Кристаллические и аморфные вещества

Литература

• Агафонов В. К. Краткое наставление для приготовления моделей кристаллов // Программы и наставления для наблюдений и собирания коллекций по геологии, почвоведению, метеорологии, гидрологии, нивелировке, ботанике и зоологии, сельскому хозяйству и фотографии. СПб.: изд. Имп. СПб. О-ва Естествоисп. 1902. С. 30—35.
• Зоркий П. М. Симметрия молекул и кристаллических структур. М.: изд-во МГУ, 1986. — 232 с.
• Лихачёв В. А., Малинин В. Г. Структурно-аналитическая теория прочности. — СПб: Наука. — 471 с.
• Савельев И. В. Курс общей физики. М.: Астрель, 2001. ISBN 5-17-004585-9.
• Шаскольская М. П.. Кристаллы. М.: Наука, 1985. 208 с.
• Шретер В., Лаутеншлегер К.-Х., Бибрак Х. и др. Химия: Справ. изд. М.: Химия, 1989.
• Шубников А. В., Флинт Е. А., Бокий Г. Б., Основы кристаллографии, М.— Л., 1940.
• Шаскольская М., Кристаллы, М., 1959; Костов И., Кристаллография, пер. с болг., М., 1965.
• Банн Ч., Кристаллы, пер. с англ., М., 1970;
• Най Дж., Физические свойства кристаллов и их описание при помощи тензоров и матриц, пер. с англ., 2 изд., М., 1967.
• Чередов В. Н. Дефекты в синтетических кристаллах флюорита. СПб: Наука. — 1993. — 112 c.

Виды кристаллических решеток

Решетки бывают разными. Это зависит от того, какова природа частиц кристалла и связь между ними. Виды кристаллические решетки бывают:

• Ионные – узлы решеток содержат ионы, которые бывают положительными и отрицательными. Между собой они связаны взаимодействием, которое называется электростатическим. Ионы бывают простыми и сложными. В узлах хлорида натрия они простые, а сульфата калия – сложные. В таких кристаллах ионы связаны между собой прочно, а вещества отличаются твердостью, тугоплавкостью, они нелетучие и растворимы в воде.
• Металлические – такие решетки в своем составе имеют положительные ионы, свободные электроны и атомы металлов. Решетки образуются такими веществами, которые характеризуются металлической связью. Они свойственны простым металлам и их сплавам. Металлы, как правило, имеют разную температуру плавления, но все без исключения обладают металлическим блеском, пластичностью, ковкостью и хорошей электро- и теплопроводностью.

• Атомные – для узлов характерно наличие отдельных атомов, соединенных между собой так называемыми ковалентными связями. Решетку такого типа имеет алмаз, графит, кварц, песок, горный хрусталь и др. Эти вещества прочные и твердые, обладают высокой температурой плавления и кипения.
• Молекулярные – это решетки, узлы которых содержат молекулы, связанные между собой слабым взаимодействием, называемым межмолекулярным, хотя атомы в молекулах соединены прочно. Кристаллы с молекулярной кристаллической решеткой обладают маленькой твердостью и прочностью, низкой температурой плавления, а также кипения. Многим молекулярным веществам свойственно жидкое и газообразное состояние, они летучи и могут иметь запах. К веществам с такой связью относится вода, аммиак, нафталин, кислоты, глюкоза, сахар и т. п.

Строение и формы скоплений твердых веществ

Одновершинные кристаллы относятся к шестигранным камням с пирамидальной вершиной. Основание таких генераторных минералов более широкое. Встречаются кристаллы с двумя вершинами — Инь и Ян. Их используют в медитации для равновесия материального и духовного начал.

Минералы, у которых 2 из 6 граней сбоку шире всех остальных, называются пластинчатыми. Они применяются для телепатического исцеления.

Образованные в результате ударов или трещин кристаллы, раскладывающиеся после этого на 7 оттенков, называются радужными. Они снимают депрессию и разочарование.

Минералы с различными включениями других элементов называются кристаллами-призраками. Сначала они перестают расти, потом на них оседают другие материалы, а затем опять возобновляется рост вокруг них. Таким образом, заметны контуры минерала, который прекратил рост, поэтому он кажется призрачным. Такие кристаллы используют для привлечения урожая на садовых участках.

