน

อัตราการฆ่าขอบ- ค่าของส่วนปกติกับระนาบของมัน โดยที่ใบหน้าที่กำหนดจะเคลื่อนที่ต่อหน่วยเวลา (รูปที่ 13).

อัตราการเติบโตของใบหน้าคริสตัลที่แตกต่างกันนั้นแตกต่างกัน ด้านที่มีอัตราการฆ่าที่สูงกว่าจะค่อยๆ ลดขนาดลง จะถูกแทนที่ด้วยใบหน้าที่กำลังเติบโตด้วยอัตราการฆ่าที่ต่ำ และอาจหายไปจากพื้นผิวคริสตัลโดยสิ้นเชิง (รูปที่ 14). ประการแรก ใบหน้าที่มีความหนาแน่นของไขว้กันเหมือนแหสูงสุดพัฒนาบนคริสตัล

อัตราการเติบโตของขอบขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ:

ภายในและภายนอก. จากปัจจัยภายใน อิทธิพลที่ยิ่งใหญ่ที่สุดต่ออัตราการเติบโตของใบหน้านั้นมาจากความหนาแน่นของไขว้กันเหมือนแห ซึ่งแสดงโดยกฎของ Bravais: "คริสตัลถูกปกคลุมไปด้วยใบหน้าที่มีความหนาแน่นของไขว้กันเหมือนแหที่สูงกว่าและอัตราการเติบโตที่ต่ำที่สุด"

ปัจจัยที่มีผลต่อรูปร่างของผลึกที่กำลังเติบโต

ปัจจัยแบ่งออกเป็นปัจจัยภายใน (ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับคุณสมบัติของไอออนหรืออะตอมหรือโครงผลึก) และปัจจัยภายนอก: ความดัน เช่นเดียวกับ:

1. ความเข้มข้นไหลเมื่อคริสตัลเติบโตในสารละลาย จะมีบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงขึ้นเล็กน้อยอยู่ใกล้ ๆ (อนุภาคจะถูกยึดติดเพื่อปล่อยพลังงานให้มากที่สุด) และด้วยความหนาแน่นของสารละลายที่ลดลง (จะป้อนคริสตัลที่กำลังเติบโต) (รูปที่ 15) ). เมื่อละลายหมดทุกอย่างก็กลับกัน

สตรีมมีบทบาทสองประการ: สตรีมที่เคลื่อนขึ้นด้านบนอย่างต่อเนื่องทำให้เกิดส่วนใหม่ของสสาร แต่ก็บิดเบือนรูปร่างของคริสตัลด้วย การให้อาหารเกิดขึ้นจากด้านล่างเท่านั้น น้อยกว่าจากด้านข้าง และแทบจะไม่มีเลยจากด้านบน เมื่อเติบโตคริสตัลในสภาพห้องปฏิบัติการ พวกเขาพยายามที่จะแยกอิทธิพลของการไหลของความเข้มข้นซึ่งพวกเขาใช้วิธีการที่แตกต่างกัน: วิธีการเจริญเติบโตของผลึกแบบไดนามิก วิธีการผสมเทียมของสารละลาย ฯลฯ

2. ความเข้มข้นของสารละลายและอุณหภูมิ. มีอิทธิพลต่อรูปร่างของคริสตัลเสมอ

ผลของความเข้มข้นของสารละลายต่อรูปร่างของผลึกสารส้ม (ความเข้มข้นเพิ่มขึ้นจาก 1 เป็น 4):

1 - คริสตัลในรูปแปดด้าน;

2.3 - การรวมกันของรูปแบบง่าย ๆ หลายแบบ

4 - คริสตัลที่มีการพัฒนาที่โดดเด่นของใบหน้าแปดด้าน รูปร่างเข้าใกล้ทรงกลม

ผลกระทบของอุณหภูมิต่อเอพโซไมต์:

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ผลึกเอพโซไมต์จะได้รูปทรงแท่งปริซึมที่หนาขึ้น และเลนส์บางที่อุณหภูมิต่ำ

3. สิ่งเจือปนจากสิ่งแปลกปลอม. ตัวอย่างเช่น สารส้มรูปแปดด้านจะกลายเป็นลูกบาศก์เมื่อเติบโตในสารละลายที่มีส่วนผสมของบอแรกซ์

4. อื่นๆ.

กฎความคงตัวของมุมด้าน

ย้อนกลับไปในช่วงกลางศตวรรษที่ 17 ในปี 1669 นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก Steno ได้ศึกษาคริสตัลควอตซ์หลายชิ้นและตระหนักว่าไม่ว่าคริสตัลจะบิดเบี้ยวแค่ไหน มุมระหว่างใบหน้าก็ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ในตอนแรก กฎหมายได้รับการปฏิบัติอย่างเยือกเย็น แต่หลังจาก 100 ปีของการวิจัยโดย Lomonosov และนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Romeu-Delille ยืนยันกฎหมายนี้โดยเป็นอิสระจากกัน

จนถึงปัจจุบันกฎหมายมีชื่อแตกต่างกัน - กฎหมาย Steno-Lomonosov-Rome-Delille) กฎความคงตัวของมุมหน้า: "ในผลึกทั้งหมดของสารเดียวกัน มุมระหว่างใบหน้าและขอบที่สอดคล้องกันจะคงที่" กฎข้อนี้อธิบายโดยโครงสร้างของตาข่ายคริสตัล

ในการวัดมุมระหว่างใบหน้า จะใช้อุปกรณ์โกนิโอมิเตอร์ (คล้ายกับไม้โปรแทรกเตอร์และไม้บรรทัด) สำหรับการวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้น เครื่องวัดแสงแบบออปติคัลที่คิดค้นโดย E.S. เฟโดรอฟ

เมื่อทราบมุมระหว่างใบหน้าของผลึกของสารแล้ว ก็สามารถกำหนดองค์ประกอบของสารได้

ระยิบระยับของผลึก

ท่ามกลางการเรียงตัวของผลึก สองกลุ่มหลักมีความโดดเด่น:

1. ผิดปกติ - การเรียงตัวกันของผลึกซึ่งไม่ได้เชื่อมต่อถึงกันและไม่สัมพันธ์กันในอวกาศ (druze)

2. ปกติ:

ขนาน;

ฝาแฝด.

ประกบคู่ขนานคริสตัลคือคริสตัลหลายชนิดที่มีสารชนิดเดียวกัน ซึ่งสามารถมีขนาดต่างกันได้ แต่วางแนวขนานกัน โครงตาข่ายคริสตัลในรอยต่อนี้จะเชื่อมต่อโดยตรงเป็นชิ้นเดียว

ข้อต่อคทา- ผลึกควอทซ์ที่เล็กกว่าจะเติบโตไปพร้อมกับคริสตัลที่ใหญ่กว่า

คู่

สองเท่า- การรวมตัวกันตามธรรมชาติของคริสตัลสองก้อน โดยที่คริสตัลหนึ่งเป็นภาพสะท้อนของอีกคริสตัลหนึ่ง หรือครึ่งหนึ่งของคู่แฝดจะถูกลบออกจากอีกผลึกหนึ่งโดยการหมุน 180 ° จากมุมมองของแร่วิทยา ในคู่แฝดใดๆ มุมการกลับเข้ามาภายในจะมองเห็นได้เสมอ (รูปที่ 16).

องค์ประกอบคู่:

1. เครื่องบินแฝด - เครื่องบินที่สะท้อนสองส่วนของแฝด

2. แกนคู่ - แกนเมื่อหมุนไปซึ่งครึ่งหนึ่งของแฝดจะกลายเป็นวินาที

3. ระนาบฟิวชั่น - ระนาบที่ทั้งสองส่วนของแฝดอยู่ติดกัน ในกรณีพิเศษ เครื่องบินแฝดและระนาบฟิวชันจะตรงกัน แต่ในกรณีส่วนใหญ่ จะไม่เป็นเช่นนั้น

การผสมผสานและธรรมชาติของทั้งสามองค์ประกอบของแฝดเป็นตัวกำหนดกฎของการจับคู่: "สปิเนล", "กาลิก" เป็นต้น

แฝดแตกหน่อคริสตัลหนึ่งเติบโตผ่านคริสตัลอื่น หากเกี่ยวข้องกับคริสตัลหลายชิ้น ทีออฟ สี่เท่า ฯลฯ จะมีความแตกต่างกัน (ขึ้นอยู่กับจำนวนคริสตัล)

ลูกแฝดสังเคราะห์- ชุดของผลึกคู่ที่จัดเรียงเพื่อให้คริสตัลที่อยู่ติดกันสองอันตั้งอยู่ติดกันในแนวคู่ และคริสตัลที่ไหลผ่านตัวหนึ่งจะวางขนานกัน (รูปที่ 17).

Polysynthetic จับคู่กับผลึกธรรมชาติมักจะปรากฏในรูปแบบของการฟักไข่แบบขนานบาง (ตะเข็บคู่)

รูปแบบของผลึกธรรมชาติ

ในบรรดาคริสตัลเป็นเรื่องปกติที่จะแยกแยะ:

· ในอุดมคติ- คริสตัลที่มีใบหน้าที่มีรูปร่างเรียบง่ายเหมือนกันทุกประการ มีขนาด รูปร่าง ระยะห่างจากศูนย์กลางของคริสตัลเท่ากัน

· จริง- พบกับความเบี่ยงเบนบางอย่างจากรูปแบบในอุดมคติ

ในคริสตัลธรรมชาติ (ของจริง) การพัฒนาที่ไม่สม่ำเสมอของใบหน้าที่มีรูปร่างเหมือนกันทำให้เกิดความสมมาตรที่ต่ำกว่า (รูปที่ 18).

ในคริสตัลของจริง ใบหน้าอยู่ไกลจากระนาบที่ถูกต้องทางคณิตศาสตร์เพราะ บนใบหน้าของคริสตัลจริงมีภาวะแทรกซ้อนต่างๆ ในรูปแบบของการแรเงา, ลวดลาย, หลุม, การเติบโต, กล่าวคือ ประติมากรรม. จัดสรร: ลวดลายเหมือนปาร์เก้, แรเงาบนใบหน้า, vicinals (เป็นพื้นที่เล็ก ๆ ของใบหน้าของคริสตัล, ขยับเล็กน้อยจากทิศทางของใบหน้า) ในคริสตัลของจริง คริสตัลรูปแบบที่ซับซ้อนนั้นพบได้บ่อยมาก

เมื่อเบี่ยงเบนจากสภาพการเจริญเติบโตปกติ ผลึกโครงกระดูก- คริสตัลที่มีการพัฒนาขอบและจุดยอดเป็นส่วนใหญ่ และใบหน้าล้าหลังในการพัฒนา (เช่น เกล็ดหิมะ) ผลึกต่อต้านโครงกระดูก- แง่มุมต่าง ๆ ได้รับการพัฒนาอย่างเด่นชัด ในขณะที่ขอบและจุดยอดนั้นล้าหลังในการพัฒนา (คริสตัลจะได้รูปทรงกลม เพชรมักพบในรูปแบบนี้)

นอกจากนี้ยังมีผลึกบิดแยกส่วนผิดรูป

โครงสร้างภายในของผลึก

โครงสร้างภายในของผลึกมักจะเป็นวงๆ ทุกการเปลี่ยนแปลง องค์ประกอบทางเคมีสารละลายที่ผลึกเติบโตทำให้เกิดชั้นของมันเอง โครงสร้างเป็นวงเกิดจากการเต้นเป็นจังหวะและการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบทางเคมีของสารละลายอาหารสัตว์ เช่น ขึ้นอยู่กับว่าคริสตัลกินอะไรในวัยเยาว์ มันจะเปลี่ยนไป เช่น สีของโซน

โครงสร้างเซกเตอร์จะเห็นได้จากการแตกหักตามขวาง ซึ่งสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการแบ่งเขตและเกิดจากการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบของตัวกลาง

รวมอยู่ในคริสตัล

การรวมทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นเนื้อเดียวกันและต่างกัน พวกเขายังแบ่งตามเวลาของการสร้างเป็น:

1. สารตกค้าง (ที่ระลึก) - เฟสของแข็งซึ่งเป็นตัวแทนของสารที่มีอยู่ก่อนการเติบโตของคริสตัล

2. Syngenetic - การรวมที่เกิดขึ้นกับการเติบโตของผลึก

3. Epigenic - เกิดขึ้นหลังจากการก่อตัวของผลึก

สิ่งที่น่าสนใจที่สุดสำหรับผลึกศาสตร์คือการรวมตัวของสารตกค้างและซินเจเนติกส์

วิธีการศึกษาการรวมตัวในผลึก

ไอพี Ermakov และ Yu.A. Dolgov มีส่วนร่วมอย่างมากในการศึกษาการเจือปน และวันนี้ มีสองวิธีหลักในการศึกษาการเจือปนในผลึก:

1. วิธีการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน– กลุ่มของวิธีการตามหลักการของการเปลี่ยนแปลงการรวมเป็นสถานะที่เป็นเนื้อเดียวกัน ตามกฎแล้วสิ่งนี้ทำได้โดยการให้ความร้อน ตัวอย่างเช่น ฟองอากาศในผลึกเป็นของเหลว และเมื่อถูกทำให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิหนึ่ง ฟองเหล่านั้นจะกลายเป็นเนื้อเดียวกัน กล่าวคือ ของเหลวกลายเป็นแก๊ส โดยหลักแล้ว วิธีนี้ใช้ได้กับคริสตัลใส

2. วิธีการถอดรหัส- โดยการเปลี่ยนอุณหภูมิและความดัน คริสตัลและสิ่งที่เจือปนต่างๆ จะถูกลบออกจากสภาวะสมดุลและการระเบิดจะทำให้เกิดการระเบิด

เป็นผลให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิและความดันของการก่อตัวของคริสตัลที่มีก๊าซปิดล้อมของเหลวหรือเฟสของแข็งในรูปแบบของการรวม

ส่งงานที่ดีของคุณในฐานความรู้เป็นเรื่องง่าย ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

นักศึกษา นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงานจะขอบคุณอย่างยิ่ง

โฮสต์ที่ http://www.allbest.ru/

1 . ลักษณะทั่วไปสาขาวิชาธรณีวิทยา

ศาสตร์แห่งแร่วิทยา ผลึกศาสตร์ และปิโตรกราฟี ได้แยกประวัติศาสตร์ออกจากศาสตร์แห่งองค์ประกอบวัสดุ โครงสร้าง และประวัติศาสตร์ของการพัฒนาโลกที่เรียกว่า ธรณีวิทยา.

ผลึกศาสตร์ศึกษาการก่อตัว รูปร่าง และคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของผลึกที่ประกอบเป็นแร่ธาตุต่างๆ

โลหะวิทยา- วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาโครงสร้างและคุณสมบัติของโลหะและสร้างความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบ โครงสร้าง และคุณสมบัติของโลหะ

แร่วิทยาโดดเด่นเป็นวิทยาศาสตร์ของสารประกอบเคมีธรรมชาติที่เรียกว่าแร่ธาตุ วิทยาวิทยาศึกษาองค์ประกอบและโครงสร้างของแร่ธาตุ เงื่อนไขในการก่อตัวและการเปลี่ยนแปลง

ปิโตรกราฟ- ศาสตร์แห่งหิน องค์ประกอบ โครงสร้าง การจำแนก เงื่อนไขการเกิดขึ้น

วิทยาศาสตร์เหล่านี้เชื่อมโยงกับความต้องการเชิงปฏิบัติของอุตสาหกรรมโลหะวิทยาและอุตสาหกรรมอื่นๆ อย่างแยกไม่ออก ไม่มีอุตสาหกรรมเดียวที่ไม่ใช้แร่ธาตุใน แบบธรรมชาติหรือส่วนประกอบใดๆ ที่ได้มาจากสิ่งเหล่านี้ ความรู้เกี่ยวกับแร่ธาตุ องค์ประกอบ คุณสมบัติต่างๆ และขอบเขตการใช้งานจริงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับผู้เชี่ยวชาญที่ทำงานในอุตสาหกรรมต่างๆ

เอ็มineralsเรียกองค์ประกอบทางเคมีหรือสารประกอบที่เกิดขึ้นในเปลือกโลก เปลือกน้ำ หรือบรรยากาศอันเป็นผลมาจากกระบวนการทางเคมีกายภาพต่างๆ (โดยไม่มีการแทรกแซง)

แร่ธาตุสามารถเป็นหนึ่งเดียวได้ องค์ประกอบทางเคมี: เพชร (C); กราไฟท์ (C); กำมะถัน (S); ทอง (Au) หรืออาจเป็นสารประกอบที่มีองค์ประกอบคงที่หรือแปรผันได้:

สารประกอบขององค์ประกอบคงที่ (สปาร์หิมะถล่ม ควอตซ์ แคลเซียม)

สารประกอบขององค์ประกอบที่แปรผันได้: โอลิวีนที่มีองค์ประกอบตั้งแต่ Mg 2 (SiO 4) forsterite ถึง Fe 2 (SiO 4) ฟายาไลต์

แร่ธาตุส่วนใหญ่เป็นสารที่เป็นของแข็งและเป็นผลึก แม้ว่าแร่ธาตุแต่ละชนิดจะพบได้ในรูปแบบ cryptocrystalline (โดยปกติคือการกระจายตัวของคอลลอยด์)

ในธรรมชาติ แร่ธาตุสามารถกระจัดกระจายในรูปของอนุภาคขนาดเล็กหรือปรากฏเป็นกระจุกขนาดใหญ่ ในขณะเดียวกัน แร่ธาตุของสารชนิดเดียวกันก็สามารถเกิดขึ้นได้ใน แบบต่างๆ. สิ่งนี้ทำให้เกิดปัญหาในการกำหนดแร่ภายนอกที่รวมอยู่ในหินใด ๆ

ปัจจุบันรู้จักแร่ธาตุต่าง ๆ ประมาณ 3800 ชนิดซึ่งมีเพียง 250-300 เท่านั้นที่แพร่หลายและมีคุณค่าในทางปฏิบัติ แร่เหล่านี้ได้แก่ แร่เหล็ก โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก และโลหะหายาก วัตถุดิบสำหรับการผลิต วัสดุก่อสร้าง, วัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมเคมี, อัญมณีล้ำค่าและอัญมณีอื่นๆ

เนื่องจากแร่ธาตุมีการจัดเรียงอะตอมที่ถูกต้องสม่ำเสมอ เนื่องจากโครงสร้างผลึก ของเหลว ก๊าซ สิ่งเทียม ตัวแข็งและสารบรรยากาศธรรมชาติ

แร่ธาตุแตกต่างกันในองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างผลึก

แร่ที่มีโครงสร้างผลึกเหมือนกันแต่องค์ประกอบทางเคมีต่างกันเรียกว่า ไอโซมอร์ฟิค

แร่ที่มีองค์ประกอบทางเคมีเหมือนกันแต่มีโครงสร้างผลึกต่างกันเรียกว่า polymorphic(ตัวอย่างแร่โพลีมอร์ฟิค: เพชรและกราไฟต์)

1.1 สัณฐานวิทยาของแร่ธาตุ (รูปแบบการหาแร่ธาตุในธรรมชาติ)

โดยธรรมชาติจะพบแร่ธาตุในรูปของ:

ผลึกเดี่ยว

คู่ผสม;

หน่วย

doppelgängerเรียกว่าการรวมตัวกันตามธรรมชาติของผลึกสองผลึก ซึ่งบุคคลหนึ่งสามารถหาได้จากอีกผลึกหนึ่งโดยการสะท้อนในระนาบหนึ่ง (แฝด) หรือโดยการหมุนรอบแกนหนึ่ง (แฝด)

แร่ธาตุส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในรูปแบบของมวลรวมที่ไม่สม่ำเสมอแบบสุ่ม มวลรวมมวลรวมสามารถประกอบด้วยผลึกของแร่หนึ่งชนิด (มวลรวมโมโนมิเนอรัล) หรือสารมวลรวมหลายก้อน (มวลรวมพอลิมิเนอรัล)

มวลรวมแบ่งออกเป็น:

เนื้อหยาบ (มากกว่า 5 มม.);

เม็ดกลาง (1-5 มม.);

เนื้อละเอียด (น้อยกว่า 1 มม.)

