6 saylı lisey bələdiyyə təhsil müəssisəsi
Voroşilovski rayonu
Şəhər təhsil müsabiqəsi
tədqiqat işi
"Mən və Yer" adını daşıyır. VƏ.
Vernadski
Kristallar tanış və sirlidir.
Fizika bölməsi
İfa edir: Berko Maria,
Nefedova İrina,
Volqoqrad
Giriş…………………………………………………………………………………..3
Əsas hissə
Kristalların və kristalloqrafiyanın tarixi……………………..5
Kristallar nədir………………………………………………….7
Kristalların kristal vəziyyəti…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………13
Kristaloqrafik sistemlər…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………26
Kristalların tətbiqi……………………………………………………27
eksperimental hissə
Mis sulfat və kalium alumindən kristal yetişdirilməsi...29
Nəticə
Uyğunluq. Obyekt və mövzu. Problem.
Mövzu seçərkən praktiki hissədən başladıq: “Kristalların böyüməsi”. Təcrübə nəzəriyyəsini təhlil etdikdən sonra seçdiyimiz mövzu ilə maraqlandıq və kristallar və onun müasir dünyada istifadəsi haqqında daha ətraflı öyrənmək qərarına gəldik.
Təbii kristallar həmişə insanların marağına səbəb olub. Onların rəngi, parıltısı və forması insanın gözəllik hissinə toxunmuş, insanlar özlərini və evlərini onlarla bəzəmişlər. Kristallarla əlaqəli xurafatlar var idi; amuletlər kimi, onlar yalnız sahiblərini pis ruhlardan qorumaqla yanaşı, onlara fövqəltəbii güclər bəxş etməli idilər. Sonralar, eyni minerallar qiymətli daşlar kimi kəsilməyə və cilalanmağa başlayanda, doğum ayına uyğun gələn "şanslı" talismanlarda və "öz daşlarında" bir çox xurafatlar qorunub saxlanıldı. Opaldan başqa bütün təbii qiymətli daşlar kristaldir və almaz, yaqut, sapfir və zümrüd kimi bir çoxuna gözəl kəsilmiş kristallar kimi rast gəlinir. Kristal zərgərlik Neolit dövründə olduğu kimi indi də məşhurdur. Bu gün kristallar, cazibədar xüsusiyyətləri ilə yanaşı, elm və texnologiyada çox geniş tətbiq tapmışdır: yarımkeçiricilər, optik cihazlar üçün prizmalar və linzalar, bərk cisimli lazerlər, piezoelektriklər, ferroelektriklər, optik və elektro-optik kristallar, ferromaqnitlər və ferritlər. , yüksək təmizlikli metalların monokristalları.
Kimya və mineralogiyanın inkişafına böyük töhfələr vermiş bir çox alimlər kristalların necə əmələ gəldiyini anlamağa çalışaraq ilk təcrübələrinə böyüyən kristallarla başladılar.
Və biz məqsəd qoyaraq tədqiqat işimizə başlamaq qərarına gəldik: evdə müxtəlif maddələrin kristallarını əldə etmək.
Tədqiqatın məqsədləri
1) Evdə düzgün formada kristallar yetişdirin
Tapşırıqlar tədqiqat
1) Kristalların kəşf tarixi ilə tanış olun
2) Müasir dünyada kristallardan istifadə ehtiyacını başa düşmək
3) Kristalların xassələrini və quruluşunu araşdırın
4) Kristalların harada geniş istifadə edildiyini öyrənin
5) Görülən işlərə əsasən nəticə çıxarın.
Sənaye problemləri
1) Kristalların böyüməsi çox vaxt aparır
2) Bəzi kristalların istehsalı bahadır (almaz, yaqut)
3) Düzgün formada bir kristal yetişdirmək çətindir
Tədqiqat üsulları
1) Axtarış metodu
2) Eksperimental üsul
1. Kristalların yaranma tarixi.
Kristalloqrafiya.
Kristal (yunan dilindən krystallos - "şəffaf buz") əvvəlcə Alp dağlarında tapılan şəffaf kvars (rok kristal) adlanırdı. Qaya kristalını buzla səhv saldılar, soyuqdan o dərəcədə bərkidilər ki, artıq ərimir. Əvvəlcə kristalın əsas xüsusiyyəti onun şəffaflığında görünürdü və bu söz bütün şəffaf təbii bərk cisimlərə şamil edilirdi. Sonralar parlaqlıq və şəffaflıq baxımından təbii maddələrdən geri qalmayan şüşə istehsal etməyə başladılar. Belə şüşədən hazırlanmış əşyalara “kristal” da deyilirdi. Bu gün də xüsusi şəffaflıq şüşəsi kristal, falçıların “sehrli” topuna isə kristal top deyilir.
Qaya kristalının və bir çox digər şəffaf mineralların heyrətamiz xüsusiyyəti onların hamar, düz kənarlarıdır. 17-ci əsrin sonlarında. onların düzülüşündə müəyyən simmetriyanın olduğu müşahidə edilmişdir. Həmçinin müəyyən edilmişdir ki, bəzi qeyri-şəffaf minerallar da təbii nizamlı kəsimə malikdir və kəsik forması konkret mineral üçün xarakterikdir. Formanın daxili quruluşla əlaqəli ola biləcəyi ehtimalı yarandı. Nəhayət, kristallar təbii olaraq düz bir kəsikə malik olan bütün bərk cisimlər adlandırıldı.
Kristalloqrafiya tarixində diqqətəlayiq bir mərhələ 1784-cü ildə fransız abbat R. Gauy tərəfindən yazılmış kitab oldu. O, kristalların "molekulyar bloklar" adlandırdığı kiçik eyni hissəciklərin düzgün düzülüşündən yarandığını fərz etdi. Haüy belə “kərpicləri” qoymaqla kalsitin hamar, düz kənarlarının necə əldə oluna biləcəyini göstərdi. O, müxtəlif maddələrin formasındakı fərqləri həm “kərpiclərin” formasındakı fərqlə, həm də onların düzülmə üsulu ilə izah edirdi.
Haüy dövründən bəri kristalın nizamlı formasının hissəciklərin nizamlı daxili düzülməsini əks etdirdiyi fərziyyə kimi qəbul edilirdi, lakin bu, yalnız 1912-ci ildə Münhendə M. fon Laue rentgen şüalarının diffraksiya etdiyini müəyyən etdikdə təsdiqləndi. kristalın içərisindəki atom müstəviləri. Fotoqrafik lövhəyə düşən difraksiya şüaları onun üzərində qaranlıq ləkələrin həndəsi naxışını yaradır. Belə ləkələrin mövqeyinə və intensivliyinə əsaslanaraq, struktur bölmənin ölçüsünü hesablamaq və atomların yerləşdiyi yerləri müəyyən etmək olar.
Daxili quruluşu birbaşa öyrənmək imkanını nəzərə alaraq, kristalloqrafiya ilə məşğul olan bir çox insanlar nizamlı daxili quruluşa malik bütün bərk cisimlərə tətbiq etmək üçün "kristal" terminindən istifadə etməyə başladılar. Onlar hesab edirdilər ki, daxili nizamın müntəzəm xarici kəsik şəklində özünü göstərməsi üçün yalnız əlverişli şərait lazımdır. Bəzi alimlər xaricdən görünməyən daxili nizamı olmayan bərk cisimləri “kristal”, “kristal” dedikdə isə, əvvəllər olduğu kimi, təbii üzlü bərk cisimləri nəzərdə tutmağa üstünlük verirlər.
1.1 Optik kristalloqrafiya.
Onların optik xassələri kristalların təsviri və eyniləşdirilməsində böyük əhəmiyyət kəsb edir. İşıq şəffaf bir kristala dəydikdə, qismən əks olunur və qismən kristala ötürülür. Kristaldan əks olunan işıq ona parlaqlıq və rəng verir, kristala keçən işıq isə onun optik xüsusiyyətləri ilə müəyyən edilən effektlər yaradır.
2. Kristallar nədir?
Kristallar müntəzəm çoxüzlülərin təbii formasına malik bərk cisimlərdir. Kristalların düzgün forması onların əmələ gəldiyi hissəciklərin: atomların, molekulların, ionların nizamlı yerləşməsinin nəticəsidir. Bu hissəciklər ciddi bir ardıcıllıqla düzülür (qazlar, mayelər və amorf bərk maddələrdəki hissəciklərdən fərqli olaraq). Hissəciklərin sırası kristalın formasını müəyyən edir: kub, prizma, oktaedr və ya digər çoxüzlü.
düyü. 1 kristal forma
Tək iri kristallar nadirdir. Kristal quruluşlu maddələrin əksəriyyəti bəzən yalnız mikroskop altında görünən çoxlu kiçik, xaotik yerləşmiş əridilmiş kristallar əmələ gətirir və sonra onları polikristallar (metallar, ərintilər, çoxlu süxurlar) adlandırırlar.
Monokristalların (monokristalların) fiziki xüsusiyyətləri - istilik keçiriciliyi, elektrik keçiriciliyi, elastiklik, möhkəmlik kimi - müxtəlif istiqamətlərdə (polikristal və amorf cisimlərdən fərqli olaraq) fərqlənir.
Təbii minerallar adətən aşağıdakı xüsusiyyətlərə görə təsvir olunur: kimyəvi formulu və sinfi, rəngi, kristal qəfəs növü və ya sinqoniya, sərtlik, parlaqlıq, sıxlıq, xüsusiyyət rəngi.
Sərtlik on ballıq Mohs şkalası ilə ölçülür. Mineral talk bir kimi qəbul edilən ən aşağı sərtliyə malikdir. Almaz ən yüksək sərtliyə malikdir, o, 10-a bərabərdir. Əgər iki mineralı bir-birinə cızsanız, o qədər sərt olan daha az sərt olanda cızıq qoyur - minerallar sərtliyə görə belə müqayisə edilir. (İnsan dırnağının sərtliyi 2 - 2,5-dir, beləliklə, müəyyən bir materialın və ya mineralın sərtliyinin "iki"dən çox və ya az olduğunu tez bir zamanda müəyyən edə bilərsiniz.
Bir mineralın parıltısı metal, metal, şüşə, almaz, tutqun, mum, mirvari, ipək, qatran və ya yağlı ola bilər.
Xəttin rəngi mineralın kobud çini boşqabın (biskvit adlanır) üzərindən keçirilməsi ilə müəyyən edilir. Minerallar digər xüsusiyyətlərə görə də təsvir olunur: şəffaflıq, qırılma, parçalanma, maqnitlik, sınma indeksi.
· Elektrik energetikası, elektrik mühəndisliyi" href="/text/category/yelektroyenergetika__yelektrotehnika/" rel="bookmark">elektrik mühəndisliyi.
· Pirit - kükürdlü pirit
· 
Formula: FeS2
Sinif: sulfidlər
Rəng: açıq qızılı
Sinqoniya: kub
Sərtlik: 6-6.5
Sıxlıq (q/sm3): 4,95-5,10
· Parıltı: metal şəkil. 3 Pirit
Xüsusiyyət rəngi: yaşılımtıl-qara, qəhvəyi-qara
Mineralın adı, vurulduqda qığılcım yaratmaq qabiliyyətinə görə yunanca "od kimi" sözündən gəlir. Qızıla bənzədiyinə görə onu “axmaq qızılı” da adlandırırlar. Qədim Hindistanda pirit kristallarını timsahın hücumundan qorumaq üçün amulet kimi taxırdılar.
Araqonit - kalsium karbonat, kalsitin sərt növü
Formula: CaCO3
Sinif: karbonatlar
· Rəng: ağ, boz, solğun sarı, yaşıl, mavi, bənövşəyi, qara
· https://pandia.ru/text/78/007/images/image005_49.jpg" alt="Iceland spar" align="left" width="216" height="168 ">!}
1669-cu ildə Kopenhagen professoru Bartholin, İslandiya spar kristalının səthinə perpendikulyar düşən işıq şüasının iki şüaya bölündüyünü kəşf etdi: bir şüa istiqaməti dəyişmədən yoluna davam edir və adi adlanır, digəri isə adi qaydanı pozaraq əyilir. işığın sınma qanunu və qeyri-adi adlanır. İslandiya spar kristalını şəkil və ya mətn olan kağıza yerləşdirsək, parçalanmış bir şəkil görəcəyik. (*Siz onu dərhal mətn olan bir kağız parçasına yerləşdirə bilərsiniz). İslandiya şpatı qütbləşən prizmaların istehsalı üçün optik cihazlarda geniş istifadə olunur. İslandiya şpatının dünyanın ən böyük yataqları Rusiyada Aşağı Tunquska bölgəsində yerləşir.
Zirehli deşici polad hazırlamaq üçün lazım olan vanadium almaq üçün filiz kimi istifadə olunur.