Какие бывают кристаллы?

Специалисты выявили разные типы кристаллов:

Идеальные – представляют собой абстрактную модель, обладающую правильной формой, полной симметрией и ровными гранями. Другими словами, понятие идеального кристалла включает в себя полный набор лучших свойств и качеств, которыми он характеризуется.

Реальные кристаллы – это действительно существующие в природе тела, у которых внутренняя структура может иметь дефекты, небезупречными бывают грани, а симметрия и вовсе понижена. Но реальный кристалл, несмотря на все недостатки, наделен главным свойством, делающим его кристаллом, – расположением частиц в закономерном порядке.

Кристаллические тела

Сей­час мы впер­вые при­сту­па­ем к рас­смот­ре­нию твёр­дых тел с точки зре­ния мо­ле­ку­ляр­но ки­не­ти­че­ской тео­рии. Ко­неч­но же, твёр­дые тела ра­зи­тель­ным об­ра­зом от­ли­ча­ют­ся от газов, а тем более иде­аль­ных газов, по своей струк­ту­ре и свой­ствам, од­на­ко мы всё равно можем, поль­зу­ясь уже име­ю­щи­ми­ся зна­ни­я­ми, опи­сать их.

Во-пер­вых, вспом­ним, какое опре­де­ле­ние твёр­дым телам вво­ди­лось в млад­ших клас­сах:

Опре­де­ле­ние. Твёр­дые тела – тела, ко­то­рые со вре­ме­нем не ме­ня­ют своей формы и объ­ё­ма. Те­перь же для рас­ши­ре­ния тео­рии о твёр­дых телах мы вве­дём клас­си­фи­ка­цию твёр­дых тел. Твёр­дые тела де­лят­ся на…

1. Кри­стал­лы (кри­стал­ли­че­ские тела)
2. Аморф­ные тела
3. Ком­по­зи­ты (ком­по­зит­ные тела) (рис. 1)

Рис. 1. При­ме­ры кри­стал­ли­че­ских (соль) и аморф­ных (воск) твёр­дых тел со­от­вет­ствен­но

Рас­смот­ри кри­стал­ли­че­ские тела:

Опре­де­ле­ние.Кри­стал­лы – твёр­дые тела, у ко­то­рых на­блю­да­ет­ся упо­ря­до­чен­ное рас­по­ло­же­ние ато­мов или мо­ле­кул (см. рис. 2).

Рис. 2. При­мер кри­стал­ли­че­ской ре­шёт­ки (ка­мен­ная соль)

Кри­стал­лы, в свою оче­редь, также де­лят­ся на два клас­са:

1. Мо­но­кри­стал­лы, то есть вся струк­ту­ра тела пред­став­ле­на еди­ным кри­стал­лом (алмаз, рубин, сап­фир…)

2. По­ли­кри­стал­лы, то есть струк­ту­ра тела пред­став­ля­ет собой объ­ё­ди­не­ние боль­шо­го ко­ли­че­ства малых кри­стал­лов (гра­нит, боль­шин­ство ме­тал­лов…)

Сле­ду­ет также знать, что кри­стал­ли­че­ская струк­ту­ра не яв­ля­ет­ся свой­ством, ха­рак­тер­ным для одних хи­ми­че­ских эле­мен­тов или со­еди­не­ний, а для дру­гих неха­рак­тер­ным. Дело в том, что мно­гие твёр­дые тела об­ла­да­ют так на­зы­ва­е­мым свой­ством по­ли­мор­физ­ма.

Опре­де­ле­ние. По­ли­мор­физм – свой­ство твёр­дых тел су­ще­ство­вать в со­сто­я­нии с раз­лич­ной кри­стал­ли­че­ской ре­шёт­кой. На­при­мер, уже при­во­ди­мые на одном из про­шлых уро­ков в ка­че­стве при­ме­ра алмаз и гра­фит оба со­сто­ят из уг­ле­ро­да, од­на­ко с раз­лич­ным рас­по­ло­же­ни­ем его ато­мов.

Кри­стал­лы могут быть рас­пре­де­ле­ны на две груп­пы также и по сле­ду­ю­щим свой­ствам: изо­тро­пия и ани­зо­тро­пия.

