KRISTALLOGRAFIYA

Kristallografiya- kristallar, ularning xossalari, tashqi shakli va paydo bo'lish sabablarini o'rganadigan fan, mineralogiya, matematika (karteziy koordinatalar tizimi), fizika va kimyo (kristallarning paydo bo'lishi va o'sishi masalasi) bilan bevosita bog'liq Platon, Pifagor va boshqalar tomonidan qilingan.

19-asr boshlarigacha kristallografiya tasviriy xususiyatga ega edi. Ammo 19-asrning boshlarida matematika va fizika rivojlana boshladi va shuning uchun kristallografiya ham rivojlandi. Ayniqsa, 20-asr oʻrtalarida yangi texnologiyalarning oʻsishi bilan kristallografiya eksperimental xususiyatga ega boʻldi (kristallarning oʻsishi va sintezi). Bugungi kunda biz kristallografiyaning quyidagi bo'limlarini ajratib ko'rsatishimiz mumkin:

Bugungi kunda biz kristallografiyaning quyidagi bo'limlarini ajratib ko'rsatishimiz mumkin:

1. Geometrik kristallografiya– kristallarning tashqi shakli va ichki tuzilishi qonuniyatlarini o‘rganadi.

2. Kristallar kimyosi– kristallarning ichki tuzilishi va kimyoviy tarkibi o‘rtasidagi bog‘liqlikni o‘rganadi.

3. Fizik-kimyoviy kristallografiya– kristallarning hosil bo‘lish va o‘sish qonuniyatlarini o‘rganadi.

4. Fizik kristallografiya– kristallarning fizik xossalarini (optik, issiqlik, elektr va boshqalar) o‘rganadi, bunda ayrim sohalar alohida fanlarga aylangan (kristal optika).

Kristalli va amorf jismlar

Qattiq moddalar quyidagilarga bo'linadi:

1. Amorf, bu erda elementar zarralar tasodifiy, tartibsiz joylashadi, bu esa izotropiya xususiyatiga ega bo'lishiga olib keladi (har qanday yo'nalishda moddaning bir xil xususiyatlari). Amorf jismlar beqaror va vaqt o'tishi bilan ular kristallanadi (dekristallanish).

2. Kristalli, fazoviy panjara bilan ifodalangan kristalli strukturani yaratuvchi elementar zarrachalarning tartibli joylashuvi bilan tavsiflanadi.

Kristalli (fazoviy) panjara

Kristal hujayra- cheksiz miqdordagi parallelepipedlarning tegishli nuqtalarida joylashgan, bo'shliqni to'liq to'ldiradigan, teng, parallel yo'naltirilgan va butun yuzlar bo'ylab qo'shni bo'lgan elementar zarralar to'plami. (1-rasm).

Fazoviy panjara strukturasining elementlari:

1. Tugunlar- panjarada ma'lum bir pozitsiyani egallagan elementar zarralar.

2. Qator- bir xil to'g'ri chiziqda ma'lum bir teng oraliqda joylashgan tugunlar to'plami qator oralig'i deb ataladi.

3. Yassi to'r- bir xil tekislikda joylashgan tugunlar to'plami.

4. Birlik katak– yagona parallelepiped, uning takrorlanishi fazoviy panjara hosil qiladi.

Matematik Avgust Bravais faqat 14 ta tubdan farqli panjara bo'lishi mumkinligini isbotladi. Birlik hujayra parametrlari kristall panjara turini aniqlaydi.

Kristal- oddiy ko'pburchak shaklidagi qattiq jism, unda elementar zarralar muntazam ravishda kristall panjara shaklida joylashgan.

Kristal cheklovchi elementlar:

· qirralar (silliq tekisliklar);

· qirralar (yuzlarning kesishish chiziqlari);

· vertex (qirralarning kesishish nuqtasi).

Kristalning tashqi shakli va uning ichki tuzilishi o'rtasidagi bog'liqlik

1. Yassi mashlar kristall yuzlariga mos keladi.

2. Qatorlar qirralarga mos keladi.

3. Tugunlar cho'qqilarga mos keladi.

Ammo faqat tekis to'r va qatorlar eng katta bo'lgan yuzlar va qirralarga mos keladi retikulyar zichligi- tekis to'rning birlik maydoniga yoki qator uzunligi birligiga to'g'ri keladigan tugunlar soni.

Bu erdan Eyler qonunni chiqardi: "Yuzlar va uchlar sonining yig'indisi qirralarning soni plyus 2 ga teng".

Kristallarning asosiy xossalari

Fazoviy panjara shaklidagi kristallarning muntazam ichki tuzilishi ularni belgilaydi eng muhim xususiyatlar:

1. Bir xillik- kristallning parallel yo'nalishdagi bir xil xossalari.

2. Anizotropiya– kristallning parallel bo‘lmagan yo‘nalishdagi turli xossalari (masalan, agar mineral cho‘zilish bo‘ylab tirnalgan bo‘lsa (“sten” - qarshilik) u holda uning qattiqligi 4,5 ga, ko‘ndalang yo‘nalishda bo‘lsa, qattiqligi 6 ga teng bo‘ladi. -6.5).

3. O'z-o'zini yo'q qilish qobiliyati- qulay o'sish sharoitida kristall muntazam ko'pburchak shaklini oladi.

4. Simmetriya.

Kristal simmetriya

Simmetriya – (yunoncha "sim" - o'xshash, "metrios" - o'lchov, masofa, kattalik) - ba'zi yordamchi geometrik tasvirlarga (to'g'ri chiziq, tekislik, nuqta) nisbatan kristalning bir xil yuzlari, qirralari, cho'qqilarining tabiiy takrorlanishi. Kristalning simmetriyasi aniqlanadigan yordamchi geometrik tasvirlar simmetriya elementlari deb ataladi.

Kristalning simmetriya elementlariga simmetriya o'qi (L - ingliz chizig'idan - chiziq), simmetriya tekisligi (P - inglizcha o'yindan - tekislik), simmetriya markazi (C - ingliz markazidan) kiradi.

Simmetriya o'qi- to'g'ri chiziq, 360 ° aylantirilganda, kristall o'zining dastlabki holatiga bir necha marta tekislanadi.

Elementar aylanish burchagi a - 60 °, 90 °, 120 °, 180 ° ga teng bo'lishi mumkin.

Simmetriya o'qining tartibi - kristalning 360 ° ga aylangandagi dastlabki holati bilan kombinatsiyalar soni.

Kristalda ikkinchi, uchinchi, to'rtinchi va oltinchi tartibli simmetriya o'qlari mumkin. Oltinchidan ko'ra beshinchi yoki kattaroq simmetriya o'qlari yo'q. Simmetriya o'qlarining tartibi L 6, L 4, L 3, L 2 bilan belgilanadi.

Xuddi shu tartibdagi simmetriya o'qlarining mumkin bo'lgan soni quyidagicha:

L 2 – 0, 1, 2, 3, 4, 6;

L 4 – 0, 1, 3;

Simmetriya tekisligi- kristallni ikkita oynaga o'xshash teng qismga bo'luvchi tekislik.

Simmetriya markazi- kristalning bir xil yuzlari, qirralari yoki uchlarini bir-biriga qarama-qarshi bog'laydigan chiziqlar kesishadigan va ikkiga bo'lingan kristall ichidagi nuqta. Ushbu ta'rifdan qoida kelib chiqadi: agar kristal simmetriya markaziga ega bo'lsa, unda uning har bir yuzi qarama-qarshi, teng, parallel va teskari yo'naltirilgan yuzga ega bo'lishi kerak.

Barcha mavjud simmetriya elementlarining yig'indisi odatda ular orasida tinish belgilarisiz bir qatorda yoziladi va birinchi navbatda simmetriya o'qlari eng yuqori tartibdan boshlab, so'ngra simmetriya tekisligi ko'rsatiladi. oxirgi joy, agar mavjud bo'lsa, simmetriya markazi qayd etiladi.

Kristallarning tasnifi

Ulardagi simmetriya elementlarining umumiyligiga asoslanib, kristallar sinflarga bo'linadi. 1830-yilda olim F.Gessel matematik hisob-kitoblar orqali kristallarda simmetriya elementlarining jami 32 xil birikmasi bo‘lishi mumkin degan xulosaga kelgan. Bu sinfni belgilaydigan simmetriya elementlari to'plamidir.

Singoniyalarda sinflar birlashtirilgan. Bir yoki bir nechta bir xil simmetriya elementlari bilan tavsiflangan sinflar bir tizimga birlashtirilgan. 7 ta singoniya ma'lum.

Simmetriya darajasiga ko'ra tizimlar kattaroq bo'linmalarga birlashtiriladi - toifalar: eng yuqori, o'rta, eng past (jadval).

Kristal shakllari

1. Oddiy - barcha yuzlar bir xil shaklga va bir xil o'lchamga ega bo'lgan kristallar. Oddiy shakllar orasida:

· yopiq - ularning qirralari bo'shliqni butunlay o'rab oladi (muntazam ko'pburchaklar);

· ochiq - ular bo'shliqni to'liq qamrab olmaydi va ularni yopish uchun boshqa oddiy shakllar (prizmalar va boshqalar) qo'llaniladi.

2. Oddiy shakllarning kombinatsiyasi - shakli va o'lchami bilan bir-biridan farq qiladigan yuzlar ishlab chiqilgan kristall. Kristalda juda ko'p turli xil qirralar mavjud bo'lgani uchun, bu kombinatsiyada juda ko'p oddiy shakllar mavjud.

Oddiy shakllarning nomenklaturasi

Ism yuzlar soniga, yuzlarning shakliga va shaklning ko'ndalang kesimiga asoslangan. Oddiy shakllarning nomlari yunoncha atamalardan foydalanadi:

· mono- bitta, faqat;

· di, bi- ikki, ikki marta;

· uch– uch, uch, uch marta;

· tetra- to'rt, to'rt, to'rt marta;

· penta- besh, besh;

· hexa- olti, olti;

· okta- sakkiz, sakkiz;

· dodeka- o'n ikki, o'n ikki;

· hedron- chekka;

· gonio- burchak;

· sin- o'xshash;

· pinakos- stol, taxta;

· Kline- egilish;

· poli- juda ko'p;

· skalenos- qiyshiq, notekis.

Masalan: pentagondodekaedr (besh, burchak, o'n ikki - 12 beshburchak), tetragonal dipiramida (poyda to'rtburchak va ikkita piramida).

Kristallografik eksa tizimlari

Kristallografik o'qlar– x o‘qi III, y o‘qi II, z o‘qi sifatida qabul qilingan uning qirralariga parallel bo‘lgan yo‘nalishlar.

Kristallografik o'qlarning yo'nalishlari fazoviy panjara qatorlari bilan mos keladi yoki ularga parallel. Shuning uchun, ba'zan I, II, III o'qlarning belgilari o'rniga a, b, c segmentlarining belgilari qo'llaniladi.

Kristallografik o'qlarning turlari:

1. To'rtburchak uch o'qli tizim (2-rasm). Yo'nalishlar bir-biriga perpendikulyar yo'naltirilganda paydo bo'ladi. Kub (a=b=c), tetragonal (a=b≠c) va rombik (a≠b≠c) sistemalarda qoʻllaniladi.

2. To'rt o'qli tizim (3-rasm). To'rtinchi o'q vertikal yo'naltirilgan va unga perpendikulyar tekislikda uchta o'q 120 ° dan o'tkaziladi. Olti burchakli va trigonal tizimlarning kristallari uchun ishlatiladi, a=b≠c

3. Egiluvchan tizimi (4-rasm). a=g=90°, b≠90°, a≠b≠c. Monoklinik kristallarni o'rnatish uchun ishlatiladi.

4.
Oblik tizim (5-rasm). a≠g≠b≠90°, a≠b≠c. Triklinik kristallar uchun ishlatiladi.

Butun sonlar qonuni

Bu kristallografiyaning eng muhim qonunlaridan biri bo'lib, uni Xaui qonuni, qo'sh munosabatlarning ratsionallik qonuni, parametr munosabatlarining ratsionallik qonuni deb ham ataladi. Qonunda shunday deyilgan: "Kristalning har qanday ikki yuzi bilan uning uchta kesishgan chetida kesilgan parametrlarning ikki barobar nisbati butun sonlar va nisbatan kichik sonlar nisbatlariga tengdir".

1. O nuqtada kesishuvchi uchta parallel bo'lmagan qirralarni tanlang. Biz bu qirralarni kristallografik o'qlar sifatida olamiz. (6-rasm).

2. Kristalda ikkita A 1 B 1 C 1 va A 2 B 2 C 2 yuzlarini tanlaymiz va A 1 B 1 C 1 tekislik A 2 B 2 C 2 tekislikka parallel emas va nuqtalar ustida yotadi. kristallografik o'qlar.

3. Kristallografik o'qlarda yuzlar tomonidan kesilgan segmentlar yuz parametrlari deb ataladi. Bizning holatlarimizda OA 1, OA 2, OB 1, OB 2, OC 1, OC 2.

, bu yerda p, q, r ratsional va nisbatan kichik sonlar.

Qonun kristall panjaraning tuzilishi bilan izohlanadi. O'qlar sifatida tanlangan yo'nalishlar fazoviy panjara qatorlariga mos keladi.

Yuz belgilari

Yuz belgisini olish uchun kristallni mos keladigan kristallografik o'qlarga o'rnatishingiz kerak, so'ngra tanlang yagona yuz- har bir kristallografik o'q bo'ylab parametrlari o'lchov birligi sifatida (boshqacha aytganda, masshtab segmenti sifatida) olinadigan yuz. Natijada, parametrlar nisbati yuzning kristallografik o'qlardagi holatini tavsiflaydi.

Parametrlarni emas, balki foydalanish uchun qulayroqdir yuz indekslari– parametrlarga teskari qiymatlar: . Indekslar jingalak shaklda yoziladi (masalan, oddiy shaklni bir butun sifatida tavsiflang (hkl) yoki (hhl)) yoki qavslar (to'g'ridan-to'g'ri ma'lum bir yuzga ishora qiladi, masalan. (hhl) yoki (hlh) ), tinish belgilarisiz. Agar manfiy indeks olinsa, u vektor belgisi bilan ko'rsatilishi mumkin - (hkl). Pastki yozuvlar (321), (110) yoki (hk0) kabi raqamli qiymatlar bilan ham ko'rsatilishi mumkin. "0" yuzning o'qga parallel ekanligini anglatadi.

Kristal hosil bo'lish yo'llariV

Kristallar materiyaning barcha agregat holatidan ham tabiiy, ham laboratoriya sharoitida hosil bo'lishi mumkin.

Gazsimon holat - qor parchalari (muz kristallari), sovuq, blyashka, mahalliy oltingugurt (vulqon otilishi paytida oltingugurt kristallari kraterlar devorlariga joylashadi); sanoatda - yod kristallari, magniy. Sublimatsiya- gazsimon moddadan kristallar hosil bo'lish jarayoni.

Suyuq holat - eritma va eritmadan kristallarning hosil bo'lishi. Barcha intruziv jinslarning shakllanishi asosiy omil haroratning pasayishi bo'lgan eritmalardan (mantiya magmatik eritmalari) sodir bo'ladi. Lekin eng keng tarqalgani eritmalardan kristallarning hosil bo'lishidir. Tabiatda bu jarayonlar eng keng tarqalgan va intensivdir. Eritmalardan kristallarning hosil bo'lishi, ayniqsa, ko'llarni quritish uchun xarakterlidir.

Qattiq holat, asosan, amorf moddaning kristall moddaga o'tish jarayoni (dekristallanish) tabiiy sharoitlar Bu jarayonlar qachon faol bo'ladi yuqori haroratlar ah va bosim.

Kristallarning ko'rinishi

Eritmalar ulardagi moddaning kontsentratsiyasi darajasida farqlanadi:

· to'yinmagan (to'yinmagan) - siz moddani qo'shishingiz mumkin va u eritishda davom etadi;

· to'yingan - moddaning qo'shilishi uning erishiga olib kelmaydi, u cho'kadi;

· o'ta to'yingan (o'ta to'yingan) - moddaning konsentratsiyasi eruvchanlik chegarasidan sezilarli darajada oshib ketgan sharoitda to'yingan eritma o'zini topsa hosil bo'ladi; Erituvchi avval bug'lana boshlaydi.

Masalan, NaCl ning kristall yadrosining hosil bo'lishi:

1. Bir o'lchovli kristal (ionlarning tortilishi tufayli qator hosil bo'ladi), (7-rasm);

2. 2D kristall (tekis to'r), (8-rasm);

3. Birlamchi kristall panjara (taxminan 8 birlik hujayradan iborat kristalli yadro), (9-rasm).

Har bir kristalning o'ziga xos hosil bo'lish zanjiri bor (tuz kristalli uchun - kub), lekin mexanizm har doim bir xil bo'ladi. Haqiqiy sharoitda, qoida tariqasida, kristallanish markazi begona nopoklik (qum donasi) yoki kristall quriladigan moddaning eng kichik zarrasi hisoblanadi.

Kristal o'sishi

Bugungi kunda kristall o'sishini tavsiflovchi ikkita asosiy nazariya mavjud. Ulardan birinchisi Kossel-Stranskiy nazariyasi deb ataladi (10-rasm). Ushbu nazariyaga ko'ra, zarralar eng katta energiya ajralib chiqadigan tarzda kristallga ustunlik bilan yopishadi. Buni energiya chiqarilsa, har qanday jarayon "osonroq" bo'lishi bilan izohlash mumkin.

A– maksimal energiya miqdori chiqariladi (zarracha bu uchburchak burchakka urilganda).

B– kamroq energiya chiqariladi (dihedral burchak).

IN- minimal energiya chiqariladi, eng kam ehtimol.

O'sish jarayonida zarralar birinchi navbatda o'z o'rniga tushadi A, keyin ichida B va nihoyat IN. Kristalda yangi qatlamning o'sishi qatlamning qurilishi tugagunga qadar boshlanmaydi.

Ushbu nazariya yuzlarning qatlam-qatlam o'sishi mexanizmi bilan ideal silliq yuzli kristallarning o'sishini to'liq tushuntiradi.

Ammo 20-asrning 30-yillarida kristallning qirralari har doim buzilgan yoki qandaydir nuqsonlarga ega ekanligi isbotlangan, shuning uchun haqiqiy sharoitda kristalning qirralari ideal silliq tekisliklardan uzoqdir.

Ikkinchi nazariyani G.G. Lemmlein, kristall yuzlarning ideal emasligini hisobga olib, dislokatsiya (dislokatsiya o'sishi) - siljish nazariyasini ishlab chiqdi. Vintning dislokatsiyasi tufayli kristall yuzasida har doim "qadam" mavjud bo'lib, o'sib borayotgan kristalning zarralari eng oson biriktiriladi. Dislokatsiya nazariyasi va, in xususan, vint dislokatsiyasi nazariyasi (11, 12-rasm), har doim yuzlarning uzluksiz o'sishi uchun imkoniyat yaratadi, chunki dislokatsiyalangan kristall panjaraga zarrachaning qulay biriktirilishi uchun har doim joy mavjud. Bunday o'sish natijasida yuzning yuzasi spiral tuzilishga ega bo'ladi.

Ikkala nazariya ham, mukammal va nomukammal kristall o'sishi, bir-birini to'ldiradi, ularning har biri bir xil qonunlar va printsiplarga asoslanadi va kristall o'sishining barcha masalalarini tavsiflashga to'liq imkon beradi.

Yuzning o'sish sur'ati

Keng ko'tarilish tezligi- ma'lum bir yuz vaqt birligida harakatlanadigan uning tekisligiga normal segmentning o'lchami (13-rasm).

Turli xil kristall yuzlarning o'sish tezligi boshqacha. Yuqori o'sish tezligiga ega bo'lgan qirralarning hajmi asta-sekin kamayadi, o'sish tezligi past bo'lgan o'sib borayotgan qirralar bilan almashtiriladi va kristall yuzasidan butunlay yo'q bo'lib ketishi mumkin. (14-rasm). Avvalo, kristalda eng yuqori retikulyar zichlikka ega yuzlar rivojlanadi.