รูปแบบของเมล็ดธัญพืชที่ประกอบเป็นมวลรวมคือ: เป็นสะเก็ด, เป็นเส้น ๆ, เป็นดิน. ประเภทของมวลรวมทางสัณฐานวิทยาต่อไปนี้มีความโดดเด่น:

Druses เป็นการเรียงตัวกันของผลึกที่มีรูปร่างดี ความสูงต่างกันและมีทิศทางต่างกัน แต่ติดอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งกับฐานแบนหรือเว้าทั่วไป

สารคัดหลั่งคือการก่อตัวของแร่ธาตุที่เติมช่องว่างในหิน การเติมช่องว่างเกิดขึ้นจากการสะสมของสารบนผนังทีละน้อยจากขอบไปยังศูนย์กลาง

Concretions - การก่อตัวของรูปร่างโค้งมน มักจะมีโครงสร้างรัศมีรัศมีหรือเปลือก การสะสมของสารต่างจากสารคัดหลั่งเกิดขึ้นจากจุดศูนย์กลางไปยังบริเวณรอบนอก

อูไลต์เป็นรูปแบบทรงกลมขนาดเล็กที่มีโครงสร้างเปลือกที่มีศูนย์กลาง

Pseudooliths - รูปร่างคล้ายกับอูไลต์ แต่ไม่มีโครงสร้างเปลือกที่มีศูนย์กลาง

เดนไดรต์มีลักษณะเหมือนต้นไม้คล้ายใบเฟิร์น กิ่งก้าน

1.2 คุณสมบัติทางกายภาพแร่ธาตุ

คุณสมบัติทางกายภาพหลักของแร่ธาตุที่ทำให้สามารถระบุได้โดยคุณสมบัติภายนอก ได้แก่ สี สีของเส้น สีอ่อน ความมันวาว ระดับความโปร่งใส ความแข็ง ความแตกแยก การแตกหัก ความถ่วงจำเพาะ สนามแม่เหล็ก ความเปราะบาง ความอ่อนตัว ความยืดหยุ่น เป็นต้น

สีเป็นหนึ่งในคุณสมบัติทางกายภาพของแร่ธาตุ สำหรับแร่ชนิดเดียวกัน ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี โครงสร้าง สิ่งเจือปนทางกลและทางเคมี สีสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ตามสีเราสามารถตัดสินเงื่อนไขสำหรับการก่อตัวของแร่ธาตุและของที่เป็นของฝากเฉพาะ

นักวิชาการ A.E. Fersman แยกแยะสีแร่สามประเภท: idiochromatic, allochromatic และ pseudochromatic

Idiochromatic - สีของแร่เอง

Allochromatic - เป็นผลมาจากการมีอยู่ของแร่ธาตุจากการรวมตัวของสิ่งสกปรกเชิงกลจากต่างประเทศ

Pseudochromatic - ปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนของแสงจากรอยแตกภายใน

สีแดช- ร่องรอยที่แร่ทิ้งไว้บนจานพอร์ซเลนที่ไม่เคลือบ นี่คือสีของผงแร่ที่บดแล้ว

การเปลี่ยนสี- ปรากฏการณ์เมื่อแร่นอกเหนือไปจากสีหลักในชั้นผิวบางมีสีเพิ่มเติม

ความแตกแยก- ความสามารถของแร่ธาตุบางชนิดในการแยกหรือแยกออกตามระนาบบางชนิดทำให้เกิดพื้นผิวที่เรียบสม่ำเสมอและเป็นมันเงา

1.3 กำเนิดแร่ (ประมาณการก่อตัวของแร่ธาตุในธรรมชาติ)

กระบวนการสร้างแร่สามารถแบ่งออกเป็น:

1) ภายนอก (เกิดขึ้นภายในโลกและเกี่ยวข้องกับกิจกรรมของแมกมาติก);

2) ภายนอก (เกิดขึ้นบนพื้นผิวของโลกซึ่งแสดงออกในการกระทำของตัวแทนในบรรยากาศและพื้นผิวของสารละลายในน้ำตลอดจนในกิจกรรมทางชีวเคมีของสิ่งมีชีวิต (ออกซิเดชัน, การสลายตัว);

3) Metamorphic (เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของหินที่ก่อตัวก่อนหน้านี้เมื่อสภาพทางกายภาพและเคมีเปลี่ยนแปลง

พาราเจนอีชม.เป็นแร่ธาตุ

Paragenesis เป็นการเกิดร่วมกันของแร่ธาตุในธรรมชาติเนื่องจากกระบวนการทั่วไปของการก่อตัวของแร่ธาตุ แร่สามารถเกิดขึ้นได้ตามลำดับหรือพร้อมกัน

1.4 พีมาตรวิทยาฉัน

ปิโตรกราฟ- วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาหิน แร่ธาตุและองค์ประกอบทางเคมี โครงสร้าง การกระจาย และสภาวะของการก่อตัว

หินเรียกว่ามวลรวมแร่ขององค์ประกอบทางเคมีและแร่ธาตุคงที่มากหรือน้อยซึ่งครอบครองพื้นที่สำคัญของเปลือกโลก หินอาจเป็นโมโนมิเนอรัล ซึ่งประกอบด้วยแร่ธาตุหนึ่งชนิด และโพลิมิเนอรัลซึ่งรวมถึงแร่ธาตุหลายชนิด

โมโนมิเนอรัลหิน - หินปูนและหินอ่อน (ประกอบด้วยแร่แคลไซต์), ควอตซ์ (ประกอบด้วยควอตซ์)

Polymineralหิน - หินแกรนิต (แร่ธาตุหลักที่สร้างหินคือเฟลด์สปาร์ (microcline, orthoclase, plagioclase), ควอตซ์และไมกา (ไบโอไทต์, มัสโคไวท์)

รู้จักหินประมาณหนึ่งพันประเภทซึ่งตามเงื่อนไขของการก่อตัว (กำเนิด) แบ่งออกเป็นสามชั้น:

1. อัคนี(หรือหลงทาง) พวกมันก่อตัวขึ้นจากแมกมาที่แช่แข็งในลำไส้ของโลกหรือบนพื้นผิวของมัน ซึ่งเป็นการก่อตัวที่อุณหภูมิสูงโดยทั่วไป

2. ตะกอน.พวกมันถูกเติมเต็มและแปรรูปผลิตภัณฑ์จากการทำลายของหินที่ก่อตัวขึ้นก่อนหน้านี้ ซากของสิ่งมีชีวิต และผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมของพวกมัน การก่อตัวของหินตะกอนเกิดขึ้นบนพื้นผิวโลกที่อุณหภูมิปกติและความดันปกติ ส่วนใหญ่ในสภาพแวดล้อมทางน้ำ

3. การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นที่ระดับความลึกมากเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของหินตะกอนและหินอัคนีภายใต้อิทธิพลของกระบวนการภายนอกต่างๆ (อุณหภูมิและความดันสูง สารก๊าซที่ปล่อยออกมาจากแมกมา ฯลฯ)

2 . พื้นฐานของผลึกศาสตร์

ผลึกศาสตร์แบ่งออกเป็น: ผลึกเรขาคณิต เคมีคริสตัล และผลึกทางกายภาพ

ผลึกศาสตร์เรขาคณิตพิจารณารูปแบบทั่วไปของการสร้างสารผลึกที่ก่อตัวเป็นผลึก เช่นเดียวกับความสมมาตรและการจัดระบบของผลึก

เคมีคริสตัลศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและคุณสมบัติทางเคมีของสารที่เป็นผลึก ตลอดจนรายละเอียดของโครงสร้างของผลึก

ผลึกทางกายภาพอธิบายคุณสมบัติทางกายภาพของคริสตัล (เครื่องกล แสง ความร้อน ไฟฟ้า และแม่เหล็ก)

2 .1 พื้นฐานผลึกศาสตร์เรขาคณิต

คุณสมบัติของสถานะผลึก. คำว่า "คริสตัล" มักเกี่ยวข้องกับความคิดของรูปทรงหลายเหลี่ยมในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง อย่างไรก็ตาม สารที่เป็นผลึกมีลักษณะเฉพาะไม่เพียงแต่ความสามารถในการสร้างรูปร่างบางอย่างเท่านั้น คุณสมบัติหลักของตัวผลึกคือ แอนไอโซโทรปี- การพึ่งพาคุณสมบัติหลายประการ (ความต้านทานแรงดึง การนำความร้อน การอัดได้ ฯลฯ) กับทิศทางของผลึก

Creeเหล็ก- วัตถุแข็งที่เกิดขึ้นในรูปแบบของรูปทรงหลายเหลี่ยมปกติทางเรขาคณิต

ก) เกลือสินเธาว์ b) ควอตซ์; ค) แมกนีไทต์

รูปที่ 1 คริสตัล

องค์ประกอบของข้อจำกัดของผลึกคือ: ระนาบ - ใบหน้า;เส้นตัดขอบ - ซี่โครง; จุดตัดขอบ - ยอด.

โฮสต์ที่ http://www.allbest.ru/

โฮสต์ที่ http://www.allbest.ru/

รูปที่ 2 องค์ประกอบของข้อจำกัดของผลึก

อนุภาคมูลฐาน (อะตอม ไอออน หรือโมเลกุล) ในผลึกจะอยู่ในรูปของโครงข่ายเชิงพื้นที่

โครงข่ายเชิงพื้นที่เป็นระบบของจุดที่อยู่บนจุดยอดของเส้นขนานขนานกันที่ขนานกันและอยู่ติดกันตลอดใบหน้า โดยไม่มีช่องว่างในการเติมช่องว่าง

รูปที่ 3 โครงตาข่ายเชิงพื้นที่ของคริสตัล

โลหะพลาสติกผลึกแร่

Paraleepipeds เบื้องต้นที่ประกอบเป็นโครงตาข่ายอวกาศของคริสตัลเรียกว่า เซลล์พื้นฐาน

พารามิเตอร์ของเซลล์ดังกล่าว ได้แก่ มุมสามมุมระหว่าง ถือเป็นแกนหลัก และระยะห่างสามส่วน (A, B, C) ระหว่างโหนดตามแกนเหล่านี้

รูปที่ 4. พารามิเตอร์ของหน่วยเซลล์

การจัดเรียงอนุภาคในผลึกในรูปแบบของตาข่ายเชิงพื้นที่กำหนดคุณสมบัติพิเศษหลายประการของสารผลึก - ความสม่ำเสมอ, แอนไอโซโทรปี, ความสามารถในการตัดตัวเอง, เช่น เติบโตในรูปของรูปทรงหลายเหลี่ยมปกติ)

ความสม่ำเสมอหมายความว่าคุณสมบัติของผลึกจะเหมือนกันทุกจุด

Anisotropyผลึกอยู่ในความเหลื่อมล้ำในทิศทางต่างๆ ของคุณสมบัติทางกายภาพส่วนใหญ่ (ทางกล ทางแสง และอื่นๆ)

ความสามารถในการจำกัดตัวเองอยู่ในความจริงที่ว่าภายใต้สภาวะการเจริญเติบโตที่ดีพวกมันจะสร้างรูปทรงหลายเหลี่ยมปกติซึ่งใบหน้านั้นเป็นกริดแบนของโครงตาข่ายเชิงพื้นที่

หากคุณวางคริสตัลที่มีรูปร่างไม่ปกติในสารละลายที่มีสภาวะที่เหมาะสม หลังจากนั้นครู่หนึ่ง มันก็จะได้ขอบและอยู่ในรูปของรูปทรงหลายเหลี่ยมปกติ ซึ่งเป็นลักษณะของผลึกของสารนี้

การเปลี่ยนรูปของลูกบอลที่ตัดจากผลึกเกลือสินเธาว์ลูกบาศก์ในสารละลายอิ่มตัวกลับเป็นผลึกลูกบาศก์

รูปที่ 5. แบบแผนของการเปลี่ยนแปลง

ผลึกของแร่มักมีลักษณะเฉพาะโดยการปรากฏตัวของใบหน้าบางประเภทแม้ว่าในบางกรณีที่หายากรูปแบบภายนอกของผลึกของแร่เดียวกันอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการก่อตัว

กฎของผลึกศาสตร์เชิงเรขาคณิตมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาผลึก

กฎหมายที่หนึ่ง:กฎความคงตัวของมุมด้าน-กฎของสเตน: สำหรับผลึกที่แตกต่างกันของสารเดียวกันโดยไม่คำนึงถึงขนาดและรูปร่าง ระหว่างใบหน้าที่สอดคล้องกันภายใต้เงื่อนไขที่กำหนดจะคงที่

รูปที่ 6 ผลึกควอทซ์ต่างๆ

กฎหมายที่สอง-กฎความมีเหตุมีผลของความสัมพันธ์ของพารามิเตอร์ อายู ลอว์.

บนคริสตัลก้อนเดียว จะพบเพียงตัวเลขดังกล่าวเท่านั้น พารามิเตอร์ของใบหน้าที่เกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์ของใบหน้าที่มีรูปร่างเรียบง่าย ซึ่งถือเป็นตัวเลขหลัก เป็นจำนวนตรรกยะ

คริสตัลสมมาตร

คริสตัลสมมาตรอยู่ในการทำซ้ำของใบหน้า ขอบ มุมที่เหมือนกันในคริสตัลนี้

ภาพที่มีเงื่อนไขซึ่งสัมพันธ์กับความสมมาตรนั้นเรียกว่าองค์ประกอบสมมาตร เหล่านี้รวมถึง: ระนาบสมมาตร แกนสมมาตร จุดศูนย์กลางและจุดยอด

ระนาบสมมาตร- นี่คือระนาบจินตภาพแบ่งรูปทรงหลายเหลี่ยมที่เป็นผลึกออกเป็นสองส่วนเท่าๆ กัน ซึ่งส่วนหนึ่งเป็นภาพสะท้อนของอีกด้านหนึ่ง

จำนวนของระนาบสมมาตรในคริสตัลจะแสดงด้วยตัวเลขที่อยู่ด้านหน้าสัญลักษณ์ตามเงื่อนไขของระนาบสมมาตร ซึ่งก็คือตัวอักษร P

คริสตัลไม่สามารถมีระนาบสมมาตรได้มากกว่าเก้าระนาบ

แกนสมมาตร- เส้นตรงในจินตนาการที่ลากผ่านคริสตัล และเมื่อหมุนผ่าน 360 ° ตัวเลขจะถูกรวมเข้ากับตัวมันเองจำนวนครั้ง (n ครั้ง) ชื่อของแกนหรือลำดับของแกนพิจารณาจากจำนวนชุดค่าผสมระหว่างการหมุนรอบแกน (360 องศา) ของคริสตัลอย่างสมบูรณ์

คริสตัลมีแกนของคำสั่งที่สอง สาม สี่ และหก

แกนสมมาตรแสดงด้วยตัวอักษร L และสัญลักษณ์ที่ระบุลำดับของแกนสมมาตร (L 1, L 2, L 3, L 4, L 6)

นอกจากแกนสมมาตรทั่วไปแล้ว ยังมีแกนผกผันและแกนหมุนกระจกอีกด้วย หากมีอยู่ในแนวเดียวกัน การหมุนรอบแกนจะต้องมาพร้อมกับการหมุน 180 องศารอบแกนในแนวตั้งฉากกับแกนที่กำหนด (ผกผัน) หรือการสะท้อนของกระจกจากระนาบ

จุดศูนย์กลางสมมาตร Cเรียกว่าจุดที่ตัดเส้นใด ๆ ที่ผ่านเข้ามา ลากไปยังจุดตัดกับใบหน้าของร่าง

ในปี พ.ศ. 2410 เอ.วี. กาโดลินทางคณิตศาสตร์แสดงให้เห็นว่าการมีอยู่ของรูปแบบผลึกแบบสมมาตร 32 แบบเป็นไปได้ซึ่งแต่ละแบบมีลักษณะเฉพาะด้วยองค์ประกอบสมมาตรบางอย่าง

คริสตัลสมมาตรทุกประเภทแบ่งออกเป็นสามประเภท: ล่าง กลาง และสูงกว่า คริสตัลของประเภทต่ำสุดไม่มีแกนของลำดับที่สูงกว่า - สูงกว่าที่สอง หมวดหมู่กลางมีลักษณะเป็นแกนที่สูงกว่าหนึ่งแกนซึ่งสูงสุด - โดยหลายแกน หมวดหมู่แบ่งออกเป็นระบบคริสตัลหรือ syngonies

Syngonyเป็นชุดขององค์ประกอบสมมาตรที่มีจำนวนแกนเท่ากันในลำดับเดียวกัน มีทั้งหมดเจ็ด syngonies: triclinic, monoclinic, rhombic, trigonal, hexagonal, cubic, tetragonal

หมวดหมู่ต่ำสุดประกอบด้วยสาม syngonies - triclinic, monoclinic และ rhombic ในผลึกของระบบผลึกไตรคลีนิค ไม่มีแกนหรือระนาบสมมาตรใดๆ เลย ศูนย์กลางของสมมาตรก็อาจหายไปเช่นกัน ผลึกเดี่ยวสามารถมีทั้งแกนและระนาบสมมาตร แต่ไม่สามารถมีแกนหรือระนาบสมมาตรได้หลายแกน ระบบขนมเปียกปูนนั้นมีองค์ประกอบสมมาตรหลายอย่าง - แกนหรือระนาบหลายอัน

เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการก่อตัวของผลึกที่มีความสมมาตรสูงคือความสมมาตรของอนุภาคที่เป็นส่วนประกอบ เนื่องจากโมเลกุลส่วนใหญ่ไม่สมมาตร ผลึกที่มีความสมมาตรสูงจึงเป็นเพียงเศษเสี้ยวของจำนวนทั้งหมดที่รู้จัก

มีหลายกรณีที่ทราบเมื่อมีสารชนิดเดียวกันอยู่ในรูปแบบผลึกที่แตกต่างกัน กล่าวคือ โครงสร้างภายในแตกต่างกันและด้วยเหตุนี้ในคุณสมบัติทางกายภาพและเคมี ปรากฏการณ์ดังกล่าวเรียกว่า ความหลากหลาย.

ในบรรดาวัตถุที่เป็นผลึกก็มักจะสังเกตเห็นปรากฏการณ์นี้เช่นกัน isomorphism- คุณสมบัติของอะตอม ไอออน หรือโมเลกุลที่จะมาแทนที่กันในผลึกขัดแตะทำให้เกิดผลึกผสม คริสตัลผสมเป็นส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันอย่างสมบูรณ์แบบ ของแข็งเป็นสารละลายแข็งของการทดแทน ดังนั้นเราจึงสามารถพูดได้ว่า isomorphism คือความสามารถในการสร้างสารละลายที่เป็นของแข็งทดแทน

แบบฟอร์มคริสตัล

นอกจากองค์ประกอบสมมาตรแล้ว คริสตัลยังมีลักษณะภายนอกด้วย ดังนั้นลูกบาศก์และรูปแปดด้านจึงมีองค์ประกอบสมมาตรเหมือนกัน แต่รูปร่างภายนอกและจำนวนใบหน้าต่างกัน

รูปร่างคริสตัลเป็นที่สะสมของใบหน้าทั้งหมด แยกแยะระหว่างรูปแบบที่เรียบง่ายและซับซ้อน

รูปทรงเรียบง่ายรูปร่างดังกล่าวเรียกว่าใบหน้าทั้งหมดซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยองค์ประกอบของสมมาตรหรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือผลึกที่ประกอบด้วยใบหน้าที่เหมือนกันที่มีการจัดเรียงสมมาตร (ลูกบาศก์, แปดด้าน, จัตุรมุข)

รูปแบบง่าย ๆ สามารถปิดรอบช่องว่าง (แบบฟอร์มปิด) หรือเปิด ไม่ใช่ปิดช่องว่างจากทุกด้าน

เปิดแบบฟอร์มง่าย ๆ ได้แก่:

โมโนเฮดรอน ไดฮีดรอน พินานอยด์ ปิรามิด ปริซึม

แบบฟอร์มปิดอย่างง่าย ได้แก่ :

Dipyramids, rhombohedron, tetrahedron, cube, octahedron เป็นต้น

รูปที่ 7 รูปทรงคริสตัลเรียบง่าย

รูปร่างที่ซับซ้อนหรือรวมกันแบบฟอร์มดังกล่าวเรียกว่าซึ่งประกอบด้วยแบบฟอร์มง่าย ๆ สองรูปแบบขึ้นไปคือ หน้าปัดคริสตัลมีหลายประเภทและไม่ได้เชื่อมต่อกันด้วยองค์ประกอบสมมาตร

คริสตัลรูปแบบที่เรียบง่ายและซับซ้อนนั้นหายากมากในธรรมชาติ การเบี่ยงเบนของคริสตัลจริงจากรูปแบบง่ายๆ ที่อธิบายไว้นั้นเกิดจากการพัฒนาที่ไม่เท่ากันของใบหน้าเนื่องจากอิทธิพลต่อการก่อตัวของคริสตัลของสภาวะแวดล้อมที่เกิดขึ้น

บางครั้งพร้อมกับการก่อตัวของผลึกเดี่ยวแต่ละอันก็เกิด intergrowth ที่หลากหลาย กรณีหนึ่งคือการเกิดแฝดของผลึกตั้งแต่ 2 ชิ้นขึ้นไปที่เติบโตพร้อมกันในตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง กระบวนการดังกล่าวเรียกว่า แฝด. การก่อตัวของการเรียงตัวกันดังกล่าวมักเกิดจากภาวะแทรกซ้อนต่างๆ ของกระบวนการตกผลึก (การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ความเข้มข้นของสารละลาย ฯลฯ)

มีฝาแฝดหลัก (เกิดขึ้นระหว่างการตกผลึก) และแฝดรองที่เกิดขึ้นจากอิทธิพลใด ๆ

นอกจากการเรียงตัวกันของผลึกของสารตัวเดียวแล้ว ยังสามารถผสมกันของผลึกได้ตามปกติ สารต่างๆหรือการดัดแปลงหลายรูปแบบของสารหนึ่งซึ่งตกผลึกใน syngonies ที่ต่างกัน กระบวนการนี้เรียกว่า - epitaxy.