Опре­де­ле­ние. Ани­зо­тро­пия – за­ви­си­мость фи­зи­че­ских свойств кри­стал­ла от на­прав­ле­ния. То есть кри­стал­ли­че­ская струк­ту­ра не сим­мет­рич­на, и су­ще­ству­ет несколь­ко осей, вдоль ко­то­рых у кри­стал­ла про­яв­ля­ют­ся раз­лич­ные свой­ства (ме­ха­ни­че­ские, элек­три­че­ские, оп­ти­че­ские). Ани­зо­тро­пия свой­ствен­на мо­но­кри­стал­лам.

Изо­тро­пия – неза­ви­си­мость фи­зи­че­ских свойств кри­стал­ла от на­прав­ле­ния. Свой­ствен­на по­ли­кри­стал­лам, по­то­му как несим­мет­ри­че­ские мо­но­кри­стал­лы ори­ен­ти­ру­ют­ся ха­о­ти­че­ски, сводя на нет несим­мет­рич­ность.

Ещё одним прин­ци­пом, по ко­то­ро­му можно клас­си­фи­ци­ро­вать кри­стал­лы, яв­ля­ет­ся при­ро­да свя­зей, ко­то­рые удер­жи­ва­ют узлы кри­стал­ли­че­ской ре­шёт­ки вме­сте:

1. Мо­ле­ку­ляр­ные связи ха­рак­тер­ны для кри­стал­лов с очень низ­кой ме­ха­ни­че­ской твёр­до­стью (кри­стал­лы на ос­но­ве во­до­ро­да и гелия)
2. Ко­ва­лент­ные связи ха­рак­тер­ны, на­про­тив, для кри­стал­лов с вы­со­кой проч­но­стью (алмаз)
3. Ион­ные связи (соли)
4. Ме­тал­ли­че­ские связи (ме­тал­лы)

Причины изменения формы природных кристаллов

Свою форму кристаллы меняют по разным причинам. Одной из них является нарушение условий, в которых они образуются. Так, если магма будет застывать медленно, то у зерен кварца будут неправильные, криволинейные контуры. Другой пример, когда коренные породы разрушаются, их обломки сносятся водой. Поэтому часто в песках обнаруживаются кристаллы таких пород, как кварц, магнетит, гранат.

Форма таких недоразвитых кристаллов уродливая, их грани обломанные. Кристалл – это геометрически правильная форма, которая распространяется не только на поверхность кристалла, но и на внутреннее его строение. Между частицами здесь имеется расстояние, они не заполняют все пространство, то есть их расположение имеет определенный порядок, присущий только данному веществу.

Плавление аморфных веществ .

Наличие определенной точки плавления — это важный признак кристаллических веществ. Именно по этому признаку их можно легко отличить от аморфных тел, которые также относят к твердым телам. К ним, в частности, относятся стекла, очень вязкие смолы, пластмассы.

Аморфные вещества (в отличие от кристаллических) не имеют определенной температуры плавления — они не плавятся, а размягчаются. При нагревании кусок стекла, например, снача­ла становится из твердого мягким, его легко можно гнуть или растягивать; при более высокой температуре кусок начинает менять свою форму под действием собственной тяжести. По мере нагревания густая вязкая масса принимает форму того сосуда, в котором лежит. Эта масса сначала густая, как мед, затем — как сметана и, наконец, становится почти такой же маловязкой жидкостью, как вода. Однако указать определенную температуру перехода твердого тела в жидкое здесь невозможно, поскольку ее нет.

Причины этого лежат в коренном отличии строения аморфных тел от строения кристаллических. Атомы в аморфных телах расположены беспорядочно. Аморфные тела по своему строению напоминают жидкости. Уже в твердом стекле атомы расположены беспорядочно. Значит, повы­шение температуры стекла лишь увеличивает размах колебаний его молекул, дает им постепенно все большую и большую свободу перемещения. Поэтому стекло размягчается постепенно и не обнаруживает резкого перехода «твердое—жидкое», характерного для перехода от расположения молекул в строгом порядке к беспорядочному.

Твердые тела. Кристаллические тела. Аморфные тела

Твердые тела отличаются постоянством формы и объема и делятся на кристаллические и аморфные.

Кристаллические тела

Кристаллические тела (кристаллы) — это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают упорядоченные положения в пространстве. Частицы кристаллических тел образуют в пространстве правильную кристаллическую пространственную решетку.