Kenar o'sish tezligi ko'plab omillarga bog'liq:

ichki va tashqi. Ichki omillardan yuzlarning o'sish tezligiga eng katta ta'sir ularning retikulyar zichligi bo'lib, bu Bravais qonuni bilan ifodalanadi: "Kristal yuqori retikulyar zichlikka ega va eng past o'sish tezligiga ega yuzlar bilan qoplangan".

O'sib borayotgan kristall shakliga ta'sir qiluvchi omillar

Omillar ichki (ionlar yoki atomlar yoki kristall panjaraning xususiyatlariga bevosita bog'liq bo'lgan) va tashqi: bosimga, shuningdek:

1. Konsentratsiya oqimlari. Eritmada kristall o'sganda, uning yaqinida bir oz yuqoriroq harorat (zarralar iloji boricha ko'proq energiya chiqishi uchun biriktiriladi) va eritma zichligi pasaygan (o'sayotgan kristall oziqlanadi) (1-rasm). 15). Eritganda, buning aksi sodir bo'ladi.

Oqimlar ikki tomonlama rol o'ynaydi: doimiy ravishda yuqoriga qarab harakatlanuvchi oqimlar materiyaning yangi qismlarini olib keladi, lekin ular kristallarning shaklini ham buzadi. Zaryadlash faqat pastdan, yon tomondan kamroq va yuqoridan deyarli yo'q. Laboratoriya sharoitida kristallarni o'stirishda ular kontsentratsiya oqimlarining ta'sirini bartaraf etishga harakat qiladilar, buning uchun ular turli xil usullardan foydalanadilar: kristallni dinamik o'stirish usuli, eritmani sun'iy aralashtirish usuli va boshqalar.

2. Eritmaning konsentratsiyasi va harorati. Har doim kristallarning shakliga ta'sir qiling.

Eritma kontsentratsiyasining alum kristallari shakliga ta'siri (kontsentratsiya 1 dan 4 gacha ko'tariladi):

1 – oktaedr shaklidagi kristall;

2.3 - bir nechta oddiy shakllarning kombinatsiyasi;

4 - oktaedr yuzining ustun rivojlanishi bilan kristall, shakli sharsimon yaqinlashadi.

Haroratning epsomitga ta'siri:

Harorat ko'tarilgach, epsomit kristallari past haroratlarda qalinroq prizmatik shakllarga ega bo'ladilar, ular ingichka linzaga ega bo'ladilar.

3. Chet moddasining aralashmalari. Misol uchun, alumning oktaedri boraks bilan aralashtirilgan eritmada o'stirilganda kubga aylanadi.

4. Boshqalar.

Faset burchaklarining doimiylik qonuni

XVII asr o'rtalarida, 1669 yilda daniyalik olim Steno bir nechta kvarts kristallarini o'rganib chiqdi va kristal qanchalik buzilgan bo'lsa ham, yuzlar orasidagi burchaklar o'zgarmasligini tushundi. Dastlab, qonunga sovuqqonlik bilan munosabatda bo'lishdi, lekin 100 yil o'tgach, Lomonosov va frantsuz olimi Rome-Delisl tomonidan bir-biridan mustaqil ravishda olib borilgan tadqiqotlar bu qonunni tasdiqladi.

Bugungi kunda qonun boshqa nomga ega - Steno-Lomonosov-Romais-Delisle qonuni). Faset burchaklarining doimiyligi qonuni: "Bir xil moddaning barcha kristallarida mos keladigan yuzlar va qirralarning orasidagi burchaklar doimiydir." Bu qonun kristall panjaraning tuzilishi bilan izohlanadi.

Yuzlar orasidagi burchaklarni o'lchash uchun goniometr ishlatiladi (o'tkazgich va o'lchagich aralashmasiga o'xshash). Aniqroq o'lchovlar uchun E.S. tomonidan ixtiro qilingan optik goniometr ishlatiladi. Fedorov.

Moddaning kristall yuzlari orasidagi burchaklarni bilib, moddaning tarkibini aniqlash mumkin.

Kristallarning o'zaro o'sishi

Kristalli o'sishlar orasida ikkita asosiy guruh ajralib turadi:

1. Noto'g'ri - kosmosda o'zaro bog'lanmagan yoki biron bir tarzda yo'naltirilmagan kristallarning o'zaro o'sishi (druz).

2. Tabiiy:

· parallel;

· ikki barobar.

Parallel ulanish kristallar bir xil moddaning bir nechta kristallari bo'lib, ular turli o'lchamlarda bo'lishi mumkin, lekin bir-biriga parallel ravishda yo'naltirilgan bu o'sishdagi kristall panjara to'g'ridan-to'g'ri bir butunga bog'langan;

Scepterga o'xshash sintez- kichikroq kvarts kristallari katta kristall bilan birga o'sadi.

Dubllar

Ikki marta- ikkita kristalning tabiiy birikmasi, unda bir kristal boshqasining oyna tasviri yoki egizakning yarmi ikkinchisidan 180 ° burilish orqali olingan. Mineralogiya nuqtai nazaridan, har qanday egizakda ichki reentrant burchak doimo ko'rinadi (16-rasm).

Ikkilamchi elementlar:

1. Egizak tekislik - egizakning ikki qismi aks ettirilgan tekislik.

2. Egizak o'q - o'q, atrofida aylantirilganda egizakning yarmi ikkinchisiga aylanadi.

3. Birikish tekisligi - bu egizakning ikki qismi bir-biriga tutashgan tekislik. Ayniqsa, egizak tekislik va termoyadroviy tekislik mos keladi, lekin ko'p hollarda bunday emas.

Egizakning barcha uch elementining kombinatsiyasi va xarakteri egizaklik qonunlari bilan belgilanadi: "shpinel", "Gallic" va boshqalar.

Nihol egizaklari- bir kristal boshqa kristal orqali o'sadi. Agar bir nechta kristallar ishtirok etsa, shunga ko'ra tee, quadlar va boshqalar ajralib turadi. (kristallar soniga qarab).

Polisintetik egizaklar- har ikki qo'shni bir-biriga qarab egizak yo'nalishda joylashgan va biridan o'tadigan kristallar bir-biriga parallel ravishda yo'naltirilgan bir qator egizak kristallar (17-rasm).

Tabiiy kristallarda polisintetik egizak ko'pincha ingichka parallel lyuk shaklida (egizak tikuv) paydo bo'ladi.

Tabiiy kristallarning shakllari

Kristallar orasida quyidagilarni ajratish odatiy holdir:

· mukammal- bir xil oddiy shakldagi barcha yuzlari o'lchamlari, konturlari, kristall markazidan masofasi bir xil bo'lgan kristallar;

· haqiqiy- ideal shakllardan ma'lum og'ishlarga duch kelish.

Tabiiy (haqiqiy) kristallarda bir xil shakldagi yuzlarning notekis rivojlanishi pastki simmetriya taassurotini yaratadi. (18-rasm).

Haqiqiy kristallarda yuzlar matematik jihatdan to'g'ri tekisliklardan uzoqdir, chunki Haqiqiy kristallarning yuzlarida soyalar, naqshlar, chuqurliklar, o'sishlar shaklida turli xil asoratlar mavjud, ya'ni. haykallar. Bular mavjud: parketga o'xshash naqsh, chekkadagi soyalar, vicinallar (ular kristall chetining kichik qismlari, chekka yo'nalishidan biroz siljigan). Haqiqiy kristallarda murakkab kristall shakllari juda keng tarqalgan.

Oddiy o'sish sharoitidan og'ish bo'lsa, skelet kristallari– qirralari va cho‘qqilari asosan rivojlangan, qirralari esa rivojlanishda orqada qoladigan kristallar (masalan, qor parchalari). Skeletka qarshi kristallar- qirralari asosan rivojlanadi, qirralari va tepalari rivojlanishda orqada qoladi (kristal yumaloq shaklga ega, olmos ko'pincha bu shaklda topiladi).

Bundan tashqari, buralgan, bo'lingan va deformatsiyalangan kristallar mavjud.

Kristallarning ichki tuzilishi

Kristallarning ichki tuzilishi ko'pincha zonaldir. Har bir o'zgarish kimyoviy tarkibi kristall o'sadigan eritma o'z qatlamini keltirib chiqaradi. Zona tuzilishi pulsatsiyalar va oziqlantiruvchi eritmalarning kimyoviy tarkibidagi o'zgarishlarga bog'liq, ya'ni. Yoshligida kristall nima bilan oziqlanganiga qarab, u, masalan, zonalarning rangi o'zgaradi.

Ko'ndalang sinish sektorli tuzilishni ko'rsatadi, rayonlashtirish bilan chambarchas bog'liq va muhit tarkibidagi o'zgarishlardan kelib chiqadi.

Kristallardagi qo'shimchalar

Barcha qo'shimchalar bir hil va heterojen bo'linadi. Ular, shuningdek, shakllanish vaqtiga ko'ra quyidagilarga bo'linadi:

1. Qoldiq (relikt) - kristall o'sishidan oldin mavjud bo'lgan moddani ifodalovchi qattiq faza.

2. Singenetik - kristallarning o'sishi bilan paydo bo'lgan qo'shimchalar.

3. Epigenik - kristallar hosil bo'lgandan keyin paydo bo'lgan.

Kristallografiya uchun qoldiq va singenetik qo'shimchalar katta qiziqish uyg'otadi.

Kristallardagi inklyuziyalarni o'rganish usullari

I.P. Ermakov va Yu.A. Dolgov inklyuziyalarni o'rganishga katta hissa qo'shdi va bugungi kunda kristallardagi inklyuziyalarni o'rganishning ikkita asosiy usuli mavjud:

1. Gomogenlash usuli- qo'shimchalarni bir hil holatga aylantirish printsipiga asoslangan usullar guruhi; Bunga odatda isitish orqali erishiladi. Misol uchun, kristalldagi pufakchalar suyuqlik bilan ifodalanadi va ma'lum bir haroratga qizdirilganda ular bir hil bo'ladi, ya'ni. suyuqlik gazga aylanadi. Asosan, bu usul shaffof kristallarda ishlaydi.

2. Ta'riflash usuli- harorat va bosimni o'zgartirish orqali kristall va uning qo'shimchalari muvozanatdan chiqariladi va qo'shimchalar portlashga olib keladi.

Natijada, inklyuziya shaklida gazlar, suyuqliklar yoki qattiq fazani o'z ichiga olgan kristall hosil bo'lish harorati va bosimi to'g'risida ma'lumotlar olinadi.

Yaxshi ishingizni bilimlar bazasiga yuborish oddiy. Quyidagi shakldan foydalaning

Bilimlar bazasidan o‘z o‘qishida va faoliyatida foydalanayotgan talabalar, aspirantlar, yosh olimlar sizdan juda minnatdor bo‘ladi.

http://www.allbest.ru/ saytida joylashtirilgan

1 . umumiy xususiyatlar geologik fanlar

Minerologiya, kristallografiya va petrografiya fanlari tarixan Yerning moddiy tarkibi, tuzilishi va rivojlanish tarixi haqidagi fandan paydo bo'lgan. geologiya.

Kristallografiya turli minerallarni tashkil etuvchi kristallarning hosil bo‘lishi, shakli va fizik-kimyoviy xossalarini o‘rganadi.

Metallografiya-metallarning tuzilishi va xossalarini o‘rganuvchi hamda ularning tarkibi, tuzilishi va xossalari o‘rtasidagi bog‘liqlikni o‘rnatuvchi fan.

Mineralogiya minerallar deb ataladigan tabiiy kimyoviy birikmalar haqidagi fan sifatida ajralib turdi. Mineralogiya foydali qazilmalarning tarkibi va tuzilishini, ularning hosil boʻlish sharoitlarini va oʻzgarishlarini oʻrganadi.

Petrografiya-tog‘ jinslari, ularning tarkibi, tuzilishi, tasnifi va paydo bo‘lish sharoitlari haqidagi fan.

Bu fanlar metallurgiya va boshqa sanoat tarmoqlarining amaliy ehtiyojlari bilan uzviy bog’liqdir. Minerallardan foydalanmaydigan biron bir sanoat yo'q tabiiy shakl, yoki ulardan olingan har qanday komponentlar. Foydali qazilmalar, ularning tarkibi, turli xossalari va amaliy qo‘llanish sohalarini bilish sanoatning turli tarmoqlarida ishlaydigan mutaxassislar uchun zarurdir.

Mminerallar Yer qobig'ida, suv qobig'ida yoki atmosferada turli fizik va kimyoviy jarayonlar natijasida (hech qanday aralashuvsiz) hosil bo'lgan kimyoviy elementlar yoki birikmalardir.

Minerallar bittadan iborat bo'lishi mumkin kimyoviy element: olmos (C); grafit (C); oltingugurt (S); oltin (Au) yoki doimiy yoki o'zgaruvchan tarkibli birikmalar bo'lishi mumkin:

Doimiy tarkibdagi birikmalar (ko'chki shpati; kvarts; kaltsiy)

O'zgaruvchan tarkibli birikmalar: Mg 2 (SiO 4) forsteritdan Fe 2 (SiO 4) fayalitgacha tarkibga ega bo'lgan olivinlar.

Ko'pgina minerallar qattiq, kristalli moddalardir. Garchi alohida minerallar kriptokristalin shaklda (odatda kolloid dispers) holatda bo'lsa ham.

Tabiatda minerallar mayda zarrachalar shaklida tarqalishi yoki katta to'planishi mumkin. Bunday holda, xuddi shu moddaning minerallarini topish mumkin turli shakllarda. Bu har qanday jins tarkibiga kiruvchi minerallarni tashqi aniqlashda qiyinchiliklar tug'diradi.

Hozirgi vaqtda 3800 ga yaqin turli foydali qazilmalar ma'lum bo'lib, ulardan faqat 250-300 tasi keng tarqalgan va amaliy ahamiyatga ega. Bular qora, rangli va nodir metallar rudalari, ishlab chiqarish uchun xom ashyo qurilish materiallari, kimyo sanoati uchun xom ashyo, qimmatbaho va boshqa toshlar.

Minerallar atomlarning muntazam, muntazam joylashuviga ega bo'lganligi sababli, kristalli tuzilishi tufayli minerallar tarkibiga suyuqliklar, gazlar, sun'iy moddalar kirmaydi. qattiq moddalar va tabiiy atmosfera moddalari.

Minerallar kimyoviy tarkibi va kristall tuzilishi bilan bir-biridan farq qiladi.

Bir xil kristall tuzilishga ega bo'lgan, ammo kimyoviy tarkibida farq qiladigan minerallar deyiladi izomorf.

Kimyoviy tarkibi bir xil, ammo kristall tuzilmalari har xil bo'lgan minerallar deyiladi polimorfik(polimorf minerallarga misol: olmos va grafit).

1.1 Minerallarning morfologiyasi (minerallarning tabiatda paydo bo'lish shakllari)

Tabiatda minerallar quyidagi shaklda uchraydi:

Monokristallar;

Ikkilik;

Agregatlar.

Ikki marta ular ikkita kristalning bunday tabiiy birikmasini chaqirishadi, bunda bir individ boshqasidan ma'lum bir tekislikda aks ettirish (egizak) yoki ma'lum bir o'q (egizak) atrofida aylanish orqali olinishi mumkin.

Ko'pincha minerallar tasodifiy, tartibsiz o'sish shaklida yuzaga keladi. birliklar. Agregatlar bitta mineralning kristallaridan (monomineral agregatlar) yoki bir nechta agregatlardan (polimineral agregatlar) iborat bo'lishi mumkin.

Hajmi bo'yicha birliklar quyidagilarga bo'linadi:

Qo'pol taneli (5 mm dan ortiq);

O'rta donali (1-5 mm);

Yupqa taneli (1 mm dan kam).

Agregatlarni tashkil etuvchi donalarning shakllari quyidagilardir: qichitqi, tolali, tuproqsimon. Agregatlarning quyidagi morfologik turlari ajratiladi:

Druzenlar balandligi va yo'nalishi har xil, lekin bir uchida umumiy tekis yoki botiq asosga biriktirilgan yaxshi shakllangan kristallarning o'zaro o'sishi.

Sekretsiya - bu jinslardagi bo'shliqlarni to'ldiradigan mineral tuzilmalar. Bo'shliqlarni to'ldirish ularning devorlariga atrof-muhitdan markazga asta-sekin moddalarning cho'kishi natijasida yuzaga keladi.

Konkretsiyalar odatda radiusli yoki qobiqqa o'xshash tuzilishga ega bo'lgan yumaloq shakldagi shakllanishlardir. Sekretsiyadan farqli o'laroq, moddaning cho'kishi markazdan periferiyaga sodir bo'ladi.

Oolitlar konsentrik qobiqsimon tuzilishga ega bo'lgan kichik sharsimon shakllanishlardir.

Psevdolitlar shakli oolitlarga o'xshash, ammo konsentrik qobiqsimon tuzilishga ega bo'lmagan shakllanishlardir.

Dendritlar paporotnik barglari va daraxt shoxlariga o'xshash daraxtga o'xshash agregatlardir.

1.2 Jismoniy xususiyatlar minerallar

Minerallarning tashqi xususiyatlariga ko‘ra aniqlash imkonini beruvchi asosiy fizik xossalariga quyidagilar kiradi: rangi, chiziq rangi, xiralashishi, yaltiroqligi, shaffoflik darajasi, qattiqligi, yorilishi, sinishi, solishtirma og‘irligi, magnitlanishi, mo‘rtligi, egiluvchanligi, egiluvchanligi, va boshqalar.

Rang minerallarning xarakterli fizik xususiyatlaridan biridir. Xuddi shu mineral kimyoviy tarkibi, tuzilishi, mexanik va kimyoviy aralashmalariga qarab, turli xil rangga ega bo'lishi mumkin. Rangga ko'ra, foydali qazilmalarning hosil bo'lish sharoitlari va ularning ma'lum bir konga tegishli ekanligini aniqlash mumkin.

Akademik A.E. Fersman mineral ranglarning uch turini aniqlaydi: idioxromatik, alloxromatik va psevdoxromatik.

Idioxromatik - mineralning o'ziga xos rangi.

Alloxromatik - bu mineralda begona mexanik aralashmalar mavjudligining natijasidir.

Psevdoxromatik - har qanday ichki yoriqlardan yorug'lik nurlarining diffraktsiyasi hodisasi.

Chiziq rangi- sirlanmagan chinni plastinkada mineral qoldirgan iz. Bu maydalangan mineral kukunning rangi.

Xiralashgan- mineralning yupqa sirt qatlamidagi asosiy rangdan tashqari, qo'shimcha rangga ega bo'lgan hodisasi.

Yirilish- ba'zi minerallarning silliq, tekis, yaltiroq yuzalar hosil bo'lishi bilan ma'lum tekisliklar bo'ylab bo'linish yoki bo'linish qobiliyati.

1.3 Minerallarning genezisi (taxminantabiatda minerallarning hosil bo'lishi)

Mineral hosil bo'lish jarayonlarini quyidagilarga bo'lish mumkin:

1) endogen (erning ichida paydo bo'lgan va magmatik faoliyat bilan bog'liq);

2) ekzogen (er yuzasida yuzaga keladigan, atmosfera omillari va suvli eritmalar yuzasida, shuningdek, organizmlarning biokimyoviy faolligida (oksidlanish, parchalanish) namoyon bo'ladi);

3) Metamorfik (fizikaviy va kimyoviy sharoitlar o'zgarganda ilgari hosil bo'lgan jinslarning o'zgarishi natijasida yuzaga keladi.

Paragenehhisoblanadiminerallar.

Paragenez - bu minerallarning umumiy hosil bo'lish jarayoni tufayli tabiatda birgalikda paydo bo'lishi. Minerallar ketma-ket yoki bir vaqtning o'zida hosil bo'lishi mumkin.

1.4 PetrografiyaI

Petrografiya- jinslar, ularning mineral va kimyoviy tarkibi, tuzilishi, tarqalishi va hosil bo'lish sharoitlarini o'rganadigan fan.

Toshlar yer qobig'ining katta maydonlarini egallagan, ko'p yoki kamroq doimiy kimyoviy va mineral tarkibga ega bo'lgan mineral agregatlar. Tog' jinslari bir mineraldan iborat monomineral yoki bir nechta minerallarni o'z ichiga olgan polimineral bo'lishi mumkin

Monomineral jinslar - ohaktosh va marmar (kaltsit mineralidan iborat), kvartsit (kvarsdan iborat).