3 . พื้นฐานของเคมีคริสตัล

โครงสร้างภายในของผลึกเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทั้งหมด: รูปร่างของผลึก คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

ตาข่ายเชิงพื้นที่- นี่คือระบบของจุดที่อยู่ที่จุดยอดของแนวขนานขนานและขนานกันที่ขนานกันทั่วทั้งใบหน้า เติมช่องว่างโดยไม่มีช่องว่าง

แลตทิซเชิงพื้นที่ประกอบด้วยชุดอนันต์ของ parallelepiped (เซลล์พื้นฐาน) ที่มีขนาดและรูปร่างเท่ากัน นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส O. Brave ในปี ค.ศ. 1855 ระบุว่ามีโครงตาข่ายเชิงพื้นที่เพียง 14 ชนิด (รูปที่ 8) เซลล์เหล่านี้แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

1) ดั้งเดิม โหนดทั้งหมดตั้งอยู่ที่จุดยอดของเซลล์ระดับประถมศึกษาเท่านั้น

2) โหนดที่ซับซ้อน ซึ่งไม่เพียงแต่อยู่ที่จุดยอดของเซลล์ระดับประถมศึกษา แต่ยังรวมถึงใบหน้า ขอบ และในปริมาตรด้วย

1 - triclinic;

2 และ 3 - โมโนคลินิก;

4,5,6 และ 7 - ขนมเปียกปูน;

8 - หกเหลี่ยม;

9 - รูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน;

10 และ 11 - สี่เหลี่ยมจตุรัส;

12,13 และ 14 เป็นลูกบาศก์

รูปที่ 8 โครงตาข่ายพื้นที่สิบสี่ O. Brave

นอกจากการจำแนกประเภทข้างต้นของโครงสร้างของผลึกตามประเภทของโครงตาข่ายเชิงพื้นที่แล้ว ยังมีการแบ่งโครงสร้างของผลึกออกเป็นประเภทต่างๆ พันธะเคมีระหว่างอะตอมในคริสตัล

มีพันธะเคมีประเภทต่อไปนี้:

ก) ไอออนิก

B) โลหะ

B) โควาเลนต์หรือโมเลกุล

ง) Van - der - Waals หรือสิ่งตกค้าง

ง) ไฮโดรเจน

อิออน (พันธะเฮเทอโรโพลาร์) ถูกสังเกตพบในโครงสร้างผลึกไอออนิก และเกิดขึ้นระหว่างไอออนที่มีประจุสม่ำเสมอสองตัว สารประกอบที่มีพันธะไอออนิกละลายได้ดีในสารละลายที่เป็นน้ำ การเชื่อมต่อดังกล่าวไม่สามารถนำไฟฟ้าได้ดี

โควาเลนต์พันธะ (homeopolar) เกิดขึ้นในโครงสร้างผลึกของอะตอมและอิออนบางส่วนเนื่องจากการปรากฏตัวของอิเล็กตรอนทั่วไปในอะตอมที่อยู่ใกล้เคียง พันธะนี้มีความแข็งแรงมาก ซึ่งอธิบายความแข็งที่เพิ่มขึ้นของแร่ธาตุด้วยพันธะโควาเลนต์ แร่ธาตุที่มีพันธะนี้เป็นฉนวนที่ดีและไม่ละลายในน้ำ

โลหะการเชื่อมต่อจะปรากฏเฉพาะในโครงสร้างอะตอมเท่านั้น มันเป็นลักษณะความจริงที่ว่านิวเคลียสของอะตอมตั้งอยู่ที่โหนดของตาข่ายคริสตัลราวกับว่าแช่อยู่ในก๊าซที่ประกอบด้วยอิเล็กตรอนอิสระที่เคลื่อนที่เหมือนอนุภาคของก๊าซ อะตอมบริจาคอิเล็กตรอนและกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวก อิเล็กตรอนที่กำหนดไม่ได้ถูกกำหนดให้กับอะตอมใด ๆ แต่ใช้งานได้ตามปกติ

การเชื่อมต่อนี้กำหนดความแข็งแรงของโครงสร้าง การเคลื่อนที่อย่างอิสระของอิเล็กตรอนกำหนดคุณสมบัติดังต่อไปนี้: การนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดี ความมันวาวของโลหะ ความอ่อนตัวได้ (เช่น โลหะพื้นเมือง)

แวน - เดอร์-Waals (ที่เหลือ)พันธะอยู่ระหว่างสองโมเลกุล แม้ว่าแต่ละโมเลกุลจะเป็นกลางทางไฟฟ้าสถิตและประจุทั้งหมดมีความสมดุลอยู่ในนั้น แต่โมเลกุลจำนวนมากก็เป็นไดโพล นั่นคือ จุดศูนย์ถ่วงของอนุภาคที่มีประจุบวกทั้งหมดของโมเลกุลไม่ตรงกับจุดศูนย์ถ่วงของอนุภาคที่มีประจุลบทั้งหมด เป็นผลให้ส่วนต่าง ๆ ของโมเลกุลหนึ่งได้รับประจุที่แน่นอน ด้วยเหตุนี้พันธะที่เหลือจึงเกิดขึ้นระหว่างสองโมเลกุล กองกำลัง Van der Waals มีขนาดเล็กมาก โครงสร้างผลึกที่มีพันธะนี้เป็นไดอิเล็กทริกที่ดี มีความแข็งและความเปราะบางต่ำ พันธะประเภทนี้เป็นลักษณะของสารประกอบอินทรีย์ ดังนั้น เราสามารถพูดได้ว่าธรรมชาติของพันธะเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติพื้นฐานทั้งหมดของสารที่เป็นผลึก

ควรสังเกตว่าคริสตัลสามารถมีพันธะประเภทหนึ่งได้ ผลึกดังกล่าวเรียกว่า รักร่วมเพศและพันธะแบบผสม ผลึกดังกล่าวเรียกว่า ต่างกัน

ในแร่ธาตุหลายชนิด (ผลึกน้ำแข็ง) พันธะไฮโดรเจนมีบทบาทสำคัญ เกิดขึ้นจากการทำงานร่วมกันของอะตอมไฮโดรเจนของโมเลกุลหนึ่งกับไนโตรเจน ออกซิเจน อะตอมของคลอรีนของโมเลกุลที่อยู่ใกล้เคียง พันธะไฮโดรเจนนั้นแข็งแกร่งกว่าพันธะแวนเดอร์วาลส์ แต่อ่อนกว่าพันธะประเภทอื่นมาก

3 .1 รัศมีอะตอมและอิออน ผู้ประสานงานหมายเลขเอชั่น ลวดลายโครงสร้าง

อะตอมและไอออนที่ประกอบเป็นโครงสร้างผลึกของแร่ธาตุต่างๆ จะอยู่ในระยะที่ต่างกัน ค่าเหล่านี้ขึ้นอยู่กับประจุไอออน สภาวะทางอุณหพลศาสตร์ ฯลฯ

ค่านี้เรียกว่า - อะตอม (รัศมีไอออน) อะตอม (และหนึ่ง) รัศมีเรียกว่าระยะทางต่ำสุดที่ศูนย์กลางของทรงกลมของอะตอมที่กำหนดสามารถเข้าใกล้พื้นผิวของอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงได้

จำนวนอะตอมที่ใกล้ที่สุด (ไอออน) ที่ล้อมรอบอะตอมที่กำหนด (ไอออน) เรียกว่า เบอร์ประสานงาน.

มีสามวิธีในการพรรณนาโครงสร้างคริสตัล

1 วิธีการวาดโครงสร้างด้วยทรงกลม

2 วิธีการวาดโครงสร้างโดยการวาดจุดศูนย์ถ่วงของลูกบอล

3 วิธีการแสดงโครงสร้างด้วยรูปทรงหลายเหลี่ยมประสานงาน - วิธีนี้สะดวกสำหรับการแสดงโครงสร้างที่ซับซ้อน เนื่องจากแร่ธาตุต่างๆ ประกอบด้วยโครงสร้างผลึกที่มีรูปร่างต่างกัน (ทรงแปดหน้า ลูกบาศก์ ฯลฯ)

โครงสร้างของสารที่เป็นผลึกนั้นพิจารณาจากรูปร่างของโพลีเฮดราที่ประสานงานกันและโดยธรรมชาติของปฏิกิริยาแบบผสมกัน กล่าวคือ แม่ลายโครงสร้าง

มีแรงจูงใจดังต่อไปนี้ของโครงสร้าง:

1 แม่ลายการประสานงานของโครงสร้างในกรณีนี้ รูปทรงหลายเหลี่ยมประสานงานทั้งหมดเชื่อมต่อกันด้วยใบหน้าและขอบทั่วไป

2 เกาะโอ้ โครงสร้างแม่ลายรูปทรงหลายเหลี่ยมประสานงานที่แยกจากกันไม่สัมผัสกันและเชื่อมต่อกันด้วยไพเพอร์และแอนไอออนทั่วไป

3 ลวดลายโซ่และริบบิ้นโครงสร้าง ในกรณีนี้ รูปทรงหลายเหลี่ยมประสานงานจะเชื่อมต่อกันด้วยโซ่ที่ไม่มีที่สิ้นสุดซึ่งขยายออกไปในทิศทางเดียว

4 แม่ลายชั้นโครงสร้าง รูปทรงหลายเหลี่ยมประสานงานเชื่อมต่อกันในชั้นที่ไม่มีที่สิ้นสุดในสองมิติ ภายในเลเยอร์นั้น รูปทรงหลายเหลี่ยมแต่ละอันอยู่ใกล้กัน แต่ละชั้นอยู่ห่างจากกันมาก

5 กรอบรูปโครงสร้าง ในกรณีนี้ ตัวเลขการประสานงานทั้งหมดเชื่อมต่อกันด้วยจุดยอดเพียงจุดเดียวในเฟรมที่ไม่มีที่สิ้นสุดในสามมิติ

ลวดลายของโครงสร้างการตกผลึกเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพหลายอย่าง

ดังนั้นคุณสมบัติทางกายภาพของสารที่เป็นผลึกจึงถูกกำหนดโดยองค์ประกอบหลักของอะตอมและไอออนซึ่งประกอบขึ้นเป็นโครงสร้างผลึก (ความถ่วงจำเพาะ, สี), ประเภทของพันธะ (การนำไฟฟ้า, การนำความร้อน, ความแข็ง, ความอ่อนไหว, การละลาย) และลวดลายของโครงสร้าง (ความแข็ง)

4 . ข้อบกพร่องในผลึก

ผลึกโลหะมักจะมีขนาดเล็ก ดังนั้นผลิตภัณฑ์โลหะจึงประกอบด้วยคริสตัลจำนวนมาก

โครงสร้างดังกล่าวเรียกว่าคริสตัลไลน์ ในการรวมตัวของคริสตัลไลน์ คริสตัลแต่ละชิ้นไม่สามารถมีรูปร่างที่ถูกต้องได้ ผลึกที่มีรูปร่างผิดปกติในมวลรวมพอลิคริสตัลไลน์เรียกว่า ธัญพืช หรือ ผลึก อย่างไรก็ตาม เงื่อนไขนี้ไม่ใช่เงื่อนไขเดียว การเสียรูปของพลาสติกแบบเย็น (การรีด การดึง ฯลฯ) นำไปสู่การวางแนวของเกรนที่พิเศษ (พื้นผิว). ระดับของการวางแนวพิเศษอาจแตกต่างกันและแตกต่างกันไปจากการแจกแจงแบบสุ่มไปยังสถานะที่คริสตัลทั้งหมดถูกจัดวางในลักษณะเดียวกัน

ด้วยการกำจัดความร้อนช้ามากในระหว่างการตกผลึกเช่นเดียวกับด้วยความช่วยเหลือของวิธีการพิเศษอื่น ๆ สามารถรับชิ้นส่วนของโลหะซึ่งเป็นผลึกเดี่ยวที่เรียกว่า คริสตัลเดี่ยว ผลึกเดี่ยวขนาดใหญ่ (หนักหลายร้อยกรัม) ทำขึ้นเพื่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เช่นเดียวกับสาขาเทคโนโลยีพิเศษ (เซมิคอนดักเตอร์)

จากการศึกษาพบว่าโครงสร้างผลึกภายในของเมล็ดข้าวนั้นไม่ถูกต้อง

การเบี่ยงเบนจากการจัดเรียงในอุดมคติของอะตอมในผลึกเรียกว่า ข้อบกพร่องพวกมันมีอิทธิพลอย่างมากในบางครั้งต่อคุณสมบัติของสารที่เป็นผลึก

การเรียงตัวของอะตอมในโครงผลึกที่ผิดพลาดทำให้เกิด จุดบกพร่องในผลึกที่ประกอบด้วยอะตอมที่เหมือนกัน ตัวอย่างเช่น ในผลึกโลหะ อะตอมตัวใดตัวหนึ่งอาจหายไปในบางส่วนของโครงข่าย แทนที่มันจะมีช่องรอบ ๆ - โครงสร้างที่บิดเบี้ยว ข้อบกพร่องดังกล่าวเรียกว่า ตำแหน่งว่างถ้าอะตอมของสารที่กำหนดหรืออะตอมของสิ่งเจือปนตกลงระหว่างอะตอมที่ตำแหน่งขัดแตะ ข้อบกพร่องในการฝัง(รูปที่ 9)

ภาพจะซับซ้อนมากขึ้นในการเปลี่ยนจากผลึกโลหะไปเป็นผลึกไอออนิก จะต้องสังเกตความเป็นอิเล็กโทรดที่นี่ ดังนั้น การก่อตัวของข้อบกพร่องเกี่ยวข้องกับการแจกจ่ายประจุซ้ำ ดังนั้นการปรากฏตัวของตำแหน่งที่ว่างของไอออนบวกจึงมาพร้อมกับการปรากฏตัวของตำแหน่งที่ว่างของไอออนบวก ข้อบกพร่องประเภทนี้ในผลึกไอออนิกเรียกว่าข้อบกพร่อง Schottky. การนำไอออนเข้าสู่ไซต์คั่นระหว่างหน้านั้นมาพร้อมกับการปรากฏตัวของตำแหน่งว่างในที่เดิมซึ่งถือได้ว่าเป็นศูนย์กลางของประจุของเครื่องหมายตรงข้ามที่นี่เรามีข้อบกพร่อง เฟรนเคิล. ชื่อเหล่านี้ตั้งขึ้นเพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรีย Schottky และนักฟิสิกส์ชาวโซเวียต Ya.I. เฟรนเคิล

จุดบกพร่องเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ รวมถึงเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอนุภาค ตำแหน่งว่างสามารถเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ คริสตัลได้ - อะตอมที่อยู่ใกล้เคียงจะตกลงไปในความว่างเปล่า ที่ของมันว่าง ฯลฯ สิ่งนี้อธิบายการแพร่ในของแข็งและการนำไอออนของผลึกเกลือและออกไซด์ ซึ่งจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนที่อุณหภูมิสูง

นอกจากจุดบกพร่องที่พิจารณาในผลึกแล้วยังมี ความคลาดเคลื่อน- ข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้องกับการกระจัดของแถวของอะตอม ความคลาดเคลื่อนคือขอบและสกรู อดีตเกิดจากการแตกของเครื่องบินที่เต็มไปด้วยอะตอม ที่สอง - โดยการเปลี่ยนแปลงร่วมกันของแกนตั้งฉากกับมัน ความคลาดเคลื่อนสามารถเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ คริสตัลได้ กระบวนการนี้เกิดขึ้นระหว่างการเปลี่ยนรูปพลาสติกของวัสดุที่เป็นผลึก

ลองนึกภาพว่าด้วยเหตุผลบางอย่าง อะตอมครึ่งระนาบพิเศษปรากฏขึ้นในโครงผลึกที่เรียกว่า เอ็กซ์ตร้าเพลน(รูปที่ 10). ขอบ 3-3 ของรูปแบบเครื่องบินดังกล่าว ข้อบกพร่องของสาย(ความไม่สมบูรณ์) ของตะแกรงซึ่งเรียกว่า ความคลาดเคลื่อนของขอบความคลาดเคลื่อนของขอบสามารถขยายความยาวได้มากกว่าพารามิเตอร์แลตทิซหลายพันตัว มันสามารถตรงได้ แต่ก็สามารถโค้งงอได้ในทิศทางเดียวหรืออีกทางหนึ่ง ในขีด จำกัด มันสามารถบิดเป็นเกลียวทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนของสกรู บริเวณที่มีความบิดเบี้ยวของตาข่ายยืดหยุ่นเกิดขึ้นรอบ ๆ ความคลาดเคลื่อน ระยะห่างจากจุดศูนย์กลางของจุดบกพร่องไปยังตำแหน่งของโครงตาข่ายโดยไม่ผิดเพี้ยนนั้นเท่ากับความกว้างของความคลาดเคลื่อนซึ่งมีขนาดเล็กและเท่ากับระยะทางปรมาณูหลายระยะ

เอ - ตำแหน่งงานว่าง; b - อะตอมที่ถูกแทนที่; อะตอมในตัว

รูปที่ 9 แผนผังจุดบกพร่อง

รูปที่ 10. ความคลาดเคลื่อนในโครงผลึก

รูปที่ 11 การเคลื่อนย้ายความคลาดเคลื่อน

เนื่องจากการบิดเบี้ยวของโครงตาข่ายในพื้นที่ของความคลาดเคลื่อน (รูปที่ 11, a) หลังถูกแทนที่อย่างง่ายดายจากตำแหน่งที่เป็นกลางและระนาบข้างเคียงผ่านไปยังตำแหน่งกลาง (รูปที่ 11, b) กลายเป็นพิเศษ ระนาบ (รูปที่ 11, c) ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนตามขอบอะตอม ดังนั้นความคลาดเคลื่อนสามารถเคลื่อนที่ได้ (หรือมากกว่านั้นถูกส่งเหมือนการแข่งขันวิ่งผลัด) ตามระนาบ (ระนาบลื่น) ซึ่งตั้งฉากกับระนาบนอก ตามแนวคิดสมัยใหม่ ในโลหะบริสุทธิ์ทั่วไป ความหนาแน่นของการเคลื่อนที่ เช่น จำนวนความคลาดเคลื่อนใน 1 ซม. 3 เกินหนึ่งล้าน คุณสมบัติทางกลของโลหะขึ้นอยู่กับจำนวนของความคลาดเคลื่อนและโดยเฉพาะอย่างยิ่งความสามารถในการเคลื่อนที่และเพิ่มจำนวน

ดังนั้นความสม่ำเสมอของโครงสร้างผลึกจึงถูกละเมิดโดยข้อบกพร่องสองประเภท - จุด ( ตำแหน่งงานว่าง) และเชิงเส้น ( ความคลาดเคลื่อน). ตำแหน่งงานว่างเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องในตาข่ายเมื่ออะตอมที่อยู่ติดกับมันผ่านเข้าไปใน "รู" ปล่อยให้ที่เก่าว่างเปล่า การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและการเคลื่อนที่ทางความร้อนของอะตอมจะเพิ่มจำนวนเหตุการณ์ดังกล่าวและเพิ่มจำนวนตำแหน่งงานว่าง

ข้อบกพร่องเชิงเส้นไม่เคลื่อนที่อย่างเป็นธรรมชาติและวุ่นวายเหมือนตำแหน่งงานว่าง อย่างไรก็ตาม ความเค้นเล็กน้อยก็เพียงพอแล้วสำหรับความคลาดเคลื่อนที่จะเริ่มเคลื่อนที่ ก่อตัวเป็นระนาบ และในส่วนนี้จะเป็นเส้นเลื่อน จาก(รูปที่ 12). ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น สนามของผลึกขัดแตะที่บิดเบี้ยวถูกสร้างขึ้นรอบๆ ความคลาดเคลื่อน พลังงานบิดเบือนของโครงผลึกมีลักษณะเฉพาะที่เรียกว่า เบอร์เกอร์เวกเตอร์

รูปที่ 12 ระนาบเฉือน (C) เป็นร่องรอยของการเคลื่อนที่ของความคลาดเคลื่อน (A-A); B-เครื่องบินพิเศษ

ถ้าเส้นชั้นความสูง ABCD วาดรอบๆ ความคลาดเคลื่อน + (รูปที่ 13) ส่วนของเส้นชั้นความสูง BC จะประกอบด้วยหกส่วน และส่วน AB คือห้า ผลต่าง BC-AD=b โดยที่ b คือขนาดของเวกเตอร์เบอร์เกอร์ หากความคลาดเคลื่อนหลายครั้ง (โซนการบิดเบี้ยวของโครงผลึกที่ทับซ้อนกันหรือรวมกัน) ถูกวงกลมด้วยรูปร่าง ค่าของมันจะสอดคล้องกับผลรวมของเวกเตอร์เบอร์เกอร์ของแต่ละความคลาดเคลื่อน ความสามารถในการเคลื่อนย้ายความคลาดเคลื่อนนั้นสัมพันธ์กับขนาดของเวกเตอร์เบอร์เกอร์

รูปที่ 13 แบบแผนสำหรับกำหนดเวกเตอร์เบอร์เกอร์สำหรับความคลาดเคลื่อนเชิงเส้น

4.1 ข้อบกพร่องของพื้นผิว

ข้อบกพร่องของพื้นผิวขัดแตะรวมถึงข้อผิดพลาดในการซ้อนและขอบเขตของเกรน

ข้อบกพร่องในการบรรจุระหว่างการเคลื่อนที่ของความคลาดเคลื่อนอย่างสมบูรณ์แบบธรรมดา อะตอมตามลำดับจะกลายเป็นจากตำแหน่งสมดุลหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง และระหว่างการเคลื่อนที่ของความคลาดเคลื่อนบางส่วน อะตอมจะเคลื่อนไปยังตำแหน่งใหม่ที่ไม่ปกติสำหรับผลึกขัดแตะที่กำหนด ส่งผลให้บรรจุภัณฑ์มีข้อบกพร่องปรากฏขึ้นในวัสดุ การปรากฏตัวของข้อผิดพลาดในการซ้อนมีความเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของความคลาดเคลื่อนบางส่วน

ในกรณีที่พลังงานของความผิดพลาดในการซ้อนสูง การแตกของความคลาดเคลื่อนไปเป็นบางส่วนนั้นไม่เอื้ออำนวยในเชิงพลังงาน และในกรณีที่พลังงานของความผิดพลาดในการซ้อนมีค่าต่ำ ความคลาดเคลื่อนจะถูกแบ่งออกเป็นส่วนๆ และเกิดการเรียงซ้อน ข้อผิดพลาดปรากฏขึ้นระหว่างพวกเขา วัสดุที่มีพลังงานผิดพลาดจากการซ้อนต่ำจะแข็งแรงกว่าวัสดุที่มีพลังงานผิดพลาดจากการซ้อนสูง

ขอบเกรนเป็นบริเวณทรานซิชันแคบๆ ระหว่างคริสตัลสองรูปที่มีรูปร่างไม่ปกติ ความกว้างของขอบเกรนตามกฎคือ 1.5–2 ระยะห่างระหว่างอะตอม เนื่องจากอะตอมที่ขอบเกรนเคลื่อนตัวออกจากตำแหน่งสมดุล พลังงานของขอบเขตเกรนจะเพิ่มขึ้น พลังงานขอบเขตเกรนนั้นขึ้นอยู่กับมุมการจัดแนวผิดของโครงผลึกของเมล็ดพืชที่อยู่ใกล้เคียง ที่มุมการจัดแนวผิดเล็กน้อย (สูงถึง 5 องศา) พลังงานขอบเขตเกรนจะเป็นสัดส่วนตามจริงกับมุมในการจัดแนวผิด ที่มุมการจัดแนวผิดตำแหน่งเกิน 5 องศา ความหนาแน่นของความคลาดเคลื่อนที่ขอบเกรนจะสูงมากจนแกนเคลื่อนรวมกัน