Yuxarıda göstərilən kristalların nümunələrinə əlavə olaraq, görünən kristal quruluşa malik çoxlu sayda digər minerallar var: kvars, halit, flüorit, turmalin, dolomit, siyanit, selestit və s.
Müqayisə üçün kristallarla yanaşı, amorf strukturun mineralları, məsələn, kəhrəba, obsidian yerləşdirilə bilər. Tektit əldə etmək üçün nadir bir fürsət yaranarsa, siz də bundan yararlanmalısınız. Tektitlər Yer üzündə indiyə qədər tapılan bütün daşların ən sirlisi olaraq qalır; onların mənşəyi ilə bağlı ümumi qəbul edilmiş fərziyyə yoxdur. Fərziyyələrdən birində deyilir ki, onlar planetimizin maddəsindən ibarət olsalar da, doğulmaq üçün göy cisimlərinə borcludurlar. Milyonlarla il əvvəl Yer böyük meteoritlər və asteroidlərlə bombardman edildi. Böyük bir meteorit Yerin səthi ilə toqquşduqda, partlayış baş verdi, yerin süxurları əridi, yanlara səpildi və sarı, yaşıl və qara rəngli şüşə cisimlər əmələ gəldi. Ancaq bu, ən inandırıcı olsa da, yalnız bir fərziyyədir. Tektitlərin kometa mənşəyi, yadplanetli gəmilərin enişi zamanı və Yer kürəsinin super sıx neytron maddə yığınları ilə toqquşması zamanı təktitlərin meydana çıxması ilə bağlı fərziyyələr var.
2.1. Süni kristallar.
Uzun müddətdir ki, insan təbiətdə tapılanlar qədər qiymətli daşları sintez etməyi xəyal edir. 20-ci əsrə qədər belə cəhdlər uğursuz alındı. Amma 1902-ci ildə təbii daşların xüsusiyyətlərinə malik yaqut və sapfirləri əldə etmək mümkün olub. Daha sonra, 1940-cı illərin sonunda zümrüdlər sintez edildi və 1955-ci ildə General Electric və SSRİ Elmlər Akademiyasının Fizika İnstitutu süni almazların istehsalı haqqında məlumat verdi.
Kristallar üçün bir çox texnoloji ehtiyaclar əvvəlcədən müəyyən edilmiş kimyəvi, fiziki və elektrik xassələri olan kristalların yetişdirilməsi üsullarının araşdırılmasını stimullaşdırdı. Tədqiqatçıların səyləri nəticəsiz qalmadı və bir çoxunun təbii analoqu olmayan yüzlərlə maddədən ibarət iri kristalların yetişdirilməsi üsulları tapıldı. Laboratoriyada kristallar istənilən xassələri təmin etmək üçün diqqətlə idarə olunan şəraitdə yetişdirilir, lakin prinsipcə, laboratoriya kristalları təbiətdə olduğu kimi eyni şəkildə - məhluldan, ərimədən və ya buxardan əmələ gəlir. Beləliklə, Rochelle duzunun piezoelektrik kristalları atmosfer təzyiqində sulu məhluldan yetişdirilir. Böyük optik kvars kristalları da məhluldan yetişdirilir, lakin 350-450 ° C temperaturda və 140 MPa təzyiqdə. Yaqutlar atmosfer təzyiqində alüminium oksid tozundan sintez edilir, 2050 ° C temperaturda əridilir. Aşındırıcı kimi istifadə edilən silisium karbid kristalları elektrik sobasında buxarlardan əldə edilir.
3. Kristal vəziyyəti.
Qazları, mayeləri və bərk cisimləri təşkil edən atomlar müxtəlif dərəcələrə malikdirlər. Bir qazda molekullar yaratmaq üçün birləşən atomlar və kiçik atom qrupları daimi, təsadüfi hərəkətdədirlər. Bir qazı soyutsanız, molekulların bir-birinə mümkün qədər yaxınlaşdığı bir temperatura çatır və maye əmələ gəlir. Lakin mayenin atomları və molekulları hələ də bir-birinə nisbətən sürüşə bilər. Bəzi mayelər, məsələn, su, soyuduqda, molekulların nisbətən hərəkətsiz kristal vəziyyətində dondurulduğu bir temperatur əldə edilir. Bütün mayelər üçün fərqli olan bu temperatur donma nöqtəsi adlanır. (Su 0°C-də donur; bu halda su molekulları bir-biri ilə nizamlı şəkildə birləşərək nizamlı həndəsi fiqur əmələ gətirir.) Kristal vəziyyətdə olan maddənin (atom və ya molekulun) hər bir zərrəciyi hər hansı bir mühitlə eyni mühitə malikdir. kristal boyunca eyni tipli digər hissəcik. Başqa sözlə, ondan çox xüsusi məsafələrdə yerləşən çox spesifik hissəciklərlə əhatə olunmuşdur. Kristalları səciyyələndirən və onları digər bərk cisimlərdən fərqləndirən bu nizamlı üçölçülü tənzimləmədir.
3.1. Kristal formalaşması.
Ümumiyyətlə, kristallar üç şəkildə əmələ gəlir: ərimədən, məhluldan və buxardan. Ərimədən kristallaşma nümunəsi sudan buzun əmələ gəlməsidir, çünki su mahiyyət etibarilə ərimiş buzdan başqa bir şey deyil. Ərimədən kristallaşma vulkanik süxurların əmələ gəlməsi prosesini də əhatə edir. Yer qabığındakı çatlara nüfuz edən və ya lava şəklində səthinə zorla çıxarılan maqma nizamsız vəziyyətdə çoxlu elementləri ehtiva edir. Maqma və ya lava soyuduqca müxtəlif elementlərin atomları və ionları bir-birini cəlb edərək müxtəlif mineralların kristallarını əmələ gətirir. Belə şəraitdə çoxlu kristal nüvələr meydana çıxır. Ölçüsü artaraq, onlar bir-birinin böyüməsinə mane olurlar və buna görə də hamar xarici kənarlar nadir hallarda yaranır.
Təbiətdə kristallar məhlullardan da əmələ gəlir, buna misal olaraq dəniz suyundan düşmüş yüz milyonlarla ton duz var. Bu prosesi laboratoriyada natrium xloridin sulu məhlulu ilə nümayiş etdirmək olar. Suyun yavaş-yavaş buxarlanmasına icazə verilərsə, məhlul nəhayət doymuş olacaq və sonrakı buxarlanma duzu buraxacaq. Müsbət yüklü natrium ionları mənfi yüklü xlor ionlarını cəlb edir, nəticədə məhluldan ayrılan natrium xlorid kristal nüvəsi əmələ gəlir. Sonrakı buxarlanma ilə əvvəllər əmələ gələn nüvəyə digər ionlar bağlanır və xarakterik daxili nizam və hamar xarici kənarları olan bir kristal tədricən böyüyür.
Kristallar birbaşa buxardan və ya qazdan da əmələ gəlir. Qaz soyuduqda, elektrik cəlbedici qüvvələr atomları və ya molekulları bir kristal bərk cisim halına gətirir. Qar dənəcikləri belə əmələ gəlir; tərkibində nəm olan hava soyuyur və bu və ya digər formada qar dənəcikləri birbaşa ondan böyüyür.
3.2. Kristal formalar.
İlk baxışdan kristalın formasını təyin edən bütün cəhətlər eyni görünsə də, diqqətlə araşdırıldıqda incə fərqlər aşkarlanır. Bunlara parlaqlıqdakı fərqlər, böyümə pozuntuları, aşındırma qüsurları və ya bantlanma daxil ola bilər. Bununla belə, bəzi kənarların tamamilə eyni olduğu ortaya çıxır. Belə üzlər eyni və eyni şəkildə düzülmüş atomlardan ibarətdir və müəyyən bir kristal formasına uyğundur. Müxtəlif formalı üzlərin paylanması simmetriyanı ortaya qoyur, çünki eyni formanın bütün üzləri simmetriya elementi ilə eyni əlaqəyə malikdir. Bəzi kristalların yalnız bir formalı üzləri var, digərlərinin isə bir çox formalı üzləri var. Şəkildə. Şəkil 1 kub sisteminin üç müxtəlif formasını göstərir.
https://pandia.ru/text/78/007/images/image008_37.jpg" eni="265 hündürlük=115" hündürlük="115">
düyü. 7. Kub sisteminin kristal formaları. a - kub; b – oktaedr; c – dodekaedr; d – kub, oktaedr və dodekaedr birləşməsidir.
3.3 Kristal quruluş.
Kristal atomlardan və ya molekullardan ibarət müntəzəm üçölçülü qəfəsdir. Kristalın quruluşu onun atomlarının (və ya molekullarının) məkan düzülüşüdür. Bu tənzimləmənin həndəsəsi naxışın əsas elementinin dəfələrlə təkrarlandığı divar kağızı naxışına bənzəyir. Eyni nöqtələr müstəvidə sonsuz təkrarlamaya imkan verən beş müxtəlif üsulla yerləşdirilə bilər. Kosmos üçün, hər birinin eyni mühitə malik olması tələbini ödəməklə, eyni nöqtələri yerləşdirməyin 14 yolu var. Bunlar 1848-ci ildə bu növ mümkün qəfəslərin sayının 14 olduğunu sübut edən fransız alimi O.Bravanın adı ilə Brava qəfəsləri adlanan məkan qəfəsləridir.
Kristallara tətbiq edilən hər bir qəfəs sahəsinin eyni atom mühitinə malik olması tələbi naxışın əsas elementinə məhdudiyyətlər qoyur. Təkrarlandıqda, heç bir boş qovşaq qoymadan bütün boşluğu doldurmalıdır. Müəyyən bir nöqtə ətrafında cisimlərin (məsələn, qəfəs sahəsinin ətrafındakı atomların) düzülməsi üçün bu tələbi ödəyən yalnız 32 variantın olduğu aşkar edilmişdir. Bunlar 32 kosmik qrup adlanan qruplardır. 14 məkan şəbəkəsi ilə birləşərək, onlar fəza qrupları adlanan kosmosda obyektlərin 230 mümkün təşkilini təmin edir. Kristalın quruluşu təkcə atomların məkan düzülüşü ilə deyil, həm də onların növü ilə müəyyən edildiyi üçün strukturların sayı çox böyükdür.
Bütün kristallar üçün ümumi olan 14 məkan qəfəsləri, ən kiçik forma əmələ gətirən hüceyrələrdir. Hər hansı bir kristalın vahid hüceyrəsi onlardan birinə bənzəyir, lakin ölçüləri atomların ölçüsü, sayı və düzülüşü ilə müəyyən edilir. Paralelepiped şəklində vahid hüceyrə, ümumiyyətlə desək, Haüyin "kərpicinə", yəni təkrarlanması kristal meydana gətirən əsas elementə bənzəyir. Rentgen analizi hüceyrənin tərəflərinin uzunluğunu və tərəflər arasındakı bucaqları böyük dəqiqliklə müəyyən etməyə imkan verir. Vahid hüceyrələr çox kiçikdir və nanometr (10-9 m) səviyyəsindədir. Natrium xloridin kub vahid hüceyrəsinin tərəfi 0,56 nm-dir. Beləliklə, adi xörək duzunun kiçik bir dənəsi digərinin yanında yığılmış təxminən bir milyon elementar hüceyrədən ibarətdir.
Rentgen şüalarının difraksiyası (x-şüalarının difraksiyası) metodundan istifadə etməklə təkcə vahid hüceyrənin mütləq ölçülərini deyil, həm də fəza qrupunu və hətta atomların kosmosda düzülməsini, yəni atomların quruluşunu müəyyən etmək mümkündür. kristal. Elektron difraksiyası (elektronoqrafiya), neytron difraksiyası (neytronoqrafiya) və infraqırmızı spektroskopiya üsulları da kristal strukturların öyrənilməsində mühüm rol oynamışdır.
3.4. Kristalların morfologiyası.
Kristallar formasız taxılda olmayan müəyyən daxili simmetriyaya malikdir. Kristalların simmetriyası yalnız onların heç bir müdaxilə olmadan sərbəst böyüməsinə icazə verildikdə xarici ifadə alır. Ancaq hətta yaxşı təşkil edilmiş kristallar nadir hallarda mükəmməl bir forma malikdirlər və heç bir iki kristal tam olaraq eyni deyil.