Polimineral jinslar - granit (tog' jinslarini hosil qiluvchi asosiy minerallar dala shpati (mikroklin, ortoklaz, plagioklaz), kvarts va slyuda (biotit, muskovit).

Tog' jinslarining mingga yaqin turlari ma'lum bo'lib, ular hosil bo'lish (genezis) shartlariga ko'ra uch sinfga bo'linadi:

1. Magmatik( yoki magmatik). Ular Yerning ichaklarida yoki uning yuzasida muzlagan magmadan hosil bo'ladi, ular tipik yuqori haroratli tuzilmalardir;

2. Cho‘kindi. Ular ilgari hosil bo'lgan tog' jinslarini yo'q qilish natijasida to'ldirilgan va o'zgartirilgan mahsulotlar, organizmlarning qoldiqlari va ularning hayotiy faoliyati mahsulotlari; choʻkindi jinslarning hosil boʻlishi Yer yuzasida normal harorat va normal bosimda, asosan, suv muhitida sodir boʻladi.

3. Metamorfik. Shakllangan katta chuqurliklar turli endogen jarayonlar taʼsirida choʻkindi va magmatik jinslarning oʻzgarishi (yuqori harorat va bosim, magmadan ajralib chiqadigan gazsimon moddalar va boshqalar).

2 . Kristallografiya asoslari

Kristallografiya quyidagilarga bo'linadi: geometrik kristallografiya, kristall kimyoviy va fizik kristallografiya.

Geometrik kristallografiya ko'rib chiqmoqda umumiy naqshlar ularning kristallarini hosil qiluvchi kristall moddalarning qurilishi, shuningdek, kristallarning simmetriyasi va sistematikasi.

Kristallar kimyosi kristall moddalarning tuzilmalari va kimyoviy xossalari o'rtasidagi bog'liqlikni, shuningdek kristall tuzilmalarning tavsifini o'rganadi.

Fizik kristallografiya kristalllarning fizik xossalarini (mexanik, optik, issiqlik, elektr va magnit) tavsiflaydi.

2 .1 Asoslargeometrik kristallografiya

Kristal holatining xususiyatlari. "Kristal" so'zi har doim u yoki bu shakldagi ko'pburchak g'oyasi bilan bog'liq. Biroq, kristalli moddalar nafaqat ma'lum bir shakldagi shakllanishlarni hosil qilish qobiliyati bilan tavsiflanadi. Kristal jismlarning asosiy xususiyati ularning anizotropiya- bir qator xossalarning (chiqish kuchi, issiqlik o'tkazuvchanligi, siqilish va boshqalar) kristaldagi yo'nalishga bog'liqligi.

Creepo'latlar- geometrik muntazam ko'pburchaklar shaklida hosil bo'lgan qattiq jismlar.

a) tosh tuzi; b) kvarts; c) magnetit

1-rasm. Kristallar

Kristallni ushlab turish elementlari quyidagilardir: tekisliklar - qirralarning; yuzlarning kesishish chiziqlari - qovurg'alar; qovurg'alarning kesishish nuqtalari - cho'qqilari.

http://www.allbest.ru/ saytida joylashtirilgan

http://www.allbest.ru/ saytida joylashtirilgan

Shakl 2. Kristallni ushlab turish elementlari

Kristallardagi elementar zarralar (atomlar, ionlar yoki molekulalar) fazoviy panjara shaklida joylashgan.

Fazoviy panjara - bir-biriga parallel yo'naltirilgan va butun yuzlar bo'ylab qo'shni bo'lgan teng parallelepipedlarning uchlarida joylashgan, bo'shliqni bo'shliqlarsiz to'ldiruvchi nuqtalar tizimi.

Shakl 3. Kristalning fazoviy panjarasi

mineral kristalli plastik metall

Kristalning fazoviy panjarasini tashkil etuvchi elementar parallelepipedlar deyiladi elementar hujayralar.

Bunday hujayraning parametrlari quyidagilardir: asosiy o'qlar sifatida qabul qilingan orasidagi uchta burchak va bu o'qlar bo'ylab tugunlar orasidagi masofalarning uchta segmenti (A, B, C).

4-rasm. Birlik yacheyka parametrlari

Kristallardagi zarrachalarning fazoviy panjara shaklida ma'lum bir joylashuvi ketma-ketlikni aniqlaydi. maxsus xususiyatlar kristalli moddalar - bir hillik, anizotropiya, o'z-o'zini kesish qobiliyati, ya'ni. muntazam ko'pburchaklar shaklida o'sadi).

Bir xillik kristallarning xossalari uning barcha nuqtalarida bir xil ekanligini bildiradi.

Anizotropiya kristallar ularning fizik xususiyatlarining ko'pchiligining (mexanik, optik va boshqalar) turli yo'nalishlaridagi tengsizligida yotadi.

O'z-o'zini yo'q qilish qobiliyati qulay o'sish sharoitida ular muntazam ko'pburchaklarni hosil qiladi, ularning yuzlari fazoviy panjaraning tekis to'rlaridir.

Agar siz noto'g'ri shakldagi kristall bo'lagini tegishli sharoitlarda eritma ichiga joylashtirsangiz, u holda bir muncha vaqt o'tgach, u qirralarga ega bo'ladi va ma'lum bir moddaning kristallariga xos bo'lgan muntazam ko'pburchak shaklini oladi.

To'yingan eritmadagi tosh tuzining kub kristalidan kesilgan to'pni yana kub kristaliga aylantirish.

Shakl 5. Transformatsiya sxemasi

Mineral kristallari ko'pincha ma'lum bir turdagi yuzlarning mavjudligi bilan tavsiflanadi, ammo kamdan-kam hollarda bir xil mineral kristallarining tashqi shakllari shakllanish sharoitlariga qarab farq qilishi mumkin.

Kristallarni o'rganish uchun muhim Geometrik kristallografiya qonunlariga ega.

Birinchi qonun:Faset burchaklarining doimiylik qonuni-Qonun devori: bir moddaning turli kristallari uchun, hajmi va shaklidan qat'i nazar, berilgan sharoitlarda mos keladigan yuzlar o'rtasida doimiy bo'ladi.

Rasm 6. Har xil kvarts kristallari

Ikkinchi Qonun-parametr munosabatlarining ratsionallik qonuni. Ayui qonuni.

Bitta kristallda faqat yuz parametrlari ratsional sonlar kabi asosiy sifatida qabul qilingan oddiy shaklning yuzlari parametrlariga tegishli bo'lgan raqamlar bo'lishi mumkin.

Kristal simmetriya

Kristal simmetriya bu kristalldagi bir xil yuzlar, qirralar va burchaklarning tabiiy takrorlanishida yotadi.

Simmetriya kuzatiladigan odatiy tasvirlar simmetriya elementlari deb ataladi. Bularga quyidagilar kiradi: simmetriya tekisligi, simmetriya o'qi, markaz va cho'qqi.

Simmetriya tekisligi kristall ko'pburchakni ikkita teng qismga bo'luvchi xayoliy tekislik bo'lib, ulardan biri ikkinchisining oyna tasviri.

Kristallardagi simmetriya tekisliklari soni P harfi bilan simmetriya tekisligining shartli belgisi oldiga qo'yilgan raqam bilan ko'rsatiladi.

Kristallar to'qqizdan ortiq simmetriya tekisligiga ega bo'lishi mumkin emas.

Simmetriya o'qi- kristall orqali o'tadigan xayoliy to'g'ri chiziq va uning atrofida 360 ° aylantirilganda, rasm o'zi bilan ma'lum marta (n marta) tekislanadi. O'qning nomi yoki uning tartibi kristalning o'qi (360 daraja) atrofida to'liq aylanish paytida hizalanishlar soni bilan belgilanadi.

Kristallar ikkinchi, uchinchi, to'rtinchi va oltinchi darajali o'qlarga ega.

Simmetriya o'qlari L harfi va simmetriya o'qi tartibini ko'rsatadigan belgi bilan belgilanadi (L 1, L 2, L 3, L 4, L 6).

Oddiy simmetriya o'qlaridan tashqari, inversiya va oyna-aylanish o'qlari mavjud. Agar ular mavjud bo'lsa, shaklni o'ziga moslashtirish uchun o'q atrofida aylanish berilganga perpendikulyar o'q atrofida 180 ° ga aylanish (inversiya) yoki tekislikdan ko'zgu aks etishi bilan birga bo'lishi kerak.

Simmetriya markazi C Ular o'zidan o'tadigan har qanday to'g'ri chiziqni ikkiga bo'luvchi va u figuraning chetlarini kesib o'tguncha chizilgan nuqtani deyiladi.

1867 yilda A.V. Gadolin kristall shakllarning simmetriyasining 32 turi bo'lishi mumkinligini matematik tarzda ko'rsatdi, ularning har biri simmetriya elementlarining ma'lum kombinatsiyasi bilan tavsiflanadi.

Kristal simmetriyaning barcha turlari uch toifaga bo'linadi: past, o'rta va yuqori. Eng past toifadagi kristallar yuqori tartibli o'qlarga ega emas - ikkinchisidan yuqori; O'rta toifa yuqori darajadagi bitta o'q bilan tavsiflanadi, eng yuqori - bir nechta bunday o'qlar. Kategoriyalar kristalli tizimlarga yoki tizimlarga bo'linadi.

Singoniya bir xil tartibli o'qlari soni bir xil bo'lgan simmetriya elementlari to'plamidir. Hammasi bo'lib ettita singoniya mavjud: trigonal, monoklinik, rombik, trigonal, olti burchakli, kubik, tetragonal.

Eng past toifaga uchta kristall tizim kiradi - triklinik, monoklinik va ortorombik. Triklinik sistemaning kristallarida simmetriya o'qlari ham, tekisliklari ham mavjud emas: simmetriya markazi ham bo'lmasligi mumkin. Monoklinik kristallar ham o'qga, ham simmetriya tekisligiga ega bo'lishi mumkin, lekin ular bir nechta o'q yoki simmetriya tekisligiga ega bo'lolmaydi. Rombik tizim bir nechta simmetriya elementlari - bir nechta o'q yoki tekisliklarning mavjudligi bilan tavsiflanadi.

Yuqori simmetriyali kristallar hosil bo'lishining zaruriy sharti ularning tarkibiy zarrachalarining simmetriyasidir. Ko'pgina molekulalar nosimmetrik bo'lganligi sababli, yuqori simmetriyaga ega kristallar ma'lum bo'lganlarning faqat kichik qismini tashkil qiladi.

Xuddi shu moddaning turli kristalli shakllarda mavjud bo'lgan ko'p holatlari mavjud, ya'ni. ichki tuzilishi, shuning uchun fizik va kimyoviy xossalari bilan farqlanadi. Bu hodisa deyiladi polimorfizm.

Kristal jismlar orasida bu hodisa tez-tez kuzatiladi izomorfizm- atomlar, ionlar yoki molekulalarning kristall panjarada bir-birini almashtirib, aralash kristallar hosil qilish xususiyati. Aralash kristallar butunlay bir hil aralashmalardir qattiq moddalar o'rnini bosuvchi qattiq eritmalardir. Shuning uchun biz izomorfizmni o'rinbosar qattiq eritmalar hosil qilish qobiliyati deb aytishimiz mumkin.

Kristal shakllari

Simmetriya elementlaridan tashqari, kristallar tashqi shakli bilan ham ajralib turadi. Shunday qilib, kub va oktaedr bir xil simmetriya elementlariga ega, ammo tashqi shakli va yuzlar soni boshqacha.

Kristal shakli uning barcha yuzlarining yig'indisi deb ataladi. Oddiy va murakkab shakllar mavjud.

Oddiy shakl Bu shakl deyiladi, uning barcha yuzlari bir-biriga simmetriya elementlari bilan bog'langan yoki boshqacha qilib aytganda, bular nosimmetrik joylashuvga ega bo'lgan bir xil yuzlardan tashkil topgan kristallardir (kub, oktaedr, tetraedr)

Oddiy shakllar fazoning yopilish tsikli (yopiq shakllar) yoki bo'shliqni har tomondan yopmaydigan ochiq shakllar bo'lishi mumkin.

Ochiq oddiy shakllarga quyidagilar kiradi:

Monohedr, dihedr, pinanoid, piramidalar, prizmalar

Yopiq oddiy shakllarga quyidagilar kiradi:

Dipiramidalar, romboedrlar, tetraedrlar, kublar, oktaedrlar va boshqalar.

Shakl 7. Oddiy kristall shakllar

Murakkab shakl yoki kombinatsiya ikki yoki undan ortiq oddiy shakllardan tashkil topgan shakl deb ataladi, ya'ni. Bir necha turdagi kristall yuzlar mavjud va ular simmetriya elementlari bilan o'zaro bog'liq emas.

Kristallarning oddiy va murakkab shakllari tabiatda juda kam uchraydi. Haqiqiy kristallarning tavsiflangan oddiy shakllardan chetga chiqishi, u hosil bo'lgan atrof-muhit sharoitlarining kristall shakllanishiga ta'siri tufayli yuzlarning teng bo'lmagan rivojlanishidan kelib chiqadi.

Ba'zida alohida monokristallarning hosil bo'lishi bilan birga, turli xil o'sishlar paydo bo'ladi. Bunday holatlardan biri noto'g'ri holatda birga o'sadigan ikki yoki undan ortiq kristallarning egizak shakllanishidir. Bu jarayon deyiladi egizaklik. Bunday o'sishlarning shakllanishi odatda kristallanish jarayonining turli xil asoratlari (haroratning o'zgarishi, eritma konsentratsiyasi va boshqalar) tufayli yuzaga keladi.

Har qanday ta'sir natijasida paydo bo'ladigan birlamchi (kristallanish jarayonida paydo bo'ladigan) egizaklar va ikkilamchi egizaklar mavjud.

Bitta moddaning kristallarining birlashishiga qo'shimcha ravishda, kristallarning tabiiy sintezi ham mumkin. turli moddalar yoki bir moddaning turli singoniyalarda kristallanadigan polimorf modifikatsiyalari. Bu jarayon deyiladi - epitaksiya.

3 . Kristallar kimyosining asoslari

Kristallarning ichki tuzilishi oxir-oqibat uning barcha xususiyatlarini aniqlaydi: kristall shakli, fizik va kimyoviy xossalari.

Fazoviy panjara- bu bir-biriga parallel yo'naltirilgan va butun yuzlar bo'ylab qo'shni bo'lgan teng parallelepipedlarning uchlarida joylashgan, bo'shliqni bo'shliqlarsiz to'ldiradigan nuqtalar tizimi.

Fazoviy panjara hajmi va shakli teng bo'lgan cheksiz ko'p parallelepipedlardan (elementar hujayralar) iborat. Fransuz olimi O. Bravais 1855 yilda fazoviy panjaralarning atigi 14 turi mavjudligini aniqlagan (8-rasm). Ushbu hujayralar ikki guruhga bo'linadi:

1) ibtidoiy, barcha tugunlari faqat elementar kataklarning uchlarida joylashgan.

2) Murakkab tugunlar, ular nafaqat elementar kataklarning uchlarida, balki yuzlarda, qirralarda va hajmda joylashgan.

1 - triklinik;

2 va 3 - monoklinik;

4,5,6 va 7 - rombik;

8 - olti burchakli;

9 - rombedral;

10 va 11 - tetragonal;

12,13 va 14 kubikdir.

Rasm 8. O. Bravaisning o'n to'rtta fazoviy panjarasi

Fazoviy panjaralar turiga ko'ra kristall strukturaning yuqoridagi tasniflariga qo'shimcha ravishda, kristall strukturaning turlari bo'yicha bo'linishi mavjud. kimyoviy bog'lanishlar kristalldagi atomlar orasidagi.

Kimyoviy bog'lanishning quyidagi turlari mavjud:

A) ionli

B) metall

B) kovalent yoki molekulyar

D) van der Vaals yoki qoldiq

D) vodorod

ion ( geteropolyar) bog'lanish ionli kristall tuzilmalarda kuzatiladi va ikkita bir xil zaryadlangan ionlar orasida sodir bo'ladi. Ion bog'lari bo'lgan birikmalar suvli eritmalarda yaxshi eriydi. Bunday ulanishlar elektr tokini yaxshi o'tkazmaydi.

Kovalent(homeopolyar) bog'lanish qo'shni atomlarda umumiy elektronlarning paydo bo'lishi tufayli atom va qisman ion kristalli tuzilmalarda sodir bo'ladi. Bu bog'lanish juda kuchli, bu kovalent bog'lanishlar bilan minerallarning qattiqligini oshiradi. Bunday bog'langan minerallar yaxshi izolyator bo'lib, suvda erimaydi.

Metall aloqa faqat atom binolarida namoyon bo'ladi. U atom yadrolarining gaz zarralari kabi harakatlanuvchi erkin elektronlardan tashkil topgan gazga botgandek, kristall panjara tugunlarida joylashganligi bilan tavsiflanadi. Atom o'z elektronlarini beradi va musbat zaryadlangan ionga aylanadi. Taqdim etilgan elektronlar hech qanday atomga biriktirilmagan, ammo ular odatdagidek ishlatiladi.

Ushbu ulanish strukturaning mustahkamligini aniqlaydi. Elektronlarning erkin harakati quyidagi xususiyatlarni aniqlaydi: yaxshi elektr va issiqlik o'tkazuvchanligi, metall yorqinligi, egiluvchanligi (masalan, mahalliy metallar)

Vang - der-Waalsian (qoldiq) aloqa ikki molekula o'rtasida sodir bo'ladi. Har bir molekula elektrostatik jihatdan neytral va barcha zaryadlar muvozanatli bo'lsa-da, ko'plab molekulalar dipolni ifodalaydi, ya'ni. molekulaning barcha musbat zaryadlangan zarrachalarining og'irlik markazi barcha manfiy zaryadlangan zarrachalarning og'irlik markaziga to'g'ri kelmaydi. Natijada, bir molekulaning turli qismlari ma'lum bir zaryad oladi. Shu tufayli ikkita molekula o'rtasida qoldiq bog'lanishlar paydo bo'ladi. Van der Waals kuchlari juda kichik. Ushbu bog'lanishga ega bo'lgan kristall tuzilmalar yaxshi dielektriklar bo'lib, past qattiqlik va mo'rtlik bilan ajralib turadi. Ushbu turdagi bog'lanish organik birikmalar uchun xosdir. Shunday qilib, biz bog'lanishning tabiati kristalli moddalarning barcha asosiy xususiyatlarini aniqlaydi, deb aytishimiz mumkin.

Shuni ta'kidlash kerakki, kristallar bir turdagi ulanishga ega bo'lishi mumkin, bunday kristallar deyiladi; gomodesmik va aloqalarning aralash turlari, bunday kristallar deyiladi heterodezmik.

Bir qator minerallarda (muz kristallari) vodorod aloqalari muhim rol o'ynaydi. Ular bir molekula vodorod atomining qo'shni molekulalarning azot, kislorod va xlor atomlari bilan o'zaro ta'siri natijasida paydo bo'ladi. Vodorod bog'lari Van der Waals bog'lariga qaraganda kuchliroq, ammo boshqa barcha turdagi bog'lardan ancha zaifdir.

3 .1 Atom va ion radiuslari. Muvofiqlashtirishion raqami. Strukturalarning motivlari

Turli minerallarning kristall tuzilmalarini tashkil etuvchi atomlar va ionlar bir-biridan har xil masofada joylashgan. Ushbu qiymatlar ionning zaryadiga, termodinamik sharoitlarga va boshqalarga bog'liq.

Bu miqdor atom (ion radiusi) deb ataladi. Atom (Vaonny) radius- berilgan atom sferasi markazi qo'shni atomlar yuzasiga yaqinlasha oladigan minimal masofa.

Berilgan atom (ion) atrofidagi eng yaqin atomlar (ionlar) soni deyiladi muvofiqlashtirish raqami.

Kristal tuzilmalarni tasvirlashning uchta usuli mavjud.

1 Konstruksiyalarni sharlar bilan tasvirlash usuli.

2 To'plarning og'irlik markazlarini chizish orqali tuzilmalarni tasvirlash usuli.

3 Koordinatsion ko'pburchakli tuzilmalarni tasvirlash usuli - bu usul tasvirlash uchun qulaydir murakkab tuzilmalar. Turli xil minerallar turli shakldagi kristall tuzilmalardan iborat bo'lganligi sababli (oktaedr, kub va boshqalar).