การพึ่งพาพลังงานขอบเกรน (Egr) กับมุมการจัดแนวผิด (q) qsp 1 และ qsp 2 - มุมการจัดตำแหน่งผิดของขอบเขตพิเศษ

ในบางมุมของการปรับทิศทางของเมล็ดพืชที่อยู่ใกล้เคียงอย่างผิด ๆ พลังงานของขอบเขตของเมล็ดพืชจะลดลงอย่างรวดเร็ว ขอบเขตของเมล็ดพืชดังกล่าวเรียกว่าพิเศษ ดังนั้น มุมที่ผิดแนวของขอบเขตซึ่งพลังงานของขอบเขตมีน้อย จึงเรียกว่ามุมพิเศษ การปรับแต่งเกรนทำให้ความต้านทานไฟฟ้าของวัสดุโลหะเพิ่มขึ้นและความต้านทานไฟฟ้าของไดอิเล็กทริกและเซมิคอนดักเตอร์ลดลง

5 . โครงสร้างอะตอม-ผลึก

สารใดๆ สามารถอยู่ในสถานะการรวมตัวได้สามสถานะ - ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ

สารที่เป็นของแข็งภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงจะคงรูปร่างไว้ และของเหลวจะกระจายตัวและอยู่ในรูปของภาชนะ อย่างไรก็ตาม คำจำกัดความนี้ไม่เพียงพอที่จะระบุลักษณะของสสาร

ตัวอย่างเช่น กระจกแข็งจะอ่อนตัวลงเมื่อถูกความร้อนและค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสถานะของเหลว การเปลี่ยนผ่านแบบย้อนกลับจะเกิดขึ้นอย่างราบรื่นเช่นกัน - แก้วเหลวจะข้นขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง และในที่สุดก็ข้นขึ้นจนเป็นสถานะ "แข็ง" แก้วไม่มีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเฉพาะจากของเหลวเป็นสถานะ "ของแข็ง" และไม่มีอุณหภูมิ (จุด) ของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติอย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่จะถือว่าแก้ว "แข็ง" เป็นของเหลวที่มีความเข้มข้นสูง

ดังนั้นการเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลวและจากของเหลวเป็น สถานะของแข็ง(รวมทั้งจากก๊าซเป็นของเหลว) เกิดขึ้นที่อุณหภูมิหนึ่งและมีคุณสมบัติเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว

ในก๊าซไม่มีความสม่ำเสมอในการจัดเรียงอนุภาค (อะตอม, โมเลกุล); อนุภาคจะเคลื่อนที่แบบสุ่ม ผลักกัน และก๊าซมีแนวโน้มที่จะครอบครองปริมาตรให้มากที่สุด

ในของแข็ง การจัดเรียงของอะตอมนั้นแน่นอน สม่ำเสมอ แรงดึงดูดซึ่งกันและกันและแรงผลักมีความสมดุล และร่างกายที่เป็นของแข็งยังคงรักษารูปร่างไว้

รูปที่ 14 พื้นที่ของสถานะของแข็ง ของเหลว และก๊าซ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดัน

ในของเหลว อนุภาค (อะตอม โมเลกุล) จะเก็บเฉพาะสิ่งที่เรียกว่า ปิดคำสั่ง, เหล่านั้น. ในอวกาศมีอะตอมจำนวนเล็กน้อยตั้งอยู่เป็นประจำและไม่ใช่อะตอมของปริมาตรทั้งหมดเช่นเดียวกับในร่างกายที่เป็นของแข็ง ลำดับระยะสั้นไม่เสถียร: อาจเกิดขึ้นหรือหายไปภายใต้การกระทำของการสั่นสะเทือนจากความร้อนที่มีพลัง ดังนั้นสถานะของเหลวจึงอยู่ตรงกลางระหว่างของแข็งและก๊าซ ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม การเปลี่ยนแปลงโดยตรงจากสถานะของแข็งไปเป็นสถานะก๊าซเป็นไปได้โดยไม่ต้องหลอมละลายระดับกลาง - ระเหิด(รูปที่ 14). การจัดเรียงอนุภาค (อะตอม, โมเลกุล) ที่ถูกต้องและสม่ำเสมอในอวกาศเป็นลักษณะเฉพาะ สถานะผลึก

โครงสร้างผลึกสามารถจินตนาการได้ว่าเป็นโครงข่ายเชิงพื้นที่ที่โหนดซึ่งมีอะตอมอยู่ (รูปที่ 15)

ในโลหะที่โหนดของผลึกขัดแตะไม่มีอะตอม แต่ไม่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ไปมาระหว่างกัน แต่มักกล่าวกันว่ามีอะตอมอยู่ที่โหนดของตาข่ายคริสตัล

รูปที่ 15. เซลล์คริสตัลเบื้องต้น (ลูกบาศก์ง่าย)

5. 2 คริสตัลขัดแตะของโลหะ

สถานะผลึกมีลักษณะเบื้องต้นโดยการจัดเรียงอะตอมอย่างสม่ำเสมอในอวกาศ . สิ่งนี้กำหนดว่าในผลึกแต่ละอะตอมมีจำนวนอะตอมที่ใกล้ที่สุดเท่ากัน - เพื่อนบ้านอยู่ห่างจากมันเท่ากัน ความปรารถนาของอะตอมโลหะ (ไอออน) ที่จะอยู่ใกล้กันมากที่สุด หนาแน่นขึ้น นำไปสู่ความจริงที่ว่าจำนวนของการรวมกันของการจัดเรียงอะตอมของโลหะในผลึกมีน้อย

มีรูปแบบและวิธีการมากมายในการอธิบายรูปแบบต่างๆ ของการจัดเรียงอะตอมในคริสตัล การจัดเรียงอะตอมร่วมกันในระนาบใดระนาบหนึ่งแสดงในแผนภาพการจัดเรียงอะตอม (รูปที่ 15) เส้นในจินตนาการที่ลากผ่านจุดศูนย์กลางของอะตอมก่อให้เกิดโครงตาข่ายที่โหนดซึ่งมีอะตอม (ไม่มีประจุบวก) อยู่ สิ่งนี้เรียกว่า เครื่องบินคริสตัล การทำซ้ำระนาบผลึกศาสตร์หลายครั้งที่จัดเรียงแบบขนานกัน ตาข่ายคริสตัลเชิงพื้นที่, โหนดซึ่งเป็นที่ตั้งของอะตอม (ไอออน) วัดระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของอะตอมที่อยู่ใกล้เคียง อังสตรอม(1 A 10 -8 ซม.) หรือนิ้ว กิโล - kX x (1 kX=1.00202 A) การจัดเรียงอะตอมในอวกาศร่วมกันและค่าระหว่างระยะห่างของอะตอมถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ การจัดเรียงอะตอมในคริสตัลนั้นสะดวกมากในรูปของโครงร่างเชิงพื้นที่ในรูปแบบของสิ่งที่เรียกว่า เซลล์ผลึกเบื้องต้น. ภายใต้เซลล์คริสตัลระดับประถมศึกษาหมายถึงอะตอมที่ซับซ้อนที่เล็กที่สุดซึ่งเมื่อทำซ้ำในอวกาศจะช่วยให้คุณสร้างตาข่ายคริสตัลเชิงพื้นที่ได้ คริสตัลเซลล์ที่ง่ายที่สุดคือ ตาข่ายลูกบาศก์ ในตาข่ายลูกบาศก์ธรรมดา อะตอมไม่ได้แน่นพอ ความปรารถนาของอะตอมโลหะที่จะครอบครองสถานที่ใกล้เคียงกันนำไปสู่การก่อตัวของตาข่ายประเภทอื่น ๆ : ลูกบาศก์ศูนย์กลางของร่างกาย(รูปที่ 16, เอ) ลูกบาศก์ใบหน้าศูนย์กลาง(รูปที่ 16, ข) และหกเหลี่ยมอัดแน่น(ภาพที่ 16 , อี). ดังนั้นโลหะจึงมีความหนาแน่นสูงกว่าอโลหะ

วงกลมที่แสดงอะตอมจะอยู่ที่กึ่งกลางของลูกบาศก์และตามจุดยอดของมัน (ลูกบาศก์ที่มีร่างกายเป็นศูนย์กลาง) หรือในศูนย์กลางของใบหน้าและตามจุดยอดของลูกบาศก์ (ลูกบาศก์ที่มีใบหน้าอยู่ตรงกลาง) หรือในรูปของหกเหลี่ยม , ภายในซึ่งรูปหกเหลี่ยมถูกแทรกเข้าไปครึ่งหนึ่งด้วย, สามอะตอมของระนาบบนซึ่งอยู่ภายในปริซึมหกเหลี่ยม (ตาข่ายหกเหลี่ยม).

วิธีการสร้างภาพคริสตัลแลตทิซที่แสดงในรูปที่ 16 มีเงื่อนไข (เช่นเดียวกับวิธีอื่นๆ) การแสดงอะตอมในโครงผลึกในรูปแบบของลูกบอลสัมผัสอาจถูกต้องกว่า (แผนภาพด้านซ้ายในรูปที่ 16) อย่างไรก็ตาม ภาพของคริสตัลแลตทิซนั้นไม่สะดวกเสมอไปกว่าภาพที่ยอมรับได้ (แผนภาพขวาในรูปที่ 16)

a - ลูกบาศก์ศูนย์กลางของร่างกาย;

b - ลูกบาศก์อยู่ตรงกลาง

c-หกเหลี่ยมปิดบรรจุ

รูปที่ 16. เซลล์คริสตัลเบื้องต้น

6 . การตกผลึกของโลหะ

6 .1 สามสถานะของสสาร

สารใด ๆ ตามที่ทราบสามารถอยู่ในสาม สถานะของการรวมตัว: ก๊าซของเหลวและของแข็ง ในโลหะบริสุทธิ์ ที่อุณหภูมิหนึ่ง การเปลี่ยนแปลงในสถานะของการรวมตัวเกิดขึ้น: สถานะของแข็งถูกแทนที่ด้วยสถานะของเหลวที่จุดหลอมเหลว สถานะของเหลวจะกลายเป็นก๊าซที่จุดเดือด อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านนั้นขึ้นอยู่กับแรงดัน (รูปที่ 17) แต่ที่ความดันคงที่นั้นค่อนข้างแน่นอน

อุณหภูมิหลอมเหลวเป็นค่าคงที่ที่สำคัญอย่างยิ่งของคุณสมบัติของโลหะ มันแตกต่างกันไปสำหรับโลหะต่างๆ ในช่วงกว้างมาก - จากลบ 38.9 ° C สำหรับปรอท - โลหะที่หลอมละลายได้มากที่สุดที่อยู่ในสถานะของเหลวที่อุณหภูมิห้อง ถึง 3410 ° C สำหรับโลหะที่ทนไฟมากที่สุด - ทังสเตน

ความแข็งแรงต่ำ (ความแข็ง) ที่อุณหภูมิห้องของโลหะหลอมเหลว (ดีบุก ตะกั่ว ฯลฯ) ส่วนใหญ่เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าอุณหภูมิห้องสำหรับโลหะเหล่านี้อยู่ห่างจากจุดหลอมเหลวน้อยกว่าโลหะทนไฟ

ในระหว่างการเปลี่ยนจากของเหลวไปเป็นสถานะของแข็งจะเกิดผลึกขัดแตะและเกิดผลึก กระบวนการดังกล่าวเรียกว่า การตกผลึก.

สถานะพลังงานของระบบที่มีอนุภาคจำนวนมาก (อะตอม โมเลกุล) ปกคลุมด้วยการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนนั้นมีลักษณะพิเศษคือฟังก์ชันทางอุณหพลศาสตร์พิเศษ F เรียกว่า พลังงานฟรี (พลังงานอิสระ F= (ยู - ตู่ส), ที่ไหน U - พลังงานภายในของระบบ ตู่- อุณหภูมิสัมบูรณ์ เอส-เอนโทรปี).

รูปที่ 17 การเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระของสถานะของเหลวและผลึกขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ

ที่อุณหภูมิเท่ากับ ตู่ ส, พลังงานอิสระของสถานะของเหลวและของแข็งมีค่าเท่ากัน โลหะในทั้งสองสถานะอยู่ในสภาวะสมดุล อุณหภูมินี้ ตู่ ส และกิน สมดุล หรือ อุณหภูมิการตกผลึกตามทฤษฎี

อย่างไรก็ตาม เมื่อ ตู่ ส กระบวนการตกผลึก (ละลาย) ไม่สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากที่อุณหภูมิที่กำหนด

ในการเริ่มต้นการตกผลึก จำเป็นที่กระบวนการจะต้องเอื้ออำนวยต่อระบบทางเทอร์โมไดนามิกส์ และมาพร้อมกับการลดลงของพลังงานอิสระของระบบ จากเส้นโค้งที่แสดงในรูปที่ 17 จะเห็นได้ว่าจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อของเหลวเย็นตัวลงต่ำกว่าจุด ตู่ ส. สามารถเรียกอุณหภูมิที่การตกผลึกในทางปฏิบัติได้ อุณหภูมิการตกผลึกที่เกิดขึ้นจริง

การระบายความร้อนของของเหลวภายใต้อุณหภูมิการตกผลึกที่สมดุลเรียกว่า ภาวะอุณหภูมิต่ำ เหตุผลเหล่านี้ยังระบุด้วยว่าการเปลี่ยนแปลงย้อนกลับจากสถานะผลึกเป็นสถานะของเหลวสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะเหนืออุณหภูมิเท่านั้น ตู่ ส ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ความร้อนสูงเกินไป

ค่าหรือระดับของ supercooling คือความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิการตกผลึกตามทฤษฎีและตามจริง

ตัวอย่างเช่น ถ้าอุณหภูมิการตกผลึกตามทฤษฎีของพลวงคือ 631°C และก่อนเริ่มกระบวนการตกผลึก พลวงของเหลวถูกทำให้เย็นยิ่งยวดถึง 590°C และตกผลึกที่อุณหภูมินี้ จากนั้นระดับของความเย็นยิ่งยวด พีกำหนดโดยส่วนต่าง 631-590=41°C กระบวนการเปลี่ยนสถานะโลหะจากของเหลวไปเป็นสถานะผลึกสามารถแสดงเป็นเส้นโค้งในพิกัดเวลา - อุณหภูมิ (รูปที่ 18)

การหล่อเย็นของโลหะในสถานะของเหลวนั้นมาพร้อมกับอุณหภูมิที่ลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปและสามารถเรียกได้ว่าการทำความเย็นแบบง่าย ๆ เนื่องจากไม่มีการเปลี่ยนแปลงในเชิงคุณภาพในสถานะ

เมื่อถึงอุณหภูมิการตกผลึก แท่นแนวนอนจะปรากฏขึ้นบนกราฟอุณหภูมิ-เวลา เนื่องจากการระบายความร้อนจะถูกชดเชยด้วยความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการตกผลึก ความร้อนแฝงของการตกผลึก. เมื่อสิ้นสุดการตกผลึก กล่าวคือ หลังจากเปลี่ยนเป็นสถานะของแข็งแล้ว อุณหภูมิจะเริ่มลดลงอีกครั้ง และของแข็งที่เป็นผลึกจะเย็นตัวลง ในทางทฤษฎี กระบวนการตกผลึกจะแสดงด้วยเส้นโค้ง 1 . เคิร์ฟ2 แสดงกระบวนการตกผลึกที่เกิดขึ้นจริง ของเหลวถูกทำให้เย็นลงอย่างต่อเนื่องจนถึงอุณหภูมิการทำความเย็นย่อย T p , ต่ำกว่าอุณหภูมิการตกผลึกตามทฤษฎี ตู่ ส. เมื่อเย็นลงต่ำกว่าอุณหภูมิ ตู่ ส สภาวะพลังงานถูกสร้างขึ้นซึ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการตกผลึกเพื่อดำเนินการต่อ

รูปที่ 18. เส้นโค้งการระบายความร้อนในระหว่างการตกผลึก

6 .2 กลไกกระบวนการตกผลึก

ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2421 ดี.เค. Chernov ศึกษาโครงสร้างของเหล็กหล่อ ชี้ให้เห็นว่ากระบวนการตกผลึกประกอบด้วยกระบวนการพื้นฐานสองขั้นตอน กระบวนการแรกคือการกำเนิดของอนุภาคคริสตัลที่เล็กที่สุดซึ่ง Chernov เรียกว่า "พื้นฐาน" และตอนนี้พวกเขาถูกเรียกว่า เชื้อโรค หรือ ศูนย์ตกผลึก. กระบวนการที่สองประกอบด้วยการเติบโตของผลึกจากศูนย์เหล่านี้

ขนาดต่ำสุดของเชื้อโรคที่สามารถเจริญเติบโตได้เรียกว่า ขนาดตัวอ่อนที่สำคัญ, และเรียกตัวอ่อนดังกล่าวว่า ที่ยั่งยืน.

รูปแบบของการเกิดผลึก

ความสนใจที่แท้จริงของการตกผลึกนั้นซับซ้อนโดยการกระทำของปัจจัยต่าง ๆ ที่มีอิทธิพลต่อกระบวนการในระดับที่รุนแรงจนบทบาทของระดับการทำความเย็นยิ่งยวดจะกลายเป็นเรื่องรองในเชิงปริมาณ

ในระหว่างการตกผลึกจากสถานะของเหลว ปัจจัยต่างๆ เช่น อัตราและทิศทางของการกำจัดความร้อน การปรากฏตัวของอนุภาคที่ไม่ละลายน้ำ การมีอยู่ของกระแสการพาความร้อนของของเหลว ฯลฯ มีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออัตราของกระบวนการและสำหรับรูปร่าง ของผลึกที่เกิดขึ้น

คริสตัลเติบโตเร็วขึ้นในทิศทางของการกำจัดความร้อนมากกว่าในทิศทางอื่น

หากตุ่มปรากฏบนพื้นผิวด้านข้างของผลึกที่กำลังเติบโต คริสตัลจะได้รับความสามารถในการเติบโตไปในทิศทางด้านข้าง เป็นผลให้เกิดผลึกคล้ายต้นไม้ที่เรียกว่า เดนไดรต์, โครงสร้างแผนผังซึ่งแสดงครั้งแรกโดย D.K. Chernov แสดงในรูปที่ 19

รูปที่ 19. โครงการเดนไดรต์

โครงสร้างของแท่งโลหะ

โครงสร้างของแท่งหล่อประกอบด้วยสามโซนหลัก (ภาพที่ 20) โซนแรก - กลางแจ้ง เปลือกละเอียด1, ประกอบด้วยผลึกขนาดเล็กที่สับสน - เดนไดรต์ เมื่อสัมผัสครั้งแรกกับผนังของแม่พิมพ์ในชั้นโลหะเหลวบาง ๆ ที่อยู่ติดกัน การไล่ระดับอุณหภูมิที่คมชัดและปรากฏการณ์ของ supercooling เกิดขึ้น นำไปสู่การก่อตัวของศูนย์ตกผลึกจำนวนมาก ส่งผลให้เปลือกโลกมีโครงสร้างที่ละเอียด

โซนที่สองของแท่งโลหะ - โซนของเสาคริสตัล 2 หลังจากการก่อตัวของเปลือกโลกเอง สภาวะการกำจัดความร้อนจะเปลี่ยนไป (เนื่องจากความต้านทานความร้อน เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของผนังแม่พิมพ์ และสาเหตุอื่นๆ) การไล่ระดับอุณหภูมิในชั้นโลหะเหลวที่อยู่ติดกันจะลดลงอย่างรวดเร็วและเป็นผลให้ , ระดับของ supercooling เหล็กลดลง. ผลที่ตามมาก็คือ จากศูนย์การตกผลึกจำนวนเล็กน้อย ตามปกติแล้ว ผลึกเรียงเป็นแนวที่เน้นไปที่พื้นผิวของเปลือกโลก (กล่าวคือ ในทิศทางของการกำจัดความร้อน) เริ่มเติบโต

โซนที่สามของแท่งโลหะ - โซนคริสตัลเท่ากัน3 . ตรงกลางของแท่งโลหะไม่มีทิศทางการถ่ายเทความร้อนอีกต่อไป “อุณหภูมิของโลหะที่แข็งตัวจะมีเวลาเกือบเท่ากันหมดในจุดต่างๆ และของเหลวจะเปลี่ยนสภาพเป็นเละๆ เนื่องจากการก่อตัวของผลึกที่จุดต่างๆ นอกจากนี้พื้นฐานยังเติบโตด้วยแกน - กิ่งก้านในทิศทางที่ต่างกันพบกัน” (Chernov D.K. ) อันเป็นผลมาจากกระบวนการนี้ มีการสร้างโครงสร้างที่เท่ากัน นิวเคลียสของคริสตัลที่นี่มักจะมีสิ่งเจือปนเล็กๆ หลายอย่างที่มีอยู่ในเหล็กเหลว หรือเข้าไปโดยไม่ได้ตั้งใจ หรือไม่ละลายในโลหะเหลว (-ส่วนประกอบทนไฟ)

การกระจายสัมพัทธ์ของโซนของผลึกเรียงเป็นแนวและผลึกที่เท่ากันในปริมาตรของแท่งโลหะมีความสำคัญอย่างยิ่ง

ในเขตของผลึกเรียงเป็นแนวโลหะมีความหนาแน่นมากขึ้นมีเปลือกและฟองอากาศน้อยกว่า อย่างไรก็ตามรอยต่อของผลึกเรียงเป็นแนวมีความแข็งแรงต่ำ การตกผลึกที่นำไปสู่จุดเชื่อมต่อของโซนของผลึกเรียงเป็นแนวเรียกว่า ตกผลึก.