Kristalın forması bir çox amillərdən asılıdır, bunlardan biri də vahid hüceyrənin formasıdır. Belə bir "kərpic" hər tərəfinə paralel olaraq eyni sayda təkrarlanırsa, forma və nisbi ölçüləri vahid hüceyrəninkinə tam olaraq eyni olan bir kristal əldə ediləcəkdir. Buna yaxın bir şəkil bir çox kristal maddələr üçün xarakterikdir. Lakin forma temperatur, təzyiq, təmizlik, konsentrasiya və məhlulun hərəkət istiqaməti kimi amillərdən də təsirlənir. Buna görə də, eyni maddənin kristalları çox müxtəlif formalar nümayiş etdirə bilər. Forma fərqi eyni "kərpiclərin" necə qoyulduğuna bağlıdır.
Vahid hüceyrələr və kərpiclər arasındakı bənzətmə çox faydalıdır. Kərpiclərin müvafiq tərəfləri paralel olması üçün döşənməklə, uzunluğu, hündürlüyü və qalınlığı yalnız müəyyən bir istiqamətdə qoyulmuş kərpiclərin sayından asılı olacaq bir divar qurmaq olar. Kərpicləri müəyyən bir qaydada çıxararsanız, qaldırıcıdakı kərpiclərin sayına və pilləkənin pilləsinə nisbətindən asılı olaraq bir yamaclı pilləkənlərin miniatür uçuşlarını əldə edə bilərsiniz. Belə bir pilləkənə bir hökmdar qoyarsanız, kərpicin ölçüsü və döşəmə üsulu ilə müəyyən edilmiş bir açı meydana gətirəcəkdir. s və f nisbi uzunluqlarından asılı olmayaraq x və y meyl bucaqları simmetrikdir.
Eyni şəkildə, müəyyən bir sıra və ya elementar hüceyrə qrupları ciddi şəkildə müəyyən edilmiş qaydada atlanırsa, kristal bu və ya digər forma ala bilər. Kristalın əyri kənarları kərpicdən tikilmiş pilləkənlərə bənzəyir, lakin buradakı "kərpiclər" o qədər kiçikdir ki, kristalın kənarları hamar səthlərə bənzəyir. Müvafiq kristal üzləri arasındakı bucaqlar ölçüsündən asılı olmayaraq sabitdir. Bu, 1669-cu ildə danimarkalı N. Steno tərəfindən kvars kristallarının nümunəsindən istifadə etməklə yaradılmışdır. Beləliklə, o, formanın kristal maddənin xüsusiyyəti olduğunu göstərdi. İndi məlumdur ki, kristalın forması vahid hüceyrənin ölçüsü və formasından asılıdır və Steno mövqeyi eyni maddənin kristallarının müvafiq üzləri arasındakı bucaqların sabit olduğu qanunun ümumiləşdirilmiş formasını almışdır.
Üzlərin ölçüsü və forması kristaldan kristala qədər dəyişir. Bununla belə, bütün yaxşı kəsilmiş kristallara xas olan müəyyən bir xarici simmetriya var. Görünüş, aşındırma qüsurları və böyümə xüsusiyyətləri baxımından eyni olan bucaqların təkrarlanmasında və kənarların oxşarlığında aşkar edilir. Bir kristalın demək olar ki, mükəmməl forması varsa, onun simmetrik üzləri də ölçü və formada oxşardır.
Rentgen kristalloqrafiyasının yaranmasından əvvəl kristalloqrafiya ilə məşğul olanların ən mühüm vəzifəsi kristalların üzləri arasındakı bucaqları ölçmək idi. Belə bucaq ölçüləri əsasında kristal üzləri stereoqrafik və ya qnomonik proyeksiyada çəkməklə ölçü və formadan asılı olmayaraq üzlərin simmetrik düzülməsini aşkar etmək mümkündür. Belə bir proyeksiyadan eksenel əlaqələri hesablamaq və sonra kristal çəkmək olar.
3.5. Kırılma indeksi.
Maili işıq şüası havadan kristala keçdikdə onun yayılma sürəti azalır; gələn şüa əyilir və ya sınır. Kristalın sıxlığı və şüanın düşmə bucağı (i) nə qədər çox olarsa, qırılma bucağı (r) bir o qədər böyük olar. sin i-nin sin r-ə nisbəti sabit qiymətdir. Bu adətən sin i/sin r = n kimi yazılır; n sabitinə sınma əmsalı deyilir. Bu, kristalın ən vacib optik xüsusiyyətidir və çox dəqiq ölçülə bilər.
Optik nöqteyi-nəzərdən bütün şəffaf maddələri iki qrupa bölmək olar: izotrop və anizotrop. İzotrop maddələrə kub sisteminin kristalları və şüşə kimi qeyri-kristal maddələr daxildir. İzotrop maddələrdə işıq bütün istiqamətlərdə eyni sürətlə yayılır və buna görə də belə maddələr eyni sındırma əmsalı ilə xarakterizə olunur. Anizotrop maddələr qrupu bütün digər kristalloqrafik sistemlərin kristallarından ibarətdir. Bu qrupun maddələrində bir kristalloqrafik istiqamətdən digərinə keçərkən işığın sürəti və buna görə də sınma indeksi davamlı olaraq dəyişir. İşıq anizotrop kristala daxil olduqda, o, bir-birinə düz bucaq altında salınan və müxtəlif sürətlə hərəkət edən iki şüaya bölünür. Bu fenomen iki qırılma adlanır; Hər bir anizotrop kristal iki sındırma indeksi ilə xarakterizə olunur. Altıbucaqlı və tetraqonal kristallar üçün maksimum və minimum, yəni “əsas” sındırma göstəriciləri göstərilir. Bu əsas sındırma göstəricilərindən biri c oxuna paralel titrəyən işıq şüasına, digəri isə bu oxa düz bucaq altında titrəyən işıq şüasına uyğundur. Ortorombik, monoklinik və triklinik kristallarda üç əsas sındırma göstəricisi var: maksimum, minimum və aralıq, üç qarşılıqlı perpendikulyar istiqamətdə titrəyən işıq şüaları ilə müəyyən edilir.
Kırılma göstəriciləri materialın kimyəvi tərkibindən və strukturundan asılı olduğundan, hər bir bərk kristal üçün xarakterik kəmiyyətlərdir və onların ölçülməsi onun müəyyən edilməsi üçün effektiv üsuldur. Sadə bir refraktometrdən istifadə edərək zərgər və ya qiymətli daş mütəxəssisi qiymətli daşın sındırma göstəricisini təyinatından çıxarmadan ölçə bilər. Mineraloq qütbləşdirici mikroskopdan istifadə edərək, kiçik dənələrdə onun qırılma göstəricilərini və digər optik xüsusiyyətlərini ölçməklə mineralın növünü asanlıqla müəyyən edə bilər. Pleoxroizm. Anizotrop kristallarda müxtəlif kristalloqrafik istiqamətlərdə salınan işıq fərqli şəkildə udula bilər. Pleoxroizm adlanan bu fenomenin mümkün nəticələrindən biri vibrasiyanın istiqaməti dəyişdikdə kristalın rənginin dəyişməsidir. Digər kristallarda bir kristalloqrafik istiqamətdə salınan işıq demək olar ki, heç bir intensivlik itkisi olmadan yayıla bilər və ona düzgün bucaq altında demək olar ki, tamamilə udulur. Polaroid kimi qütbləşdirici filtrlərin hərəkəti işığın nazik yönümlü kristallar tərəfindən udulmasında fərqlərə əsaslanır.
3.6. Simmetriya elementləri.
Nöqtə qruplarının 32 növ simmetrik düzülüşü rentgen üsulları ilə müəyyən edilməzdən çox əvvəl morfologiyanı, yəni kristalların forma və quruluşunu öyrənməklə müəyyən edilmişdir. Üzlərin növünə və yerləşməsinə, eləcə də onların arasındakı bucaqlara əsasən, kristallar 32 kristalloqrafik sinifdən birinə aid edilmişdir. Buna görə də, fəza qrupları və kristalloqrafik siniflər sinonimdir və simmetriyanın üç əsas elementi var: müstəvi, ox və mərkəz.
3.7. Simmetriya müstəvisi.
Bizə yaxşı məlum olan bir çox cisim müstəviyə nisbətən simmetriyaya malikdir. Məsələn, bir stul və ya masa iki eyni hissəyə bölünmüş kimi təsəvvür edilə bilər. Eynilə, simmetriya müstəvisi kristalı iki hissəyə ayırır, hər biri digərinin güzgü şəklidir. (Simmetriya müstəvisinə bəzən güzgü müstəvisi deyilir.)
3.8. Simmetriya oxu.
Simmetriya oxu xəyali bir düz xəttdir, onun ətrafında tam bir inqilabın bir hissəsini döndərməklə, bir cismin özü ilə üst-üstə düşməsi mümkündür. Kristallarda yalnız beş növ ox simmetriyası mümkündür: 1-ci sıra (fırlanmaya bərabərdir), 2-ci sıra (180-ə qədər təkrar), 3-cü sıra (120-yə qədər təkrar), 4-cü sıra (təkrar 90-a qədər) və 6-cı sıra (təkrarlama) 60-dan sonra).
3.9. Simmetriya mərkəzi.
Kristalın bir simmetriya mərkəzi var, əgər kristal səthinin əks tərəflərində onun üzərindən əqli olaraq çəkilmiş hər hansı düz xətt eyni nöqtələrdən keçir. Beləliklə, kristalın əks tərəflərində eyni üzlər, kənarlar və künclər var.
Kristallarda müstəvilərin, oxların və simmetriya mərkəzlərinin 32 mümkün kombinasiyası mövcuddur; hər bir belə birləşmə kristalloqrafik sinifi müəyyən edir. Bir sinifdə simmetriya yoxdur; 1-ci dərəcəli bir fırlanma oxuna malik olduğu deyilir.
3.10. Signolias.
Kristaloqrafik siniflər və ya simmetriya növləri sistemlər və ya sinqoniyalar adlanan daha böyük qruplara birləşdirilir. Yeddi belə sinqoniya var:
Cədvəl 1
Hər bir kristal sisteminə kristalloqrafik oxların eyni düzülüşü və eyni simmetriya elementləri olan kristallar daxildir.
Sinqoniya bir və ya daha çox eyni simmetriya elementinə malik olan və kristalloqrafik oxların eyni düzülüşünə malik olan simmetriya növlərinin qripidir.
Kub sistemi. Ən simmetrik kristallar bu sistemdə kristallaşır. Kub sistemində ikinci sıradan daha yüksək bir simmetriya oxu var, yəni L3 və ya L4. Kub kristalları mütləq dörd üçüncü dərəcəli oxlara (4L3) və əlavə olaraq, ya üç qarşılıqlı perpendikulyar dördüncü dərəcəli oxlara (3L4) və ya üç ikinci dərəcəli oxlara (3L2) malik olmalıdır.
Kub sistemindəki simmetriya elementlərinin maksimum sayını 3L4 4L36L29PC düsturu ilə ifadə etmək olar. Kub sisteminin kristallarına oktaedr kub, tetraedr kub, rombik dodekaedr, beşbucaqlı dodekaedr və s.
düyü. 8 kub Signolia kristalları:
1- kub (pirit, torianit, qalena, flüorit, perovskit); 2- kuboktaedr (qalen); 3 – oktaedr (qızıl, xromit, maqnetit, şpinel); 4-rombododekaedr (qızıl, qranat); 5- tetraqon - trioktaedr (qranat, leysit); 6 – iki tetraedrin birləşməsi (sfalerit); 7- beşbucaqlı-dodekaedr (pirit, qranat); 8- altıüzlü (almaz); 9 – kub cücərmə əkizləri (pirit, türkanit, flüorit)
Orta kateqoriyanın sinqoniyaları. Bu qrup ikincidən daha yüksək olan yalnız bir simmetriya oxuna malik kristalları birləşdirir. Orta kateqoriyaya altıbucaqlı, tetraqonal və üçbucaqlı sistemlər daxildir. Altıbucaqlı sistem bir altıncı dərəcəli simmetriya oxunun (L6) olması ilə xarakterizə olunur. Simmetriya elementlərinin maksimum sayı aşağıdakı kimi ola bilər" L56L27PC. Altıbucaqlı sistemin kristalları prizma, piramida, dipiramida və s.
https://pandia.ru/text/78/007/images/image011_32.jpg" eni="495" hündürlük="236 src=">
düyü. 10 Tetragal Signolia Kristalı:
1- tetraqonal dipiramida (anataza, sirkon, ksenotime); 2-anataza; 3- tetraqonal prizmanın tetraqonal dipiramida ilə birləşməsi (sirkon, brukit); 4- dipiramida və iki prizmanın birləşməsi (ksenotime, rutil, sirkon);
5- iki prizmanın dipiramida ilə birləşməsi (vesuvian, sirkon); 6- iki tetraqonal prizmanın və dipiramidanın pinakoidlə (vesuvian) birləşməsi; 7- iki prizmanın iki dipiramida ilə birləşməsi (kassiterit); 8- kassiterit əkiz; 9,10 - vulfenit, 11 - şeelit.