Каждому химическому веществу, находящемуся в кристаллическом состоянии, соответствует определенная кристаллическая решетка, которая задает физические свойства кристалла.

Знаете ли вы? Много лет назад в Петербурге на одном из неотапливаемых складов лежали большие запасы белых оловянных блестящих пуговиц. И вдруг они начали темнеть, терять блеск и рассыпаться в порошок. За несколько дней горы пуговиц превратились в груду серого порошка. «Оловянная чума» — так к прозвали эту «болезнь» белого олова. А это была всего лишь перестройка порядка атомов в кристаллах олова. Олово, переходя из белой разновидности в серую, рассыпается в порошок. И белое и серое олово — это кристаллы олова, но при низкой температуре изменяется их кристаллическая структура, а в результате меняются физические свойства вещества.

Кристаллы могут иметь различную форму и ограничены плоскими гранями.

В природе существуют: а) монокристаллы — это одиночные однородные кристаллы, имеющие форму правильных многоугольников и обладающие непрерывной кристаллической решеткой

Монокристаллы поваренной соли:

б) поликристаллы — это кристаллические тела, сросшиеся из мелких, хаотически расположенных кристаллов. Большинство твердых тел имеет поликристаллическую структуру (металлы, камни, песок, сахар).

Поликристаллы висмута:

Анизотропия кристаллов

В кристаллах наблюдается анизотропия — зависимость физических свойств (механической прочности, электропроводности, теплопроводности, преломления и поглощения света, дифракции и др.) от направления внутри кристалла.

Анизотропия наблюдается в основном в монокристаллах.

В поликристаллах (например, в большом куске металла) анизотропия в обычном состоянии не проявляется. Поликристаллы состоят из большого количества мелких кристаллических зерен. Хотя каждый из них обладает анизотропией, но за счет беспорядочности их расположения поликристаллическое тело в целом утрачивает анизотропию.

Любое кристаллическое вещество плавится и кристаллизуется при строго определенной температуре плавления: железо — при 1530°,олово — при 232°, кварц — при 1713°, ртуть — при минус 38°.

Нарушить порядок расположения в кристалле частицы могут, только если он начал плавиться.

Пока есть порядок частиц, есть кристаллическая решетка — существует кристалл. Нарушился строй частиц — значит, кристалл расплавился — превратился в жидкость, или испарился — перешел в пар.

Аморфные тела

Аморфные тела не имеют строгого порядка в расположении атомов и молекул (стекло, смола, янтарь, канифоль).

В амофных телах наблюдается изотропия — их физические свойства одинаковы по всем направлениям.

При внешних воздействиях аморфные тела обнаруживают одновременно упругие свойства (при ударах раскалываются на куски как твердые тела) и текучесть (при длительном воздействии текут как жидкости).

При низких температурах аморфные тела по своим свойствам напоминают твердые тела, а при высоких температурах — подобны очень вязким жидкостям.

Аморфные тела не имеют определенной температуры плавления, а значит,и температуры кристаллизации. При нагревании они постепенно размягчаются.

Аморфные тела занимают промежуточное положение между кристаллическими твердыми телами и жидкостями.

Выращивание кристалла из соли

Из соли можно вырастить кристаллы и в домашних условиях. Для этого понадобится соль, стеклянная емкость, нить, карандаш, вода. Итак, как вырастить кристалл соли?

1. В стакан с водой соль всыпают порциями и тщательно перемешивают, пока она не растворится полностью.
2. Жидкость ставят на огонь и прогревают до 90°С. Воду доводят до кипения, но не кипятят. Раствор охлаждают и процеживают — в нем не должно быть осадка.
3. Затем нить привязывают к карандашу, а к ней – кристаллик соли или пуговицу, которую предварительно нужно окунуть в соляной раствор и высушить.
4. Кончик нити с привязанной наживкой опускают в емкость с растворенной солью так, чтобы он не касался дна и стенок.
5. Емкость накрывают чистой салфеткой и помещают в теплое место. Температура должна быть постоянной.

Время, в течение которого будет расти кристалл, разное. Оно зависит от его желаемой величины.