Kristalli moddalarning tuzilishi koordinatsion ko'p yuzlilarning o'zlari shakli bilan ham, ularning kombinatsiyalangan o'zaro ta'sirining tabiati bilan ham belgilanadi, ya'ni. harakatlantiruvchi tuzilmalar.

Quyidagi strukturaviy motivlar ajralib turadi:

1 Strukturaning muvofiqlashtiruvchi motivi. Bunday holda, barcha koordinatsion ko'pburchaklar umumiy yuzlar va qirralar bilan bir-biriga bog'langan.

2 Ostrovnoh, strukturaning motivi. Individual koordinatsion ko'p yuzlilar bir-biriga tegmaydi va umumiy kationlar va anionlar orqali bog'lanadi.

3 Zanjir va lenta naqshlari tuzilmalar. Bunday holda, koordinatsion ko'pburchaklar bir yo'nalishda cho'zilgan cheksiz zanjirlarga bir-biriga bog'langan.

4 Qatlamli motif tuzilmalar. Koordinatsion ko'pburchaklar ikki o'lchamdagi cheksiz qatlamlarga bir-biriga bog'langan. Qatlam ichida alohida ko'pburchaklar bir-biriga yaqin joylashgan. Alohida qatlamlar bir-biridan sezilarli masofada joylashgan.

5 Ramka motivi tuzilmalar. Bunday holda, barcha koordinatsion raqamlar bir-biri bilan faqat bitta cho'qqi orqali uch o'lchovda cheksiz bo'lgan ramkaga bog'lanadi.

Kristal o'rnatish tuzilmalarining naqshlari ko'plab jismoniy xususiyatlarni aniqlaydi.

Shunday qilib, kristall moddalarning fizik xossalari asosan kristall tuzilmalariga kiruvchi atomlar va ionlarning tarkibi (o'ziga xos og'irlik, rang), bog'lanish turi (elektr o'tkazuvchanligi, issiqlik o'tkazuvchanligi, qattiqlik, egiluvchanlik, eruvchanlik) bilan belgilanadi. va struktura motivi (qattiqlik).

4 . Kristallardagi nuqsonlar

Metall kristallar odatda kichik o'lchamlarga ega. Shunung uchun metall mahsulot juda iborat katta raqam kristallar.

Ushbu tuzilish polikristal deb ataladi. Polikristalli agregatda alohida kristallar to'g'ri shaklni olish imkoniyatiga ega emas. Polikristal agregatdagi tartibsiz shakldagi kristallar deyiladi donalar, yoki kristallitlar. Biroq, bu holat yagona emas. Sovuq holatda plastik deformatsiya (prokat, chizish va boshqalar) donlarning imtiyozli yo'nalishiga olib keladi. (tekstura). Imtiyozli yo'nalish darajasi o'zgarishi mumkin va tasodifiy taqsimotdan barcha kristallar bir xil yo'naltirilgan holatga qadar o'zgaradi.

Kristallanish paytida issiqlikni juda sekin olib tashlash bilan, shuningdek, boshqa maxsus usullardan foydalangan holda, bitta kristallni ifodalovchi metall bo'lagini olish mumkin. monokristal Katta monokristallar (og'irligi bir necha yuz gramm) ilmiy tadqiqotlar uchun, shuningdek, texnologiyaning ayrim maxsus tarmoqlari (yarim o'tkazgichlar) uchun ishlab chiqariladi.

Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, donning ichki kristall tuzilishi to'g'ri emas.

Kristallardagi atomlarning ideal joylashuvidan chetga chiqish deyiladi nuqsonlar. Ular kristall moddalarning xususiyatlariga katta, ba'zan hal qiluvchi ta'sir ko'rsatadi.

Kristal panjarada alohida atomlarning noto'g'ri joylashishi hosil bo'ladi nuqta nuqsonlari. Bir xil atomlardan tashkil topgan kristallda, masalan, metall kristalida, panjaraning qaysidir qismida atomlardan biri yo'q bo'lishi mumkin. Uning o'rnida bo'shliq bo'ladi, uning atrofida buzilgan tuzilishga ega. Bu nuqson deyiladi vakansiya. Agar biror moddaning atomi yoki nopoklik atomi panjara joylaridagi atomlar orasiga tushsa, u holda amalga oshirishdagi nuqson(9-rasm).

Metall kristalldan ionga o'tishda rasm yanada murakkablashadi. Bu erda elektr betarafligi saqlanishi kerak, shuning uchun nuqsonlarning shakllanishi zaryadni qayta taqsimlash bilan bog'liq. Shunday qilib, kation vakansiyasining paydo bo'lishi anion bo'shligining paydo bo'lishi bilan birga keladi; ion kristalidagi bu turdagi nuqson nuqson deb ataladi Shottki. Interstitsial saytga ionning kiritilishi uning oldingi joyida bo'sh joyning paydo bo'lishi bilan birga keladi, bu erda qarama-qarshi belgining zaryad markazi sifatida qaralishi mumkin; Frenkel. Bu nomlar avstriyalik olim Shottki va sovet fizigi Ya.I sharafiga berilgan. Frenkel.

Nuqta nuqsonlari turli sabablarga ko'ra, shu jumladan zarrachalarning termal harakati natijasida paydo bo'ladi. Bo'sh o'rinlar kristall bo'ylab harakatlanishi mumkin - qo'shni atom bo'shliqqa tushadi, uning o'rni bo'shatiladi va hokazo. Bu qattiq moddalardagi diffuziyani va yuqori haroratlarda sezilarli bo'ladigan tuz va oksid kristallarining ion o'tkazuvchanligini tushuntiradi.

Kristallarda ko'rib chiqilgan nuqta nuqsonlaridan tashqari, har doim ham mavjud dislokatsiyalar- atomlar qatorlarining siljishi bilan bog'liq nuqsonlar. Dislokatsiyalar chekka yoki vida bo'lishi mumkin. Birinchisi, atomlar bilan to'ldirilgan tekisliklarning sinishi natijasida yuzaga keladi; ikkinchisi - unga perpendikulyar o'qning o'zaro siljishi bilan. Dislokatsiyalar butun kristall bo'ylab harakatlanishi mumkin; bu jarayon kristall materiallarning plastik deformatsiyasi paytida sodir bo'ladi.

Tasavvur qilaylik, negadir atomlarning qo'shimcha yarim tekisligi, deb atalmish extraplane(10-rasm). Bunday tekislikning 3-3 qirrasi hosil bo'ladi chiziqli nuqson deb ataladigan panjaraning (nomukammalligi). chekka dislokatsiya. Kenar dislokatsiyasining uzunligi ko'p minglab panjara parametrlariga cho'zilishi mumkin, u to'g'ri bo'lishi mumkin, lekin u bir yo'nalishda yoki boshqasida ham egilishi mumkin. Cheklovda u spiralga buralib, vint dislokatsiyasini hosil qilishi mumkin. Dislokatsiya atrofida panjaraning elastik buzilish zonasi paydo bo'ladi. Buzilishsiz panjaraning joylashgan joyigacha bo'lgan masofa dislokatsiyaning kengligiga teng bo'lib, u kichik va bir nechta atom masofalariga teng;

a - bo'sh ish o'rinlari; b - almashtirilgan atom; o'rnatilgan atom

Shakl 9. Nuqta nuqsonlari diagrammasi

10-rasm. Kristal panjaradagi dislokatsiya

11-rasm. Dislokatsiya harakati

Dislokatsiyalar sohasidagi panjara buzilishi tufayli (11-rasm, a) ikkinchisi neytral holatdan osongina siljiydi va qo'shni tekislik oraliq holatga o'tib (11-rasm, b) tashqari tekislikka aylanadi ( 11-rasm, c), chekka atomlar bo'ylab dislokatsiya hosil qiladi. Shunday qilib, dislokatsiya ekstraplanga perpendikulyar joylashgan ma'lum bir tekislik (slip tekislik) bo'ylab harakatlanishi (aniqrog'i, estafeta poygasi kabi uzatilishi) mumkin. Zamonaviy tushunchalarga ko'ra, oddiy sof metallarda dislokatsiya zichligi, ya'ni. 1 sm 3 dagi dislokatsiyalar soni bir milliondan oshadi metallarning mexanik xususiyatlari dislokatsiyalar soniga va ayniqsa ularning harakat qilish va ko'payish qobiliyatiga bog'liq.

Shunday qilib, kristall strukturaning to'g'riligi ikki turdagi nuqsonlar bilan buziladi - nuqta ( bo'sh ish o'rinlari) va chiziqli ( dislokatsiyalar). Bo'sh o'rinlar doimiy ravishda panjara ichida harakatlanib, unga qo'shni atom "teshik" ga o'tib, eski joyini bo'sh qoldiradi. Haroratning oshishi va atomlarning termal harakatchanligi bunday hodisalar sonini oshiradi va bo'sh ish o'rinlari sonini oshiradi.

Chiziqli nuqsonlar bo'sh ish o'rinlari kabi o'z-o'zidan va xaotik tarzda harakat qilmaydi. Shu bilan birga, dislokatsiya tekislikni hosil qilib, harakatlana boshlashi uchun kichik kuchlanish etarli, va bo'limda - sirpanish chizig'i. BILAN(12-rasm). Ko'rsatilgandek, dislokatsiyalar atrofida buzilgan kristall panjara maydoni hosil bo'ladi. Kristal panjaraning buzilish energiyasi deb atalmish bilan tavsiflanadi Burger vektori.

12-rasm. Kesish tekisligi (C) dislokatsiya harakatining izi sifatida (A-A); B-ekstraplan

Agar dislokatsiya atrofida ABCD konturini chizsangiz (13-rasm), u holda BC konturning kesimi oltita segmentdan, AB kesmasi esa beshdan iborat bo'ladi. Farqi BC-AD=b, bu yerda b Burger vektorining qiymatini bildiradi. Agar siz bir nechta dislokatsiyalar atrofida kontur chizsangiz (bir-birining ustiga chiqadigan yoki birlashtiruvchi kristall panjara buzilish zonalari), u holda uning qiymati har bir dislokatsiyaning Burger vektorlari yig'indisiga to'g'ri keladi. Dislokatsiyalarni ko'chirish qobiliyati Burgers vektorining kattaligi bilan bog'liq.

13-rasm. Chiziqli dislokatsiya uchun Burgers vektorini aniqlash sxemasi

4.1 Yuzaki nuqsonlar

Yuzaki panjara nuqsonlari stacking yoriqlari va don chegaralarini o'z ichiga oladi.

Paketdagi nuqson. Oddiy to'liq dislokatsiya harakat qilganda, atomlar ketma-ket bir muvozanat holatidan ikkinchisiga o'tadi va qisman dislokatsiya harakat qilganda, atomlar ma'lum kristall panjara uchun atipik bo'lgan yangi pozitsiyalarga o'tadi. Natijada, materialda qadoqlash nuqsoni paydo bo'ladi. Stacking nosozliklarining ko'rinishi qisman dislokatsiyalar harakati bilan bog'liq.

Stacking nosozlik energiyasi yuqori bo'lsa, dislokatsiyani qisman qismlarga bo'lish energetik jihatdan noqulay bo'ladi va stacking yorig'i energiyasi kichik bo'lsa, dislokatsiyalar qisman bo'linadi va ular o'rtasida stacking xatosi paydo bo'ladi. Stacking nosozlik energiyasi past bo'lgan materiallar yuqori stacking nosozlik energiyasiga ega bo'lgan materiallarga qaraganda kuchliroqdir.

Don chegaralari tartibsiz shakldagi ikkita kristall orasidagi tor o'tish hududini ifodalaydi. Don chegaralarining kengligi, qoida tariqasida, 1,5-2 atomlararo masofani tashkil qiladi. Don chegaralaridagi atomlar muvozanat holatidan siljiganligi sababli, don chegaralarining energiyasi ortadi. Don chegaralarining energiyasi sezilarli darajada qo'shni donalarning kristall panjaralarining noto'g'ri yo'nalishiga bog'liq. Kichkina noto'g'ri yo'nalish burchaklarida (5 gradusgacha) don chegaralarining energiyasi amalda noto'g'ri yo'naltirilgan burchakka proportsionaldir. 5 darajadan oshgan noto'g'ri yo'naltirilgan burchaklarda, don chegaralarida dislokatsiya zichligi shunchalik yuqori bo'ladiki, dislokatsiya yadrolari birlashadi.

Don chegarasi energiyasining (Egr) noto'g'ri yo'nalish burchagiga (q) bog'liqligi. qsp 1 va qsp 2 - maxsus chegaralarning noto'g'ri yo'nalishi burchaklari.

Qo'shni donalarning noto'g'ri yo'nalishining ma'lum burchaklarida don chegaralarining energiyasi keskin kamayadi. Bunday don chegaralari maxsus deyiladi. Shunga ko'ra, chegaralarning energiyasi minimal bo'lgan chegaraning noto'g'ri yo'nalishi burchaklari maxsus burchaklar deb ataladi. Donni tozalash metall materiallarning elektr qarshiligining oshishiga va dielektriklar va yarim o'tkazgichlarning elektr qarshiligining pasayishiga olib keladi.

5 . Atom kristallarining tuzilishi

Har qanday modda uchta agregat holatida bo'lishi mumkin - qattiq, suyuq va gazsimon.

Qattiq modda, tortishish kuchi ta'sirida, o'z shaklini saqlab qoladi, suyuq modda esa tarqalib, idish shaklini oladi. Biroq, bu ta'rif moddaning holatini tavsiflash uchun etarli emas.

Masalan, qattiq shisha qizdirilganda yumshaydi va asta-sekin suyuq holatga aylanadi. Teskari o'tish ham muammosiz sodir bo'ladi - harorat pasayganda suyuq shisha qalinlashadi va nihoyat "qattiq" holatga qadar qalinlashadi. Shisha suyuqlikdan "qattiq" holatga o'tishning o'ziga xos haroratiga ega emas, shuningdek, xususiyatlarning keskin o'zgarishi uchun harorat (nuqta) mavjud emas. Shuning uchun, "qattiq" oynani juda qalinlashgan suyuqlik deb hisoblash tabiiydir.

Shuning uchun qattiqdan suyuqlikka va suyuqlikdan suyuqlikka o'tish qattiq holat(shuningdek, gaz holatidan suyuqlikka) ma'lum bir haroratda yuzaga keladi va xususiyatlarning keskin o'zgarishi bilan birga keladi.

Gazlarda zarrachalar (atomlar, molekulalar) joylashishida naqsh yo'q; Zarrachalar xaotik harakat qiladi, bir-birini qaytaradi va gaz imkon qadar ko'proq hajmni egallashga intiladi.

Qattiq jismlarda atomlarning joylashish tartibi aniq, muntazam, o'zaro tortishish va itarish kuchlari muvozanatlashgan, qattiq jism o'z shaklini saqlab qoladi.

14-rasm. Harorat va bosimga qarab qattiq, suyuq va gazsimon holatdagi hududlar

Suyuqlikda zarralar (atomlar, molekulalar) faqat shunday deb ataladigan narsalarni saqlaydi yaqin tartib, bular. oz sonli atomlar tabiiy ravishda kosmosda joylashgan bo'lib, qattiq jismdagi kabi butun hajmdagi atomlar emas. Qisqa masofali tartib beqaror: u energetik termal tebranishlar ta'sirida paydo bo'ladi va yo'qoladi. Shunday qilib, suyuqlik holati, xuddi qattiq va gazsimon o'rtasida oraliq; Tegishli sharoitlarda oraliq erishsiz qattiq holatdan gazsimon holatga to'g'ridan-to'g'ri o'tish mumkin - sublimatsiya(14-rasm). Kosmosda zarrachalarning (atomlar, molekulalarning) to'g'ri, muntazam joylashishi xarakterlanadi kristall holat.

Kristalli strukturani fazoviy panjara sifatida tasavvur qilish mumkin, uning tugunlarida atomlar joylashgan (15-rasm).

Metalllarda kristall panjaraning tugunlarida atomlar emas, balki musbat zaryadlangan nononlar bo'ladi va ular orasida erkin elektronlar harakatlanadi, lekin ular odatda kristall panjara tugunlarida atomlar borligini aytadilar.

15-rasm. Kristal birlik yacheyka (oddiy kub)

5. 2 Metalllarning kristall panjaralari

Kristal holat, birinchi navbatda, atomlarning fazoda ma'lum, muntazam joylashishi bilan tavsiflanadi . Bu shuni anglatadiki, kristallda har bir atom bir xil miqdordagi eng yaqin atomlarga ega - undan bir xil masofada joylashgan qo'shnilar. Metall atomlarining (ionlarining) bir-biriga iloji boricha yaqinroq, iloji boricha zichroq joylashishiga intilishi, kristallardagi metall atomlarining nisbiy joylashuvining paydo bo'ladigan birikmalari sonining kam bo'lishiga olib keladi.

Kristaldagi atomlarning nisbiy joylashuvi variantlarini tavsiflashning bir qancha sxemalari va usullari mavjud. Tekisliklardan birida atomlarning nisbiy joylashishi atomlarning joylashish sxemasida ko'rsatilgan (15-rasm). Atomlar markazlari orqali o'tkazilgan xayoliy chiziqlar panjara hosil qiladi, uning tugunlarida atomlar (musbat zaryadlangan bo'lmaganlar) joylashgan; bu deyiladi kristallografik tekislik. Parallel reproduktsiyada joylashgan kristallografik tekisliklarning takroriy takrorlanishi fazoviy kristall panjara, ularning tugunlari atomlarning (ionlarning) joylashuvi. Qo'shni atomlarning markazlari orasidagi masofalar o'lchanadi angstromlar(1 A 10 -8 sm) yoki dyuym kiloixlar - kX x (1 kX=1,00202 A). Atomlarning fazoda nisbiy joylashishi va atomlararo masofalarning kattaligi rentgen nurlari difraksion tahlili bilan aniqlanadi. Kristaldagi atomlarning joylashishi fazoviy diagrammalar shaklida juda qulay tarzda tasvirlangan. birlik kristalli hujayralar. Kristal birlik hujayra deganda kosmosda ko'p marta takrorlanganda fazoviy kristall panjarani ko'paytirishga imkon beradigan eng kichik atomlar majmuasi tushuniladi. Kristall hujayraning eng oddiy turi kubik panjara. Oddiy kubik panjarada atomlar etarlicha mahkam joylashmagan (qadoqlangan). Metall atomlarining bir-biriga eng yaqin joylarni egallash istagi boshqa turdagi panjaralarning shakllanishiga olib keladi: kubik tanasi markazlashtirilgan( 16-rasm, A), kub yuzi markazlashtirilgan( 16-rasm, b) Vaolti burchakli yaqin o'ralgan(16-rasm , e). Shuning uchun metallar metall bo'lmaganlarga qaraganda yuqori zichlikka ega.

Atomlarni ifodalovchi doiralar kubning markazida va uning uchlari bo'ylab (tanaga markazlashtirilgan kub) yoki yuzlarning markazlarida va kubning uchlari bo'ylab (yuz markazlashtirilgan kub) yoki olti burchak shaklida joylashgan. , unga olti burchak ham yarim kiritilgan, yuqori tekisligining uchta atomi olti burchakli prizma (olti burchakli panjara) ichida joylashgan.

16-rasmda ko'rsatilgan kristall panjarali tasvirlash usuli an'anaviy (boshqalari kabi). Kristal panjaradagi atomlarni teginish sharlari ko'rinishida tasvirlash to'g'riroq bo'lishi mumkin (16-rasmdagi chap diagrammalar). Biroq, kristall panjaraning bunday tasviri har doim ham qabul qilinganidan ko'ra qulayroq emas (16-rasmdagi o'ng diagrammalar).

a - kub tanasi markazlashtirilgan;

b - kubik yuz markazlashtirilgan;

b-olti burchakli yaqin qadoqlangan

16-rasm. Kristal birlik hujayralar

6 . Metalllarning kristallanishi

6 .1 Materiyaning uchta holati

Ma'lumki, har qanday moddani uchtadan topish mumkin agregatsiya holatlari: gazsimon, suyuq va qattiq. Sof metallarda ma'lum haroratlarda agregatsiya holatining o'zgarishi sodir bo'ladi: erish nuqtasida qattiq holat suyuq holatga almashtiriladi, qaynash nuqtasida suyuq holat gazsimon holatga aylanadi. O'tish harorati bosimga bog'liq (17-rasm), lekin doimiy bosimda ular juda aniq.

