Free Student HQ / FSHQ / "Штаб-Квартира свободного Студента"

Кристаллические и аморфные твердые тела. Внутреннее строение кристаллов

Кристаллические тела имеют определенную температуру плавления, неизменную при постоянном давлении; вязкость аморфных веществ при нагревании уменьшается, они переходят в жидкое состояние, размягчаясь постепенно.

Кристаллы характеризуются наличием значительных сил межмолекулярного взаимодействия и сохраняют постоянным не только свой объем, но и форму.Правильная геометрическая форма является существенным внешним признаком любого кристалла в естественных условиях. Рассматривая отдельные кристаллы, можно убедиться, что они ограничены плоскими, будто шлифованными гранями в виде правильных многоугольников.

Кристаллы определенного вещества могут иметь различную форму, поскольку она зависит от условий их образования.

Монокристаллы и поликристаллы. Иногда весь кусок твердого вещества может представлять собой один кристалл. Такие, например, кусочки сахара, соли, горного хрусталя и т.д.. Это все отдельные кристаллы, их называют монокристаллами. В других случаях тела состоят из множества кристаллов, которые срослись между собой. Кристаллическое строение имеют все металлы в твердом состоянии. Тело, которое состоит из множества неупорядоченно размещенных мелких кристаллов называют поликристаллическим, или поликристаллов.

Анизотропия механических свойств монокристаллов проявляется прежде всего в том, что их прочность в разных направлениях разная. Монокристаллы легче разрушаются в одних направлениях, чем в других, и именно поэтому их изломы плоские.

Поликристаллические тела являются изотропными, т.е. их физические свойства, как и аморфных тел, во всех направлениях одинаковы. Это объясняется тем, что поликристаллы составляют из огромного количества неупорядоченно ориентированных мелких кристалликов, которые срослись между собой.

Широкое применение в современной физике и технике получили монокристаллы. Почти все полупроводниковые приборы - это монокристаллы со специально введенными примесями, которые предоставляют им тех или иных свойств.

Внутреннее строение кристаллов. Зависимость физических свойств кристаллов от направления и правильность их геометрических форм давали основания для предположения об упорядоченности частиц, образующих кристалл.

Частицы, составляющие кристалл, при тепловом движении колеблются вокруг положений равновесия, называемых узлами.

Другие кристаллы имеют сложное строение. В их узлах содержатся атомы углерода. Узел - это положение равновесия частицы, входящей в состав кристалла, т.е. точка.Расстояние между узлами условно обозначает расстояние между центрами атомов и молекул.

Различают четыре типа кристаллов (и кристаллических решеток): ионные, атомные, металлические и молекулярные.

Ионные кристаллы. В узлах решетки ионных кристаллов находятся положительно и отрицательно заряженные ионы. Силы взаимодействия между ними в основном электростатические.

Атомные кристаллы. Их кристаллические решетки образуются вследствие плотной упаковки атомов, зачастую одинаковых (при взаимодействии одинаковых атомов ионы не образуются. Атомы, находящиеся в узлах, связанные со своими ближайшими соседями ковалентной связью.

При ковалентной связи электроны не переходят от одного атома к другому (ионы не образуются), а возникает одно или несколько общих электронных пар.

Молекулярные кристаллы. В узлах их кристаллической решетки находятся молекулы вещества, связь между которыми обеспечивается силами молекулярного взаимодействия.

Металлические кристаллы. Во всех узлах решетки металлических кристаллов расположены положительные ионы металла. Между ними хаотически, подобно молекулам газа, движутся электроны, отделившиеся от атомов при кристаллизации металла. Вместе с тем и электроны удерживаются ионами в ее пределах. Наличие свободных электронов в металле обеспечивает хорошую электропроводность и теплопроводность этих веществ.

Каждая частица в кристалле (молекула, атом или ион) находится в определенном положении равновесия, в котором силы отталкивания и притяжения со стороны других частиц, которые образуют кристалл, одинаковы.

Наблюдать и непосредственно измерять силы, действующие на отдельные молекулы, атомы или ионы, нельзя.

По деформации тел. При малых деформациях напряжение σ прямо пропорциональна относительного удлинения ε.

В формуле закона Гука:
σ = εЕ.

Свойство твердых тел (или материалов, из которых они изготовлены) восстанавливать свою форму и объем после прекращения действия силы называют упругостью.

Деформацию, которую имеет тело после прекращения действия силы, называют остаточной. Наибольшая нагрузка, которую выдерживает образец перед разрывом, называют нагрузкой предела прочности, а напряжение, которое соответствует этому максимальной нагрузке, - пределом прочности.

На упругость и пластичность тел существенно влияет температура.

Одной из важнейших механических характеристик материалов является их прочность, поэтому в основном именно благодаря ей становятся надежными разные сооружения и машины. Под прочностью понимают способность материала сопротивляться разрушению и остаточной деформации, возникающие вследствие внешних влияний.

В отличие от кристаллических аморфные тела полностью изотропны, т.е. их свойства одинаковы во всех направлениях. Аморфные тела не имеют определенной температуры плавления. Если, например, нагревать стекло, оно становится мягким и тягучим.

Вторая их характерное свойство - пластичность. Таким образом, в зависимости от характера воздействия (в частности времени, в течение которого действует сила) аморфные вещества ведут себя либо как хрупкие твердые тела, или как очень вязкие жидкости.

Аморфное состояние вещества неустойчив: через время аморфное вещество переходит в кристаллическую.

  • Категории раздела:
  •      Другое
  • Смотрите также:
  •  


    Сайт создан в 2012 г. © Все права на материалы сайта принадлежат его автору! 
    Копирование любых материалов сайта возможно только с разрешения автора и при указании ссылки на первоисточник
    Яндекс.Метрика