โลหะเหลวมีปริมาตรมากกว่าที่ตกผลึก ดังนั้นโลหะที่เทลงในแม่พิมพ์ในระหว่างการตกผลึกจะมีปริมาตรลดลง ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของช่องว่างที่เรียกว่า เปลือกหดตัว; โพรงการหดตัวสามารถถูกทำให้เข้มข้นในที่เดียว หรือกระจัดกระจายไปทั่วปริมาตรของแท่งโลหะหรือในบางส่วน สามารถเติมก๊าซที่ละลายได้ในโลหะเหลว แต่ถูกปล่อยออกมาในระหว่างการตกผลึก ในดีออกซิไดซ์ที่เรียกว่า เหล็กสงบ, หล่อในแม่พิมพ์ที่มีฉนวนขยาย, ช่องหดตัวจะเกิดขึ้นในส่วนบนของแท่งโลหะ, และปริมาตรของแท่งโลหะทั้งหมดประกอบด้วยฟองก๊าซและช่องว่างจำนวนเล็กน้อย (รูปที่ 21, เอ). deoxidized ไม่เพียงพอที่เรียกว่า เหล็กเดือด, มีเปลือกและแผลพุพองตลอด (รูปที่ 21, ข).

รูปที่ 20. แผนผังโครงสร้างของแท่งเหล็ก

รูปที่ 21. การกระจายของช่องการหดตัวและช่องว่างในสภาวะสงบ (ก) และการเดือด (ข) เหล็กกล้า

7 . การเปลี่ยนรูปโลหะ

7.1 การเปลี่ยนรูปยางยืดและพลาสติก

การใช้ความเครียดกับวัสดุทำให้เกิดการเสียรูป การเสียรูปอาจเป็น ยืดหยุ่น, หายไปหลังจากโหลดออกและ พลาสติก, เหลือหลังจากขนถ่าย

การเปลี่ยนรูปยางยืดและพลาสติกมีความแตกต่างทางกายภาพอย่างมาก

ในระหว่างการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นภายใต้การกระทำของแรงภายนอก ระยะห่างระหว่างอะตอมในโครงผลึกจะเปลี่ยนไป การกำจัดโหลดช่วยขจัดสาเหตุที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระยะห่างระหว่างอะตอม อะตอมจะกลับสู่ตำแหน่งเดิมและการเสียรูปจะหายไป

การเปลี่ยนรูปพลาสติกเป็นกระบวนการที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงและซับซ้อนกว่ามาก ในระหว่างการเปลี่ยนรูปของพลาสติก ส่วนหนึ่งของคริสตัลจะเคลื่อนที่ (กะ) สัมพันธ์กับส่วนอื่นๆ หากนำโหลดออก ส่วนที่เคลื่อนของคริสตัลจะไม่กลับสู่ที่เดิม การเสียรูปจะยังคงอยู่ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ตรวจพบโดยการตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค ดังที่แสดงในรูปที่ 22

...

เอกสารที่คล้ายกัน

สัณฐานวิทยาของแร่ธาตุที่มีลักษณะเป็นผลึกและอสัณฐาน มาตราส่วนโมห์ คุณสมบัติของแร่ธาตุที่ใช้ในการวินิจฉัยด้วยตาเปล่า การผุกร่อนของหิน แหล่งพลังงาน ปัจจัย ประเภทของสภาพดินฟ้าอากาศ ผลทางธรณีวิทยา: เปลือกโลกที่ผุกร่อน

ทดสอบเพิ่ม 01/29/2011


สมบัติทางแสงและทางไฟฟ้าของแร่ธาตุ พื้นที่ของการใช้แร่ธาตุในวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ลักษณะของแร่ธาตุในกลุ่ม "ฟอสเฟต" หินตะกอนคลาสิก ตะกอนกราไฟต์ การหาลักษณะเฉพาะของตะกอนประเภทพันธุกรรม

ทดสอบเพิ่ม 12/20/2010


การศึกษากำเนิดของแร่ธาตุที่เป็นกระบวนการกำเนิดของการก่อตัวทางธรณีวิทยาใดๆ กำเนิดประเภทหลัก: ภายนอก, ภายนอกและการเปลี่ยนแปลง วิธีการปลูกคริสตัล: จากไอน้ำ สารละลายไฮโดรเทอร์มอล เฟสของเหลวและของแข็ง

บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 12/23/2010


การเสียรูปของร่างกายเป็นการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและปริมาตรของร่างกายภายใต้การกระทำของแรงภายนอก, ความหลากหลาย: ยืดหยุ่น, พลาสติก, สารตกค้าง, เปราะ โครงสร้างของรอยพับ ส่วนประกอบและการศึกษา การจำแนกทางสัณฐานวิทยา สภาพทางธรณีวิทยาการศึกษา.

การนำเสนอ, เพิ่ม 02/23/2015


หลักการจำแนกคริสตัล คุณสมบัติทางกายภาพ แหล่งกำเนิดและการใช้แร่ธาตุในชั้นทังสเตท คุณสมบัติของร่างกายอสัณฐาน คุณสมบัติของสารที่เป็นผลึก แร่ธาตุโลหะวิทยาที่มีแหล่งกำเนิดตะกอนซึ่งเป็นกลไกของการก่อตัวของพวกมัน

ทดสอบเพิ่ม 04/03/2012


สัณฐานวิทยาของแร่ธาตุ คุณสมบัติ การพึ่งพาองค์ประกอบและโครงสร้าง การพัฒนาแร่วิทยา การเชื่อมต่อกับธรณีศาสตร์อื่นๆ รูปแบบของแร่ธาตุในธรรมชาติ นิสัยของแร่ธาตุธรรมชาติและแร่ธาตุ ความหนาแน่นและความเปราะบางเฉพาะของพวกมัน ระดับความแข็ง Mohs

การนำเสนอ, เพิ่ม 01/25/2015


แนวคิดและสถานที่ในธรรมชาติของแร่ธาตุ โครงสร้างและความสำคัญในร่างกายมนุษย์ การกำหนดปริมาณที่จำเป็นต่อสุขภาพ ประวัติการศึกษาแร่ธาตุตั้งแต่สมัยโบราณจนถึงปัจจุบัน การจำแนกแร่ธาตุ คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 04/22/2010


คุณสมบัติทางกายภาพของแร่ธาตุและการใช้เป็นคุณสมบัติในการวินิจฉัย แนวคิดของหินและหลักการพื้นฐานของการจำแนกประเภท การปกป้องธรรมชาติในการพัฒนาแหล่งแร่ การรวบรวมส่วนทางธรณีวิทยา

งานคอนโทรลเพิ่ม 16/12/2558


การก่อตัวของออกไซด์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางธรณีวิทยาต่างๆ: ภายนอก, ภายนอกและการเปลี่ยนแปลง คุณสมบัติทางกายภาพของอาร์เซโนไลต์ - แร่หายาก สารหนูออกไซด์ สูตรเคมีสัณฐานวิทยา พันธุ์ และการก่อตัวของควอตซ์

การนำเสนอ, เพิ่ม 02/05/2016


ความหมายและความเข้าใจเกี่ยวกับการกำเนิด พาราเจเนซิส การพิมพ์ผิด และลักษณะทางพันธุกรรมอื่นๆ ของแร่ธาตุ ความสำคัญของแร่วิทยาทางพันธุกรรม การเปลี่ยนแปลงของแร่ธาตุในระหว่างกระบวนการทางธรณีวิทยาและฟิสิกส์เคมีต่างๆ และในบริเวณต่างๆ ของเปลือกโลก

วัสดุ
วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์
บรรยาย 2
ปริญญาเอก รศ. มรอนชุก I.I.

พื้นฐานของผลึกศาสตร์

การแนะนำ
วัสดุโครงสร้างที่ทันสมัยที่สุด ได้แก่
และคอมโพสิต - เหล่านี้เป็นสารผลึก คริสตัล
คือกลุ่มของอะตอมที่เรียงตัวสม่ำเสมอ
ก่อตัวเป็นโครงสร้างปกติที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติจาก
สภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นระเบียบรอบตัวเขา
สาเหตุของการจัดเรียงอะตอมแบบสมมาตรคือ
แนวโน้มของคริสตัลถึงพลังงานอิสระน้อยที่สุด
การตกผลึก (การเกิดขึ้นของระเบียบจากความโกลาหลนั่นคือจากการแก้ปัญหา
คู่) เกิดขึ้นด้วยความหลีกเลี่ยงไม่ได้ เช่น กระบวนการ
ร่างกายล้ม ในที่สุดก็ถึงพลังงานอิสระขั้นต่ำ
ด้วยเศษของอะตอมพื้นผิวที่เล็กที่สุดในโครงสร้างดังนั้น
การสำแดงภายนอกของโครงสร้างอะตอมภายในที่ถูกต้อง
วัตถุผลึกคือการเจียระไนของผลึก
ในปี ค.ศ. 1669 นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก N. Stenon ได้ค้นพบกฎความคงตัวของมุม:
มุมระหว่างใบหน้าคริสตัลที่สอดคล้องกันจะคงที่และ
ลักษณะของสารนี้ ร่างกายที่แข็งแรงทุกตัวประกอบด้วย
อนุภาคที่มีปฏิสัมพันธ์ อนุภาคเหล่านี้ขึ้นอยู่กับ
ธรรมชาติของสสาร อาจมีอะตอมเดี่ยว กลุ่มของอะตอม
โมเลกุล ไอออน เป็นต้น ดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างพวกเขาคือ:
อะตอม (โควาเลนต์), โมเลกุล (พันธะแวนเดอร์วอลส์), อิออน
(ขั้ว) และโลหะ

ในผลึกศาสตร์สมัยใหม่มีสี่
ทิศทางซึ่งเกี่ยวเนื่องกันในระดับหนึ่ง
คนอื่น:
- ผลึกศาสตร์เรขาคณิตซึ่งศึกษาต่างๆ
รูปแบบของผลึกและกฎสมมาตร
- ผลึกเชิงโครงสร้างและเคมีคริสตัล
ที่ศึกษาการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของอะตอมใน
ผลึกและการพึ่งพาองค์ประกอบทางเคมีและ
เงื่อนไขสำหรับการก่อตัวของผลึก
- ฟิสิกส์คริสตัลซึ่งศึกษาอิทธิพลของภายใน
โครงสร้างของผลึกต่อคุณสมบัติทางกายภาพ
- ผลึกศาสตร์ทางกายภาพและเคมีซึ่งศึกษา
คำถามเกี่ยวกับการก่อตัวของคริสตัลเทียม

การวิเคราะห์โครงข่ายเชิงพื้นที่
แนวคิดของโครงตาข่ายเชิงพื้นที่และระดับประถมศึกษา
เซลล์
เมื่อศึกษาคำถามโครงสร้างผลึกของร่างกาย
ก่อนอื่นคุณต้องมีความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับ
คำศัพท์: "โครงตาข่ายอวกาศ" และ "ชั้นประถมศึกษา
เซลล์". คำเหล่านี้ใช้ไม่เพียงแต่ใน
crystallography แต่ยังรวมถึงวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องอีกจำนวนหนึ่งสำหรับ
คำอธิบายวิธีการจัดเรียงในอวกาศ
อนุภาคของวัสดุในร่างกายที่เป็นผลึก
ดังที่ทราบในวัตถุที่เป็นผลึกซึ่งตรงกันข้ามกับ
อสัณฐาน อนุภาควัสดุ (อะตอม โมเลกุล
ไอออน) ถูกจัดเรียงตามลำดับ on
ระยะห่างที่แน่นอนจากกัน

ตารางเชิงพื้นที่เป็นไดอะแกรมที่แสดง
การจัดเรียงอนุภาควัสดุในอวกาศ
โครงข่ายเชิงพื้นที่ (รูป) จริงๆ แล้วประกอบด้วย
ชุด
เหมือนกัน
ขนาน,
ที่
ให้เต็มพื้นที่โดยไม่มีช่องว่าง
อนุภาคของวัสดุมักจะอยู่ที่โหนด
ตาข่าย - จุดตัดของขอบ
ตาข่ายเชิงพื้นที่

เซลล์มูลฐานคือ
น้อยที่สุด
ขนานกับ
ที่คุณสามารถ
สร้างทั้งหมด
ตาข่ายอวกาศ
ผ่านอย่างต่อเนื่อง
การถ่ายโอนแบบขนาน
(ออกอากาศ) ในสาม
ทิศทางของพื้นที่
ประเภทของเซลล์ประถมศึกษา
แสดงในรูป
เวกเตอร์สามตัว a, b, c ซึ่งเป็นขอบของเซลล์มูลฐาน
เรียกว่าเวกเตอร์การแปล ค่าสัมบูรณ์ของพวกเขา (a,
b, c) คือคาบขัดแตะหรือหน่วยแกน ฉีดเข้า
การพิจารณาและมุมระหว่างเวกเตอร์การแปล - α (ระหว่าง
เวกเตอร์ b, c), β (ระหว่าง a, c) และ γ (ระหว่าง a, b) ดังนั้น
ดังนั้น เซลล์มูลฐานถูกกำหนดโดยปริมาณหกค่า: สาม
ค่าช่วงเวลา (a, b, c) และค่าสามค่าของมุมระหว่างกัน
(α, β, γ).

กฎการเลือกเซลล์หน่วย
เมื่อศึกษาแนวคิดของเซลล์ระดับประถมศึกษา เราควร
สังเกตว่าขนาดและทิศทาง
การแปลในโครงตาข่ายอวกาศสามารถเลือกได้หลายวิธี ดังนั้นรูปร่างและขนาดของเซลล์หน่วย
จะแตกต่างกัน
ในรูป พิจารณากรณีสองมิติ แสดงแบน
ตาข่ายตาข่ายและ วิธีทางที่แตกต่างเลือกแบน
เซลล์ประถม
วิธีการคัดเลือก
เซลล์ประถม

ในช่วงกลางศตวรรษที่ XIX นักผลึกศาสตร์ชาวฝรั่งเศส O. Brave
เสนอเงื่อนไขในการเลือกชั้นประถมศึกษาดังนี้
เซลล์:
1) ความสมมาตรของเซลล์พื้นฐานต้องสอดคล้องกับ
ความสมมาตรของโครงตาข่ายอวกาศ
2) จำนวนขอบเท่ากันและมุมเท่ากันระหว่างขอบ
ควรสูงสุด
3) เมื่อมีมุมฉากระหว่างซี่โครงจำนวน
ควรสูงสุด
4) ภายใต้เงื่อนไขทั้งสามนี้ ปริมาณ
เซลล์ระดับประถมศึกษาควรน้อยที่สุด
ตามกฎเหล่านี้ Bravais พิสูจน์ว่ามี
เซลล์พื้นฐานเพียง 14 ชนิดเท่านั้นที่ได้รับ
ชื่อของการแปลเนื่องจากพวกมันถูกสร้างขึ้นโดย
แปล-โอน. กริดเหล่านี้แตกต่างกัน
อื่นๆ ตามขนาดและทิศทางของการออกอากาศ และจากที่นี่
ความแตกต่างในรูปร่างของเซลล์พื้นฐานและจำนวน
โหนดที่มีอนุภาควัสดุ

เซลล์พื้นฐานดั้งเดิมและซับซ้อน
ตามจำนวนโหนดที่มีอนุภาควัสดุระดับประถมศึกษา
เซลล์แบ่งออกเป็น primitive และ complex ที่
เซลล์ Bravais ดั้งเดิม อนุภาคของวัสดุคือ
เฉพาะที่จุดยอดในเชิงซ้อน - ที่จุดยอดและนอกจากนี้
ภายในหรือบนพื้นผิวของเซลล์
เซลล์ที่ซับซ้อนประกอบด้วย I ที่มีร่างกายเป็นศูนย์กลาง
ใบหน้าอยู่ตรงกลาง F และฐานอยู่ตรงกลาง C. ในรูป
แสดงเซลล์ Bravais เบื้องต้น
เซลล์ระดับประถมศึกษา Bravais: a - ดั้งเดิม, b -
เน้นฐาน, c – เน้นร่างกาย, d –
ใบหน้าเป็นศูนย์กลาง

เซลล์ที่มีร่างกายเป็นศูนย์กลางมีโหนดเพิ่มเติมใน
ศูนย์กลางของเซลล์ที่เป็นเซลล์นี้เท่านั้น ดังนั้น
มีสองโหนดที่นี่ (1/8x8+1 = 2)
ในเซลล์ที่มีใบหน้าเป็นศูนย์กลาง โหนดที่มีอนุภาควัสดุ
นอกจากจุดยอดของเซลล์แล้ว ยังอยู่ที่กึ่งกลางของใบหน้าทั้งหกด้วย
โหนดดังกล่าวอยู่ในสองเซลล์พร้อมกัน: เซลล์ที่กำหนดและ
อื่นที่อยู่ติดกับมัน สำหรับส่วนแบ่งของเซลล์นี้ แต่ละเซลล์เหล่านี้
โหนดเป็นของ 1/2 ส่วน ดังนั้นในการให้ใบหน้าเป็นศูนย์กลาง
เซลล์จะมีสี่โหนด (1/8x8+1/2x6 = 4)
ในทำนองเดียวกัน มี 2 โหนดในเซลล์ที่มีฐานเป็นศูนย์กลาง
(1/8х8+1/2х2 = 2) ด้วยอนุภาควัสดุ ข้อมูลพื้นฐาน
เกี่ยวกับเซลล์ Bravais เบื้องต้นแสดงไว้ด้านล่างในตาราง 1.1.
เซลล์ Bravais ดั้งเดิมมีการแปล a,b,c เท่านั้น
ตามแกนพิกัด ในเซลล์ที่มีร่างกายเป็นศูนย์กลาง
เพิ่มการแปลตามเส้นทแยงมุมเชิงพื้นที่อีกหนึ่งฉบับ -
ไปยังโหนดที่อยู่ตรงกลางเซลล์ ในใบหน้าเป็นศูนย์กลาง
นอกเหนือจากการแปลตามแนวแกน a,b,c ยังมีเพิ่มเติมอีก
แปลตามเส้นทแยงมุมของใบหน้าและในศูนย์กลางฐาน -
ตามแนวทแยงของใบหน้าตั้งฉากกับแกน Z

ตาราง 1.1
ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับเซลล์ Bravais ดั้งเดิมและซับซ้อน
พื้นฐาน
ประเภทตะแกรง Brave
วิชาเอกจำนวน
โหนดการแปล
ดั้งเดิม R
1
a,b,c
ร่างกายเป็นศูนย์กลาง2
อายะ ฉัน
a,b,c,(a+b+c)/2
[]
ใบหน้าเป็นศูนย์กลาง
F
a,b,c,(a+b)/2,(a+c)/2,
(b+c)/2
[]
a,b,c,(a+b)/2
[]
4
ฐานศูนย์กลาง С 2
พื้นฐานเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นชุดของพิกัด
จำนวนโหนดขั้นต่ำแสดงเป็นแกน
หน่วยโดยออกอากาศซึ่งคุณจะได้รับทั้งหมด
ตารางเชิงพื้นที่ พื้นฐานเขียนเป็นสองเท่า
วงเล็บเหลี่ยม พิกัดฐานต่างๆ
ชนิดของเซลล์ Bravais แสดงไว้ในตารางที่ 1.1

เซลล์ประถมบราวายส์
ขึ้นอยู่กับรูปร่าง เซลล์ Bravais ทั้งหมดจะถูกกระจายระหว่าง
เจ็ดระบบคริสตัล (sygonies) คำ
“ซินโกเนีย” หมายถึง ความคล้ายคลึงกัน (จากภาษากรีก σύν - “ตาม
เคียงข้างกัน" และ γωνία - "มุม") syngony แต่ละอันสอดคล้องกัน
องค์ประกอบบางอย่างของความสมมาตร ในตาราง. อัตราส่วน
ระหว่างคาบขัดแตะ a, b, c และมุมแนวแกน α, β, γ สำหรับ
แต่ละ syngony
ซินโกเนีย
Triclinic
โมโนคลินิก
ขนมเปียกปูน
tetragonal
หกเหลี่ยม
ความสัมพันธ์ระหว่าง
คาบและมุมขัดแตะ
ก ≠ 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
รูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน
ลูกบาศก์
a \u003d b \u003d c,
ก = ข = ค,
α = β =γ ≠ 90º
α = β = γ = 90º

ในรูป ทั้งหมด
สิบสี่ประเภท
เซลล์ Bravais ระดับประถมศึกษา,
กระจายเป็น syngonies
เซลล์บราเวซหกเหลี่ยม
เป็นตัวแทน
ฐานเป็นศูนย์กลาง
ปริซึมหกเหลี่ยม อย่างไรก็ตาม
เธอมักจะถูกพรรณนา
มิฉะนั้น - ในรูปแบบของจัตุรมุข
ปริซึมที่มีรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนที่ฐาน
ซึ่งแสดงถึงหนึ่งใน
ปริซึมสามอันที่ประกอบขึ้น
หกเหลี่ยม (ในรูป she
แทนด้วยของแข็ง
เส้น) ภาพดังกล่าว
ง่ายและสะดวกกว่าแม้จะเกี่ยวข้องกับ
ผิดหลักการ
การจับคู่สมมาตร
(หลักการเลือกข้อแรก
เซลล์มูลฐานตาม Brava)

สำหรับรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน syngony
เซลล์ประถม
ตรงตามเงื่อนไข
กล้าหาญเป็นดั่งเดิม
รูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน R ซึ่ง a=b=c และ
α=β=γ≠ 90º พร้อมด้วย R-cell
เพื่ออธิบายรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน
โครงสร้างที่ใช้และ
เซลล์หกเหลี่ยม,
ตั้งแต่รูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน
เซลล์สามารถลดลงเป็น .ได้เสมอ
หกเหลี่ยม (รูป) และ
ลองนึกภาพมันเป็นสาม
หกเหลี่ยมดั้งเดิม
เซลล์. ในการนี้ ใน
วรรณกรรมรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน
ความสามัคคีบางครั้งไม่แยกจากกัน
สามดั้งเดิม
พิจารณา, นำเสนอ, เธอ
เซลล์หกเหลี่ยม,
อย่างหลากหลาย
เทียบเท่ากับรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน
หกเหลี่ยม