Erish nuqtasi metall xossalarida ayniqsa muhim konstanta hisoblanadi. Turli metallar uchun juda keng diapazonda o'zgarib turadi - minus 38,9 ° C dan, simob uchun - xona haroratida suyuq holatda bo'lgan eng eruvchan metall, eng o'tga chidamli metall uchun - volfram uchun 3410 ° C gacha.

Past eriydigan metallarning (qalay, qo'rg'oshin va boshqalar) xona haroratida past mustahkamligi (qattiqligi), asosan, bu metallar uchun xona haroratining erish nuqtasidan o'tga chidamli metallarga qaraganda kamroq masofada joylashganligi bilan bog'liq.

Suyuqlikdan qattiq holatga o'tish jarayonida kristall panjara hosil bo'ladi va kristallar paydo bo'ladi. Bu jarayon deyiladi kristallanish.

Issiqlik harakati bilan qoplangan juda ko'p zarrachalar (atomlar, molekulalar) bo'lgan tizimning energiya holati F deb ataladigan maxsus termodinamik funktsiya bilan tavsiflanadi. erkin energiya (erkin energiya F = (U - TS), qaerda U - tizimning ichki energiyasi; T- mutlaq harorat; S-entropiya).

17-rasm. Suyuqlik va kristall holatning erkin energiyasining haroratga bog'liq o'zgarishi

ga teng haroratda T s, suyuq va qattiq holatlarning erkin energiyalari teng, metall ikkala holatda ham muvozanatda. Bu harorat T s va bor muvozanat yoki nazariy kristallanish harorati.

Biroq, qachon T s Kristallanish jarayoni (erish) sodir bo'lmaydi, chunki bu haroratda

Kristallanish boshlanishi uchun jarayon termodinamik jihatdan tizim uchun qulay bo'lishi va tizimning erkin energiyasining kamayishi bilan birga bo'lishi kerak. 17-rasmda ko'rsatilgan egri chiziqlardan ko'rinib turibdiki, bu faqat suyuqlik nuqtadan pastroq sovutilganda mumkin. T s. Kristallanish amalda boshlanadigan haroratni chaqirish mumkin haqiqiy kristallanish harorati.

Suyuqlikni muvozanat kristallanish haroratidan pastroq sovutish deyiladi hipotermiya. Bu sabablar, shuningdek, kristall holatdan suyuqlik holatiga teskari o'zgarish faqat haroratdan yuqori bo'lishi mumkinligini aniqlaydi. T s bu hodisa deyiladi haddan tashqari qizib ketish.

Haddan tashqari sovutishning kattaligi yoki darajasi nazariy va haqiqiy kristallanish harorati o'rtasidagi farqdir.

Agar, masalan, surmaning nazariy kristallanish harorati 631°C boʻlsa va kristallanish jarayoni boshlanishidan oldin suyuq surma 590°C ga qadar oʻta sovutilgan va shu haroratda kristallangan boʻlsa, u holda oʻta sovutish darajasi. P 631-590=41°C farq bilan aniqlanadi. Metallning suyuqlikdan kristall holatga o'tish jarayonini vaqt bo'yicha egri chiziqlar - harorat koordinatalari bilan tasvirlash mumkin (18-rasm).

Metallning suyuq holatda sovishi haroratning asta-sekin pasayishi bilan kechadi va uni oddiy sovutish deb atash mumkin, chunki holatda sifat o'zgarishi bo'lmaydi.

Kristallanish haroratiga erishilganda, harorat-vaqt egri chizig'ida gorizontal maydon paydo bo'ladi, chunki issiqlikni olib tashlash kristallanish paytida chiqarilgan issiqlik bilan qoplanadi. kristallanishning yashirin issiqligi. Kristallanish tugagandan so'ng, ya'ni. qattiq holatga to'liq o'tgandan so'ng, harorat yana pasayishni boshlaydi va kristall qattiq soviydi. Nazariy jihatdan kristallanish jarayoni 1-egri chiziq bilan tasvirlangan . Egri 2 haqiqiy kristallanish jarayonini ko'rsatadi. Suyuqlik o'ta sovutish harorati T p ga qadar doimiy ravishda sovutiladi , nazariy kristallanish haroratidan past T s. Haroratdan pastroq sovutganda T s kristallanish jarayoni sodir bo'lishi uchun zarur bo'lgan energiya sharoitlari yaratiladi.

Shakl 18. Kristallanish jarayonida sovutish egri chiziqlari

6 .2 Mexanizmkristallanish jarayoni

1878 yilda D.K. Chernov, quyma po'latning tuzilishini o'rganar ekan, kristallanish jarayoni ikki elementar jarayondan iborat ekanligini ta'kidladi. Birinchi jarayon kristallarning eng kichik zarralarini hosil qilishdan iborat bo'lib, ularni Chernov "rudimentlar" deb atagan va endi ular deyiladi. embrionlar yoki kristallanish markazlari. Ikkinchi jarayon - bu markazlardan kristallarning o'sishi.

O'sishga qodir bo'lgan embrionning minimal hajmi deyiladi muhim embrion hajmi, va bunday embrion deyiladi barqaror.

Kristal shakllanishlar shakli

Kristallanishning haqiqiy qiziqishi jarayonga shunchalik kuchli ta'sir ko'rsatadigan turli xil omillarning ta'siri bilan murakkablashadi, chunki supersovutish darajasining roli miqdoriy jihatdan ikkinchi darajali bo'lishi mumkin.

Suyuq holatdan kristallanish jarayonida issiqlik chiqarish tezligi va yo'nalishi, erimagan zarrachalarning mavjudligi, suyuqlikning konveksiya oqimlarining mavjudligi va boshqalar kabi omillar jarayonning tezligi va shakli uchun muhim ahamiyatga ega bo'ladi. hosil bo'lgan kristallar.

Kristal boshqa yo'nalishga qaraganda issiqlikni olib tashlash yo'nalishida tezroq o'sadi.

Agar o'sib borayotgan kristallning yon yuzasida tuberkulyar paydo bo'lsa, u holda kristall lateral yo'nalishda o'sish qobiliyatiga ega bo'ladi. Natijada, daraxtga o'xshash kristall hosil bo'ladi, bu deyiladi dendrit, birinchi marta D. K. Chernov tomonidan tasvirlangan sxematik tuzilishi 19-rasmda ko'rsatilgan.

19-rasm. Dendrit diagrammasi

Quyma tuzilishi

Quyma ingotning tuzilishi uchta asosiy zonadan iborat (20-rasm). Birinchi zona tashqi nozik taneli qobiq 1, disorientatsiyalangan mayda kristallar - dendritlardan iborat. Qolib devorlari bilan birinchi aloqada, suyuq metallning yupqa qo'shni qatlamida keskin harorat gradienti va super sovutish fenomeni paydo bo'lib, ko'p miqdordagi kristallanish markazlarining shakllanishiga olib keladi. Natijada, qobiq nozik taneli tuzilishga ega bo'ladi.

Quymaning ikkinchi zonasi - ustunli kristallar zonasi 2. Yer qobig'ining o'zi hosil bo'lgandan so'ng, issiqlikni olib tashlash shartlari o'zgaradi (issiqlik qarshiligi tufayli, qolib devori haroratining oshishi va boshqa sabablarga ko'ra), suyuq metallning qo'shni qatlamidagi harorat gradienti keskin pasayadi va natijada , po'latni haddan tashqari sovutish darajasi pasayadi. Natijada, odatda qobiq yuzasiga (ya'ni, issiqlikni yo'qotish yo'nalishi bo'yicha) yo'naltirilgan ustunli kristallar oz miqdordagi kristallanish markazlaridan o'sishni boshlaydi.

Quymaning uchinchi zonasi - teng o'qli kristallar zonasi3 . Quyma markazida endi issiqlik uzatishning o'ziga xos yo'nalishi yo'q. "Qattiqlashtiruvchi metallning harorati turli nuqtalarda deyarli to'liq tenglashadi va suyuqlik uning turli nuqtalarida kristall yadrolari paydo bo'lishi tufayli shilimshiq holatga aylanadi. Bundan tashqari, rudimentlar bolta bilan o'sadi - turli yo'nalishdagi novdalar, bir-biri bilan uchrashadi "(Chernov D.K.). Ushbu jarayon natijasida teng o'qli struktura hosil bo'ladi. Bu erda kristall yadrolar odatda suyuq po'latda mavjud bo'lgan turli xil mayda qo'shimchalar bo'lib, tasodifan unga tushadi yoki suyuq metallda (o'tga chidamli komponentlar) erimaydi.

Ustunli va teng o'qli kristallar zonalarining quyma hajmida nisbiy taqsimlanishi katta ahamiyatga ega.

Ustunli kristallar zonasida metall zichroq bo'lib, kamroq qobiq va gaz pufakchalarini o'z ichiga oladi. Biroq, ustunli kristallarning birikmalari past kuchga ega. Ustunli kristallar zonalarining birlashishiga olib keladigan kristallanish deyiladi transkristallanish.

Suyuq metall kristallangan metallga qaraganda kattaroq hajmga ega, shuning uchun kristallanish jarayonida qolipga quyilgan metall hajmi kamayadi, bu esa bo'shliqlarning paydo bo'lishiga olib keladi. qisqarish bo'shliqlari; qisqarish bo'shliqlari bir joyda to'planishi yoki ingotning butun hajmi yoki uning bir qismi bo'ylab tarqalishi mumkin. Ular suyuq metallda eriydigan, ammo kristallanish jarayonida ajralib chiqadigan gazlar bilan to'ldirilishi mumkin. Yaxshi deoksidlangan deb atalmish tinch po'lat, izolyatsiyalangan kengaytmali qolipga quyiladi, ingotning yuqori qismida siqilish bo'shlig'i hosil bo'ladi va butun ingotning hajmi oz miqdorda gaz pufakchalari va bo'shliqlarni o'z ichiga oladi (21-rasm, A). Etarlicha deoksidlanmagan, deb ataladigan qaynayotgan po'lat, butun hajm bo'ylab qobiq va pufakchalarni o'z ichiga oladi (21-rasm, b).

Shakl 20. Po'lat quyma tuzilishi sxemasi

Shakl 21. Sokin (a) va qaynayotgan (b) po'latlarda siqilish bo'shlig'i va bo'shliqlarning taqsimlanishi.

7 . Metalllarning deformatsiyasi

7.1 Elastik va plastik deformatsiya

Materialga kuchlanish qo'llanilishi deformatsiyaga olib keladi. Deformatsiya bo'lishi mumkin elastik, yuk olib tashlanganidan keyin yo'qoladi va plastik, yuk olib tashlanganidan keyin qolgan.

Elastik va plastik deformatsiyalar chuqur jismoniy farqga ega.

Tashqi kuch ta'sirida elastik deformatsiya paytida kristall panjaradagi atomlar orasidagi masofa o'zgaradi. Yukni olib tashlash atomlararo masofaning o'zgarishiga sabab bo'lgan sababni yo'q qiladi, atomlar asl joylariga qaytadi va deformatsiya yo'qoladi.

Plastik deformatsiya butunlay boshqacha, juda ham ko'p qiyin jarayon. Plastik deformatsiya jarayonida kristallning bir qismi boshqasiga nisbatan siljiydi (siljiydi). Agar yuk olib tashlansa, kristallning joy almashgan qismi asl joyiga qaytmaydi; deformatsiya davom etadi. Ushbu siljishlar, masalan, 22-rasmda ko'rsatilganidek, mikrostrukturaviy tekshirish orqali aniqlanadi.

...

Shunga o'xshash hujjatlar

Minerallarning kristall va amorf jismlar sifatida morfologiyasi, Mohs shkalasi. Makroskopik diagnostikada foydalaniladigan minerallarning xossalari. Tog' jinslarining parchalanishi. Energiya manbai, omillari, nurash turlari, geologik natija: nurash qobig'i.

test, 29.01.2011 qo'shilgan


Minerallarning optik va elektr xossalari, minerallardan fan va texnikada foydalanish yo`nalishlari. "Fosfat" sinfidagi minerallarning xususiyatlari. Singan cho'kindi jinslar, grafit konlari, konlarning genetik turlarining xususiyatlari.

test, 2010-12-20 qo'shilgan


Har qanday geologik shakllanishlarning kelib chiqish jarayoni sifatida minerallar genezisini o'rganish. Genezning asosiy turlari: endogen, ekzogen va metamorfik. Kristallarni etishtirish usullari: bug'dan, gidrotermik eritmadan, suyuq va qattiq fazadan.

referat, 23.12.2010 qo'shilgan


Tananing deformatsiyasi tashqi kuchlar ta'sirida tananing shakli va hajmining o'zgarishi, uning navlari: elastik, plastik, qoldiq, mo'rt. Burmalarning tuzilishi, ularning tarkibiy qismlari va tadqiqotlari, morfologik tasnifi, geologik sharoitlar ta'lim.

taqdimot, 23/02/2015 qo'shilgan


Kristallarni tasniflash tamoyillari. Volfram sinfidagi minerallarning fizik xossalari, kelib chiqishi va qo‘llanilishi. Amorf jismlarning xususiyatlari. Kristalli moddalarning xossalari. Qora metallurgiyaning cho'kindi kelib chiqishi minerallari, ularning hosil bo'lish mexanizmi.

test, 04/03/2012 qo'shilgan


Minerallarning morfologiyasi, xossalari, tarkibi va tuzilishiga bog'liqligi. Minerologiyaning rivojlanishi, boshqa geofanlar bilan aloqasi. Minerallarning tabiatdagi shakllari. Tabiiy va sun'iy minerallarning o'ziga xosligi, ularning o'ziga xos zichligi va mo'rtligi. Mohs qattiqlik shkalasi.

taqdimot, 25.01.2015 qo'shilgan


Minerallar tushunchasi va tabiatdagi o`rni, tuzilishi va inson organizmidagi ahamiyati, salomatlik uchun zarur bo`lgan dozalarini aniqlash. Qadim zamonlardan to hozirgi davrgacha bo'lgan mineral tadqiqotlar tarixi. Minerallarning tasnifi, ularning fizik-kimyoviy xossalari.

referat, 2010-04-22 qo'shilgan


Minerallarning fizik xossalari va diagnostik belgilar sifatida ishlatilishi. Tog' jinslari haqida tushuncha va ularni tasniflashning asosiy tamoyillari. Foydali qazilma konlarini o'zlashtirish jarayonida tabiatni muhofaza qilish. Geologik uchastkalarni tuzish.

test, 12/16/2015 qo'shilgan


Turli geologik jarayonlar bilan bog'liq oksidlarning shakllanishi: endogen, ekzogen va metamorfik. Arsenolitning fizik xususiyatlari - noyob mineral, mishyak oksidi. Kimyoviy formula, kvartsning morfologiyasi, navlari va shakllanishi.

taqdimot, 02/05/2016 qo'shilgan


Minerallarning genezisi, paragenezi, tipomorfizmi va boshqa genetik belgilarining ta’rifi va tushunchasi. Genetik mineralogiyaning ma'nosi. Turli geologik va fizik-kimyoviy jarayonlarda va er qobig'ining turli hududlarida minerallarning o'zgarishi.

Materiallar
elektron texnologiya
2-ma'ruza
t.f.n., dotsent Maronchuk I.I.

Kristallografiya asoslari

KIRISH
Eng zamonaviy konstruktiv materiallar, shu jumladan
va kompozit - bu kristall moddalardir. Kristal
muntazam ravishda joylashgan atomlar to'plamidir,
dan o'z-o'zidan paydo bo'lgan muntazam tuzilmani shakllantirish
uni o'rab turgan tartibsiz muhit.
Atomlarning nosimmetrik joylashishiga sabab bo'ladi
kristallning erkin energiyani minimallashtirish istagi.
Kristallanish (tartibning tartibsizlikdan, ya'ni eritmadan paydo bo'lishi;
juft) bir xil muqarrarlik bilan sodir bo'ladi, masalan, jarayon
tushgan jismlar O'z navbatida, minimal erkin energiyaga erishiladi
strukturadagi sirt atomlarining eng kichik qismi bilan, shuning uchun
to'g'ri ichki atom tuzilishining tashqi ko'rinishi
kristall jismlar - kristallarning kesilishi.
1669 yilda daniyalik olim N.Stenon burchaklarning doimiylik qonunini kashf etdi:
mos keladigan kristall yuzlar orasidagi burchaklar doimiy va
ushbu moddaning o'ziga xos xususiyati. Har qanday qattiq jism quyidagilardan iborat
o'zaro ta'sir qiluvchi zarralar. Bu zarralar, qarab
materiyaning tabiatiga ko'ra, alohida atomlar, atomlar guruhlari,
molekulalar, ionlar va boshqalar. Shunga ko'ra, ular orasidagi bog'liqlik:
atomik (kovalent), molekulyar (Van-der-Vaals aloqasi), ionli
(qutbli) va metall.

Zamonaviy kristallografiyada to'rtta mavjud
ma'lum darajada bog'liq bo'lgan yo'nalishlar
boshqalarga:
- geometrik kristallografiya, turli xil o'rganadi
kristall shakllari va ularning simmetriya qonunlari;
- strukturaviy kristallografiya va kristall kimyosi;
atomlarning fazoviy joylashishini o'rganuvchilar
kristallar va uning kimyoviy tarkibiga bog'liqligi va
kristall hosil bo'lish shartlari;
- kristall fizikasi, ichki ta'sirni o'rganish
kristalllarning tuzilishi va ularning fizik xossalari;
- o'rganadigan fizik va kimyoviy kristallografiya
sun'iy kristallar hosil qilish masalalari.

Kosmos panjarasini tahlil qilish
Fazoviy panjara tushunchasi va elementar
hujayra
Jismlarning kristall tuzilishi masalasini o'rganishda
Avvalo, siz aniq tushunchaga ega bo'lishingiz kerak
atamalar: "fazoviy panjara" va "elementar
hujayra". Bu tushunchalar nafaqat qo'llaniladi
kristallografiya, balki bir qator tegishli fanlarda ham
kosmosda qanday joylashishini tavsiflaydi
kristall jismlardagi moddiy zarralar.
Ma'lumki, kristall jismlarda, farqli o'laroq
amorf, moddiy zarralar (atomlar, molekulalar,
ionlari) ma'lum bir tartibda joylashtirilgan, bo'yicha
bir-biridan ma'lum masofa.

Fazoviy panjara ko'rsatadigan diagrammadir
moddiy zarrachalarning fazoda joylashishi.
Fazoviy panjara (rasm) aslida iborat
to'plamlar
bir xil
parallelepipedlar,
qaysi
to'liq, bo'shliqlarsiz, bo'sh joyni to'ldiring.
Moddiy zarrachalar odatda tugunlarda joylashgan
panjara - uning qirralarining kesishish nuqtalari.
Fazoviy panjara

Birlik katak
kamida
parallelepiped, bilan
mumkin bo'lgan
butunni qurish
fazoviy panjara
uzluksiz orqali
parallel transferlar
(eshittirishlar) uchta
kosmosning yo'nalishlari.
Birlik hujayra turi
shaklda ko'rsatilgan.
Birlik katakning chetlari bo'lgan uchta a, b, c vektor,
tarjima vektorlari deyiladi. Ularning mutlaq qiymati (a,
b, c) panjara davrlari yoki eksenel birliklardir. AOK qilingan
ko'rib chiqish va tarjima vektorlari orasidagi burchaklar - a (o'rtasida
b, c), b (a, c oralig'ida) va g (a, b oralig'ida) vektorlari. Shunday qilib
Shunday qilib, birlik katak oltita miqdor bilan aniqlanadi: uchta
davrlarning qiymatlari (a, b, c) va ular orasidagi burchaklarning uchta qiymati
(α, β, γ).