4. Kristaloqrafik sistemlər.
https://pandia.ru/text/78/007/images/image013_28.jpg" eni="524" hündürlük="277 src=">
düyü. 11-2 Fəzada eyni nöqtələrin düzülüşün 7 müxtəlif üsulları.
Şəkildə. Şəkil 11 müxtəlif formalı yeddi əsas şəbəkə hüceyrəsini göstərir. Rombedral və altıbucaqlı qəfəslər eyni oxlarla müəyyən edilir. Beləliklə, 32 nöqtə qrupu simmetriyası ilə yalnız altı əsas vahid hüceyrə forması var. Əsas “tikinti” vahidinin formasına görə, 32 kristalloqrafik sinif altı kristalloqrafik sistemə bölünür. Hər bir kristalloqrafik sistemin vahid hüceyrəni və deməli, kristal üzlərini təyin edən öz koordinat sistemi var. Şəkildə. 11 bunlar vahid xananın a, b və c tərəfləridir. Şaquli tərəfi c, cizgi müstəvisində üfüqi tərəfi b, rəsm müstəvisinə perpendikulyar olan üfüqi tərəfi a ilə işarələmək adətdir. Bu tərəflərin yerləşdiyi düz xətlər istinad xətləri rolunu oynayır və kristalloqrafik oxlar adlanır. b və c arasındakı bucaq a, a ilə c arasında - b, a ilə b arasında - g ilə işarələnir. Kristaloqrafik sistemlərin adları, nisbi uzunluqlar və müvafiq kristalloqrafik oxlar arasındakı bucaq əlaqələri aşağıdakılardır:
Triklinik: a № b № c, a № b № g.
Monoklinik: a No. b No. c, a = g = 90°, b > 90°.
Ortorombik: a No. b No. c, a = b = g = 90 °.
Tetraqonal: a = b No. c, a = b = g = 90°. Bu sistemdə a və b bərabər və ekvivalent olduqları üçün adətən a1, a2 ilə işarələnirlər. C tərəfi a-dan böyük və ya kiçik ola bilər.
Altıbucaqlı: a = b No. c, a = b = 90 °, g = 120 °. Altıbucaqlı kristalların vahid hüceyrəsi adətən üçlü hesab olunur və bir-biri ilə 120° və şərti şaquli ox c ilə 90° bucaq yaradan üç üfüqi ox a1, a2, a3 ilə müəyyən edilir.
Kub (izometrik): a = b = c, a = b = g = 90 °.
Şəkildə. Şəkil 1 müxtəlif kristalloqrafik sistemlərə aid olan kristalların ola biləcəyi müxtəlif formaları göstərir.
5. Kristalların tətbiqi.
Kristallar optikada böyük tətbiq tapmışdır. Alimlər optika qanunlarına əsaslanaraq şəffaf, rəngsiz və qüsursuz mineral axtarırdılar ki, ondan daşlama və cilalama yolu ilə linzalar hazırlana bilər. Rəngsiz kvars kristalları lazımi optik və mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir və ilk linzalar, o cümlədən eynək üçün olanlar onlardan hazırlanmışdır. Süni optik şüşənin yaranmasından sonra da kristallara olan ehtiyac tamamilə aradan qalxmadı; ultrabənövşəyi və infraqırmızı şüaları ötürən kvars, kalsit və digər şəffaf maddələrin kristallarından hələ də optik cihazlar üçün prizmalar və linzalar hazırlanır.
Kristallar 20-ci əsrin bir çox texniki yeniliklərində mühüm rol oynamışdır. Bəzi kristallar deformasiyaya uğradıqda elektrik yükü yaradır. Onların ilk əhəmiyyətli tətbiqi kvars kristalları ilə sabitləşdirilmiş radiotezlik osilatorlarının istehsalı idi. Kvars plitəsini radiotezlik salınım dövrəsinin elektrik sahəsində titrəməyə məcbur etməklə qəbuledici və ya ötürücü tezliyi sabitləşdirmək mümkündür.
Elektronikada inqilab edən yarımkeçirici qurğular kristal maddələrdən, əsasən silikon və germaniumdan hazırlanır. Bu halda, kristal qəfəsə daxil olan alaşımlı çirklər mühüm rol oynayır. Yarımkeçirici diodlar kompüter və rabitə sistemlərində istifadə olunur, radiotexnikada tranzistorlar vakuum borularını əvəz edir və kosmik gəmilərin xarici səthinə yerləşdirilən günəş panelləri günəş enerjisini elektrik enerjisinə çevirir. Yarımkeçiricilərdən AC-DC çeviricilərində də geniş istifadə olunur.
Kristallardan mikrodalğalı dalğaları gücləndirmək üçün bəzi maserlərdə və işıq dalğalarını gücləndirmək üçün lazerlərdə də istifadə olunur. Pyezoelektrik xassələri olan kristallar radioqəbuledicilərdə və ötürücülərdə, pikap başlıqlarında və sonarlarda istifadə olunur. Bəzi kristallar işıq şüalarını modulyasiya edir, digərləri isə tətbiq olunan gərginliyin təsiri altında işıq yaradır. Kristalların istifadə siyahısı artıq kifayət qədər uzundur və daim artır.
Praktik hissə.
Mis sulfat və kalium alumundan bir kristal yetişdirmək.
Mis sulfatın bir kristalını yetişdirmək üçün əvvəlcə həddindən artıq doymuş bir məhlul hazırlamalısınız: bu maddənin daha çox "sığmaması" üçün tələb olunan mis sulfat miqdarını isti suda qarışdırın. Sonra, yarıya qatlanmış bir parça vasitəsilə, məhlulu başqa bir bankaya süzmək lazımdır. Ertəsi gün məhlulla birlikdə qabın dibində bir maddənin - toxumun kiçik kristalları əmələ gəlir. Düzgün formanın bir toxumunu seçmək və bir iplə qələmə bağlamaq lazımdır. Məhlul qızdırılmalı və məhlul yenidən doymuş hala gələnə qədər qarışdıraraq yenidən ona mis sulfat əlavə edilməlidir. Məhlul yenidən təmiz bir bankaya süzülməlidir və toxum orada asılmalıdır. Kristal təxminən bir ay ərzində kibrit qutusu ölçüsünə qədər böyüyəcək. Zaman zaman banka və ipi digər kristallardan təmizləmək və doymuş bir həll əlavə etmək lazımdır. Kristal böyük ölçüyə çatdıqda, onu bankadan çıxarmaq, ipi kəsmək və yağla sürtmək lazımdır.
Suda həll olunan birləşmələrin böyük tək kristallarının yetişdirilməsi
disk"> Əgər qəfil soyuduqdan sonra olduğu kimi çoxlu kiçik əridilmiş formasız kristallar əmələ gəlibsə, onda duzun miqdarı azalır və təsvir olunan mərhələ təkrarlanır.
- Kristallar əmələ gəlməyibsə, həll başqa bir gün dayanmalıdır; əks halda, addımı yenidən təkrarlamaqla həll olunmuş maddənin miqdarını artırmalısınız.
Təcrübənin bu mərhələsi eksperimentçilərə toxumu düzgün şəkildə necə böyütməyi öyrətməlidir ki, bu da nəhəng bir quruluş əldə etmək üçün ilkin tikinti materialına çevriləcəkdir. Biz strukturuna uyğun kristalları seçəcəyik (kənar uzunluğu 0,3 sm və ya daha çox) və onları ayrıca duz məhlulunda yüksək temperatur və işıq mənbələrindən uzaqda yer tıxaclı bankada saxlayacağıq.
Yadda saxlamalıyıq: Seçdiyiniz toxum nə qədər kiçikdirsə, o qədər düzgündürsə, həllin (sistemin) ona uyğunlaşması bir o qədər asan olur. (sədəf anası mollyuskanın mantiyasına tutulmuş qum dənəsinə kimi).
III. Tək kristal yetişdirmək:
Yenə orijinal ana likör əsasında doymuş bir həll hazırlayırıq. Bunu etmək üçün hazırlanmış məhlulu su banyosuna qoyun və 0,5 çay qaşığı maddə əlavə edin. Bu mərhələdə nə qədər az əlavə etsək, bir o qədər yaxşıdır (heç bir maddə əlavə etmədən sadəcə doymuş məhlulu qızdıra bilərsiniz). İsti və qarışdırın. Maddə həll olunan kimi kolbanı çıxarın və məhlulu əvvəlcədən hazırlanmış qızdırılan stəkana tökün. Məhlulu olan stəkanı seçilmiş yerə qoyuruq və mayenin bir az sakitləşməsi üçün 20-30 saniyə dayanmasına icazə veririk. Bizim həllimiz həddindən artıq doymuş deyil, buna görə də "əlavə dərəcələr" toxumun əriməsinə səbəb ola bilər, bu bizim istədiyimiz deyil. Məhlul isti olarsa, 300C və ya bir qədər az soyumağa icazə verilir (termometr olmadıqda yoxlamaq asandır; bədən temperaturumuz 36.60C-dir, buna görə daha isti görünən hər şey ondan yüksəkdir, əksinə, aşağıdır. ). Məhlulun otaq temperaturuna düşməməsi üçün onun soyumasını çox diqqətlə izləməlisiniz (adətən məhlulun soyuması üçün təxminən iki saat vaxt ayırıram).
Sonra, ipsiz bir kristal yetişdirə biləcəyinizi söyləmək lazımdır. Bunun üçün tələb olunan hər şey düz dibi olan bir şüşədir, çünki bu məqsədlə toxum dibinin ortasına diqqətlə yerləşdirilir (qızdırılmış bir şüşə çubuqla yatmasına kömək edə bilərsiniz) və o, relyefini təkrarlayacaqdır. Burada kristalın böyüməsi şüşənin divarları ilə məhdudlaşacaq və əsasən yanlara doğru böyüyəcək - bu mis sulfat və yastı kristallar üçün prinsipcə yaxşıdır (sarı qan duzu, kalium hidroftalat).
Alum vəziyyətində, toxumu sardığımız bir ipdən istifadə etmək daha yaxşıdır və ipin qalan hissəsi iki çarpaz çubuq çərçivəsinə sabitlənir. Kristal mərkəzdəki məhlulda "asılmalıdır". Ancaq burada ipin həddindən artıq böyümədiyinə əmin olmalısınız. Bu baş verərsə, onda biz kristalla ipi çıxarırıq, artıqlığı təmizləyirik və yenidən məhlulu hazırlayırıq* (qızdırın, kristalı temperatura hazırlayın və s.) Yadda saxlamalıyıq: sapda böyümələrin qarşısını almaq üçün, sap tüklərsiz nazik olmalıdır və toxumla birlikdə sadə toxumdan 5° daha isti bir məhlula batırılmalıdır. Belə bir ip həll ilə doymağı bacarır və sistemlə vahid bütövlükdə "birləşir".
İndi kristalın böyüməsini hər gün izləməlisiniz, heç bir halda məhlulu silkələməyin, əks halda bu sarsıntı sistemdə ani kristallaşmaya səbəb olacaq. Beləliklə, bir çox müəllif buxarlanan kimi sistemə həll əlavə etməyi məsləhət görür. Bu, çox çətin bir əməliyyatdır, çünki ortaya çıxan güclü diffuziya kristal artımında da uğursuzluqlara səbəb ola bilər. Birincisi, sistemin toxumda necə "yaşayacağını", bir-birinə necə uyğunlaşacağını görəcəyik. Nəticə aşağıdakı kimi olmalıdır:
Şəkil 13 mis kristalları Şek. 14 alum kristal
Mis sulfat (Şəkil. 11) və kalium alum (Şəkil. 12), becərilməsi bir həftə nəticəsində kristalları.
Nəticələrimiz:
https://pandia.ru/text/78/007/images/image018_21.jpg" eni="257" hündürlük="179 src=">
düyü. 15 Şek. 16
Biz becərmə bir həftə, mis sulfat (Şəkil. 15) və kalium alum (Şəkil. 16) kristalları artıb.
Nəticə:
Biz kristalları necə böyütməyi öyrəndik və bu üsulla istənilən digər sadə maddələrin kristallarını yetişdirmək üçün istifadə oluna biləcəyini, həmçinin böyümə üçün nə lazım olduğunu və kristalların necə böyüdüyünü öyrəndik.
Bu işlə maraqlanan və evdə büllur yetişdirmək istəyənlərə məsləhət vermək istəyirik.
Məsləhətlərimiz:
Ø Kristal yetişdirmək üçün yalnız təzə hazırlanmış məhlullardan istifadə olunur.
Ø Kristalların mümkün qədər düzgün böyüməsi və rəngsiz bir maddənin şəffaf olması üçün kristallaşma yavaş-yavaş getməlidir, əks halda kristal buludlu olur.