เป็นที่ยอมรับ syngony ด้วยอัตราส่วนเดียวกันระหว่าง
หน่วยแกนที่จะรวมกันเป็นหมวดหมู่เดียว นั่นเป็นเหตุผลที่
ระบบ triclinic, monoclinic และ rhombic
รวมเป็นหมวดหมู่ต่ำสุด (a≠b≠c), tetragonal,
หกเหลี่ยม (และรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนอนุพันธ์) - in
สื่อ (a=b≠c) หมวดหมู่สูงสุด (a=b=c) คือ
ระบบลูกบาศก์
แนวคิดของการประสานงานหมายเลข
ในเซลล์ที่ซับซ้อน อนุภาคของวัสดุจะซ้อนกันมากกว่า
หนาแน่นกว่าแบบดึกดำบรรพ์ เติมปริมาตรให้เต็ม
เซลล์เชื่อมต่อกันมากขึ้น เพื่อกำหนดลักษณะ
นี้แนะนำแนวคิดของจำนวนการประสานงาน
หมายเลขประสานงานของอะตอมที่กำหนดคือตัวเลข
อะตอมที่อยู่ใกล้เคียงที่สุด ถ้ามันเกี่ยวกับ
หมายเลขประสานงานของไอออนแล้วจำนวน
ไอออนที่ใกล้เคียงที่สุดกับเครื่องหมายตรงข้าม ยิ่ง
หมายเลขประสานงาน ผู้ที่มีจำนวนอะตอมสูงกว่าหรือ
ไอออนถูกผูกไว้ยิ่งมีช่องว่างมากขึ้นโดยอนุภาค
ตาข่ายขนาดกะทัดรัดมากขึ้น

โครงระแนงเชิงพื้นที่ของโลหะ
โลหะที่พบมากที่สุดคือเชิงพื้นที่
ขัดแตะค่อนข้างง่าย ส่วนใหญ่ตรงกัน
พร้อมตะแกรงแปลภาษา Bravais: cubic
เน้นร่างกายและใบหน้าเป็นศูนย์กลาง ที่โหนดเหล่านี้
ขัดแตะเป็นอะตอมของโลหะ ในตาข่าย
ลูกบาศก์ที่มีร่างกายเป็นศูนย์กลาง (bcc - ตาข่าย) แต่ละอะตอม
ล้อมรอบด้วยเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดแปดคนและการประสานงาน
จำนวน CC \u003d 8. โลหะมีตาข่าย bcc: -Fe, Li, Na, K, V,
Cr, Ta, W, Mo, Nb ฯลฯ
ในตาข่ายของลูกบาศก์ที่อยู่ตรงกลาง (fcc - lattices) KN = 12:
อะตอมใด ๆ ที่อยู่ด้านบนของเซลล์มี
เพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดสิบสองคนซึ่งเป็นอะตอม
ตั้งอยู่ตรงกลางขอบ ตาข่าย FCC มีโลหะ:
Al, Ni, Cu, Pd, Ag, Ir, Pt, Pb เป็นต้น
ท่ามกลางโลหะทั้งสอง (Be, Mg, Sc, -Ti, -Co,
Zn, Y, Zr, Re, Os, Tl, Cd, เป็นต้น) มีรูปหกเหลี่ยมด้วย
กะทัดรัด โครงตาข่ายนี้ไม่ใช่โครงตาข่ายแบบแปลน
Brava เพราะไม่สามารถอธิบายได้ด้วยการออกอากาศง่ายๆ

ในรูป เซลล์หน่วยของรูปหกเหลี่ยม
ตาข่ายขนาดกะทัดรัด หน่วยเซลล์หกเหลี่ยม
ตาข่ายขนาดกะทัดรัดเป็นรูปหกเหลี่ยม
ปริซึม แต่ส่วนใหญ่มักจะปรากฎในรูปแบบ
ปริซึมจัตุรมุขที่มีฐานเป็นรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน
(a=b) ด้วยมุม γ = 120 ° อะตอม (รูปที่ b) อยู่ที่จุดยอด
และในใจกลางของหนึ่งในสองปริซึมสามด้านที่ก่อตัวขึ้น
เซลล์ประถม เซลล์มีสองอะตอม: 1/8x8 + 1
=2 พื้นฐานของมันคือ []
อัตราส่วนของความสูงของเซลล์หน่วย c ต่อระยะทาง a, i.e.
c/a เท่ากับ 1.633; ช่วงเวลา c และ a สำหรับสารต่างๆ
แตกต่าง.
หกเหลี่ยม
ตาข่ายขนาดกะทัดรัด:
เอ - หกเหลี่ยม
ปริซึม b -
จัตุรมุข
ปริซึม.

ดัชนีผลึกศาสตร์
ดัชนีผลึกศาสตร์ของระนาบ
ในผลึกศาสตร์ มักจะจำเป็นต้องอธิบายซึ่งกันและกัน
การจัดเรียงระนาบคริสตัลแต่ละอันของมัน
ทิศทางที่สะดวกในการใช้งาน
ดัชนีผลึกศาสตร์ ผลึกศาสตร์
ดัชนีให้แนวคิดเกี่ยวกับตำแหน่งของเครื่องบิน
หรือทิศทางที่สัมพันธ์กับระบบพิกัด ที่
จะสี่เหลี่ยมหรือเฉียงก็ไม่สำคัญ
ระบบพิกัดขนาดเดียวกันหรือต่างกัน
ส่วนตามแกนพิกัด ลองนึกภาพซีรีส์
ระนาบคู่ขนานผ่านเหมือนกัน
โหนดของโครงตาข่ายอวกาศ เครื่องบินเหล่านี้
อยู่ห่างจากกันและ
สร้างครอบครัวของระนาบคู่ขนาน พวกเขาคือ
มุ่งเน้นอย่างเท่าเทียมกันในอวกาศและดังนั้น
มีดัชนีเหมือนกัน

เราเลือกเครื่องบินจากตระกูลนี้และ
เรานำมาพิจารณาในส่วนที่เครื่องบิน
คลิปตามแกนพิกัด (แกนพิกัด x,
y, z มักจะรวมกับขอบของประถมศึกษา
เซลล์ มาตราส่วนในแต่ละแกนจะเท่ากับ
หน่วยแกนที่สอดคล้องกัน - คาบ a หรือ b
หรือ ค) ค่าของเซ็กเมนต์แสดงเป็นแกน
หน่วย
ดัชนีผลึกศาสตร์ของระนาบ (ดัชนี
มิลเลอร์) เป็นจำนวนเต็มที่น้อยที่สุดสามตัว
ซึ่งเป็นสัดส่วนผกผันกับจำนวนแกน
หน่วยที่ตัดโดยเครื่องบินบนพิกัด
แกน
ดัชนีระนาบแสดงด้วยตัวอักษร h, k, l,
ถูกเขียนเป็นแถวและสรุปเป็นวงกลม
วงเล็บ-(hkl).

ดัชนี (hkl) กำหนดลักษณะระนาบทั้งหมดของครอบครัว
ระนาบคู่ขนาน สัญลักษณ์นี้หมายความว่า
ครอบครัวของระนาบคู่ขนานตัดแกน
หน่วยตามแนวแกน x เป็นส่วน h ตามแกน y เป็น k
ส่วนและตามแกน z เป็นส่วน l
ในกรณีนี้ระนาบที่ใกล้กับจุดกำเนิดของพิกัดมากที่สุด
ตัดส่วน 1/h บนแกนพิกัด (ตามแกน x)
1/k (ตามแนวแกน y), 1/l (ตามแนวแกน z)
ลำดับการค้นหาดัชนีผลึกศาสตร์
เครื่องบิน
1. เราพบว่าส่วนที่ตัดโดยเครื่องบินบน
แกนพิกัด วัดพวกมันในหน่วยแกน
2. เราใช้ค่าส่วนกลับของปริมาณเหล่านี้
3. เราให้อัตราส่วนของตัวเลขที่ได้รับกับอัตราส่วน
สามจำนวนเต็มที่น้อยที่สุด
4. ตัวเลขสามตัวที่เป็นผลลัพธ์อยู่ในวงเล็บ

ตัวอย่าง. ค้นหาดัชนีเครื่องบินที่จุดตัดที่
แกนพิกัดส่วนต่อไปนี้: 1/2; 1/4; 1/4.
เนื่องจากความยาวของส่วนต่างๆ แสดงเป็นหน่วยแกน
เรามี 1/h=1/2; 1/k=1/4; 1/ลิตร=1/4.
หาส่วนกลับและหาอัตราส่วน
ชั่วโมง:k:l = 2:4:4.
ลดสองเรานำเสนออัตราส่วนของปริมาณที่ได้รับ
อัตราส่วนของจำนวนเต็มที่น้อยที่สุดสามตัว: h: k: l = 1: 2:
2. ดัชนีระนาบเขียนในวงเล็บ
ในแถวโดยไม่มีเครื่องหมายจุลภาค - (122) พวกเขาจะอ่านแยกต่างหาก
"หนึ่ง สอง สอง"
ถ้าระนาบตัดกับแกนผลึกที่
ทิศทางเชิงลบ เหนือที่สอดคล้องกัน
เครื่องหมายลบอยู่เหนือดัชนี ถ้าเครื่องบิน
ขนานกับแกนพิกัดใด ๆ จากนั้นในสัญลักษณ์
ดัชนีระนาบที่สอดคล้องกับแกนนี้คือศูนย์
ตัวอย่างเช่น สัญลักษณ์ (hko) หมายความว่าเครื่องบิน
ตัดกันแกน z ที่ระยะอนันต์และดัชนีระนาบ
ตามแกนนี้จะเป็น 1/∞ = 0

ระนาบตัดกันในแต่ละแกนด้วยจำนวนเท่ากัน
หน่วยแกนแสดงเป็น (111) เป็นลูกบาศก์
syngonies ของพวกเขาเรียกว่าระนาบของรูปแปดด้านเนื่องจากระบบ
ระนาบเหล่านี้ เท่ากันจากจุดกำเนิด
สร้างรูปแปดด้าน - รูปแปดด้าน
รูปแปดด้าน

ระนาบที่ตัดตามสองแกนเป็นจำนวนเท่ากันของแกน
หน่วยและขนานกับแกนที่สาม (เช่น แกน z)
แสดงโดย (110) ในสมการกำลังสามคล้ายคลึงกัน
เครื่องบินถูกเรียกว่าเครื่องบินของขนมเปียกปูน dodecahedron,
ดังนั้น
อย่างไร
ระบบ
เครื่องบิน
พิมพ์
(110)
แบบฟอร์ม
dodecahedron (dodeca - สิบสอง) แต่ละหน้า
ซึ่งเป็นรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน
ขนมเปียกปูน
สิบสองหน้า

ระนาบที่ตัดแกนหนึ่งและขนานกับสอง
อื่นๆ (เช่น แกน y และ z) หมายถึง - (100) และ
เรียกว่าระนาบของลูกบาศก์เรียกว่าระนาบของลูกบาศก์นั่นคือ
ระบบของระนาบที่คล้ายกันก่อตัวเป็นลูกบาศก์
เมื่อแก้ปัญหาต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการก่อสร้างใน
หน่วยเซลล์ของระนาบ ระบบพิกัด
ขอแนะนำให้เลือกเพื่อให้เครื่องบินที่ต้องการ
ตั้งอยู่ในเซลล์พื้นฐานที่กำหนด ตัวอย่างเช่น,
เมื่อสร้างระนาบ (211) ในลูกบาศก์เซลล์ จุดเริ่มต้น
พิกัดสามารถถ่ายโอนได้อย่างสะดวกจากโหนด O ไปยังโหนด O'
เครื่องบินลูกบาศก์ (211)

บางครั้งดัชนีระนาบก็เขียนด้วยวงเล็บปีกกา
(hkl) รายการนี้หมายถึงสัญลักษณ์ของชุดที่เหมือนกัน
เครื่องบิน เครื่องบินดังกล่าวผ่านโหนดเดียวกัน
ในโครงตาข่ายเชิงพื้นที่ ตั้งอยู่อย่างสมมาตรใน
ช่องว่าง
และ
ลักษณะ
เหมือน
ระยะห่างระหว่างระนาบ
ระนาบของรูปแปดด้านใน syngony ลูกบาศก์เป็นของ
หนึ่งชุด (111) พวกเขาเป็นตัวแทนของใบหน้าของแปดด้านและ
มีดัชนีดังต่อไปนี้: (111) →(111), (111), (111), (111),
(111), (111), (111), (111).
สัญลักษณ์ของระนาบกลุ่มดาวทั้งหมดพบโดย
พีชคณิตและการเปลี่ยนแปลงในสัญญาณของแต่ละบุคคล
ดัชนี
สำหรับระนาบของขนมเปียกปูน dodecahedron สัญกรณ์
ชุด: (110) → (110), (110), (110),
(110), (101), (101), (101), (101), (011), (011), (011), (011).

ดัชนีผลึกศาสตร์ของโหนด
ดัชนี crystallographic ของโหนดคือ
พิกัดที่ถ่ายเป็นเศษส่วนของหน่วยแกนและเขียนเป็น
วงเล็บเหลี่ยมคู่ ในกรณีนี้พิกัด
สอดคล้องกับแกน x โดยทั่วไปจะแสดงด้วยตัวอักษร
u สำหรับแกน y - v สำหรับแกน z - w สัญลักษณ์ปมดูเหมือน
[]. สัญลักษณ์ของโหนดบางส่วนในเซลล์ระดับประถมศึกษา
แสดงในรูป
บางโหนดใน
เซลล์ประถม
(บางครั้งมีการระบุโหนด
อย่างไร [])

ดัชนีทิศทางผลึกศาสตร์
ในผลึกที่ทุกทิศทางขนานกัน
เหมือนกัน, ทิศทางที่ผ่านไป
ที่มาของพิกัด กำหนดลักษณะทั้งตระกูล
ทิศทางคู่ขนาน
ตำแหน่ง
ใน
ช่องว่าง
ทิศทาง,
ผ่านแหล่งกำเนิดถูกกำหนด
พิกัดของโหนดใด ๆ ที่วางอยู่บนนี้
ทิศทาง.
พิกัด
ใดๆ
ปม
เป็นเจ้าของ
ทิศทาง แสดงเป็นเศษส่วนของหน่วยแกนและ
ลดลงเป็นอัตราส่วนของจำนวนเต็มที่น้อยที่สุดสามตัว
ตัวเลข
และ
มี
ผลึกศาสตร์
ดัชนี
ทิศทาง. พวกมันแสดงด้วยจำนวนเต็ม u, v, w
และเขียนรวมกันในวงเล็บเหลี่ยม

ลำดับการค้นหาดัชนีทิศทาง
1. จากตระกูลของทิศทางคู่ขนาน ให้เลือก
ที่ผ่านแหล่งกำเนิดหรือ
เลื่อนทิศนี้ขนานกับตัวมันเอง
ตัวเองไปที่ต้นทางหรือย้ายต้นทาง
พิกัดไปยังโหนดที่อยู่ในทิศทางที่กำหนด
2. ค้นหาพิกัดของโหนดที่เป็นของ
ทิศทางที่กำหนดโดยแสดงในหน่วยแกน
3. นำอัตราส่วนของพิกัดของโหนดมาที่
อัตราส่วนของจำนวนเต็มที่น้อยที่สุด
4. สรุปผลตัวเลขสามตัวในรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส
วงเล็บ
ทิศทางที่สำคัญที่สุดในตาข่ายลูกบาศก์และของพวกเขา
ดัชนีแสดงในรูปที่

บางทิศทางในตาข่ายลูกบาศก์

แนวคิดของคริสตัลและโพลาร์
ซับซ้อน
วิธีการฉายภาพผลึกขึ้นอยู่กับ
หนึ่งในคุณสมบัติเด่นของคริสตัล - กฎหมาย
ความคงตัวของมุม: มุมระหว่างใบหน้าบางหน้าและ
ขอบของคริสตัลจะคงที่เสมอ
ดังนั้น เมื่อคริสตัลโตขึ้น ขนาดของใบหน้าก็เปลี่ยนไป
รูปทรงแต่มุมเท่าเดิม ดังนั้นใน
คริสตัล คุณสามารถขยับขอบและใบหน้าทั้งหมดในแบบคู่ขนาน
ให้กับตัวเราเอง ณ จุดหนึ่งในอวกาศ มุม
อัตราส่วนจะถูกเก็บรักษาไว้
เช่น
จำนวนทั้งหมด
เครื่องบิน
และ
ทิศทาง,
ขนานกับระนาบและทิศทางในผลึกและ
ผ่านจุดหนึ่งเรียกว่า
คริสตัลคอมเพล็กซ์และจุดนั้นเรียกว่า
ศูนย์กลาง
ซับซ้อน.
ที่
อาคาร
crystallographic ฉายภาพ คริสตัลแทนที่เสมอ
ผลึกที่ซับซ้อน

บ่อยครั้งไม่ถือว่าเป็นผลึกเชิงซ้อน แต่
ขั้ว (ย้อนกลับ)
เชิงซ้อนเชิงขั้วที่ได้จากผลึก
(ทางตรง) โดยแทนที่เครื่องบินด้วยความปกติให้กับพวกเขาและ
ทิศทาง - เครื่องบินตั้งฉากกับพวกเขา
เอ
ข
ลูกบาศก์ (a) ผลึกของมัน (b) และ
เชิงซ้อนเชิงขั้ว (c)
ใน

สมมาตรของคริสตัลไลน์โพลีเฮดรอน
(สมมาตรต่อเนื่อง)
แนวคิดของสมมาตร
คริสตัลมีอยู่ในธรรมชาติในรูปของผลึก
รูปทรงหลายเหลี่ยม ผลึกของสารต่าง ๆ นั้นแตกต่างกัน
จากกันในรูปแบบของตน เกลือสินเธาว์เป็นก้อน
หินคริสตัล - ปริซึมหกเหลี่ยมชี้ไปที่
สิ้นสุด; เพชร - ส่วนใหญ่มักจะ octahedrons
(ออคทาเฮดรา); คริสตัลโกเมน - สิบสองหน้า (รูปที่)
คริสตัลดังกล่าวมีความสมมาตร

ลักษณะเฉพาะ
ลักษณะเฉพาะ
คริสตัล
เป็น
anisotropy ของคุณสมบัติ: ในทิศทางต่างๆ พวกเขา
ต่างกันแต่เหมือนกันในทิศทางคู่ขนานและ
ก็เหมือนกันในทิศทางสมมาตร
คริสตัลไม่ได้มีรูปร่างปกติเสมอไป
รูปทรงหลายเหลี่ยม
ภายใต้สภาวะการเติบโตที่แท้จริง ที่
ความยากลำบากในการเติบโตอย่างอิสระของใบหน้าที่สมมาตรสามารถ
พัฒนารูปร่างภายนอกที่ไม่สม่ำเสมอและแก้ไข
อาจล้มเหลว แต่ภายในที่ถูกต้อง
โครงสร้างได้รับการเก็บรักษาไว้อย่างสมบูรณ์และยัง
ความสมมาตรของคุณสมบัติทางกายภาพยังคงอยู่
คำว่าสมมาตรในภาษากรีกหมายถึงสัดส่วน
รูปสมมาตรประกอบด้วยค่าเท่ากัน
ชิ้นส่วน สมมาตรเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นสมบัติของร่างกายหรือ
รูปทรงเรขาคณิตเพื่อรวมแต่ละส่วนเข้าด้วยกัน
อื่นภายใต้การแปลงสมมาตรบางอย่าง
ภาพเรขาคณิตด้วยความช่วยเหลือของการตั้งค่าและ
การแปลงแบบสมมาตรเรียกว่า
องค์ประกอบสมมาตร

เมื่อพิจารณาถึงความสมมาตรของการเจียระไนด้านนอกของคริสตัลแล้ว
ผลึก
วันพุธ
ปัจจุบัน
ตัวคุณเอง
อย่างไร
ต่อเนื่อง, ต่อเนื่อง, ต่อเนื่องที่เรียกว่าคอนตินิวอัม (in
แปลจากภาษาละตินเป็นภาษารัสเซีย - หมายถึงต่อเนื่อง
แข็ง). จุดทั้งหมดในสภาพแวดล้อมดังกล่าวเหมือนกันทุกประการ
องค์ประกอบสมมาตรของคอนตินิวอัมอธิบายภายนอก
รูปร่างของรูปทรงหลายเหลี่ยมผลึกจึงยังคงอยู่
เรียกว่าองค์ประกอบสมมาตรระดับมหภาค
จริงๆ แล้ว
เดียวกัน
ผลึก
วันพุธ
เป็น
ไม่ต่อเนื่อง คริสตัลประกอบด้วยอนุภาคแต่ละตัว
(อะตอม ไอออน โมเลกุล) ที่อยู่ใน
ช่องว่าง
ใน
รูปร่าง
ไม่รู้จบ
ยืดออก
กริดเชิงพื้นที่ สมมาตรในการจัดเรียง
ของอนุภาคเหล่านี้มีความซับซ้อนและสมบูรณ์มากกว่าความสมมาตรของชั้นนอก
รูปแบบของรูปทรงหลายเหลี่ยมผลึก ดังนั้นพร้อมกับ
ความต่อเนื่อง
ที่พิจารณา
และ
ไม่ต่อเนื่อง
-
โครงสร้างที่แท้จริงของอนุภาควัสดุที่ไม่ต่อเนื่องด้วย
ด้วยองค์ประกอบสมมาตรที่เรียกว่า
องค์ประกอบสมมาตรด้วยกล้องจุลทรรศน์