Birlik katakchasini tanlash qoidalari
Birlik hujayra haqidagi g'oyalarni o'rganayotganda, kerak
kattaligi va yo'nalishiga e'tibor bering
fazoviy panjaradagi tarjimalar boshqacha tanlanishi mumkin, shuning uchun birlik hujayraning shakli va o'lchamlari
boshqacha bo'ladi.
Shaklda. ikki o'lchovli holat ko'rib chiqiladi. Yassi ko'rsatilgan
panjarali to'r va turli yo'llar bilan kvartirani tanlash
birlik hujayra.
Tanlash usullari
birlik hujayra

19-asrning o'rtalarida. Fransuz kristallografi O. Bravais
elementarni tanlash uchun quyidagi shartlarni taklif qildi
hujayralar:
1) birlik hujayraning simmetriyasi mos kelishi kerak
fazoviy panjaraning simmetriyasi;
2) teng qirralarning soni va qirralarning orasidagi teng burchaklar
maksimal bo'lishi kerak;
3) qirralarning o'rtasida to'g'ri burchaklar bo'lsa, ularning soni
maksimal bo'lishi kerak;
4) shu uch shartga rioya qilgan holda hajm
birlik hujayra minimal bo'lishi kerak.
Ushbu qoidalarga asoslanib, Bravais borligini isbotladi
qabul qilingan birlik hujayralarning faqat 14 turi
nomi tarjima, chunki ular tomonidan qurilgan
tarjima - uzatish. Bu panjaralar bir-biridan farq qiladi
ko'rsatuvlarning kattaligi va yo'nalishi bo'yicha bir-biriga va shu yerdan
farq birlik katakchasining shakli va soniga ko'ra bo'ladi
moddiy zarrachalar bilan tugunlar.

Ibtidoiy va murakkab birlik hujayralar
Moddiy zarrachalar bilan tugunlar soniga ko'ra, elementar
hujayralar ibtidoiy va murakkab bo'linadi. IN
ibtidoiy Bravais hujayralarida moddiy zarrachalar joylashgan
faqat cho'qqilarda, murakkab bo'lganlarda - tepada va qo'shimcha ravishda
hujayraning ichida yoki yuzasida.
Murakkab hujayralarga tana markazli I,
yuzga markazlashtirilgan F va asosiy markazlashtirilgan C. shaklda.
Bravais birlik hujayralari ko'rsatilgan.
Bravaisning birlik hujayralari: a - ibtidoiy, b -
asosiy markazlashtirilgan, c - tana markazlashtirilgan, d -
yuzga qaratilgan

Tana markazida joylashgan hujayrada qo'shimcha tugun mavjud
hujayraning markazi, faqat shu hujayraga tegishli, shuning uchun
bu yerda ikkita tugun mavjud (1/8x8+1 = 2).
Yuz markazlashtirilgan hujayrada moddiy zarrachalar bilan tugunlar
hujayraning uchlari bilan bir qatorda, barcha olti yuzning markazlarida joylashgan.
Bunday tugunlar bir vaqtning o'zida ikkita hujayraga tegishli: bu va
unga qo'shni boshqa. Berilgan hujayraning ulushi uchun ularning har biri
tugunlar 1/2 qismga tegishli. Shuning uchun, yuz-markazda
hujayrada to'rtta tugun bo'ladi (1/8x8+1/2x6 = 4).
Xuddi shunday, asosiy markazlashtirilgan hujayrada 2 ta tugun mavjud
(1/8x8+1/2x2 = 2) moddiy zarrachalar bilan. Asosiy ma'lumotlar
elementar Bravais hujayralari haqida quyida jadvalda keltirilgan. 1.1.
Bravais ibtidoiy yacheykasi faqat a, b, c tarjimalarini o'z ichiga oladi
koordinata o'qlari bo'ylab. Tana markazlashgan hujayrada
fazoviy diagonal bo'ylab yana bir tarjima qo'shiladi -
hujayraning markazida joylashgan tugunga. Yuz markazida
eksenel tarjimalarga qo'shimcha ravishda a,b,c qo'shimchalari mavjud
yuzlarning diagonallari bo'ylab tarjima qilish va asosiy markazda -
Z o'qiga perpendikulyar yuzning diagonali bo'ylab.

1.1-jadval
Ibtidoiy va murakkab Bravais hujayralarini tushunish
Asos
Bravais panjara turi
Asosiy raqam
translyatsiya tugunlari
Ibtidoiy R
1
a,b,c
Tana markazida 2
aya I
a,b,c,(a+b+c)/2
[]
Yuzga qaratilgan
F
a,b,c,(a+b)/2,(a+c)/2,
(b+c)/2
[]
a,b,c,(a+b)/2
[]
4
Asosiy markazlashtirilgan C 2
Bazis deganda koordinatalar to'plami tushuniladi
eksenelda ifodalangan tugunlarning minimal soni
birliklar, siz to'liq qabul qilishingiz mumkin bo'lgan translyatsiya orqali
fazoviy panjara. Asos ikki marta yoziladi
kvadrat qavslar. Turli xillar uchun asosiy koordinatalar
Bravais hujayralarining turlari 1.1-jadvalda keltirilgan.

Bravais birlik hujayralari
Shaklga qarab, barcha Bravais hujayralari o'rtasida taqsimlanadi
ettita kristalli tizimlar (tizimlar). So'z
"Singoniya" o'xshash burchak degan ma'noni anglatadi (yunoncha sōn - "ko'ra
birga, bir-birining yonida" va gōía - "burchak"). Har bir tizim mos keladi
simmetriyaning ba'zi elementlari. Jadvalda nisbatlar ko'rsatilgan
panjara davrlari o'rtasida a, b, c va eksenel burchaklar a, b, g uchun
har bir tizim
Singoniyalar
Triklinik
Monoklinik
Rombik
Tetragonal
Olti burchakli
O'rtasidagi munosabatlar
panjara davrlari va burchaklari
a ≠ b ≠ c, a ≠ b ≠ g ≠ 90º
a ≠ b ≠ c, a = g =90º ≠ b
a ≠ b ≠ c, a = b = g =90º
a = b ≠ c, a = b = g =90º
a = b ≠ c, a = b =90º, g =120º
Rombedral
kub
a = b = c,
a = b = c,
a = b =g ≠ 90º
a = b = g = 90º

Shaklda. hammasi ifodalanadi
o'n to'rt xil
Bravais birlik hujayralari,
tizimlar orasida taqsimlanadi.
Olti burchakli Bravais hujayrasi
o'zida aks ettiradi
bazaga asoslangan
olti burchakli prizma. Biroq
u juda tez-tez tasvirlangan
aks holda - tetraedral shaklida
poydevorida rombli prizmalar,
qaysi birini ifodalaydi
tashkil etuvchi uchta prizma
olti burchakli (rasmda u
qattiq bilan ifodalanadi
chiziqlar). Bunday tasvir
bilan bog'liq bo'lsa-da, oddiyroq va qulayroq
tamoyilining buzilishi
simmetriyaga muvofiqligi
(tanlovning birinchi printsipi
Bravais bo'yicha birlik hujayra).

Rombedral tizim uchun
birlik hujayra,
qoniqarli shartlar
Jasur, ibtidoiy
romboedr R, bu uchun a=b=c va
a=b=g≠ 90º. R-hujayra bilan birga
rombedralni tasvirlash uchun
tuzilmalar ishlatiladi va
olti burchakli hujayra,
rombedraldan beri
hujayra har doim ga qisqartirilishi mumkin
olti burchakli (rasm) va
uni uchta deb tasavvur qiling
ibtidoiy olti burchakli
hujayralar. Shu munosabat bilan, in
rombedral adabiyot
singoniya ba'zan alohida emas
Uch ibtidoiy
unga qarash, uni tasavvur qilish
olti burchakli hujayralar,
xilma-xillik sifatida
rombedralga teng
olti burchakli.

O'zaro bir xil munosabatlarga ega bo'lgan qabul qilingan tizimlar
eksenel birliklar bitta toifaga birlashtirilgan. Shunung uchun
triklinik, monoklinik va ortorombik tizimlar
eng past toifaga birlashtirilgan (a≠b≠c), tetragonal,
olti burchakli (va rombedr hosilasi) - ichida
o'rtacha (a=b≠c), eng yuqori toifaga (a=b=c) tegishli
kub tizimi.
Koordinatsion raqam tushunchasi
Murakkab hujayralarda material zarralari ko'proq qadoqlanadi
ibtidoiylarga qaraganda zichroq, ular hajmni to'liqroq to'ldiradi
hujayralar bir-biri bilan ko'proq bog'langan. Xususiyatlari uchun
Bu koordinatsion raqam tushunchasini kiritadi.
Berilgan atomning koordinatsion raqami bu raqam
eng yaqin qo'shni atomlar. Agar biz gapiradigan bo'lsak
ionning koordinatsion raqami, keyin raqam nazarda tutiladi
qarama-qarshi belgining eng yaqin ionlari. Ko'proq
koordinatsion raqam, atomlar soni qanchalik katta bo'lsa yoki
Berilgan ionlar bog'langan bo'lsa, zarralar qanchalik ko'p bo'sh joy egallasa, shuncha ko'p joy egallaydi
yanada ixcham panjara.

Metalllarning fazoviy panjaralari
Metalllar orasida eng keng tarqalgan fazoviy naqshlar
panjaralar nisbatan oddiy. Ular asosan mos keladi
Bravais tarjima panjaralari bilan: kubik
tanaga va yuzga qaratilgan. Bularning tugunlarida
metall atomlari panjaralarda joylashgan. To'rda
tana markazlashtirilgan kub (bcc panjara) har bir atom
sakkizta eng yaqin qo'shni va markazlashtirilgan nuqta bilan o'ralgan
CN raqami = 8. Metalllarning bcc panjarasi bor: -Fe, Li, Na, K, V,
Cr, Ta, W, Mo, Nb va boshqalar.
Yuz markazlashtirilgan kub (fcc panjara) panjarasida CN = 12:
hujayraning yuqori qismida joylashgan har qanday atom mavjud
o'n ikkita eng yaqin qo'shni, ya'ni atomlar,
yuzlarning markazlarida joylashgan. Quyidagi metallar fcc panjarasiga ega:
Al, Ni, Cu, Pd, Ag, Ir, Pt, Pb va boshqalar.
Bu ikkisi bilan bir qatorda metallar orasida (Be, Mg, Sc, -Ti, -Co,
Zn, Y, Zr, Re, Os, Tl, Cd va boshqalar) olti burchakli
ixcham. Bu toʻr tarjimalar tarmogʻi emas
Jasur, chunki uni oddiy eshittirishlar bilan tasvirlab bo'lmaydi.

Shaklda. olti burchakli birlik hujayrasi
ixcham panjara. Olti burchakli birlik hujayra
ixcham panjara olti burchakli
prizma, lekin ko'pincha u shaklda tasvirlangan
asosi romb bo'lgan tetraedral prizma
(a=b) burchak g = 120°. Atomlar (b-rasm) cho'qqilarida joylashgan
va ikkita uchburchak prizmalardan birining markazida
elementar hujayra. Hujayra ikkita atomdan iborat: 1/8x8 + 1
=2, uning asosi [].
Birlik hujayra balandligi c ning a masofaga nisbati, ya'ni.
c/a 1,633 ga teng; turli moddalar uchun c va a davrlarining o'zlari
har xil.
Olti burchakli
ixcham panjara:
a - olti burchakli
prizma, b -
tetraedral
prizma.

KRISTALLOGRAFIK INDEKSLAR
Kristallografik tekislik indekslari
Kristallografiyada ko'pincha o'zaro ta'riflash kerak bo'ladi
kristallning alohida tekisliklarining joylashishi, uning
foydalanish uchun qulay bo'lgan yo'nalishlar
kristallografik ko'rsatkichlar. Kristallografik
indekslar samolyotning joylashuvi haqida fikr beradi
yoki koordinatalar tizimiga nisbatan yo'nalishlar. Da
to'rtburchak yoki qiya bo'lishi muhim emas
koordinatalar tizimi, bir xil yoki boshqa masshtab
koordinata o'qlari bo'ylab segmentlar. Keling, bir qatorni tasavvur qilaylik
bir xildan o'tuvchi parallel tekisliklar
fazoviy panjara tugunlari. Bu samolyotlar
bir-biridan teng masofada joylashgan va
parallel tekisliklar oilasini hosil qiladi. Ular
kosmosda bir xil yo'naltirilgan va shuning uchun
bir xil indekslar bilan tavsiflanadi.

Keling, ushbu oiladan samolyot tanlaymiz va
tekis bo'lgan segmentlarni ko'rib chiqaylik
koordinata o'qlari bo'ylab kesmalar (koordinata o'qlari x,
y, z odatda elementarning qirralari bilan birlashtiriladi
hujayralar, har bir o'qdagi masshtab teng
mos keladigan eksenel birlik - davr a, yoki b,
yoki c). Segmentlarning qiymatlari eksenel ravishda ifodalanadi
birliklar.
Kristallografik tekislik indekslari (indeks
Miller) uchta eng kichik butun sonlar,
ular eksenel soniga teskari proportsionaldir
koordinata bo'yicha tekislik bilan kesilgan birliklar
boltalar.
Samolyot indekslari h, k, l harflari bilan belgilanadi,
qatorga yoziladi va dumaloq bilan o'raladi
qavslar-(hkl).

Indekslar (hkl) oilaning barcha tekisliklarini tavsiflaydi
parallel tekisliklar. Bu belgi shuni anglatadi
parallel tekisliklar oilasi eksenelni kesadi
h qismlari uchun x o'qi bo'ylab birlik, k uchun y o'qi bo'ylab
qismlarga va z o'qi bo'ylab l qismlarga.
Bu holda, koordinatalarning kelib chiqishiga eng yaqin tekislik,
koordinata o'qlarida (x o'qi bo'ylab) 1/soat segmentlarni kesib tashlaydi;
1/k (y o'qi bo'ylab), 1/l (z o'qi bo'ylab).
Kristallografik indekslarni topish tartibi
samolyot.
1. da tekislik bilan kesilgan segmentlarni toping
koordinata o'qlari, ularni eksenel birliklarda o'lchash.
2. Biz bu miqdorlarning o'zaro qiymatlarini olamiz.
3. Olingan sonlarning nisbatiga nisbatini beramiz
uchta eng kichik butun son.
4. Olingan uchta sonni qavs ichiga olamiz.

Misol. Kesuvchi tekislikning indekslarini toping
koordinata o'qlari quyidagi segmentlar: 1/2; 1/4; 1/4.
Segmentlarning uzunligi eksenel birliklarda ifodalanganligi sababli,
bizda 1/h=1/2; 1/k=1/4; 1/l=1/4.
Teskari qiymatlarni toping va ularning nisbatini oling
h: k: l = 2: 4: 4.
Ikkiga qisqartirib, olingan qiymatlarning nisbatini taqdim etamiz
uchta eng kichik butun sonlar nisbatiga: h: k: l = 1: 2:
2. Qavslar ichida tekislik indekslarini yozamiz
qatorda, vergulsiz - (122). Ular alohida o'qiladi -
"bir, ikki, ikki."
Agar tekislik kristallografik o'qni da kesishsa
salbiy yo'nalish, mos keladiganidan yuqori
Minus belgisi indeksning yuqori qismida joylashgan. Agar samolyot
har qanday koordinata o'qiga parallel, keyin belgida
tekislik, bu o'qga mos keladigan indeks nolga teng.
Masalan, belgi (hko) samolyotni bildiradi
z o'qini cheksizlikda va tekislik indeksini kesib o'tadi
bu o'q bo'ylab 1/∞ = 0 bo'ladi.

Har bir o'qda teng sonni kesib tashlaydigan samolyotlar
eksenel birliklar (111) sifatida belgilanadi. Kub shaklida
ularning sistemalari oktaedr tekisliklari deyiladi, chunki sistema
bu samolyotlar kelib chiqishidan bir xil masofada,
oktaedr hosil qiladi - oktaedr rasm.
Oktaedr

Ikki o'q bo'ylab teng miqdordagi o'qlarni kesib tashlaydigan samolyotlar
birlik va uchinchi o'qga parallel (masalan, z o'qi)
belgilangan (110). Shunga o'xshash kubik tizimda
tekisliklar rombsimon dodekaedr tekisliklari deb ataladi,
Shunday qilib
Qanaqasiga
tizimi
samolyotlar
turi
(110)
shakllari
dodekaedr (dodeca - o'n ikki), har bir yuz
ulardan romb - rasm.
Rombik
dodekaedr

Bir o'qni kesishgan va ikkitaga parallel bo'lgan tekisliklar
boshqalar (masalan, y va z o'qlari) belgilanadi - (100) va
kub sistemada kub tekisliklari deyiladi, ya'ni
o'xshash tekisliklar tizimi kub hosil qiladi.
Qurilish bilan bog'liq turli muammolarni hal qilishda
tekisliklarning birlik katakchasi, koordinatalar tizimi
kerakli tekislik bo'lishi uchun tanlash tavsiya etiladi
berilgan birlik katakchasida joylashgan edi. Masalan,
kub hujayradagi (211) tekislikni qurishda, boshlanishi
koordinatalar O tugundan O' tuguniga qulay tarzda o'tkaziladi.
Kubli samolyot (211)

Ba'zan tekislik indekslari jingalak qavslar ichida yoziladi
(hkl).Bu yozuv bir xillar to'plamining ramzini bildiradi
samolyotlar. Bunday samolyotlar bir xil tugunlardan o'tadi
fazoviy panjarada, ichida simmetrik joylashgan
bo'sh joy
Va
xarakterlanadi
xuddi shu
tekisliklararo masofa.
Oktaedrning kub sistemadagi tekisliklari tegishli
bir to'plam (111), ular oktaedrning yuzlarini ifodalaydi va
quyidagi indekslarga ega: (111) →(111), (111), (111), (111),
(111), (111), (111), (111).
To'plamning barcha tekisliklarining belgilari topiladi
individual belgilarning o'zgarishi va o'zgarishi
indekslar.
Rombsimon dodekaedrning tekisliklari uchun yozuv
agregatlar: (110) → (110), (110), (110),
(110), (101), (101), (101), (101), (011), (011), (011), (011).

KRISTALLOGRAFIK TUGUN INDEKSLARI
Tugunning kristallografik indekslari uning
koordinatalar eksenel birliklarning kasrlarida olinadi va yoziladi
ikkita kvadrat qavs. Bunday holda, koordinata
x o'qiga mos keladigan, bilan belgilanadi umumiy ko'rinish xat
u, y o'qi uchun - v, z o'qi uchun - w. Tugun belgisi o'xshaydi
[]. Birlik katakdagi ba'zi tugunlarning belgilari
shaklda ko'rsatilgan.
Ba'zi tugunlar
birlik hujayra
(Ba'zan tugun belgilanadi
Qanaqasiga [])

Kristallografik yo'nalish ko'rsatkichlari
Barcha parallel yo'nalishlar bo'lgan kristallda
bir-biriga o'xshash, o'tadigan yo'nalish
koordinatalarning kelib chiqishi bu butun oilani tavsiflaydi
parallel yo'nalishlar.
Lavozim
V
bo'sh joy
yo'nalishlar,
kelib chiqishi orqali o'tishi aniqlanadi
bu ustida yotgan har qanday tugunning koordinatalari
yo'nalishi.
Koordinatalar
har qanday
tugun,
egalik qiladi
yo'nalish, eksenel birliklarning kasrlarida ifodalangan va
uchta eng kichik butun sonlar nisbatiga qisqartiriladi
raqamlar,
Va
Mavjud
kristallografik
indekslari
yo'nalishlari. Ular u, v, w butun sonlar bilan belgilanadi
va kvadrat qavs ichida birga yoziladi.

Yo'nalish indekslarini topish tartibi
1. Parallel yo'nalishlar turkumidan tanlang
kelib chiqishi orqali o'tadigan, yoki
bu yo'nalishni o'ziga parallel ravishda siljiting
koordinatalarning kelib chiqishiga yoki koordinatalarni ko'chiring
ma'lum bir yo'nalishda yotgan tugunga koordinatalar.
2. ga tegishli har qanday tugunning koordinatalarini toping
berilgan yo'nalish, ularni eksenel birliklarda ifodalash.
3. Tugun koordinatalari munosabatini oling va uni ga keltiring
uchta eng kichik butun sonlarning nisbati.
4. Olingan uchta raqamni kvadratga aylantiring
qavslar.
Kubik panjaradagi eng muhim yo'nalishlar va ularning
indekslari rasmda keltirilgan.