Ø Seçdiyiniz toxum nə qədər kiçik olsa, o qədər düzgün olarsa, məhlulun (sistemin) ona uyğunlaşması bir o qədər asan olar.
Nəticə.
Beləliklə, bu əsər kristallar haqqında hazırda məlum olanların yalnız kiçik bir hissəsini təsvir etdi, lakin bu məlumat həm də kristalların mahiyyətində nə qədər qeyri-adi və sirli olduğunu göstərdi.
Buludlarda, Yerin dərinliklərində, dağların zirvələrində, qumlu səhralarda, dənizlərdə və okeanlarda, elmi laboratoriyalarda, bitki hüceyrələrində, canlı və ölü orqanizmlərdə hər yerdə kristallara rast gələcəyik. Bəs bəlkə maddənin kristallaşması yalnız bizim planetdə baş verir? Xeyr, biz indi bilirik ki, digər planetlərdə və uzaq ulduzlarda kristallar davamlı olaraq yaranır, böyüyür və hər zaman məhv olur. Meteoritlər, kosmik xəbərçilər də kristallardan ibarətdir və bəzən onların tərkibində Yerdə olmayan kristal maddələr var. Kristallar hər yerdədir.
İnsanlar kristallardan istifadə etməyə, onlardan zinət əşyaları hazırlamağa və onlara heyran olmağa vərdiş ediblər. İndi kristalların süni şəkildə böyüdülməsi üsulları öyrənildiyi üçün onların tətbiq dairəsi genişlənmişdir və bəlkə də ən son texnologiyaların gələcəyi kristallara və kristal aqreqatlara aiddir.
Biblioqrafiya.
1. ; "Kimyada əyləncəli təcrübələr", 1995
2. Alferova “Məktəblilər üçün kimya üzrə böyük məlumat kitabı”, 2002
3. “Daşlar və Kristallar Ensiklopediyası”, 2008
4. “Kristallar. Onların təbiətdə və elmdə rolu.”, 1970
5. “Kristalların Gücü”, 2003
6. “Bərk cisimlər fizikası”, 2008
7. Dovbni “Kristallar aləmi”, 2006
8. “Metal doğuran daş”, 1984;
9. “Mineral özündən danışır”, 1985;
10. “Fizika. İstinad materialları”, 1991.
11. “Fiziki emalatxana”. , 2002.
12. Petrov “Məhsullardan kristalların yetişdirilməsi”, 2000
13. “Müasir fizika haqqında məktəblilər üçün”, M.; 1990
14. “Möcüzəli minerallar”, 1983
15. Suxareva “Kristalların heyrətamiz dünyası”, 2007
16. Hall Cudi “Kristallar dünyasına bələdçi. Şəkilli arayış kitabı, 2007
17. , “Kristalloqrafiyanın əsasları”, 2006
18. “Kristalloqrafiya. Laboratoriya seminarı, 2005
19. ; "Kristallar", 1985;
KRİSTALLAR(yunan dilindən krystallos - kristal; ilkin - buz), üçölçülü dövriliyi olan bərk cisimlər. atom (və ya molekulyar) quruluşa və müəyyən əmələgəlmə şəraitində təbii olan. müntəzəm simmetrik çoxüzlülərin forması (şək. 1). Hər kimya. in-wu, verilmiş termodinamikdə yerləşir. kristal vəziyyətdə olan şərtlər (yəni təzyiq) müəyyən bir kristal quruluşa uyğun gəlirdüyü. 1: a - bəzi sintetik monokristallar və onlardan hazırlanmış məmulatlar (kvars, qranat, KN 2 PO 4, kalium alum və s., lazerlər üçün yaqut çubuqlar, sapfir lövhələr); b - aspartat transaminazın kristalı (uzunluğu ~1 mm); c - Ge mikro tək kristal (ölçüsü ~5 μm).
və xaricdən onunla müəyyən edilir. kəsmək. Qeyri-tarazlıq şəraitində böyüyən və düzgün kəsimi olmayan (və ya emal nəticəsində itirmiş) kristal öz kristal görünüşünü saxlayır. strukturu və onun müəyyən etdiyi bütün xassələri. Makro səviyyədə, yəni. atomlar arasındakı məsafələri və vahid hüceyrələrin ölçülərini əhəmiyyətli dərəcədə aşan bir kristalın hissələrini ölçərkən, kristal davamlı homojen bərk mühit, fiziki, fiziki-kimyəvi hesab edilə bilər. və digər müqəddəslərdə anizotropiya və simmetriya var.
Bərk materialların əksəriyyəti polikristaldır; onlar çoxlu fərdi təsadüfi yönümlü kiçik kristallardan ibarətdir. taxıllar (kristallitlər), məs. PL. qayalar, texnologiya. metallar və ərintilər. Davamlı kristallaşma ilə böyük fərdi homojen kristallar. qəfəsə monokristallar deyilir. Bunlar mineral kristallardır, məs. nəhəng (yüzlərlə kq-a qədər) kvars kristalları (qaya kristalı), flüorit, kalsit, feldispat və ya beril, almazın nisbətən kiçik kristalları və s. Kristallar ən çox maye fazadan - məhluldan və ya ərimədən əmələ gəlir və böyüyür; Qaz fazasından və ya faza çevrilməsi zamanı kristalları əldə etmək mümkündür. bərk fazada (bax: Kristallaşma, Tək kristal artımı). Sənaye var və laboratoriya. sintetik yetişdirmə üsulları kristallar - təbii analoqlar kristallar (kvars, yaqut, almaz və s.) və parçalanma. texnologiya. kristallar, məs. Si, Ge, leykosafir, qranat. Kristallar da belə təbii mənbələrdən əmələ gəlir. in-in, zülallar, nuklein turşuları kimi, həmçinin viruslardan. Müəyyən şəraitdə sintetik kristallar əldə etmək mümkündür. polimerlər
Əsas kristalların, onların atom quruluşunun və qüsurlarının öyrənilməsi üsullarını - rentgenoqrafiya, neytronoqrafiya, elektron difraksiya, elektron mikroskopiya; Optik də istifadə olunur. və spektroskopik üsulları, o cümlədən. EPR, NMR, elektron və Mössbauer spektroskopiyası və s.
düyü. 2. Kristalda üzlərin düzülməsinin qrafik təsviri.
Kristalların atom quruluşu kosmosda təkrarlanan, kənarları a, b, c (kristal qəfəs dövrləri) olan paralelepipedlər formasına malik olan eyni elementar hüceyrələr toplusu kimi təsvir olunur. Kristalın atom müstəvilərinin düzülüşü. qəfəs (həmçinin kristal üzlərə uyğun ola bilər) kristalloqrafik ilə xarakterizə olunur. indekslər (və ya Miller indeksləri). Onlar üç kristalloqrafik oxda kəsmə müstəvilərinə qoşulurlar. uzunluqları p 1, p 2 və p 3 a, b, c qəfəs sabitləri ilə ifadə olunan seqmentlər üzrə koordinat sistemləri. Əgər p 1, p 2 və p 3-ün əksləri ortaq məxrəcə gətirilib sonra atılırsa, nəticədə h=p 2 p 3, k=p 1 p 3, l=p 1 p 2 olan üç tam ədəd Miller indeksləridir. . Onlar mötərizədə (hkl) yazılır. Bir qayda olaraq, kristalın, məsələn, kiçik indeks dəyərləri olan üzləri var. (100), (110), (311). Bir və ya iki indeks sıfırdırsa, bu, təyyarələrin kristalloqrafik müstəvilərdən birinə paralel olması deməkdir. oxlar (koordinat oxları). Xətt keçərsə, mənfi olur. oxun istiqaməti, sonra məsələn, indeksin üstündə mənfi işarə qoyulur. (121). a, b, c xanalarının dövrləri və kənarlar arasındakı bucaqlar a, b , y rentgenoqrafik olaraq ölçülür.
Kristalların simmetriyası. Müəyyən coğrafiyada. transformasiyalar g i kristal invariant (dəyişməmiş) olaraq özü ilə birləşməyə qadirdir. Şəkildə. 3 və kvars kristalı təsvir edilmişdir. Ext. onun forması elədir ki, ox 3 ətrafında 120° döndərə bilər. özü ilə birləşir (uyğun bərabərlik). Na 2 SiO 3 kristalı (şəkil 3.6) m simmetriya müstəvisində əks olunaraq özünə çevrilir (güzgü bərabərliyi). İstənilən kristalın simmetriyasının çevrilmələri (əməliyyatları) g i - fırlanmalar, əkslər, paralel köçürmələr və ya bu çevrilmələrin birləşmələri - mat təşkil edir. qrupları G(g 0 , g 1 ,..., g n-1). G qrupunu təşkil edən əməliyyatların n ədədi adlanır. qrup sifarişi. Kristal çevrilmə qrupları G 3 m ilə işarələnir, burada m obyektin dövri olduğu ölçülərin sayıdır, yuxarı.
indeks 3 məkanın üç ölçüsü deməkdir, c. bu qruplar müəyyən edilir. Kristal. polihedron makroskopik olaraq qeyri-dövridir, belə çoxüzlülərin simmetriya qrupları (nöqtə qrupları) G 3 0 ilə işarələnir. Atom səviyyəsində kristalların mikro strukturu üçölçülü dövri, yəni.
düyü. 3. Müxtəlif simmetriyalı kristallara nümunələr: kvars kristalı (3 - 3-cü dərəcəli simmetriya oxu; 2 x, 2 y, 2 w - 2-ci dərəcəli oxlar); b - sulu Na 2 SiO kristalı, (m - simmetriya müstəvisi).
kristal kimi təsvir edilmişdir. qəfəs, müvafiq simmetriya qrupları G 3 3. Simmetriya çevrilməsindən sonra cismin bir yerdə olan hissələri başqa yerdə olan hissələri ilə üst-üstə düşür. Bu o deməkdir ki, simmetrik obyekt bərabər - uyğun və (və ya) güzgü - hissələrdən ibarətdir.
Kristalların simmetriyası təkcə real üçölçülü məkanda onların strukturunda və xassələrində deyil, həm də enerjinin təsvirində özünü göstərir. kristalın elektron spektri, rentgen şüalarının və kristallarda elektronların qarşılıqlı fəzada difraksiyasını təhlil edərkən və s.
Bir neçə ilə xarakterizə olunan bir kristal nümunəsi. simmetriya əməliyyatları, -kvars kristalı; 3 ox ətrafında 120° (əməliyyat g 1), 240° (əməliyyat g 2), həmçinin 2 x, 2 y, 2 w oxlar ətrafında 180° fırlananda (əməliyyatlar g 3, g 4, g 5). Hər bir simmetriya əməliyyatı ola bilər. simmetriya elementi - verilmiş əməliyyatın yerinə yetirildiyi düz xətt, müstəvi və ya nöqtə müqayisə edilir. Məsələn, oxlar 3, 2 x, 2 y, 2 w - simmetriya oxları, müstəvisi - güzgü simmetriya müstəvisi və s. Ardıcıl iki simmetriya əməliyyatının yerinə yetirilməsi də simmetriya əməliyyatıdır. Həmişə kristalda heç nəyi dəyişməyən, cismin hərəkətsizliyinə və ya onun hər hansı ox ətrafında 360° fırlanmasına həndəsi olaraq uyğun gələn eyniləşdirmə əməliyyatı (identifikasiya) g 0 =1 mövcuddur.
Nöqtə simmetriya qrupları. Kristalın nöqtə simmetriyası əməliyyatları - N nizamlı simmetriya oxu ətrafında fırlanmalar
360 o /N-ə bərabər bucaqda (şəkil 4, a), simmetriya müstəvisində əksetmə (güzgü əksi; Şəkil 4.6), inversiya I (nöqtəyə nisbətən simmetriya; şək. 4, c) inversiya növbələri N (eyni zamanda inversiya ilə 360°/N bucaq vasitəsilə birləşmə fırlanması; Şəkil 4, d). Bu əməliyyatların həndəsi cəhətdən mümkün birləşmələri bu və ya digər nöqtə simmetriya qrupunu müəyyən edir. Nöqtə simmetriya çevrilmələrində cismin ən azı bir nöqtəsi sabit qalır. Bu kəsişir
düyü. 4. Simmetriyanın ən sadə əməliyyatları: a - fırlanma; b - əks; in - inversiya; g - inversiya dönüşü; d - vida dönüşü; e - sürüşən əks.
simmetriyanın bütün elementləri tövbə edir. G 0 3 nöqtə simmetriya qruplarının sayı sonsuzdur. Ancaq kristallarda, kristal varlığına görə qəfəslər, yalnız əməliyyatlar və cavablar mümkündür. 5-ci sıra istisna olmaqla, 6-cı sıraya qədər simmetriya oxları (kristal.