องค์ประกอบของความสมมาตร
ที่
ผลึก
รูปทรงหลายเหลี่ยม
พบปะ
เรียบง่าย
องค์ประกอบ
สมมาตร
(ศูนย์กลาง
สมมาตร,
ระนาบสมมาตรแกนหมุน) และองค์ประกอบที่ซับซ้อน
สมมาตร (แกนผกผัน)
ศูนย์กลางสมมาตร (หรือศูนย์กลางของการผกผัน) - จุดเอกพจน์
ในรูปเมื่อสะท้อนในจุดใด
มีค่าเท่ากับตัวมันเอง นั่นคือ ทั้งสองจุด
(เช่น จุดยอดคู่หนึ่ง) อยู่บนเส้นตรงเดียวกัน
ผ่านจุดศูนย์กลางสมมาตรและระยะเท่ากันจาก
เขา. ในที่ที่มีศูนย์กลางของความสมมาตรแต่ละหน้า
เชิงพื้นที่
ตัวเลข
มันมี
ขนาน
และ
หันหน้าตรงคนละขอบ
เท่ากัน, เท่ากัน, ขนานกัน, แต่
ขอบตรงข้าม ดังนั้นทางศูนย์ฯ
ความสมมาตรเปรียบเสมือนจุดสะท้อน

ระนาบสมมาตรเป็นระนาบที่
แบ่งร่างออกเป็นสองส่วน โดยอยู่แต่ละส่วน
เทียบกับเพื่อนในฐานะวัตถุและเงาสะท้อนของมัน
กล่าวคือเป็นกระจกสองส่วนเท่าๆ กัน
เครื่องบินสมมาตร - Р (เก่า) และ m (สากล)
ในทางกราฟิก ระนาบสมมาตรจะแสดงด้วยของแข็ง
ไลน์. ตัวเลขสามารถมีได้หนึ่งตัวหรือมากกว่า
ระนาบสมมาตรและพวกมันทั้งหมดตัดกัน
เพื่อน. ลูกบาศก์มีระนาบสมมาตรเก้าระนาบ

แกนหมุนจะตรงมากเมื่อหมุนไปรอบ ๆ
ซึ่งในบางมุมที่แน่นอน รูป
ผสมผสานกับตัวมันเอง มุมการหมุน
กำหนดลำดับของแกนหมุน n ซึ่ง
แสดงจำนวนครั้งที่ร่างจะรวมเข้ากับตัวมันเอง
โดยหมุนรอบแกนนี้จนสุด (360 °):
โดดเดี่ยว รูปทรงเรขาคณิตเป็นไปได้
แกนสมมาตรของลำดับใด ๆ แต่ในผลึก
รูปทรงหลายเหลี่ยม, ลำดับแกนมีจำกัด, สามารถมีได้
เฉพาะค่าต่อไปนี้: n= 1, 2, 3, 4, 6. In
ผลึก
รูปทรงหลายเหลี่ยม
เป็นไปไม่ได้
แกน
ความสมมาตรของคำสั่งที่ห้าและลำดับที่สูงกว่าของลำดับที่หก มันตามมา
จากหลักการความต่อเนื่องของตัวกลางที่เป็นผลึก
การกำหนดแกนสมมาตร: เก่า - Ln (L1, L2, L3, L4, L6)
และ
ระหว่างประเทศ
ภาษาอาหรับ
ตัวเลข
สอดคล้องกับลำดับของแกนหมุน (1, 2, 3, 4, 6)

กราฟิก
โรตารี่
รูปหลายเหลี่ยม:
แกน
วาดภาพ

แนวคิดของคลาสสมมาตร
รูปทรงหลายเหลี่ยมผลึกแต่ละอันมีชุด
องค์ประกอบสมมาตร ประกอบกันเป็นธาตุต่างๆ
สมมาตรของคริสตัลจำเป็นต้องตัดกันและในเวลาเดียวกัน
การปรากฏตัวขององค์ประกอบสมมาตรใหม่เป็นไปได้
ในผลึกศาสตร์ ทฤษฎีบทต่อไปนี้ได้รับการพิสูจน์แล้ว
การเพิ่มองค์ประกอบสมมาตร:
1. เส้นตัดของระนาบสมมาตรสองระนาบคือแกน
สมมาตรซึ่งมุมของการหมุนเป็นสองเท่าของมุม
ระหว่างเครื่องบิน
2. ผ่านจุดตัดของสมมาตรสองแกนผ่านไป
แกนที่สามของสมมาตร
3. ใน
จุด
ทางแยก
เครื่องบิน
สมมาตร
กับ
แกนสมมาตรของลำดับที่เท่ากันตั้งฉากกับมัน
ศูนย์กลางของความสมมาตรปรากฏขึ้น
4. จำนวนแกนของลำดับที่สอง ตั้งฉากกับหลัก
แกนสมมาตรของลำดับที่สูงกว่า (สาม, สี่,
ที่หก) เท่ากับลำดับของแกนหลัก

5. จำนวนระนาบสมมาตรตัดกัน
แกนหลักของลำดับที่สูงกว่า เท่ากับลำดับของแกนนี้
จำนวนองค์ประกอบสมมาตรรวมกัน
ในคริสตัลมี จำกัด อย่างเคร่งครัด เป็นไปได้ทั้งหมด
การผสมผสานขององค์ประกอบสมมาตรในคริสตัลเกิดขึ้น
ทางคณิตศาสตร์อย่างเคร่งครัดโดยคำนึงถึงทฤษฎีบท
การเพิ่มองค์ประกอบสมมาตร
ชุดองค์ประกอบสมมาตรที่สมบูรณ์ซึ่งมีอยู่ใน
คริสตัลที่ได้รับเรียกว่าระดับสมมาตร
รากศัพท์ทางคณิตศาสตร์ที่เข้มงวดแสดงให้เห็นว่าทั้งหมด
เป็นไปได้
สำหรับ
ผลึก
รูปทรงหลายเหลี่ยม
ชุดค่าผสม
องค์ประกอบ
สมมาตร
เหนื่อย
สมมาตรสามสิบสองชั้น

ความสัมพันธ์ระหว่างโครงตาข่ายอวกาศกับองค์ประกอบ
สมมาตร
การปรากฏตัวขององค์ประกอบสมมาตรบางอย่างกำหนด
เรขาคณิต
เชิงพื้นที่
กริด
สง่างาม
แน่ใจ
เงื่อนไข
บน
ซึ่งกันและกัน
ที่ตั้ง
แกนพิกัดและความเท่าเทียมกันของหน่วยแกน
มีอยู่ กฎทั่วไปทางเลือกของแกนพิกัด
โดยคำนึงถึงชุดขององค์ประกอบสมมาตรคริสตัล
1. แกนพิกัดรวมกับพิเศษหรือเดี่ยว
ทิศทาง,
ไม่เกิดซ้ำ
ใน
คริสตัล
แกนหมุนหรือแกนผกผันซึ่ง
ลำดับของแกนมีค่ามากกว่าหนึ่ง และค่าปกติของระนาบ
สมมาตร.
2. หากมีทิศทางพิเศษเพียงทิศทางเดียวในคริสตัลด้วย
รวมแกนพิกัดอันใดอันหนึ่งซึ่งมักจะเป็นแกน Z สอง
แกนอื่นๆ อยู่ในระนาบตั้งฉากกับ
ทิศทางพิเศษขนานกับขอบของคริสตัล
3. ในกรณีที่ไม่มีทิศทางพิเศษ แกนพิกัด
ถูกเลือกขนานกับสามไม่นอนระนาบเดียวกัน
ขอบของคริสตัล

ตามกฎเหล่านี้ คุณจะได้รับทั้งเจ็ด
ระบบคริสตัลหรือ syngonies มันต่างกัน
จากกันโดยอัตราส่วนของหน่วยมาตราส่วน a, b, c และ
มุมแกน ความเป็นไปได้สามอย่าง: a b c, a=b c, a=b=c
อนุญาต
แจกจ่าย
ทั้งหมด
ผลึกศาสตร์
ระบบพิกัด (syngony) ในสามประเภทล่าง กลาง และสูงกว่า
แต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะด้วยการปรากฏตัวของบาง
องค์ประกอบสมมาตร ดังนั้นสำหรับคริสตัลประเภทต่ำสุด
ไม่มีแกนลำดับที่สูงกว่า นั่นคือ แกน 3, 4 และ 6 แต่อาจมี
แกนของลำดับที่สองระนาบและจุดศูนย์กลางสมมาตร
คริสตัลประเภทกลางมีแกนสูงกว่า
ลำดับ และก็อาจจะมีแกนของลำดับที่สอง เครื่องบิน
สมมาตร ศูนย์กลางของความสมมาตร
คริสตัลที่สมมาตรที่สุดอยู่ในระดับสูงสุด
หมวดหมู่ พวกมันมีแกนลำดับที่สูงกว่าหลายตัว
(ที่สามและสี่) อาจมีแกนของลำดับที่สอง
ระนาบและจุดศูนย์กลางสมมาตร อย่างไรก็ตามไม่มีเพลา
ลำดับที่หก

แนวคิดเรื่องความสมมาตรของเส้นต่อเนื่องและเชิงพื้นที่
กลุ่ม
ความพร้อมใช้งาน
32
ชั้นเรียน
สมมาตร
ผลึก
รูปทรงหลายเหลี่ยมแสดงให้เห็นว่าภายนอกที่หลากหลายทั้งหมด
รูปแบบคริสตัลเป็นไปตามกฎสมมาตร
ความสมมาตรของโครงสร้างภายในของผลึก การจัดเรียง
อนุภาค (อะตอม ไอออน โมเลกุล) ภายในผลึกควร
ยากขึ้นเพราะรูปร่างภายนอกของผลึก
จำกัด และขยายตาข่ายคริสตัล
ไม่มีที่สิ้นสุดในทุกทิศทางของอวกาศ
กฎของการจัดเรียงตัวของอนุภาคในผลึกคือ
ก่อตั้งโดยนักคริสตัลวิทยาชาวรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่ E.S.
Fedorov ในปี 1891 พวกเขาพบ 230 วิธี
การจัดเรียงอนุภาคในโครงตาข่ายอวกาศ - 230
กลุ่มสมมาตรอวกาศ

องค์ประกอบของความสมมาตรของโครงตาข่ายเชิงพื้นที่
นอกเหนือจากองค์ประกอบสมมาตรที่อธิบายข้างต้น (center
สมมาตร,
เครื่องบิน
สมมาตร,
โรตารี่
และ
แกนผกผัน) ในตัวกลางแบบแยกส่วน อื่นๆ
องค์ประกอบ
สมมาตร,
ที่เกี่ยวข้อง
กับ
อินฟินิตี้
โครงตาข่ายเชิงพื้นที่และการทำซ้ำเป็นระยะ
ในการจัดเรียงตัวของอนุภาค
พิจารณาสมมาตรรูปแบบใหม่ซึ่งมีอยู่ใน .เท่านั้น
ส่วนลด มีสามคน: การแปลระนาบเลื่อน
การสะท้อนกลับและแกนเกลียว
การแปลคือการถ่ายโอนอนุภาคทั้งหมดตามแนวขนาน
ทิศทางไปในทิศทางเดียวกัน
ขนาด.
การแปลเป็นองค์ประกอบที่เรียบง่ายของความสมมาตร
ที่มีอยู่ในโครงตาข่ายอวกาศแต่ละอัน

การผสมผสานการแปลกับระนาบสมมาตร
นำไปสู่การปรากฏของระนาบของเงาสะท้อนแทะเล็ม
การรวมกันของการแปลด้วยแกนหมุนสร้าง
เพลาสกรู
ร่อนระนาบสะท้อนหรือระนาบ
ลื่นเป็นระนาบดังกล่าวเมื่อสะท้อนใน
ซึ่งเหมือนในกระจก ตามด้วยการแปลตาม
ทิศทางนอนในระนาบที่กำหนดโดยปริมาณ
เท่ากับครึ่งหนึ่งของระยะเวลาตัวตนที่กำหนด
ทิศทางทุกจุดของร่างกายรวมกัน อยู่ในระยะเวลา
ตัวตนเหมือนเมื่อก่อนเราจะเข้าใจระยะทาง
ระหว่างจุดตามทิศทางใดทิศทางหนึ่ง (เช่น
ช่วงเวลา a, b, c ในเซลล์หนึ่งหน่วยคือช่วงเวลา
เอกลักษณ์ตามแกนพิกัด X, Y, Z)

แกนเกลียวเป็นเส้นตรง การหมุนรอบคือ
บาง
มุม,
ที่สอดคล้องกัน
คำสั่ง
แกน
กับ
การแปลที่ตามมาตามแกนโดยทวีคูณของ
ระยะเวลาเอกลักษณ์ t รวมจุดของร่างกาย
การกำหนดแกนเกลียวในรูปแบบทั่วไปคือ nS โดยที่ n
กำหนดลักษณะลำดับของแกนหมุน (n=1, 2, 3, 4, 6) และ
St/n คือปริมาณการแปลตามแกน ในขณะเดียวกัน ซ S=0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 ดังนั้น สำหรับแกนเกลียวของลำดับที่สอง
การแปลคือ t/2 สำหรับแกนเกลียวของแกนที่สาม
ลำดับการโอนที่เล็กที่สุด t/3
การกำหนดแกนเกลียวของลำดับที่สองจะเป็น 21
การรวมตัวของอนุภาคจะเกิดขึ้นหลังจากการหมุนรอบแกน
180° ตามด้วยการแปลตามทิศทาง
ขนานกับแกน โดย t/2
การกำหนดแกนเกลียวของลำดับที่สามจะเป็น 31
อย่างไรก็ตาม แกนที่มีการแปลเป็นทวีคูณที่เล็กที่สุดก็เป็นไปได้
ดังนั้นแกนเกลียว 32 ที่มีการแปล 2t/3 จึงเป็นไปได้

แกน 31 และ 32 หมายถึงการหมุนรอบแกน 120° ตาม
ตามเข็มนาฬิกาตามด้วยกะ สกรูเหล่านี้
ขวานเรียกว่าขวา หากมีการเลี้ยว
ทวนเข็มนาฬิกา ตามด้วยแกนกลางสมมาตร
เรียกว่าซ้าย ในกรณีนี้การกระทำของแกน 31 ของด้านขวา
เหมือนกับการกระทำของแกน 32 ซ้าย และ 32 ขวา - 31
ซ้าย.
นอกจากนี้ยังสามารถพิจารณาแกนสมมาตรของสมมาตรได้อีกด้วย
ลำดับที่สี่และหก: แกน 41 และ 43 แกน 61 และ 65, 62
และ 64. สามารถขวาและซ้าย การกระทำของแกน 21, 42 และ
63 ไม่ได้ขึ้นอยู่กับการเลือกทิศทางการหมุนรอบแกน
นั่นเป็นเหตุผลที่
พวกเขา
เป็น
เป็นกลาง.
เงื่อนไข
การกำหนดแกนเกลียวสมมาตร:

สัญกรณ์กลุ่มพื้นที่สมมาตร
สัญลักษณ์กลุ่มอวกาศประกอบด้วย .ที่สมบูรณ์
ข้อมูลเกี่ยวกับความสมมาตรของโครงสร้างผลึก บน
ที่แรกในสัญลักษณ์กลุ่มอวกาศคือใส่
ตัวอักษรแสดงประเภทของโครงตาข่าย Bravais: P ดั้งเดิม
จาก
ฐานเป็นศูนย์กลาง,
ฉัน
เน้นร่างกาย F - เน้นใบหน้า ที่
รูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน syngony ใส่ตัวอักษร R เป็นอันดับแรก
ตามด้วยตัวเลขหรือตัวอักษรหนึ่ง สอง หรือสามตัว
บ่งชี้
องค์ประกอบ
สมมาตร
ใน
วิชาเอก
ทิศทางคล้ายกับวิธีการทำกับ
วาดสัญกรณ์ของคลาสสมมาตร
หากอยู่ในโครงสร้างในทิศทางหลักใด ๆ
ทั้งระนาบสมมาตรและ
แกนสมมาตรกำหนดให้กับระนาบ
สมมาตรและเข้าสู่สัญลักษณ์กลุ่มอวกาศ
มีการเขียนระนาบสมมาตร

หากมีหลายแกน จะกำหนดเป็น
แกนง่าย - หมุนและผกผันตั้งแต่พวกเขา
สมมาตรสูงกว่าสมมาตร
เพลาสกรู
มีสัญลักษณ์กลุ่มอวกาศ ได้ง่ายๆ
กำหนดประเภทของโครงตาข่าย Bravais, syngony ของเซลล์, องค์ประกอบ
สมมาตรในทิศทางหลัก ใช่ เชิงพื้นที่
กลุ่ม P42/mnm (กลุ่ม Fedorov ไดเททรากอนัลไดปิรามิดัล
ใจดี
สมมาตร,
135
กลุ่ม)
ลักษณะเซลล์ Bravais ดั้งเดิมใน tetragonal
syngony (แกนเกลียวลำดับที่สี่ 42 กำหนด
ซิงโกนีเตตระกอน)
ทิศทางหลักมีดังนี้:
องค์ประกอบสมมาตร มีทิศทาง - แกน Z
ตรงกับแกนเกลียว 42 ซึ่งตั้งฉาก
สมมาตร ม. ในและทิศทาง (แกน X และ Y)
ระนาบของการสะท้อนแทะเล็มของประเภท n ตั้งอยู่ใน
ทิศทางผ่านระนาบสมมาตร ม.

ข้อบกพร่องในโครงสร้างของตัวผลึก
ข้อบกพร่องของร่างกายแบ่งออกเป็นแบบไดนามิก
(ชั่วคราว) และคงที่ (ถาวร)
1. ข้อบกพร่องแบบไดนามิกเกิดขึ้นเมื่อ
เครื่องกล ความร้อน แม่เหล็กไฟฟ้า
ส่งผลกระทบต่อคริสตัล
ซึ่งรวมถึงการออกเสียง - การบิดเบือนเวลา
ความสม่ำเสมอของโครงตาข่ายที่เกิดจากความร้อน
การเคลื่อนที่ของอะตอม
2. ข้อบกพร่องคงที่
แยกแยะความแตกต่างระหว่างจุดและความไม่สมบูรณ์ที่ขยายออก
โครงสร้างร่างกาย

จุดบกพร่อง: ไซต์ขัดแตะว่าง
(ตำแหน่งงานว่าง); การกระจัดของอะตอมจากโหนดไปยังคั่นระหว่างหน้า;
การนำอะตอมหรือไอออนจากต่างประเทศเข้าสู่โครงตาข่าย
ข้อบกพร่องเพิ่มเติม: ความคลาดเคลื่อน (ขอบและ
สกรู), รูขุมขน, รอยแตก, ขอบเกรน,
การรวมไมโครของเฟสอื่น มีการแสดงข้อบกพร่องบางอย่าง
บนภาพ

คุณสมบัติพื้นฐาน
วัสดุ

คุณสมบัติหลักคือ: เชิงกล, ความร้อน,
ไฟฟ้า แม่เหล็ก และเทคโนโลยี ตลอดจนของพวกมัน
ทนต่อการกัดกร่อน
คุณสมบัติทางกลของวัสดุบ่งบอกถึงความเป็นไปได้ของ
ใช้ในผลิตภัณฑ์ที่สัมผัสกับ
โหลดทางกล ตัวชี้วัดหลักของคุณสมบัติดังกล่าว
ทำหน้าที่เป็นพารามิเตอร์ของความแข็งแรงและความแข็ง พวกเขาไม่เพียงแต่พึ่ง
ลักษณะของวัสดุแต่ยังรวมถึงรูปร่าง ขนาด และสภาพด้วย
พื้นผิวของตัวอย่าง เช่นเดียวกับโหมดการทดสอบ อย่างแรกเลย
เกี่ยวกับอัตราการโหลด อุณหภูมิ การสัมผัสกับสื่อและอื่น ๆ
ปัจจัย.
ความแข็งแรงเป็นคุณสมบัติของวัสดุที่จะต้านทานการแตกหักและ
ยังเป็นการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของตัวอย่างที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ภายใต้การกระทำของ
โหลดภายนอก
ความต้านแรงดึง - ความเค้นที่สอดคล้องกับค่าสูงสุด
(ในขณะที่ทำลายตัวอย่าง) ต่อมูลค่าของโหลด ทัศนคติ
แรงสูงสุดที่กระทำต่อตัวอย่างไปยังพื้นที่เดิม
หน้าตัดของมันเรียกว่า การทำลายความเครียด และ
หมายถึง σv

การเสียรูปคือการเปลี่ยนแปลงในการจัดเรียงแบบสัมพัทธ์ของอนุภาคใน
วัสดุ. ประเภทที่ง่ายที่สุดคือความตึง, การบีบอัด, การดัด,
บิดเปลี่ยน การเสียรูป - การเปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาดของตัวอย่างใน
ผลของการเปลี่ยนรูป
พารามิเตอร์การเปลี่ยนรูป – การยืดตัวสัมพัทธ์ ε = (l– l0)/l0 (โดยที่
l0 และ l คือความยาวดั้งเดิมและหลังการเปลี่ยนรูปของตัวอย่าง) มุมเฉือนคือ
เปลี่ยนมุมฉากระหว่างรังสีที่เปล่งออกมาจากจุดหนึ่งใน
ตัวอย่างเมื่อเสียรูป การเสียรูปเรียกว่ายืดหยุ่น if
มันจะหายไปหลังจากถอดโหลดหรือพลาสติกถ้าไม่ใช่
หายไป (กลับไม่ได้) คุณสมบัติพลาสติกของวัสดุที่
การเสียรูปเล็กน้อยมักถูกละเลย
ขีดจำกัดความยืดหยุ่นคือความเค้นที่ทำให้การเสียรูปตกค้าง (เช่น
e. ตรวจพบการเสียรูประหว่างการขนถ่ายตัวอย่าง) ถึง
ค่าที่กำหนดโดยข้อกำหนด โดยปกติการรับเข้าเรียน
การเสียรูปที่เหลือคือ 10–3 ÷10–2% ขีด จำกัด ยืดหยุ่น σу
จำกัดพื้นที่การเสียรูปยืดหยุ่นของวัสดุ
แนวคิดของโมดูลัสเป็นลักษณะของความยืดหยุ่นของวัสดุเกิดขึ้น
เมื่อพิจารณาร่างที่ยืดหยุ่นในอุดมคติแล้ว การเสียรูปจะเป็นเส้นตรง
ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า ด้วยการยืดแบบธรรมดา (บีบอัด)
σ = เอ๋อ
โดยที่ E คือ โมดูลัสของ Young หรือโมดูลัสความยืดหยุ่นตามยาว ซึ่ง
ลักษณะความต้านทานของวัสดุต่อการเสียรูปยืดหยุ่น (แรงดึง, แรงอัด); ε คือความเครียดสัมพัทธ์