Kubik panjaradagi ba'zi yo'nalishlar

KRISTAL VA QUTBYLIK TUSHUNCHASI
KOMPLEKS
Kristallografik proyeksiyalash usuli asoslanadi
kristalllarning xarakterli xususiyatlaridan biri qonundir
burchak doimiyligi: muayyan yuzlar orasidagi burchaklar va
kristallning chekkalari doimo doimiydir.
Shunday qilib, kristall o'sganda, yuzlarning o'lchamlari o'zgaradi, ularning
shakli, lekin burchaklari bir xil bo'lib qoladi. Shuning uchun, in
kristall, siz barcha qirralarni va yuzlarni parallel ravishda siljitishingiz mumkin
kosmosning bir nuqtasida o'zimizga; burchak
munosabatlar bir xil bo'lib qoladi.
Bunday
umumiylik
samolyotlar
Va
yo'nalishlar,
kristalldagi tekislik va yo'nalishlarga parallel va
bir nuqtadan o'tish deyiladi
kristall kompleks va nuqtaning o'zi deyiladi
markaz
murakkab.
Da
bino
kristallografik proyeksiyalar kristal har doim almashtiriladi
kristalli kompleks.

Ko'pincha, kristalli kompleks emas, balki ko'rib chiqiladi
qutbli (teskari).
Kristaldan olingan qutb kompleksi
(to'g'ridan-to'g'ri) samolyotlarni ularga normalar bilan almashtirish orqali va
yo'nalishlar - ularga perpendikulyar tekisliklar.
A
b
Kub (a), uning kristalli (b) va
qutb kompleksi (c)
V

KRISTAL POLIHEDRLARNING SIMMETRIYASI
(CONTINUUM SIMMETRIYA)
SIMMETRIYA TUSHUNCHASI
Kristallar tabiatda kristall shaklida mavjud
ko'p yuzli. Turli moddalarning kristallari bir-biridan farq qiladi
shakllarida bir-biridan. Tosh tuzi - kublar;
tosh kristall - olti burchakli prizmalar, ko'rsatilgan
tugaydi; olmos - ko'pincha muntazam oktaedrlar
(oktaedra); granat kristallari dodekaedrdir (rasm).
Bunday kristallar simmetriyaga ega.

Xarakterli
xususiyat
kristallar
hisoblanadi
ularning xususiyatlarining anizotropiyasi: turli yo'nalishlarda ular
turli xil, lekin parallel yo'nalishlarda bir xil va
nosimmetrik yo'nalishlarda ham bir xil bo'ladi.
Kristallar har doim ham to'g'ri shaklga ega emas
ko'p yuzli.
Haqiqiy o'sish sharoitida, bilan
erkin o'sishda qiyinchilik, nosimmetrik qirralar mumkin
notekis rivojlanadi va tashqi shaklni to'g'rilaydi
ishlamasligi mumkin, lekin to'g'ri ichki
strukturasi butunlay saqlanib qolgan, shuningdek
fizik xossalarning simmetriyasi saqlanib qoladi.
Yunoncha "simmetriya" so'zi mutanosiblik degan ma'noni anglatadi.
Nosimmetrik figura teng, bir xildan iborat
qismlar. Simmetriya jismlarning xossasi yoki tushuniladi
alohida qismlarni bir-biri bilan birlashtirish uchun geometrik shakllar
ba'zi nosimmetrik o'zgarishlarda farqlanadi.
Geometrik tasvirlar, ular yordamida
nosimmetrik transformatsiyalar amalga oshiriladi, deyiladi
simmetriya elementlari.

Kristalning tashqi kesimining simmetriyasini hisobga olgan holda,
kristalli
chorshanba
hozir
o'zimga
Qanaqasiga
uzluksiz, qattiq, kontinuum deb ataladigan narsa (in
lotin tilidan rus tiliga tarjima qilingan - uzluksiz,
qattiq). Bunday muhitdagi barcha nuqtalar aynan bir xil.
Kontinuumning simmetriya elementlari tashqini tavsiflaydi
kristalli ko'pburchak shakli, shuning uchun hali ham bor
makroskopik simmetriya elementlari deyiladi.
Aslida
bir xil
kristalli
chorshanba
hisoblanadi
diskret. Kristallar alohida zarrachalardan tashkil topgan
ichida joylashgan (atomlar, ionlar, molekulalar).
bo'sh joy
V
shakl
cheksiz
cho'zish
fazoviy panjaralar. Tartibga solishda simmetriya
bu zarralar tashqi simmetriyadan ko'ra murakkabroq va boyroqdir
kristalli ko'p yuzli shakllar. Shuning uchun, bilan birga
davomiylik
ko‘rib chiqilmoqda
Va
uzilish
-
bilan moddiy zarrachalarning diskret, real tuzilishi
deb ataladigan simmetriya elementlari bilan
simmetriyaning mikroskopik elementlari.

Simmetriya elementlari
IN
kristalli
ko'p yuzli
uchrashish
oddiy
elementlar
simmetriya
(markaz
simmetriya,
simmetriya tekisligi, aylanish o'qi) va murakkab element
simmetriya (inversiya o'qi).
Simmetriya markazi (yoki inversiya markazi) - maxsus nuqta
figuraning ichida, qaysi nuqtada aks ettirilganda
figuraning o'ziga ekvivalenti, ya'ni ikkala nuqtasi ham bor
(masalan, bir juft cho'qqi) bir xil to'g'ri chiziqda joylashgan,
simmetriya markazidan o'tadi va teng masofada joylashgan
uni. Agar simmetriya markazi bo'lsa, har bir yuz
fazoviy
raqamlar
Unda bor
parallel
Va
har bir chetiga qarama-qarshi yo'nalish
teng masofali, teng, parallel, lekin mos keladi
qarama-qarshi yo'naltirilgan chekka. Shuning uchun markaz
simmetriya ko'zgu nuqtasiga o'xshaydi.

Simmetriya tekisligi shunday tekislikdir
raqamni bir-biri bilan joylashgan ikki qismga ajratadi
ob'ekt va uning oyna tasviri sifatida do'stga nisbatan,
ya'ni oynaga o'xshash ikkita teng qismga Belgilash
simmetriya tekisliklari - P (eski) va m (xalqaro).
Grafik jihatdan simmetriya tekisligi qattiq jism bilan ko'rsatilgan
chiziq. Shakl bitta yoki bir nechta bo'lishi mumkin
simmetriya tekisliklari va ularning barchasi bir-biri bilan kesishadi
do'st. Kub to'qqizta simmetriya tekisligiga ega.

Aylanadigan o'q aylanayotganda juda to'g'ri
qaysi raqam ma'lum bir burchak ostida
o'zi bilan birlashadi. Burilish burchagi
aylanish o'qi n tartibini belgilaydi, qaysi
figuraning necha marta o'ziga mos kelishini ko'rsatadi
bu o'q atrofida to'liq aylanish bilan (360 °):
Izolyatsiya qilingan holda geometrik shakllar mumkin
har qanday tartibdagi simmetriya o'qlari, lekin kristalli
Polihedrada o'qning tartibi cheklangan bo'lishi mumkin;
faqat quyidagi qiymatlar: n= 1, 2, 3, 4, 6. V
kristalli
ko'p yuzli
imkonsiz
boltalar
beshinchi va oltinchi tartibdan yuqori simmetriyalar. U ergashadi
kristall muhitning uzluksizligi tamoyilidan.
Simmetriya o'qlari belgilari: eski - Ln (L1, L2, L3, L4, L6)
Va
xalqaro
arabcha
raqamlar,
aylanma o'qning tartibiga mos keladigan (1, 2, 3, 4, 6).

Grafik jihatdan
aylanuvchi
ko'pburchaklar:
boltalar
tasvirlangan

Simmetriya sinfi tushunchasi
Har bir kristalli ko'pburchak to'plamga ega
simmetriya elementlari. Bir-biri bilan, elementlarni birlashtirish
kristallning simmetriyalari, albatta, kesishadi va bir vaqtning o'zida
yangi simmetriya elementlarining paydo bo'lishi mumkin.
Kristallografiyada quyidagi teoremalar isbotlangan
simmetriya elementlarini qo'shish:
1. Ikki simmetriya tekisligining kesishish chizig'i o'qdir
burilish burchagi burchakdan ikki barobar bo'lgan simmetriya
samolyotlar orasida.
2. Ikki simmetriya o'qining kesishish nuqtasi orqali o'tadi
simmetriyaning uchinchi o'qi.
3. B
nuqta
chorrahalar
samolyot
simmetriya
Bilan
unga perpendikulyar teng tartibli simmetriya o'qi
simmetriya markazi paydo bo'ladi.
4. Asosiyga perpendikulyar bo'lgan ikkinchi tartibli o'qlar soni
yuqori tartibli simmetriya o'qlari (uchinchi, to'rtinchi,
oltinchi), asosiy o'qning tartibiga teng.

5. Bo'ylab kesishuvchi simmetriya tekisliklari soni
yuqori tartibli asosiy o'q bu o'qning tartibiga teng.
Simmetriya elementlarining bir-biri bilan birikmalari soni
kristallarda qat'iy cheklangan. Hammasi mumkin
kristallardagi simmetriya elementlarining birikmalari olinadi
teoremalarni hisobga olgan holda qat'iy matematik
simmetriya elementlarini qo'shish.
O'ziga xos simmetriya elementlarining to'liq to'plami
berilgan kristall uning simmetriya sinfi deb ataladi.
Qattiq matematik xulosalar shuni ko'rsatadiki, hamma narsa
mumkin
Uchun
kristalli
ko'p yuzli
kombinatsiyalar
elementlar
simmetriya
charchagan
simmetriyaning o'ttiz ikki sinfi.

Fazoviy panjara va elementlar o'rtasidagi bog'liqlik
simmetriya
Muayyan simmetriya elementlarining mavjudligi aniqlaydi
geometriya
fazoviy
panjaralar,
ta'sirchan
aniq
sharoitlar
yoqilgan
o'zaro
Manzil
koordinata o'qlari va eksenel birliklarning tengligi.
Mavjud umumiy qoidalar koordinata o'qlarini tanlash;
kristalli simmetriya elementlari to'plamini hisobga olgan holda.
1. Koordinata o'qlari maxsus yoki bitta bilan birlashtiriladi
yo'nalishlar,
takrorlanmaslik
V
kristall
aylanish yoki inversiya o'qlari, buning uchun
o'qning tartibi birdan katta va tekislikka normalar
simmetriya.
2. Kristalda faqat bitta maxsus yo'nalish bo'lsa, u bilan
koordinata o'qlaridan birini, odatda Z o'qini birlashtiring
boshqa o'qlar perpendikulyar tekislikda joylashgan
kristallning chetlariga parallel ravishda maxsus yo'nalish.
3. Maxsus yo'nalishlar bo'lmaganda, koordinata o'qlari
bir tekislikda yotmaydigan uchtaga parallel ravishda tanlanadi
kristallning chetlari.

Ushbu qoidalarga asoslanib, siz ettitasini olishingiz mumkin
kristall tizimlar yoki tizimlar. Ular farq qiladi
a, b, c va masshtab birliklarining nisbati bilan bir-biridan
eksenel burchaklar, . Uchta imkoniyat: a b c, a=b c, a=b=c
ruxsat berish
tarqatish
Hammasi
kristallografik
pastki, o'rta va yuqori uchta toifadagi koordinata tizimlari (tizimlari).
Har bir toifa ma'lum bir mavjudligi bilan tavsiflanadi
simmetriya elementlari. Shunday qilib, eng past toifadagi kristallar uchun
yuqori tartibli o'qlar, ya'ni 3, 4 va 6 o'qlari yo'q, lekin bo'lishi mumkin
ikkinchi tartibli o'qlar, tekisliklar va simmetriya markazi.
O'rta toifadagi kristallar yuqori o'qga ega
tartib, shuningdek, ikkinchi tartibli o'qlar, samolyotlar ham bo'lishi mumkin
simmetriya, simmetriya markazi.
Eng nosimmetrik kristallar eng yuqori kristallarga tegishli
toifalar. Ularda bir nechta yuqori tartibli o'qlar mavjud
(uchinchi va to'rtinchi), ikkinchi tartibli o'qlar bo'lishi mumkin,
tekisliklar va simmetriya markazi. Biroq, akslar etishmayapti
oltinchi tartib.

Uzluksiz va fazoviy simmetriya tushunchasi
guruh
Mavjudligi
32
sinflar
simmetriya
kristalli
polyhedra tashqi butun xilma-xilligini ko'rsatadi
kristall shakllari simmetriya qonunlariga bo'ysunadi.
Kristallarning ichki tuzilishining simmetriyasi, joylashishi
kristallar ichidagi zarralar (atomlar, ionlar, molekulalar) kerak
qiyinroq bo'ladi, chunki kristallarning tashqi shakli
cheklangan va kristall panjara cho'zilgan
kosmosning barcha yo'nalishlarida cheksiz.
Kristallardagi zarrachalarning joylashishi qonunlari edi
buyuk rus kristallografi E.S. tomonidan asos solingan.
Fedorov 1891. U 230 yo'l topdi
zarrachalarning fazoviy panjarada joylashishi - 230
kosmik simmetriya guruhlari.

Fazoviy panjaralarning simmetriya elementlari
Yuqorida tavsiflangan simmetriya elementlariga qo'shimcha ravishda (markaz
simmetriya,
samolyot
simmetriya,
aylanuvchi
Va
inversiya o'qlari), boshqalari diskret muhitda mumkin
elementlar
simmetriya,
bog'liq
Bilan
cheksizlik
fazoviy panjara va davriy takrorlanuvchanlik
zarrachalarning joylashishida.
Keling, faqat o'ziga xos bo'lgan simmetriyaning yangi turlarini ko'rib chiqaylik
uzilish. Ulardan uchtasi bor: tarjima, toymasin tekislik
ko'zgular va spiral o'qi.
Tarjima barcha zarralarni parallel bo'ylab ko'chirishdir
bir xil yo'nalishdagi yo'nalishlar
hajmi.
Tarjima simmetriyaning oddiy elementidir,
har bir fazoviy panjaraga xosdir.

Tarjimaning simmetriya tekisligi bilan birikmasi
yaylovni aks ettiruvchi tekislikning paydo bo'lishiga olib keladi,
aylanish o'qi bilan tarjimaning kombinatsiyasi hosil qiladi
vida o'qi.
Yaylovni aks ettirish tekisligi yoki tekislik
toymasin shunday tekislik, ichida aks ettirilganda
Bu ko'zgudagi kabi, keyinchalik translyatsiya bilan birga
ma'lum bir tekislikda yotadigan yo'nalish
berilgan uchun identifikatsiya davrining yarmiga teng
yo'nalishlari, tananing barcha nuqtalari birlashtirilgan. Davr ostida
shaxs, avvalgidek, biz masofani tushunamiz
ba'zi yo'nalishdagi nuqtalar o'rtasida (masalan,
birlik katakdagi a, b, c davrlari davrlardir
X, Y, Z koordinata o'qlari bo'ylab identifikatsiya).

Spiral o'q - bu to'g'ri chiziq, uning atrofida aylanish
biroz
burchak,
mos keladigan
tartibda; ... uchun
akslar,
Bilan
ga karrali bo'lgan miqdorga o'q bo'ylab keyingi tarjima
identifikatsiya davri t, tana nuqtalarini birlashtiradi.
Vida o'qini umumiy shaklda belgilash nS, bu erda n
aylanma o'qning tartibini xarakterlaydi (n=1, 2, 3, 4, 6) va
St/n - eksa bo'ylab tarjima qiymati. Bu holda S S=0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. Demak, ikkinchi tartibli spiral o‘q uchun
tarjima t / 2, uchinchisining spiral o'qi uchun
eng kichik o'tkazmaning kattaligi tartibi t / 3.
Ikkinchi tartibli spiral o'qning belgilanishi 21 bo'ladi.
Zarrachalarning hizalanishi eksa atrofida aylangandan keyin sodir bo'ladi
180 ° yo'nalish bo'ylab keyingi translyatsiya bilan,
o'qiga parallel, t / 2 da.
Uchinchi tartibli spiral o'qning belgilanishi 31 bo'ladi.
Biroq, eng kichik tarjimaning ko'paytmali tarjimalari bo'lgan o'qlar mumkin.
Shuning uchun, 2t/3 tarjimasi bilan spiral o'qi 32 mumkin.

31 va 32 o'qlar o'q atrofida 120 ° ga aylanishni anglatadi
soat yo'nalishi bo'yicha, keyin tarjima. Bu vida
o'qlar o'ng deb ataladi. Agar navbat amalga oshirilsa
soat sohasi farqli o'laroq, keyin simmetriyaning markaziy o'qlari
chapchilar deb ataladi. Bunday holda, 31 o'qning harakati o'ng
o'qning harakati bilan bir xil 32 chap va 32 o'ng - 31
chap.
Simmetriyaning spiral o'qlarini ham ko'rib chiqish mumkin
to'rtinchi va oltinchi tartiblar: 41 va 43 o'qlar 61 va 65, 62 o'qlar
va 64. o'ng yoki chap bo'lishi mumkin. 21, 42 va o'qlarning harakati
63 eksa atrofida aylanish yo'nalishini tanlashga bog'liq emas.
Shunung uchun
Ular
bor
neytral.
Shartli
spiral simmetriya o'qlarining belgilari:

Simmetriya fazo guruhining belgilanishi
Bo'shliq guruhi belgisi to'liqlikni o'z ichiga oladi
kristall strukturasining simmetriyasi haqida ma'lumot. Yoniq
kosmik guruh belgisida birinchi o'rin qo'yiladi
Bravais panjarasining turini tavsiflovchi harf: P ibtidoiy,
BILAN
asosiy markazlashtirilgan,
I
tanaga markazlashtirilgan, F - yuzga qaratilgan. IN
Rombedral tizimda R harfi birinchi o'ringa qo'yiladi.
Undan keyin bir, ikki yoki uchta raqam yoki harf,
ko'rsatuvchi
elementlar
simmetriya
V
asosiy
ko'rsatmalar, qachon amalga oshiriladiganiga o'xshash
simmetriya sinfi uchun belgini tuzish.
Agar asosiy yo'nalishlardan birida strukturada bo'lsa
simmetriya tekisliklari va
simmetriya o'qi, tekisliklarga ustunlik beriladi
simmetriya va fazoda guruh belgisi
simmetriya tekisliklari qayd etiladi.

Agar bir nechta eksa bo'lsa, afzallik beriladi
oddiy o'qlar - aylanish va inversiya, chunki ular
simmetriya simmetriyadan yuqori
vintlar oqlari.
Kosmik guruh belgisiga ega bo'lsangiz, osongina qilishingiz mumkin
Bravais panjara turini, hujayra tizimini, elementlarini aniqlang
asosiy yo'nalishlarda simmetriya. Ha, fazoviy
guruh P42/mnm (ditetragonal-dipiramidalning Fedorov guruhlari
mehribon
simmetriya,
135
guruh)
tetragonaldagi ibtidoiy Bravais hujayrasini xarakterlaydi
singoniya (to'rtinchi tartibli spiral o'q 42 aniqlaydi
tetragonal tizim).
Asosiy yo'nalishlar quyidagilardan iborat:
simmetriya elementlari. Yo'nalish bilan - Z o'qi
vint o'qi 42 mos tushadi, bu perpendikulyar
simmetriya m. va yo'nalishlarida (X va Y o'qlari)
n tipidagi yaylovni aks ettiruvchi tekislik mavjud, in
yo'nalishi bo'yicha simmetriya tekisligi m o'tadi.

Kristal jismlarning tuzilishidagi nuqsonlar
Jismlarning nuqsonlari dinamikga bo'linadi
(vaqtinchalik) va statik (doimiy).
1. Dinamik nuqsonlar qachon yuzaga keladi
mexanik, termal, elektromagnit
kristallga ta'sir qiladi.
Bularga fononlar - vaqtinchalik buzilishlar kiradi
termal sabab bo'lgan panjara qonuniyatlari
atomlarning harakati.
2. Statik nuqsonlar
Nuqta va kengaytirilgan kamchiliklar mavjud
tana tuzilmalari

Nuqta nuqsonlari: band bo'lmagan panjara tugunlari
(bo'sh ish o'rinlari); atomning tugundan oraliq joyiga siljishi;
panjara ichiga begona atom yoki ionning kiritilishi.
Kengaytirilgan nuqsonlar: dislokatsiyalar (chekka va
vint), teshiklar, yoriqlar, don chegaralari,
boshqa fazaning mikroinkluziyalari. Ba'zi kamchiliklar ko'rsatilgan
tasvir ustida.