Qeyd. Nöqtə qrupları simmetriyanı daha tez-tez işıqlandırır. Onlar beynəlxalq simvollarla təyin olunur.
1, 2, 3, 4 simvolları ilə təyin olunan qəfəsdə belə bir ox mümkün deyil. 6, həmçinin inversiya oxları (aka simmetriya mərkəzi), 2 (aka simmetriya müstəvisi), 3, 5, 6. Buna görə də, nöqtə kristal simmetriya qruplarının sayı, başqa adlanır. kristalloqrafiya, o cümlədən kristalların sinifləri məhduddur, onlardan yalnız 32-si var (cədvələ bax). Nöqtə qrupları üçün beynəlxalq təyinatlara onları yaradan simmetriya əməliyyatlarının simvolları daxildir. Bu qruplar vahid hüceyrənin formasının simmetriyasına görə 7 sistemə - triklinik, monoklinik, romb, tetraqonal, üçbucaqlı, altıbucaqlı, kubik sistemlərə birləşdirilir.
düyü. 5. Kristalların sadə formaları (a) və onların müəyyən birləşmələri (b).
Kristalloqrafik olaraq eyni üzlərin dəsti (yəni müəyyən bir qrupun simmetriya əməliyyatları zamanı bir-biri ilə birləşənlər) sözdə meydana gətirir. sadə kristal forması. Kristalların cəmi 47 sadə forması var, lakin hər bir sinifdə onlardan yalnız müəyyənləri həyata keçirilə bilər. Bir kristal bir sadə formanın üzləri ilə kəsilə bilər (Şəkil 5, a), lakin daha tez-tez bu formaların birləşməsi ilə (Şəkil 5.5). Hər bir kristalın kəsilməsi onu kristal hissəciklərin vahid inkişafı ilə təsvir edən nöqtə simmetriya qrupuna tabedir. ideal formaya malik olduqda polihedron (şək. 6). Yalnız fırlanmaları ehtiva edən qruplar yalnız uyğun gələn bərabər hissələrdən ibarət kristalları təsvir edir (1-ci növ qruplar; belə əməliyyatların nümunələri Şəkil 4, a, e-də verilmişdir). Yansımalar və ya inversiya fırlanmaları olan qruplar güzgü kimi hissələri olan kristalları təsvir edir (2-ci növ qruplar; Şəkil 4.6, d, f-dəki nümunələr). Məsələn, 1-ci növ qruplar tərəfindən təsvir edilən kristallar. kvars, tartarik turşusu, hər birində 2-ci növ simmetriya elementləri olmayan iki enantiomorf formada (sağ və sol) kristallaşa bilər (bax: Enantiomorfizm).
Mn. Müəyyən nöqtə simmetriya qruplarına aid olan kristalların xassələri sözdə təsvir olunur. sonsuz nizamlı simmetriya oxlarını ehtiva edən limit nöqtə qrupları: . Oxun olması: o deməkdir ki 
düyü. 6. Müxtəlif nöqtə simmetriya qruplarına (siniflərinə) aid olan kristalların kəsilməsi nümunələri: a - sinif 2 (2-ci dərəcəli simmetriyanın bir oxu, sol və sağ formalar); b - m sinfi (bir simmetriya müstəvisi); c - sinif (simmetriya mərkəzi); g - sinif 6 (6-cı dərəcəli bir inversiya oxu); d - sinif 432 (4-cü, 3-cü və 2-ci sıraların oxları).
sonsuz kiçik (izotrop bərk cisimlər, teksturalar) daxil olmaqla istənilən bucaqla fırlanan zaman obyekt özü ilə düzülür. 7 belə qrup var (şək. 7). Beləliklə, ümumilikdə kristalların xassələrinin simmetriyasını təsvir edən 39 nöqtə qrupu var.
düyü. 7. Limit simmetriya qruplarını təsvir edən rəqəmlər.
boşluqlar. antisimmetriya qrupları G 3,a 0 (Şubnikov qrupları). Əlavə dəyişən iki deyil, bir neçə dəyər əldə edərsə (3, 4, 6, 8, ..., 48 rəqəmləri mümkündür), onda Belov rəng simmetriyası yaranır. Beləliklə, 81 nöqtə qrupu G 3, və 0 və 2942 qrup C 3 və 3 məlumdur. 4 və 5 ölçülü məkanda simmetriya aparatı da hazırlanmışdır ki, bu da superperiodik deyilənləri təsvir etməyə imkan verir. ferroelektriklərin mütənasib və qeyri-mütənasib strukturları, maqnit. və digər strukturlar.
düyü. 10. Nöqtə antisimmetriya qrupu tərəfindən təsvir edilən fiqur.
Həqiqi kristalların quruluşu. Qeyri-taraz kristallaşma şəraiti parçalanmaya səbəb olur. kristalların formasının düz üzlərdən - yuvarlaq üzlərə və kənarlara (vicinals) sapması, lamelli, iynəşəkilli, sap kimi (bax: İpşəkilli kristallar), budaqlanmış (dendritik) və qar dənəciyi tipli kristalların görünüşü. Əgər ərimənin həcmində bir anda çoxlu sayda kristallaşma mərkəzləri əmələ gəlirsə, onda böyüyən kristallar bir-biri ilə görüşərək nizamsız dənəciklər formasını alırlar. Mikroskopiya, ikiqat və digər intergrowths tez-tez baş verir. Kristalları yetişdirərkən, onları düzgün kristalloqrafik modeldə əldə etməyə çalışmaq lazım deyil. kəsim, əsas keyfiyyət meyarı vahidlik və mükəmməllikdir atom quruluşu, onun qüsurlarının olmaması. Böyüdükdə müəyyən kristallara tələb olunan məhsulun forması verilir - boru, çubuq, boşqab. Kristallaşma zamanı, eləcə də parçalanmanın təsiri altında böyümənin tarazlıq şərtlərinin pozulması və çirklərin tutulması səbəbindən. xarici bir növ ideal üçölçülü dövri təsir göstərir. kristalın atom quruluşunda həmişə bir növ pozulma olur. Bunlara nöqtə qüsurları - boş yerlər, əvəzetmələr daxildir
Atomlardan, molekullardan, ionlardan və ya onların qruplarından ibarət maye maddələr. Sonuncunun ölçüsü 10-10000 nm və ya daha çox ola bilər. Bərk cisimlərdə bu hissəciklər vahid hüceyrələr adlanan eyni paralelepipedlərdə düzülür. Hüceyrə, hər birində qovşaqların eyni tipli atomlar tərəfindən işğal edildiyi bir neçə Bravais qəfəslərinin yuvası kimi təmsil oluna bilər. Yerləşdirmələrin sayı kristalda qeyri-ekvivalent mövqelərdə olan atom növlərinin sayı ilə müəyyən edilir. Vahid hüceyrənin məkanında dövri təkrarlanma kristal quruluşu, bütün iç-içə Bravais qəfəsləri isə kristal qəfəs təşkil edir. Maye kristallar təxminən 1:2,5 nisbətində uzanan paralel yönümlü üzvi molekullardan ibarətdir. Smektik maye kristallar adlanan bu təbəqələr təxminən bir-birinə paraleldir.
Kristalların simmetriyası. Məkanın davamlı müntəzəm doldurulmasına ehtiyac yalnız 2-ci, 3-cü, 4-cü və 6-cı dərəcəli simmetriya oxlarının kristallarında, yəni ox ətrafında 180 fırlandıqda kristalın (bütün hissələrinin) özü ilə hizalanmasına imkan verir. °, 120°, 90° və 60°. Kristalda başqa simmetriya əməliyyatları ola bilər - simmetriya müstəviləri və simmetriya mərkəzi (bax: Kristalların simmetriyası). Bir nöqtəni sabit qoyan bütün simmetriya əməliyyatları toplusu kristalın nöqtə simmetriya qrupunu təşkil edir. Dövri təkrarlanması istənilən kristal quruluşu quran atomlar qrupu 32 nöqtə simmetriya sinifindən birinə, bütün quruluş isə 230 məkan simmetriya qrupundan birinə aiddir. Nöqtə simmetriyasının 32 sinfi 7 sistem (sistem) üzərində paylanmışdır. Simmetriyanı azaltmaq üçün bunlar: kub, altıbucaqlı, triqonal, tetraqonal, ortorombik, monoklinik və triklinik sistemlərdir. Bu ardıcıllıqla vahid hüceyrənin tərəflərinin ixtiyari bucaqlarının və qeyri-bərabər uzunluqlarının sayı artır. Kristalın simmetriyası onun mümkün xüsusiyyətlərinə məhdudiyyətlər qoyur. Beləliklə, simmetriya mərkəzi olan kristallar kortəbii olaraq əks yüklü üzlərə malik ola bilməzlər, yəni piroelektriklər və ya ferroelektriklər.
Kristalın quruluşu və simmetriyası onun hissəcikləri arasındakı qarşılıqlı təsirin təbiətindən irəli gəlir. Bir kristalda bu, ilk növbədə elektronlar tərəfindən təyin olunan elektromaqnit qarşılıqlı təsirdir. Kristallardakı atomlar arasında kimyəvi əlaqənin növü onların bir çox xassələrini müəyyən edir (bax: İon kristalları, Kovalent kristallar, Metalik kristallar, Molekulyar kristallar).
Müəyyən kimyəvi tərkibə və quruluşa malik kristallar yalnız müəyyən temperatur və təzyiq diapazonlarında mövcuddur. Məsələn, atmosfer təzyiqində buz yalnız 0 ° C-dən aşağı, dəmir - 1538 ° C-dən aşağı sabitdir. Bu intervallardan kənarda kristallar ya əriyir, ya da buxarlanır, ya da bərk olaraq hissəciklərin düzülməsini, yəni quruluşunu dəyişir, başqa bir polimorfik modifikasiyaya keçir (bax: Faza keçidi). Müxtəlif oriyentasiyalı və tozlu kristalların iç-içə böyümələrinə polikristallar deyilir.
Kristal quruluşu adətən rentgen struktur analizi ilə müəyyən edilir. Kristal, kristalın atomlarının yerləşdiyi bir-birinə paralel və müxtəlif yönümlü müstəvi ailələri toplusu kimi təqdim edilə bilər. Hər ailədəki atomların səthi sıxlığı fərqlidir. X-şüaları ən yüksək atom sıxlığına malik kristal müstəvilərdən ən intensiv şəkildə əks olunur. Müxtəlif bucaqlardan əks olunma intensivliyini qeyd etməklə təkcə kristalın strukturu deyil, həm də onu təşkil edən molekulların strukturu deşifrə edilir. Vahid hüceyrə nə qədər böyükdürsə və kristal nə qədər mükəmməl olarsa, bir o qədər ölçülə bilən əksetmələr əldə edilə və atom koordinatları bir o qədər dəqiq müəyyən edilə bilər. Yüz minlərlə qeyri-üzvi birləşmələrin strukturları beynəlxalq məlumat banklarında toplanır. Zülal və virus molekullarından 20 mindən çox kristal yetişdirmək, bəzən on minlərlə atomu ehtiva edən bu bioloji molekulların və hissəciklərin quruluşunu müəyyən etməyə imkan verdi (bax: Bioloji kristal). Müasir elektron, atom qüvvəsi və tunel mikroskopiyası kristalın atom quruluşunu görməyə imkan verir (şək. 1).
Təbiətdəki kristallar. Yerdə və digər planetlərdə əksər maddələr bərk kristal vəziyyətdədir. Təbiətdəki kristallara minerallar deyilir. Onlar mineral xammal təşkil edir, məsələn, duzlar və metal oksidləri (filizlər), kvars (SiO 2), kalsit (CaCO 3, incə kristal şəklində - mərmər), canlı orqanizmlərin bir hissəsi olan qranit kristalı - biominerallar, onlar əsasən zəif həll olunan metal duzlarıdır (Ca, Mg, Mn və s.) zülalların çökməsi ilə növbələşən karbon və ya fosfor turşuları. Sümüklər və dişlər 70% hidroksiapatit kristalından ibarətdir, onun vahid hüceyrəsində iki Ca 5 (PO 4) 3 OH molekulu var. Biomineralların kristal ölçüsü bir neçə nm-dən bir neçə mikrona qədər dəyişir. Böyrəklərdə və mədəaltı vəzidə daşlar bir neçə mm və sm-ə çata bilər.Polimer kristalları polimer molekullarının uzun zəncirlərinin salındığı paralel təbəqələrdən ibarətdir.
Ölçüsü 10 2 - 10 3 nm olan, eyni dərəcədə adsorbsiya edilmiş maye ionları ilə yüklənmiş kolloid hissəciklər bu mayedə koloidal kristallara sıralanır, çünki kristallarda sıx qablaşdırma xaotik yerləşdirmə ilə müqayisədə vahid həcmə daha çox hissəcik yerləşdirməyə imkan verir.