เมื่อตัดวัสดุในทิศทางของแรงเฉือนและตามแนวปกติถึงมัน
ความเครียดสัมผัสเท่านั้น
โดยที่ G คือโมดูลัสเฉือนที่กำหนดลักษณะความยืดหยุ่นของวัสดุที่
การเปลี่ยนรูปร่างของตัวอย่างซึ่งปริมาตรคงที่ γ คือมุม
กะ.
ด้วยการบีบอัดวัสดุรอบด้านในทุกทิศทาง
แรงดันไฟปกติ
โดยที่ K คือโมดูลัสของความยืดหยุ่นจำนวนมากซึ่งแสดงลักษณะ
ความต้านทานของวัสดุต่อการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของตัวอย่าง ไม่ใช่
พร้อมกับการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง ∆ - ญาติ
การบีบอัดจำนวนมาก
ค่าคงที่ที่กำหนดลักษณะความยืดหยุ่นของวัสดุที่
แรงตึงแกนเดียว คืออัตราส่วนของปัวซอง:
โดยที่ ε' คือการบีบอัดตามขวางสัมพัทธ์ ε - ญาติ
การยืดตัวตามยาวของตัวอย่าง

ความแข็งเป็นลักษณะทางกลของวัสดุ
ที่ซับซ้อนสะท้อนถึงความแข็งแรง ความเหนียว เช่นเดียวกับ
คุณสมบัติของชั้นผิวของตัวอย่าง เธอแสดงออก
ความต้านทานต่อวัสดุต่อพลาสติกในท้องถิ่น
การเสียรูปที่เกิดขึ้นเมื่อมากกว่า
ตัวแข็ง - หัวกด กดหัวกดเข้าไปในตัวอย่างด้วย
การวัดขนาดของงานพิมพ์ในภายหลังเป็นหลัก
วิธีการทางเทคโนโลยีในการประเมินความแข็งของวัสดุ ที่
ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของแอพพลิเคชั่นโหลด การออกแบบ
หัวกดและการกำหนดตัวเลขความแข็งแยกแยะวิธีการ
บริเนล, ร็อคเวลล์, วิคเกอร์, ชอร์. เมื่อวัด
ความแข็งระดับไมโครตาม GOST 9450–76 บนพื้นผิวตัวอย่าง
รอยประทับของความลึกที่ไม่มีนัยสำคัญยังคงอยู่ดังนั้นเช่น
วิธีการนี้ใช้เมื่อทำตัวอย่างเป็นฟอยล์
ฟิล์มเคลือบที่มีความหนาเล็กน้อย วิธีการกำหนด
ความแข็งของพลาสติกคือการเยื้องเข้าไปในตัวอย่าง
ปลายทรงกลมโดยการใช้ตามลำดับ
โหลดต่างๆ

การกัดกร่อนเป็นกระบวนการทางกายภาพและทางเคมีของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ ความเสียหาย
โครงสร้างและการทำลายของวัสดุเนื่องจากการเปลี่ยนส่วนประกอบเป็น
สารเคมีที่มีองค์ประกอบด้านสิ่งแวดล้อม ภายใต้
ความเสียหายจากการกัดกร่อนหมายถึงข้อบกพร่องของโครงสร้างใดๆ
วัสดุที่เกิดจากการกัดกร่อน ถ้าเครื่องกล
ผลกระทบเร่งการกัดกร่อนของวัสดุ และการกัดกร่อนช่วยให้พวกเขา
การทำลายทางกลมีการกัดกร่อนทางกล
ความเสียหายของวัสดุ การสูญเสียวัสดุอันเนื่องมาจากการกัดกร่อนและต้นทุนสำหรับ
การปกป้องเครื่องจักรและอุปกรณ์จากการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง
เนื่องจากกิจกรรมการผลิตของมนุษย์เข้มข้นขึ้นและ
มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมจากของเสียจากการผลิต
ความต้านทานของวัสดุต่อการกัดกร่อนมักมีลักษณะเฉพาะด้วย
โดยใช้พารามิเตอร์ของความต้านทานการกัดกร่อน - ค่าส่วนกลับ
อัตราการกัดกร่อนทางเทคนิคของวัสดุในระบบการกัดกร่อนที่กำหนด
เงื่อนไขของคุณลักษณะนี้อยู่ในข้อเท็จจริงที่ว่ามันใช้ไม่ได้กับ
วัสดุแต่กับระบบการกัดกร่อน. ความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุ
ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนพารามิเตอร์อื่น ๆ ของระบบการกัดกร่อน
การป้องกันการกัดกร่อนเป็นการดัดแปลงการกัดกร่อน
ระบบส่งผลให้อัตราการกัดกร่อนของวัสดุลดลง

ลักษณะอุณหภูมิ
ทนความร้อน - คุณสมบัติของวัสดุที่จะคงอยู่หรือเล็กน้อย
เปลี่ยนพารามิเตอร์ทางกลที่อุณหภูมิสูง คุณสมบัติ
โลหะต้านทานการกัดกร่อนของก๊าซที่สูง
อุณหภูมิเรียกว่าความต้านทานความร้อน เป็นคุณลักษณะ
ความต้านทานความร้อนของวัสดุที่หลอมละลายใช้อุณหภูมิ
อ่อนตัวลง
ทนความร้อน - คุณสมบัติของวัสดุที่จะต้านทานเป็นเวลานาน
การเสียรูปและการแตกหักที่อุณหภูมิสูง มัน
ลักษณะที่สำคัญที่สุดของวัสดุที่ใช้ใน
อุณหภูมิ T > 0.3 Tm. เงื่อนไขดังกล่าวเกิดขึ้นในเครื่องยนต์
การเผาไหม้ภายใน, โรงไฟฟ้าไอน้ำ, กังหันก๊าซ,
เตาหลอมโลหะ ฯลฯ
ที่อุณหภูมิต่ำ (ในเทคโนโลยี - จาก 0 ถึง -269 ° C) เพิ่มขึ้น
ความแข็งแรงแบบสถิตและวัฏจักรของวัสดุ
ความเหนียวและความเหนียวเพิ่มความไวต่อการแตกหักแบบเปราะ
ความเปราะบางเย็น - เพิ่มความเปราะบางของวัสดุโดยลดลง
อุณหภูมิ. แนวโน้มของวัสดุที่จะแตกหักเปราะถูกกำหนดโดย
ตามผลการทดสอบแรงกระแทกของตัวอย่างที่มีรอยบากเมื่อลดระดับลง
อุณหภูมิ.

การขยายตัวทางความร้อนของวัสดุถูกบันทึกโดยการเปลี่ยนแปลงมิติ
และรูปร่างของตัวอย่างเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง สำหรับก๊าซก็เนื่องมาจาก
การเพิ่มขึ้นของพลังงานจลน์ของอนุภาคเมื่อถูกความร้อน สำหรับของเหลว
และวัสดุที่เป็นของแข็งมีความเกี่ยวข้องกับความไม่สมดุลของความร้อน
การสั่นสะเทือนของอะตอมเนื่องจากระยะห่างระหว่างอะตอมเพิ่มขึ้น
อุณหภูมิเพิ่มขึ้น
ในเชิงปริมาณ การขยายตัวทางความร้อนของวัสดุมีลักษณะเฉพาะโดย
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวของปริมาตร:
และวัสดุที่เป็นของแข็ง - และค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของเส้นตรง
ส่วนขยาย (TKLR):
- การเปลี่ยนแปลงขนาดเชิงเส้น ปริมาตรของตัวอย่างและ
อุณหภูมิ (ตามลำดับ)
ดัชนี ξ ทำหน้าที่กำหนดเงื่อนไขของการขยายตัวทางความร้อน (โดยปกติ -
ที่ความดันคงที่)
ในการทดลอง αV และ αl ถูกกำหนดโดย dilatometry ซึ่งศึกษา
การพึ่งพาอาศัยกันของการเปลี่ยนแปลงในขนาดของร่างกายภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอก
พิเศษ เครื่องมือวัด– dilatometers – แตกต่างกัน
อุปกรณ์เซ็นเซอร์และความไวของระบบการลงทะเบียนขนาด
ตัวอย่าง

ความจุความร้อน - อัตราส่วนของปริมาณความร้อนที่ร่างกายได้รับในระหว่าง
การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในสถานะในกระบวนการใดๆ ถึง
เกิดจากการเพิ่มอุณหภูมิครั้งสุดท้าย:
ตามสัญญาณของกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ซึ่ง
ความจุความร้อนของวัสดุ แยกความจุความร้อนที่ปริมาตรคงที่
และแรงดันคงที่ ระหว่างให้ความร้อนคงที่
ความดัน (กระบวนการไอโซบาริก) ส่วนหนึ่งของความร้อนถูกใช้ไปในการขยายตัว
ตัวอย่างและส่วนหนึ่ง - เพื่อเพิ่มพลังงานภายในของวัสดุ ความร้อน,
รายงานไปยังตัวอย่างเดียวกันที่ปริมาตรคงที่ (กระบวนการไอโซโคริก)
ใช้ไปกับการเพิ่มพลังงานภายในของวัสดุเท่านั้น
ความจุความร้อนจำเพาะ J/(kg K)] คืออัตราส่วนของความจุความร้อนต่อมวล
ร่างกาย. แยกแยะความแตกต่างระหว่างความร้อนจำเพาะที่ความดันคงที่ (cp) และ
ที่ปริมาตรคงที่ (cv) อัตราส่วนความจุความร้อนต่อปริมาณ
สารเรียกว่าความจุความร้อนกราม (ซม.), J / (mol⋅K) สำหรับทุกอย่าง
สาร ср > сv สำหรับก๊าซที่หายาก (ใกล้เคียงกับอุดมคติ) сmp – сmv =
R (โดยที่ R = 8.314 J/(mol⋅K) คือค่าคงที่แก๊สสากล)

การนำความร้อนคือการถ่ายเทพลังงานจากส่วนต่างๆ ของร่างกายที่ร้อนขึ้นไปยัง
ความร้อนน้อยลงอันเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของความร้อนและปฏิสัมพันธ์
อนุภาคขนาดเล็ก ค่านี้เป็นลักษณะที่เกิดขึ้นเอง
การปรับสมดุลอุณหภูมิของของแข็ง
สำหรับวัสดุไอโซโทรปิก กฎฟูริเยร์นั้นใช้ได้ ตามที่
เวกเตอร์ความหนาแน่น การไหลของความร้อน q เป็นสัดส่วนและอยู่ตรงข้าม
ในทิศทางของการไล่ระดับอุณหภูมิ T:
โดยที่ λ คือค่าการนำความร้อน [W/(m K)] ขึ้นอยู่กับ
สถานะของการรวมตัว โครงสร้างอะตอมและโมเลกุล โครงสร้าง
อุณหภูมิและพารามิเตอร์วัสดุอื่น ๆ
การกระจายความร้อน (m2/s) เป็นหน่วยวัด
คุณสมบัติของฉนวนกันความร้อนของวัสดุ:
โดยที่ ρ คือความหนาแน่น พุธ - ความร้อนจำเพาะวัสดุที่
แรงดันคงที่

คุณสมบัติทางเทคโนโลยีของวัสดุแสดงถึงการปฏิบัติตามข้อกำหนด
วัสดุที่มีอิทธิพลทางเทคโนโลยีในระหว่างการแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ ความรู้
คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้คุณออกแบบและ . ได้อย่างสมเหตุสมผลและมีเหตุผล
ดำเนินกระบวนการทางเทคโนโลยีของผลิตภัณฑ์การผลิต หลัก
ลักษณะทางเทคโนโลยีของวัสดุคือความสามารถในการแปรรูปได้
การตัดและแรงกด พารามิเตอร์การหล่อ ความสามารถในการเชื่อม แนวโน้มที่จะ
การเสียรูปและการแปรปรวนระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน ฯลฯ
ความสามารถในการแปรรูปนั้นโดดเด่นด้วยตัวบ่งชี้ต่อไปนี้:
คุณภาพของการแปรรูปวัสดุ - ความหยาบของพื้นผิวกลึง
และความถูกต้องของมิติของตัวอย่าง อายุการใช้งานเครื่องมือ ความต้านทาน
ตัด - ความเร็วและแรงตัด, ประเภทของการเกิดเศษ ค่านิยม
ตัวชี้วัดจะถูกกำหนดเมื่อเปลี่ยนตัวอย่างและเปรียบเทียบกับ
พารามิเตอร์ของวัสดุที่นำมาเป็นมาตรฐาน
ความสามารถในการแปรรูปโดยความดันถูกกำหนดในกระบวนการของเทคโนโลยี
วัสดุทดสอบการเสียรูปพลาสติก วิธีการประเมิน
ความสามารถในการขึ้นรูปด้วยแรงดันขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุและเทคโนโลยี
กำลังประมวลผล. ตัวอย่างเช่น การทดสอบทางเทคโนโลยีของโลหะสำหรับการดัดงอ
ดำเนินการโดยการดัดตัวอย่างให้เป็นมุมที่กำหนดไว้ กลุ่มตัวอย่างถือว่ามีความอดทน
ทดสอบว่าไม่มีรอยแตกร้าว แตกร้าว ฉีกขาด แตกร้าว
แผ่นและเทปผ่านการทดสอบการอัดรีดโดยใช้วัสดุพิเศษ
กด. ในตัวอย่างจะเกิดรูทรงกลม โดยหยุดการวาดในทันที
บรรลุการไหลของวัสดุ ผลลัพธ์ถูกกำหนดโดยค่าสูงสุด
ความลึกของตัวอย่างที่ไม่เสียหาย

ความสามารถในการแปรรูปโดยความดันของวัสดุที่เป็นผงมีลักษณะเฉพาะ
ความลื่นไหล การอัดแน่น และการขึ้นรูป วิธีการกำหนด
ความลื่นไหลขึ้นอยู่กับการลงทะเบียนเวลาหมดอายุของตัวอย่างผงใน
กระบวนการของการรั่วไหลที่เกิดขึ้นเองผ่านการสอบเทียบ
รูกรวย พารามิเตอร์นี้ควบคุมอัตราการส่งโฆษณา
แม่พิมพ์วัสดุผงสำหรับการบำบัดด้วยแรงดัน
การบดอัดผงมีลักษณะเฉพาะโดยขึ้นอยู่กับปริมาตรของตัวอย่าง
ผงจากแรงดัน - แผนภาพการกด ความสามารถในการขึ้นรูป - คุณสมบัติ
วัสดุผงเพื่อให้รูปร่างที่ได้รับในกระบวนการ
กด
ลักษณะการหล่อของวัสดุ - ชุดเทคโนโลยี
ตัวบ่งชี้ลักษณะการก่อตัวของการหล่อโดยการเท
หลอมวัสดุให้เป็นแม่พิมพ์ ความลื่นไหล −
คุณสมบัติของวัสดุหลอมเหลวเพื่อเติมแม่พิมพ์ขึ้นอยู่กับ
เกี่ยวกับความหนืดหลอมเหลว อุณหภูมิหลอมเหลวและแม่พิมพ์ องศา
ละลายเปียกของผนังของแม่พิมพ์ ฯลฯ ประเมินตามความยาว
เติมด้วยช่องทางตรงหรือเกลียวใน
แม่พิมพ์พิเศษ โรงหล่อหดตัว - ลดปริมาณ
ละลายในระหว่างการเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นสถานะของแข็ง ในทางปฏิบัติ
การหดตัวถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของมิติเชิงเส้นที่สอดคล้องกัน
แม่พิมพ์และการหล่อในรูปของสัมประสิทธิ์การหดตัวแบบไร้มิติ
เป็นรายบุคคลสำหรับแต่ละวัสดุ

ความสามารถในการเชื่อม - คุณสมบัติของวัสดุที่จะสร้าง
รอยต่อประสิทธิภาพการทำงานของ
สอดคล้องกับคุณภาพของวัสดุฐาน
รอย ความสามารถในการเชื่อมตัดสินโดย
ผลการทดสอบชิ้นงานเชื่อมและ
ลักษณะของวัสดุฐานในโซนรอย
ตะเข็บ. กฎสำหรับการพิจารณาดังต่อไปนี้
ตัวชี้วัดความสามารถในการเชื่อมของโลหะ: เชิงกล
คุณสมบัติของรอยต่อแบบเชื่อม โหมดที่อนุญาต
การเชื่อมอาร์คและพื้นผิวคุณภาพของรอยเชื่อม
ข้อต่อและรอยเชื่อม ความแข็งแรงในระยะยาว
ข้อต่อรอย

ผลึกศาสตร์เป็นศาสตร์แห่งผลึกวัตถุธรรมชาติที่เป็นผลึก ศึกษารูปแบบ โครงสร้างภายใน กำเนิด การกระจาย และคุณสมบัติของสารที่เป็นผลึก

คุณสมบัติหลักของผลึก - แอนไอโซโทรปี, ความเป็นเนื้อเดียวกัน, ความสามารถในการเผาไหม้ตัวเองและอุณหภูมิหลอมเหลวคงที่ - ถูกกำหนดโดยโครงสร้างภายใน

คริสตัลเป็นวัตถุแข็งทั้งหมดที่มีรูปทรงหลายเหลี่ยมซึ่งเกิดจากการจัดเรียงอะตอมตามลำดับ ผลึกศาสตร์เรียกว่าศาสตร์แห่งผลึกวัตถุธรรมชาติที่เป็นผลึก ศึกษารูปแบบ โครงสร้างภายใน กำเนิด การกระจาย และคุณสมบัติของสารที่เป็นผลึก คริสตัลเป็นของแข็งทั้งหมดที่มีรูปทรงหลายเหลี่ยมซึ่งเกิดจากการจัดเรียงอะตอมตามลำดับ ลูกบาศก์เป็นตัวอย่างของผลึกที่มีรูปร่างดี...

หัวข้อ:

รู้จักคริสตัลมากกว่าห้าพันชนิด พวกเขามีรูปร่างและจำนวนใบหน้าที่แตกต่างกัน รูปร่างของคริสตัลคือส่วนรวมของใบหน้าทั้งหมด รูปร่างที่เรียบง่ายในผลึกศาสตร์คือชุดของใบหน้าที่เหมือนกันซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยองค์ประกอบสมมาตร ในรูปแบบที่เรียบง่ายนั้นรูปแบบปิดนั้นมีความโดดเด่นซึ่งปิดส่วนหนึ่งของช่องว่างอย่างสมบูรณ์เช่นลูกบาศก์รูปแปดด้าน เปิดรูปแบบง่าย ๆ เช่น ปริซึมต่างๆ ช่องว่าง ...

หัวข้อ:

Syngony (จากภาษากรีก σύν “ตาม, รวมกัน”, และ γωνία, “มุม” - ตามตัวอักษรว่า “มุมที่คล้ายกัน”) เป็นหนึ่งในการแบ่งผลึกตามรูปร่างของเซลล์หน่วย Syngony ประกอบด้วยกลุ่มของคลาสสมมาตรที่มีองค์ประกอบทั่วไปหรือลักษณะเฉพาะของสมมาตรที่มีจำนวนทิศทางของหน่วยเท่ากัน มีเจ็ด syngonies: ลูกบาศก์, tetragonal (สี่เหลี่ยม), trigonal, hexagonal, rhombic, monoclinic, triclinic

หัวข้อ:

"สมมาตร" ในภาษากรีกหมายถึง "สัดส่วน" (ทำซ้ำได้) วัตถุและวัตถุสมมาตรประกอบด้วยส่วนที่เท่ากันและทำซ้ำอย่างถูกต้องในอวกาศ ความสมมาตรของคริสตัลนั้นมีความหลากหลายเป็นพิเศษ คริสตัลที่แตกต่างกันมีความสมมาตรไม่มากก็น้อย เป็นคุณสมบัติที่สำคัญและเฉพาะเจาะจงที่สุดซึ่งสะท้อนถึงความสม่ำเสมอของโครงสร้างภายใน

หัวข้อ:

จากมุมมองของผลึกศาสตร์เชิงเรขาคณิต คริสตัลคือรูปทรงหลายเหลี่ยม เพื่อกำหนดลักษณะรูปร่างของคริสตัล เราใช้แนวคิดขององค์ประกอบข้อจำกัด รูปร่างภายนอกของผลึกประกอบด้วยองค์ประกอบจำกัดสามส่วน: ใบหน้า (ระนาบ), ขอบ (เส้นตัดของใบหน้า) และมุมของด้าน

หัวข้อ:

ผลึกเกิดขึ้นเมื่อสารเปลี่ยนจากสถานะการรวมกลุ่มเป็นสถานะของแข็ง เงื่อนไขหลักสำหรับการก่อตัวของผลึกคือการลดอุณหภูมิลงสู่ระดับหนึ่ง ซึ่งต่ำกว่าอนุภาค (อะตอม ไอออน) ที่สูญเสียการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนมากเกินไป แสดงคุณสมบัติทางเคมีโดยธรรมชาติของพวกมัน และถูกจัดกลุ่มเป็นโครงตาข่ายเชิงพื้นที่