Asosiy xususiyatlar
materiallar

Asosiy xususiyatlarga quyidagilar kiradi: mexanik, termal,
elektr, magnit va texnologik, shuningdek, ularning
korroziyaga qarshilik.
Materiallarning mexanik xususiyatlari ularning qobiliyatini tavsiflaydi
ta'sir qiladigan mahsulotlarda foydalanish
mexanik yuklar. Bunday xususiyatlarning asosiy ko'rsatkichlari
Kuch va qattiqlik parametrlari qo'llaniladi. Ular nafaqat bog'liq
materiallarning tabiati, balki shakli, o'lchami va holati bo'yicha
namunalar yuzasi, shuningdek sinov rejimlari, birinchi navbatda,
yuklash tezligi, harorat, ommaviy axborot vositalarining ta'siri va boshqalar bo'yicha
omillar.
Kuch - bu vayronagarchilikka qarshi turish uchun materiallarning mulki va
shuningdek, ta'sir ostida namunaning shaklining qaytarilmas o'zgarishi
tashqi yuklar.
Kuchlanish kuchi - maksimalga mos keladigan kuchlanish
(namunani yo'q qilish paytida) yuk qiymatiga. Munosabat
namunaga asl maydonga ta'sir qiluvchi eng katta kuch
uning kesimi uzilish kuchlanishi va deyiladi
svni belgilang.

Deformatsiya - bu zarrachalarning nisbiy joylashuvining o'zgarishi
material. Uning eng oddiy turlari - cho'zish, siqish, egish,
burilish, kesish. Deformatsiya - bu namunaning shakli va hajmining o'zgarishi
deformatsiya natijasida.
Deformatsiya parametrlari – nisbiy cho’zilish e = (l– l0)/l0 (bu yerda
l0 va l - namuna uzunligi boshlang'ich va deformatsiyadan keyin), kesish burchagi -
bir nuqtadan chiqadigan nurlar orasidagi to'g'ri burchakning o'zgarishi
deformatsiyalanganda namuna. Agar deformatsiya elastik deb ataladi
yukni yoki plastmassani olib tashlaganidan keyin yo'qoladi, agar u bo'lmasa
yo'qoladi (qaytarib bo'lmaydigan). Materiallarning plastik xususiyatlari
kichik deformatsiyalar ko'pincha e'tiborga olinmaydi.
Elastik chegara - bu qoldiq deformatsiyalar (ya'ni.
e. namunani tushirish paytida aniqlangan deformatsiyalar) erishish
texnik shartlar bilan belgilangan qiymat. Odatda kirish
qoldiq deformatsiya 10–3 ÷10–2% ni tashkil qiladi. Elastik chegara s
materialning elastik deformatsiyasi maydonini cheklaydi.
Materiallarning elastikligining xarakteristikasi sifatida modul tushunchasi paydo bo'ldi
deformatsiyasi chiziqli bo'lgan ideal elastik jismlarni hisobga olgan holda
kuchlanishga bog'liq. Oddiy cho'zish bilan (siqish)
s = E
Bu erda E - Young moduli yoki uzunlamasına elastiklik moduli, qaysi
materiallarning elastik deformatsiyaga (kuchlanish, siqish) qarshiligini tavsiflaydi; e – nisbiy deformatsiya.

Materialni kesish yo'nalishi bo'yicha va unga normal bo'ylab kesishda
faqat kesish kuchlanishlari harakat qiladi
Bu erda G - materialning elastikligini tavsiflovchi kesish moduli
hajmi doimiy bo'lib qoladigan namunaning shaklini o'zgartirish; g − burchak
siljish
Materialni barcha yo'nalishlarda har tomonlama siqish bilan,
normal kuchlanish
Bu erda K - xarakterlovchi massa egiluvchanligi moduli
materialning namuna hajmidagi o'zgarishlarga chidamliligi, emas
uning shakli o'zgarishi bilan birga; ∆ – nisbiy
hajmli siqilish.
Materiallarning elastikligini tavsiflovchi doimiy qiymat
Bir o'qli kuchlanish - bu Puasson nisbati:
bu yerda e’ – nisbiy ko‘ndalang siqilish; e – nisbiy
namunaning uzunlamasına cho'zilishi.

Qattiqlik - materiallarning mexanik xarakteristikasi,
ularning kuchini, egiluvchanligini, shuningdek, har tomonlama aks ettiradi
namunalar sirt qatlamining xususiyatlari. U o'zini ifoda etadi
materialning mahalliy plastmassaga chidamliligi
ko'proq bo'lganda yuzaga keladigan deformatsiya
qattiq tana - indenter. Indanterni namunaga bosish
bosib chiqarish hajmini keyingi o'lchash asosiy hisoblanadi
materiallarning qattiqligini baholashning texnologik usuli. IN
yukni qo'llash, dizayn xususiyatlariga qarab
indentorlar va qattiqlik raqamlarini aniqlash usullarni farqlaydi
Brinell, Rokvell, Vikers, Shor. O'lchash paytida
namuna yuzasida GOST 9450-76 bo'yicha mikroqattiqlik
izlar ahamiyatsiz chuqurlikda qoladi, shuning uchun bu
usul namunalar folga shaklida tayyorlanganda qo'llaniladi,
kinolar, kichik qalinlikdagi qoplamalar. Aniqlash usuli
plastik qattiqlik namunaga bosishdan iborat
ketma-ket qo'llash orqali sharsimon uchi
turli xil yuklar.

Korroziya - bu xususiyatlarni o'zgartirish, shikastlanishning fizik-kimyoviy jarayoni
tarkibiy qismlarga o'tishi sababli materiallarning tuzilishi va yo'q qilinishi
atrof-muhit komponentlari bilan kimyoviy birikmalar. ostida
Korroziya shikastlanishi har qanday strukturaviy nuqsonni anglatadi
korroziya natijasida hosil bo'lgan material. Mexanik bo'lsa
ta'sirlar materiallarning korroziyasini tezlashtiradi va korroziya ularni osonlashtiradi
mexanik halokat, korroziya-mexanik yuzaga keladi
materiallarga zarar etkazish. Korroziya va xarajatlar tufayli moddiy yo'qotishlar
mashina va jihozlarni undan himoya qilish muttasil ortib bormoqda
inson ishlab chiqarish faoliyatining kuchayishi tufayli va
ishlab chiqarish chiqindilaridan atrof-muhitning ifloslanishi.
Ko'pincha materiallarning korroziyaga chidamliligi bilan tavsiflanadi
korroziyaga chidamlilik parametri yordamida - o'zaro qiymat
ma'lum bir korroziya tizimidagi materialning texnik korroziya tezligi.
Ushbu xususiyatning konventsiyasi shundaki, u amal qilmaydi
material, lekin korroziya tizimiga. Materialning korroziyaga chidamliligi
korroziya tizimining boshqa parametrlarini o'zgartirmasdan o'zgartirilishi mumkin emas.
Korroziyaga qarshi himoya korroziyaning modifikatsiyasidir
materialning korroziya tezligini pasayishiga olib keladigan tizimlar.

Harorat xususiyatlari.
Issiqlikka chidamlilik - materiallarning saqlanishi yoki ahamiyatsizligi
yuqori haroratlarda mexanik parametrlarni o'zgartirish. Mulk
metallar gazlarning korroziy ta'siriga yuqori darajada qarshilik ko'rsatadi
haroratlarga issiqlikka chidamlilik deyiladi. Xarakter sifatida
past eriydigan materiallarning issiqlikka chidamliligi foydalanish harorati
yumshatish.
Issiqlikka chidamlilik - materiallarning uzoq vaqt davomida qarshilik ko'rsatish qobiliyati
yuqori haroratlarda deformatsiya va buzilish. Bu
ishlatiladigan materiallarning eng muhim xususiyati
haroratlar T > 0,3 Tmel. Bunday sharoitlar dvigatellarda uchraydi
ichki yonish, bug 'elektr stantsiyalari, gaz turbinalari,
metallurgiya pechlari va boshqalar.
Past haroratlarda (texnologiyada - 0 dan –269 ° C gacha) ortadi
materiallarning statik va tsiklik mustahkamligi, ularning
plastiklik va pishiqlik, mo'rt sinish tendentsiyasi kuchayadi.
Sovuq mo'rtlik - materiallarning mo'rtligining pasayishi bilan ortishi
harorat. Materialning mo'rt sinishga moyilligi bilan aniqlanadi
tushirilganda tirqishli namunalarning zarba sinovlari natijalariga asoslanadi
harorat.

Materiallarning termal kengayishi o'lchamdagi o'zgarishlar bilan qayd etiladi
va harorat o'zgarishi bilan namunalar shakli. Gazlar uchun bu kerak
suyuqliklarda qizdirilganda zarrachalarning kinetik energiyasining ortishi
va qattiq materiallar termal assimetriya bilan bog'liq
atomlarning tebranishlari, buning natijasida atomlararo masofalar ortadi
haroratlar ortib bormoqda.
Materiallarning termal kengayishi miqdoriy jihatdan tavsiflanadi
hajmli kengayishning harorat koeffitsienti:
va qattiq materiallar - va chiziqli harorat koeffitsienti
kengaytmalar (TCLR):
– chiziqli o‘lchamdagi o‘zgarishlar, namunalar hajmi va
haroratlar (mos ravishda).
Indeks p termal kengayish shartlarini ko'rsatish uchun xizmat qiladi (odatda -
doimiy bosimda).
Eksperimental ravishda aV va al dilatometriya usullari bilan aniqlanadi, ular o'rganiladi
tashqi omillar ta'sirida tana o'lchamlari o'zgarishiga bog'liqligi.
Maxsus o'lchash asboblari– dilatometrlar – farq qiladi
sensorlar dizayni va o'lchamlarni ro'yxatga olish tizimlarining sezgirligi
namunalar.

Issiqlik sig'imi - bu tananing qachon qabul qilgan issiqlik miqdoriga nisbati
har qanday jarayonda uning holatining cheksiz kichik o'zgarishi, to
oxirgi harorat ko'tarilishi tufayli:
Ular aniqlaydigan termodinamik jarayonning xususiyatlariga ko'ra
materialning issiqlik sig'imi, doimiy hajmdagi issiqlik sig'imini farqlash
va doimiy bosim ostida. Doimiy isitish vaqtida
bosim (izobarik jarayon), issiqlikning bir qismi kengayish uchun sarflanadi
namuna va qisman materialning ichki energiyasini oshirish uchun. Issiqlik,
doimiy hajmda bir xil namunaga uzatiladi (izoxorik jarayon),
faqat materialning ichki energiyasini oshirishga sarflanadi.
Maxsus issiqlik sig'imi, J/(kg K)], – issiqlik sig'imining massaga nisbati
jismlar. Doimiy bosimdagi o'ziga xos issiqlik sig'imi (cp) va farqlanadi
doimiy hajmda (cv). Issiqlik sig'imining miqdorga nisbati
moddalar molyar issiqlik sig'imi (sm), J/(mol⋅K) deyiladi. Barcha uchun
moddalar sr > sv, kam uchraydigan (idealga yaqin) gazlar uchun smp – smv =
R (bu erda R = 8,314 J/(mol⋅K) universal gaz doimiysi).

Issiqlik o'tkazuvchanligi - bu energiyani tananing issiq joylaridan o'tkazish
termal harakat va o'zaro ta'sir natijasida kamroq isitiladi
mikrozarrachalar Bu qiymat o'z-o'zidan xarakterlanadi
qattiq jismlarning haroratini tenglashtirish.
Izotropik materiallar uchun Furye qonuni amal qiladi, unga ko'ra
zichlik vektori issiqlik oqimi q proportsional va qarama-qarshidir
harorat gradienti T yo'nalishi bo'yicha:
Bu erda l - issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti [Vt / (m K)] ga qarab
agregatsiya holati, atom-molekulyar tuzilishi, tuzilishi,
harorat va boshqa materiallar parametrlari.
Issiqlik tarqalish koeffitsienti (m2 / s) o'lchovdir
Materialning issiqlik izolyatsiyasi xususiyatlari:
bu erda r - zichlik; Chorshanba - o'ziga xos issiqlik da material
doimiy bosim.

Materiallarning texnologik xususiyatlari muvofiqlikni tavsiflaydi
mahsulotlarni qayta ishlash jarayonida texnologik ta'sirlarga materiallar. Bilim
bu xususiyatlar oqilona va oqilona loyihalash imkonini beradi va
mahsulot ishlab chiqarish uchun texnologik jarayonlarni amalga oshirish. Asosiy
materiallarning texnologik xususiyatlari - ishlov berish qobiliyati
kesish va bosim, quyma parametrlari, payvandlanishi, moyilligi
issiqlik bilan ishlov berish jarayonida deformatsiya va egrilik va boshqalar.
Kesishning ishlov berish qobiliyati quyidagi ko'rsatkichlar bilan tavsiflanadi:
materiallarni qayta ishlash sifati - qayta ishlangan sirtning pürüzlülüğü
va namuna o'lchamlarining aniqligi, asbobning ishlash muddati, qarshilik
kesish - kesish tezligi va kuchi, chipni shakllantirish turi. Qiymatlar
ko'rsatkichlar namunalarni maydalashda aniqlanadi va bilan taqqoslanadi
standart sifatida qabul qilingan materialning parametrlari.
Bosimning ish qobiliyati texnologik jarayonida aniqlanadi
plastik deformatsiya uchun sinov materiallari. Baholash usullari
bosim bilan ishlash qobiliyati materiallarning turiga va ularning texnologiyasiga bog'liq
qayta ishlash. Masalan, metalllarni egilish uchun texnologik sinovdan o'tkazish
namunalarni berilgan burchakka egish orqali amalga oshiriladi. Namuna bardosh bergan deb hisoblanadi
testlar, agar unda tanaffuslar, delaminatsiyalar, yirtiqlar yoki yoriqlar bo'lmasa.
Plitalar va lentalar maxsus yordamida ekstruziya uchun sinovdan o'tkaziladi
bosing. Namunada sferik teshik hosil bo'lib, hozirgi vaqtda cho'zishni to'xtatadi
materialning suyuqligiga erishish. Natija eng kattasi bilan belgilanadi
shikastlanmagan namunalardagi teshik chuqurligi.

Kukunli materiallarning bosim bilan ishlov berish qobiliyati ularni tavsiflaydi
suyuqlik, siqilish va shakllanuvchanlik. Aniqlash usuli
suyuqligi kukun namunasining yaroqlilik muddatini qayd etishga asoslangan
kalibrlangan orqali uning o'z-o'zidan uyg'onish jarayoni
huni teshigi. To'ldirish tezligi ushbu parametrga bog'liq
bosimli ishlov berish uchun kukunli qolip materiallari.
Kukunning siqilishi namunaning hajmiga bog'liqligi bilan tavsiflanadi
kukunga qarshi bosim - bosish diagrammasi. Shakllanuvchanlik - mulk
jarayon davomida olingan shaklni saqlab qolish uchun kukunli material
bosish.
Materiallarning quyma xususiyatlari - texnologik majmui
quyish yo'li bilan quyma hosil bo'lishini tavsiflovchi ko'rsatkichlar
eritilgan materiallarni qolipga soling. Oquvchanlik -
eritilgan materialning quyma qolipni to'ldirish qobiliyatiga bog'liq
eritmaning qovushqoqligi, eritma va qolip harorati, daraja bo'yicha
mog'orning devorlarini eritma bilan namlash va hokazo.U uzunligi bo'yicha baholanadi
tekis yoki spiral kanalni eritma bilan to'ldirish
maxsus quyma qolip. Quymaning qisqarishi - hajmning qisqarishi
suyuqlikdan qattiq holatga o'tish paytida erish. Amalda
qisqarish mos keladigan chiziqli o'lchamlarning nisbati sifatida aniqlanadi
o'lchovsiz qisqarish koeffitsienti ko'rinishidagi qoliplar va quymalar,
har bir material uchun individual.

Payvandlash qobiliyati - bu materialning hosil bo'lish xususiyati
payvandlangan birikma, uning ishlashi
asosiy materialning sifatiga mos keladi,
payvandlangan. Payvandlash qobiliyati tomonidan baholanadi
payvandlangan namunalarning sinov natijalari va
payvandlangan maydonda asosiy materialning xususiyatlari
tikuv Quyidagilarni aniqlash uchun qoidalar o'rnatildi
metallning payvandlanishi ko'rsatkichlari: mexanik
payvandlangan bo'g'inlarning xususiyatlari, ruxsat etilgan rejimlar
boshq payvandlash va sirt qoplamasi, payvandlash sifati
ulanishlar va payvandlar, uzoq muddatli quvvat
payvandlangan bo'g'inlar.

Kristallografiya - kristallar, kristall tabiiy jismlar haqidagi fan. U kristall moddalarning shakli, ichki tuzilishi, kelib chiqishi, tarqalishi va xossalarini o'rganadi.

Kristallarning asosiy xususiyatlari - anizotropiya, bir xillik, o'zini yoqish qobiliyati va doimiy erish nuqtasi mavjudligi - ularning ichki tuzilishi bilan belgilanadi.

Kristallar - atomlarning tartibli joylashishi natijasida ko'p yuzli shaklga ega bo'lgan barcha qattiq jismlar. Kristallografiya kristallar, kristall tabiiy jismlar haqidagi fan deb ataladi. U kristall moddalarning shakli, ichki tuzilishi, kelib chiqishi, tarqalishi va xossalarini o'rganadi. Kristallar - atomlarning tartibli joylashishi natijasida ko'p yuzli shaklga ega bo'lgan barcha qattiq jismlar. Yaxshi shakllangan kristallarga misollar kublar...

Sarlavha:

Kristallarning besh mingdan ortiq turlari ma'lum. Ular turli shakllarga va turli xil qirralarga ega. Kristalning shakli uning barcha yuzlarining yig'indisidir. Kristallografiyada oddiy shakl simmetriya elementlari bilan bog'langan bir xil yuzlarning to'plamidir. Oddiy shakllar orasida makonning bir qismini to'liq o'rab turgan yopiq shakllar mavjud, masalan, kub, oktaedr; oddiy shakllarni oching, masalan, turli prizmalar, fazo...

Sarlavha:

Singoniya (yunoncha sōn, "birgalikda" va "burchak" - so'zma-so'z "o'xshash burchak") kristallarning birlik hujayrasi shakliga qarab bo'linishidan biridir. Singoniya bir xil miqdordagi birlik yo'nalishlariga ega bo'lgan bitta umumiy yoki xarakterli simmetriya elementiga ega bo'lgan simmetriya sinflari guruhini o'z ichiga oladi. Etti tizim mavjud: kubik, tetragonal (kvadrat), trigonal, olti burchakli, rombik, monoklinik, triklinik.

Sarlavha:

Yunon tilidan tarjima qilingan "simmetriya" "mutanosiblik" (takrorlash) degan ma'noni anglatadi. Simmetrik jismlar va jismlar fazoda muntazam takrorlanadigan ekvivalent qismlardan iborat. Kristallarning simmetriyasi ayniqsa xilma-xildir. Turli kristallar ko'proq yoki kamroq simmetriyaga ega. Bu ularning eng muhim va o'ziga xos mulki bo'lib, ichki tuzilishning muntazamligini aks ettiradi.

Sarlavha:

Geometrik kristallografiya nuqtai nazaridan kristall ko'pburchakdir. Kristallarning shaklini tavsiflash uchun biz cheklash elementlari tushunchasidan foydalanamiz. Kristallarning tashqi shakli uchta cheklovchi elementdan iborat: yuzlar (tekisliklar), qirralar (yuzlarning kesishish chiziqlari) va faset burchaklari.

Sarlavha:

Kristallar modda har qanday agregatsiya holatidan qattiq holatga o'tganda paydo bo'ladi. Kristallarning hosil bo'lishining asosiy sharti haroratning ma'lum darajaga tushishi bo'lib, undan pastda zarralar (atomlar, ionlar) ortiqcha issiqlik harakatini yo'qotib, o'ziga xos kimyoviy xossalarini namoyon qiladi va fazoviy panjaraga guruhlanadi.