Təbii opallar, görünən işığın dalğa uzunluğuna (təxminən 0,5 μm) yaxın diametrli, hissəciklərarası boşluq doldurucu ilə "bir-birinə yapışdırılmış" amorf SiO 2 toplarıdır (bax Fotonik kristal).
Kristal forması. Xam kristalın forması onun böyümə formasıdır (bax: Kristallaşma); kristalın atom quruluşunu əks etdirir. Atom sıxlığının ən böyük olduğu kristal müstəvilər, bir və ya bir neçə vahid hüceyrə qalınlığında yeni təbəqələrin ardıcıl əmələ gəlməsi və yayılması yolu ilə ən yavaş böyüyür. Buna görə də, buxarlardan, məhlullardan və ya kimyəvi cəhətdən mürəkkəb ərimələrdən böyüyən kristal polihedra adətən onlarla məhdudlaşır. Metallar kimi ərimə entropiyası aşağı olan maddələrdə istilik hərəkəti istənilən istiqamətli səthləri pozur. Bundan sonra kristal bütün istiqamətlərdə demək olar ki, eyni sürətlə böyüyür və demək olar ki, sferik formaya malikdir. Bu forma qeyri-sabitdir və sözdə dendritik formaya çevrilir (şək. 2). Metallurgiya külçəsi əridilmiş bir-birinə qarışmış dendritlərin konqlomeratıdır. Qar dənəcikləri buxardan əmələ gələn buz dendritləridir. Qəribə formasına baxmayaraq, dendrit tək kristal qəfəsə malikdir, yəni tək kristaldır.
Kristalloqrafik cəhətdən eyni olan üzlər dəsti, yəni nöqtə simmetriyasının müəyyən bir sinfinin simmetriya əməliyyatları zamanı bir-biri ilə birləşən üzlər kristalın sadə formasını əmələ gətirir. Ümumilikdə 47 sadə forma var, lakin hər sinifdə onlardan yalnız bir neçəsi həyata keçirilə bilər. Bir kristal bir sadə formalı üzlərlə kəsilə bilər (şəkil 3, a), lakin daha tez-tez bu formaların birləşməsindən yaranan üzlərlə (şəkil 3, b, c). Kvars kimi yalnız fırlanma simmetriya oxlarını (tərkibində müstəvilər, simmetriya mərkəzləri və ya inversiya oxları olmayan) ehtiva edən bir sinfə aid olan kristal güzgüyə bənzər formalarda - sağda və solda (sözdə enantiomorfizm) kristallaşa bilər.
Kristalların xüsusiyyətləri kristaldakı istiqamətdən asılıdır, yəni kristal anizotropdur. Məsələn, tək kristalda müxtəlif istiqamətlərdə tətbiq olunan eyni potensial fərq fərqli elektrik cərəyanına səbəb olur. Cərəyanın istiqamətinin və gücünün tətbiq olunan elektrik sahəsindən asılılığı amorf bərk və ya mayenin keçiriciliyi vəziyyətində olduğu kimi tək nömrə ilə deyil, 2-ci dərəcəli keçiricilik tensoru ilə təsvir olunur. Tenzorun müstəqil və sıfırdan fərqli komponentlərinin sayı kristalın nöqtə simmetriyası ilə müəyyən edilir. Eynilə, dielektrik kristal şəbəkəsinə nisbətən fərqli yönümlü xarici elektrik sahəsi tətbiq olunan sahəyə paralel deyil, müxtəlif ion yerdəyişmələrinə (qütbləşməyə) səbəb olur. Buna görə də, qeyri-kub kristalda işığın sürəti, məsələn, KH 2 PO 4 (KDP) kristaldakı istiqamətdən asılıdır və işıq şüası ikiyə bölünür. Hər iki şüa seçilmiş istiqamətlərdə paralel gedə bilər (sinxronizm), sonra onların işıq dalğalarının elektrik sahələri toplanır. Kristalın 2-ci dərəcəli dielektrik sabit tenzoru, elektro-optik əmsalın 3-cü dərəcəli tensorundan keçən sahədən asılıdır. Nəticədə, ikinci bir harmonik meydana gəlir, yəni KDP-dən keçən işığın tezliyi ikiqat artır. Bu, optikada, xüsusən deyterium və tritium nüvələrinin birləşməsi yolu ilə enerji istehsal etmək üçün yaradılan lazer sistemlərində istifadə olunur. Elektro-optik effekt kristal üzərindən potensial fərq tətbiq etməklə kristaldan keçən işıq şüasını yayındırmaq üçün də istifadə olunur. Pyezoelektrik əmsalın 3-cü dərəcəli tensoru kristal üzləri arasındakı potensial fərqi, yəni kristala mexaniki yükün (kristaldakı gərginlik tensoru) səbəb olduğu kristalın elektrik qütbləşmə vektorunu təyin edir. Təsir kiçik gərginlikləri və yerdəyişmələri ölçmək üçün istifadə olunur. Əks effekt - tətbiq olunan sahənin təsiri altında kristalın deformasiyası (bax: Elektrostriksiya) skan edən tunel və atom qüvvəsi mikroskoplarında səth zond iynəsinin hərəkətinə nəzarət edir.
Kristal qüsurları onun strukturunun ciddi dövriliyinin pozulmasıdır. Nöqtə qüsurlarına boş düyünlər (vakansiyalar), qəfəs düyünlərində və ya aralıqlarda (çirklər) xarici hissəciklər daxildir; xətti qüsurlar - kristalın içərisində natamam qəfəs təyyarələrinin kənarları olan dislokasiyalar (şəkil 1); iki ölçülü qüsurlar - kristalın bir-birinə nisbətən fırlanan bölgələrinin sərhədləri, yığılma qüsurları, əkizlərin sərhədləri. Kristalda makroskopik daxilolmalar, həmçinin nöqtə, xətti və iki ölçülü qüsurların yaratdığı daxili mexaniki gərginliklər nadir deyil. Demək olar ki, bütün qüsurlar kristalın yarımkeçirici xüsusiyyətlərini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirir və metalların elektrik keçiriciliyini azaldır; çirklər və boşluqlar dielektriklərin rəngini dəyişir, ferroelektriklərin repolarizasiyasının asanlığına və ferromaqnitlərin maqnitləşmənin tərsinə çevrilməsinə təsir edir və s. Dislokasiyalar, taxılların sərhədləri və yığılma qüsurları kristalların plastikliyini və möhkəmliyini tam müəyyən edir, lakin onların elastikliyinə az təsir göstərir.
Artan Kristallar. Tək kristallar ən çox ərimələrdən, daha az məhlullardan və buxarlardan yetişdirilir (bax: Kristallaşma). Ərimələrin üstünlüyü kristalın və ərimənin sıxlıqlarının yaxınlığıdır ki, bu da maksimum böyümə sürətinə (bir neçə mm/dəq sırasına) nail olmağa imkan verir. Əksinə, elektronika üçün nazik monokristal plyonkalar əsasən qaz fazalı, əsasən səthi, kimyəvi reaksiyalar proseslərində, həmçinin molekulyar şüaların vakuumda bir neçə nm/dəq sürətində kondensasiyası ilə istehsal olunur. monokristallardan kəsilmiş lövhələrdə. Bu vəziyyətdə epitaksiya fenomeni istifadə olunur - bir kristalın digərinə yönəldilmiş böyüməsi. 21-ci əsrin əvvəllərində yarımkeçirici kristal sənayesi ildə təxminən 6 min ton silisium kristalı artır. Nöqtə qüsurlarının sıxlığı atom sıxlığının 10-10 dərəcəsində, diametri 30 sm-ə qədər və uzunluğu 2 m-ə qədər olan dislokasiyasız Si tək kristalları ərimədən çıxarılır. Oxşar üsullar kiçik lazer kristallarını yetişdirmək üçün istifadə olunur. Məhluldan kristalların böyümə sürəti xeyli aşağıdır (bir neçə mm/gün), lakin Rusiya və ABŞ alimlərinin birgə səyləri də daxil olmaqla, təxminən 0,5 ölçülü KDP kristallarını sənaye üsulu ilə yetişdirməyə imkan verir. m (Şəkil 4) yüksək mükəmməlliyi qoruyaraq təxminən 1,5 sm /gün sürətlə. Becərmənin əsas bir-biri ilə əlaqəli problemləri kristalların mükəmməlliyi və saflığı olaraq qalır.
Polikristal metal külçələr metallurgiyanın əsas məhsullarıdır. Bu kristalların ölçüsünü, formasını və təkamülünü idarə etmək, aşqarların rolunu öyrənmək, onların seçilməsi və bir çox başqa məsələlər metallurgiyanın mövzusudur. Polikristal tozlar da sənayedə geniş istehsal olunur. Ölçüsü 1-100 nm olan nanokristallar (şək. 5) məhlullarda və ya qazlarda kimyəvi reaksiyalar nəticəsində əldə edilir. Nanokristalların ümumi səth enerjisinin azalması nəticəsində böyüməsinin qarşısını almaq üçün onlar nazik qabıqlarla örtülür. O, həmçinin uzun (bir neçə mm-ə qədər) nanoborucuqların - bükülmüş qrafit təbəqələrinin, eləcə də bığabənzər kristalların böyüməsini vəd edir.
Kristalların tətbiqi. Kristallar bir çox müasir cihazların əsasını təşkil edir. Onlar bərk cisim elektronikasının əsas funksional elementləridir: kompüterlər, radiasiya generatorları və qəbulediciləri (lazer daxil olmaqla), maqnit qeyd cihazları, məişət elektronikası və s. Kristallardan optikada, eləcə də konstruktiv materiallarda geniş istifadə olunur (məsələn, sapfir) müxtəlif sensorlarda və digər dəqiq alətlərdə. Kristal tozlar (duz, şəkər, dərman preparatları, mineral gübrələr, partlayıcı maddələr və s.) yeyinti, əczaçılıq sənayesi, kənd təsərrüfatı, metallurgiya və digər sahələrdə geniş istifadə olunur.
Lit.: Müasir kristalloqrafiya. M., 1979-1981. T. 1-4; Çuprunov E.V., Xoxlov A.F., Faddeev M.A. Kristalloqrafiya. M., 2000; Landau L. D., Lifşits E. M. Statistik fizika. 5-ci nəşr. M., 2001.
Giriş
Kristal. Bu sözü eşidəndə nə təsəvvür edə bilərsiniz? İnsanlar deyirlər ki, kristal böyüyür. Niyə böyüyə bilər? Axı bu bitki deyil. Bunu öyrənmək üçün araşdırma apardım.
Məni maraqlandırdım ki, büllur insana nə xidmət edir, necə hasil edilir, kristal yetişdirmək mümkündürmü və bunu necə etmək olar. İnsanlar tikintidə, zərgərlik məmulatlarının, saatların, elektron cihazların və kompüter avadanlıqlarının istehsalında kristallardan istifadə edirlər.
Bəs bu qədər kristalı haradan ala bilərəm? Düşünürəm ki, təbiətdə düzgün kristal tapmaq çətindir, ona görə də onu süni şəkildə yetişdirmək olar. Evdə bir kristal yetişdirməyə cəhd etmək qərarına gəldim.
Tədqiqat üçün aşağıdakı iş planını tərtib etdim. 1. Kristal nədir? 2. Kristalın tarixi. 3. Evdə kristal yetişdirmək. 4. Kristal insana necə xidmət edir? 5. Mənim təcrübəm.
Kristal nədir?
Kristal adətən bərkdir, lakin maye kristallar da var. Hər bir maddə kiçik hissəciklərdən (molekullar və ya atomlardan) ibarətdir. Onları kərpic adlandırmaq olar. Adətən bir maddənin tərkibindəki kərpiclər müxtəlif olur və bir-biri ilə müxtəlif yollarla bağlanır, yəni qəribə naxışlar alınır. Ancaq bir kristalda kərpiclər eynidir, bir-birinə eyni şəkildə bağlanır, bütün maddə boyunca tam eyni ardıcıllıqla təkrarlanır, yəni düzgün formanın naxışları əldə edilir. Bu təkrarlanan quruluş sayəsində kristallar özləri qəribə və maraqlı formalar ala bilirlər. Mən çox bəyəndiyim kristalların fotoşəkillərini Əlavə A-da yerləşdirdim.