Пространственная кристаллическая решетка

Если вместо частиц — ионов и атомов — поставить точки, то строение кристалла представляет собой пространство, которое заполнено точками, расположенными в закономерном порядке. Если их соединить линиями, получится пространственная решетка, состоящая из следующих элементов:

• узлов, которыми называются точки размещения частиц кристалла;
• рядов, представленных совокупностью узлов, которые через одинаковые расстояния периодически повторяются (узлы лежат вдоль прямых линий);
• промежутков, которыми называется расстояние от одного до другого равнозначного узла (эти промежутки ничтожно малы);
• плоской сетки, представляющей собой узлы и ряды, которые располагаются в единой плоскости.

Использование[править | править код]

Исцеление дракона Краяправить | править код

Их основная цель — пополнить здоровье дракона Края, который будет заряжаться от ближайшего кристалла внутри кубоида, простирающегося на 32 блока от дракона во всех направлениях. Дракон пополняет 1 () за каждую секунду. Если заспаунено несколько драконов, кристалл может воздействовать на них одновременно. Лечебный луч никак не может быть загорожен или ослаблен объектами или блоками. Этот луч можно создать вручную с помощью команды .

Возрождение драконаправить | править код

В качестве предметов кристаллы могут быть размещены на блоке коренной породы или обсидиана, если два блока над блоком — воздушные или заменяемые (такие как высокая трава и лианы) блоки, и никакие другие сущности не пересекают область. Если четыре кристалла будут расположены в Крае на портале в обычный мир по одному на каждую из сторон, они восстановят исходные кристаллы на колоннах обсидиана, а также воскресят самого дракона, после чего взорвутся.

Взрывыправить | править код

Кристалл Края также может быть использован в качестве взрывного устройства с уникальным свойством взрывать все кристаллы рядом с ним одновременно, что может быть использовано для быстрого (после размещения кристаллов) взрыва больших площадей или в качестве необычного механизма для ловушки.

Взрывается при уничтожении. Взрыв кристалла сопоставим по мощности заряженного крипера (на 50 % мощнее, чем у ТНТ). Дракон получит 10 () урона, если в момент уничтожения кристалла он от него заряжался.

История[править | править код]

Кристаллические тела.

Твердое тело в обычных условиях трудно сжать или растянуть. Для придания твердым телам нужной формы или объема на заводах и фабриках их обрабатывают на специальных станках: токарных, строгальных, шлифовальных.

В отсутствие внешних воздействий твердое тело сохраняет свою форму и объем.

Это объясняется тем, что притяжение между атомами (или молекулами) у них больше, чем у жид­костей (и тем более газов). Оно достаточно, чтобы удержать атомы около положений равновесия.

Молекулы или атомы большинства твердых тел, таких, как лед, соль, алмаз, металлы, расположены в определенном порядке. Такие твердые тела называют кристаллическими. Хотя части­цы этих тел и находятся в движении, движения эти представляют собой колебания около опре­деленных точек (положений равновесия). Частицы не могут уйти далеко от этих точек, поэтому твердое тело сохраняет свою форму и объем.

Кроме того, в отличие от жидкостей, точки положений равновесия атомов или ионов твердого тела, будучи соединенными, располагаются в вершинах правильной пространственной решетки, которая называется кристаллической.

Положения равновесия, относительно которых происходят тепловые колебания частиц, называются узлами кристаллической решетки.

Монокристалл — твердое тело, частицы которого образуют единую кристаллическую решетку (одиночный кристалл).

Разные типы и виды природных твердых тел

Размеры кристаллов тоже могут быть разными. Все твердые тела делят на идеальные и реальные. К идеальным относятся тела с гладкими гранями, строгим дальним порядком, определенной симметрией кристаллической решетки и прочими параметрами. К реальным кристаллам зачисляют те, которые встречаются в реальной жизни. В них могут быть примеси, понижающие симметрию кристаллической решетки, гладкость граней, оптические свойства. Оба вида камней объединяет правило расположения атомов в вышеописанной решетке.

Еще по одному критерию деления их распределяют на природные и искусственные. Для роста природных кристаллов нужны естественные условия. Искусственные твердые тела выращиваются в лабораторных или домашних условиях.

По эстетико-экономическому критерию их делят на драгоценные и недрагоценные камни. Драгоценные минералы обладают редкостью и красотой. К ним относятся изумруд, алмаз, аметист, рубин, сапфир и другие.