Kristalın tarixi
Bir çox mineralların və qiymətli daşların kristalları bir neçə min il əvvəl məlum və təsvir edilmişdir. Əvvəlcə yunan dilindən tərcümə olunan "kristal" sözü yalnız "buz" mənasını verirdi. Sonra şəffaf kvars kristalları adlandırmağa başladılar ki, bu da qaya kristalı adlanır. İnsanlar qaya kristalının istidə əriməyən buz olduğunu düşünürdülər. Qaya kristalının heyrətamiz xüsusiyyəti onun hamar, düz kənarlarıdır. Formanın daxili quruluşla əlaqəli ola biləcəyi ehtimalı yarandı. Və sonra elm adamları kristalın quruluşunun təkrarlanan bir nümunəyə sahib olduğunu sübut etdilər. Kristalların tarixi haqqında daha ətraflı məlumatı Əlavə B-yə daxil etmişəm.
Evdə kristal yetişdirmək
Kristalların yetişdirilməsi çox maraqlı bir prosesdir, lakin olduqca uzun çəkə bilər. Kristal yetişdirildikdə, bütün tikinti blokları (molekullar) suda fərdi elementlərinə sökülür və suyun buxarlanması zamanı təkrarlanan strukturda təbii olaraq öz uyğun mövqelərini tutmağa icazə verilir.
Kristallar müxtəlif yollarla yetişdirilə bilər. Kimyəvi maddədən kristal yetişdirməyə çalışdım. “Çoxrəngli daşlarda bənövşəyi kristal” yaradıcılıq dəstini götürdüm və dəstdə verilən təlimatlara uyğun olaraq bir kristal yetişdirdim. “Mənim təcrübəm” bölməsində öz hərəkətlərimi və müşahidələrimi təsvir etdim. Artan üsulların müxtəlifliyinə baxmayaraq, onların hamısında ümumi xüsusiyyətləri görə bilərsiniz. Mən böyümə prosesinin mərhələlərini və digər məlum yetişdirmə üsullarını Əlavə B-yə daxil etmişəm.
Bir kristal insana necə xidmət edir?
Kristalların elm və texnologiyada tətbiqi o qədər çox və müxtəlifdir ki, onları sadalamaq çətindir. Kristalların istifadə siyahısı artıq kifayət qədər uzundur və daim artır. Ona görə də bir neçə misalla kifayətlənəcəyik.
Bərk və maye kristallar texnologiyada: elektrik və optik xüsusiyyətlərinə görə televizorların, kompüterlərin, mikrodalğalı sobaların və digər elektron cihazların istehsalında istifadə olunur.
Almaz, yaqut, sapfir, qranat və kvars yalnız zərgərlik üçün istifadə olunan gözəl qiymətli və yarı qiymətli daşlar deyil. Almaz ağır materialların kəsilməsi üçün alətlərin istehsalında istifadə olunur. Lazer yaqut və qranatdan istifadə etməklə hazırlanır. Bütün saat sənayesi süni yaqutlar üzərində işləyir. Linzalar, prizmalar və optik alətlərin digər hissələri şəffaf kvarsdan hazırlanır.
Mən kristalların faydalı istifadəsinə dair digər nümunələri Əlavə D-ə daxil etmişəm.
Mənim təcrübəm
Evdə bir kristal yetişdirmək üçün bir təcrübə keçirdim. Təcrübə üçün nənəmin mənə hədiyyə etdiyi “Çoxrəngli daşlarda bənövşəyi kristal” yaradıcılıq dəstini götürdüm.
Əvvəlcə büllur qab götürüb içinə daşları tökdüm. Sonra doymuş bir həll hazırladım. Doymuş məhlul, tərkibində o qədər çox kimyəvi maddənin olduğu və artıq həll olunmadığı bir məhluldur. Bir qarışdırıcı qaba qaynar qaynadılmış su tökdüm, içinə kimyəvi maddənin taxılları səpdim, sonra məhlulu qarışdırdım və diqqətlə kristal qaba tökdüm. Sonra qarışdıran qabı yenidən qaynar su ilə doldurdum, bu dəfə yarıya qədər. Kimyəvi əlavə edərkən məhlulu təxminən beş dəqiqə qarışdırdım. Beş dəqiqə qarışdırdıqdan sonra məhlulu diqqətlə kristal qaba tökdüm.
Sonra kristalın "toxumlarını" səpdim. Kristalın "toxumları" məhlulu hazırladığım kimyəvi maddənin eyni taxıllarıdır. Mən məhlulun içinə bir neçə taxıl tökdüm. Onlar kristal qabın içindəki çınqılların üzərinə yerləşdilər.
Konteyneri hərarət dəyişikliyinə məruz qalmaması, yüksək səsli musiqidən narahat etməməsi, yaxınlıqda insanların və heyvanların sıx hərəkəti olmaması üçün kitab şkafının rəfinə qoydum. Təcrübənin ilk günündə çəkilmiş fotoşəkilləri Əlavə E-də yerləşdirdim. Mən hər gün kristalın böyüməsini müşahidə etdim və kristalın şəklini çəkdim. Yavaş-yavaş və demək olar ki, nəzərəçarpacaq dərəcədə böyüdü. Kristal parçaları məhz “toxumların” düşdüyü yerdə böyüyürdü. Təcrübə zamanı əldə edilmiş fotoşəkilləri Əlavə E-də yerləşdirdim.
Sudan bir büllur parçasının çıxdığını görəndə kristalın böyüdüyünü anladım. Bu, on dörd gün sonra baş verdi. Sonra məhlulu tökdüm və kristalı soyuq kran suyu ilə yudum, kristal otuna bənzər şəffaf bənövşəyi rəng olduğu ortaya çıxdı.
Nəticə
Kristallar şəffaf, təkrarlanan bir quruluşa malikdir və bərk və ya maye ola bilər. Onlar təbii olaraq baş verir və insanlar tərəfindən yetişdirilə bilər. Gözəl kristallar bir maddənin atomlarının və molekullarının nizamlı formalı naxışlara kristallaşması çox yavaş baş verdikdə əmələ gəlir. Kristal böyüyür, çünki su doymuş məhluldan tədricən buxarlanır və kristal maddə mayedən bərk vəziyyətə keçir, çünki "kərpiclər" (atomlar və molekullar) bir-birini cəlb edir və müstəqil olaraq təkrarlanan bir quruluşda yer alır.
Kristallar insanlar üçün çox faydalıdır. Bəzi hallarda onlar olmadan edə bilməzsiniz. Məsələn, bir daş kəsmək lazımdırsa, almaz olmadan edə bilməzsən, saat düzəltməlisənsə, yaqut olmadan edə bilməzsən. Kompüterlərdəki mikroprosessorlar silikondan hazırlanır və biz artıq heç bir elektron cihazı maye kristal displeysiz təsəvvür edə bilmirik. Doğrudan da, təbiətdə düzgün kristal tapmaq çox çətindir. Onu süni şəkildə yetişdirmək çox asan və ucuzdur. Bu, sənaye istehsalında edilir. Ancaq evdə bir kristal yetişdirə bilərsiniz.
Mən sənətkarlıq dəstindən istifadə edərək on dörd gündə bir kristal yetişdirə bildim. Təcrübəm göstərdi ki, kristal evdə yetişdirilə bilər. Mən kristal böyütməyi xoşladım - bu, çox maraqlı bir fəaliyyətdir. Kristal yetişdirməyin bir çox yolunu öyrəndim. Gələcəkdə başqa yollarla müxtəlif rəngli gözəl kristallar yetişdirmək istərdim.
İstifadə olunan mənbələrin siyahısı
Əlavə A.
Kristalların müxtəlifliyi
Doğma kükürd | Vulfenit | tetraedrit |
Akuamarin | Mis sulfat | Duz |
Danburit | Şəkər kristalı | Turmalin |
Skapolit | Mis kristalları | Kvars |
Əlavə B
Kristalların tarixi haqqında daha çox oxuyun
Kristallar mineralların və digər bərk maddələrin təbii olaraq meydana gələn müntəzəm formalarıdır. Minerallar iki qrupa bölünür: qızıl, karbon (qrafit və almaz şəklində) kimi təmiz formada təbiətdə yaranan külçələr və birləşmələr - iki və ya daha çox elementin birləşməsi, məsələn, pirit - kükürd və dəmir. Daşdakı minerallar həm kiçik dənələrlə, həm də iri kristallarla təmsil olunur. Minerallar yavaş böyüdükdə gözəl kristallar əmələ gətirir.
Kristal, molekulları (və ya atomları, ionları) aydın, təkrarlanan bir şəkildə təşkil edilmiş bərk maddədir. Bəzi bərk cisimlərdə tikinti bloklarının təşkili (yəni atomlar və molekullar) maddə boyunca təsadüfi və ya çox fərqli ola bilər. Kristallarda isə “vahid hüceyrə” adlanan bir sıra atomlar bütün material boyunca eyni ardıcıllıqla təkrarlanır. Bu təkrarlanan quruluş sayəsində kristallar özləri qəribə və maraqlı formalar ala bilirlər.
Kristallar da mayedir. Maye kristallar həm maye, həm də bərk cisim kimi davranan maddələrdir. Maye kristallardakı molekullar, bir tərəfdən, kifayət qədər hərəkətlidirlər, digər tərəfdən, kristal quruluşa (bir ölçülü və ya iki ölçülü) bənzər bir şey meydana gətirərək müntəzəm olaraq düzülürlər. Tez-tez, hətta yüngül qızdırma ilə, molekulların düzgün təşkili pozulur və maye kristal adi bir maye halına gəlir. Əksinə, kifayət qədər aşağı temperaturda onlar bərk maddələrə çevrilərək donurlar.
Əvvəlcə yunan dilindən tərcümə olunan "kristal" yalnız "buz" mənasını verirdi. Sonra filosof Teofrast eramızdan əvvəl III əsrdə Alp dağlarında aşkar edilmiş şəffaf kvarsın (qaya kristal) kristallarına bu adı verir. Qaya kristalını buzla səhv saldılar, soyuqdan o dərəcədə bərkidilər ki, artıq ərimir.
Bir çox mineralların və qiymətli daşların kristalları bir neçə min il əvvəl məlum və təsvir edilmişdir. Eramızın 768-ci ildən qorunub saxlanılan imperator tacından olan kvars kristalları Yaponiya imperatorlarının Naradakı xəzinəsi olan Şosoyində yerləşir. Kristalların ən erkən eskizlərindən biri eramızın XI əsrinə aid Çin Farmakopeyasındadır. Orta əsrlərin sonunda, XV əsrdə “kristal” sözü daha ümumi mənada işlənməyə başladı.
Qaya kristalının və bir çox digər şəffaf mineralların heyrətamiz xüsusiyyəti onların hamar, düz kənarlarıdır. XVII əsrin sonunda onların düzülüşündə müəyyən bir simmetriyanın olduğu nəzərə çarpdı. Həmçinin müəyyən edilmişdir ki, bəzi qeyri-şəffaf minerallar da təbii nizamlı kəsimə malikdir və kəsik forması konkret mineral üçün xarakterikdir. Formanın daxili quruluşla əlaqəli ola biləcəyi, kristalların kosmosda eyni struktur elementinin müntəzəm təkrarlanması nəticəsində əmələ gəldiyinə dair bir təxmin yarandı. Nəhayət, kristallar təbii düz kəsikli bütün bərk maddələr adlandırılmağa başladı.
On səkkizinci əsrdə fransız abbat R.Qahuy kristalların kiçik eyni hissəciklərin düzgün düzülüşündən əmələ gəlməsini təklif etdi və onu “molekulyar bloklar” adlandırdı. Haüy belə “kərpicləri” qoymaqla kalsitin hamar, düz kənarlarının necə əldə oluna biləcəyini göstərdi. O, müxtəlif maddələrin formasındakı fərqləri həm “kərpiclərin” formasındakı fərqlə, həm də onların düzülmə üsulu ilə izah edirdi. XVIII əsrdən bəri kristal mineralların və digər bərk maddələrin bütün təbii formalarına verilən addır.
Kristal ideal şəraitdə böyüdükdə, böyümə zamanı onun forması dəyişməz qalır, sanki böyüməkdə olan kristala davamlı olaraq elementar kərpiclər yapışdırılır. İndi məlumdur ki, belə elementar tikinti blokları atomlar və ya atom qruplarıdır. Kristallar kosmosda vaxtaşırı təkrarlanan və kristal qəfəs əmələ gətirən atom sıralarından ibarətdir.
Ehtimal olunur ki, maye kristalın vəziyyəti 1888-ci ildə avstriyalı botanik F.Reinitzer tərəfindən aşkar edilmişdir. O, tədqiq etdiyi kristalların iki fərqli maye vəziyyətinə malik olduğunu gördü - buludlu və şəffaf. O, həmçinin qeyd edib ki, qızdırılan zaman maye kristalın rəngi dəyişir - qırmızıdan maviyə, soyuduqda isə tərs qaydada təkrarlanır. Lakin alimlər bu mayelərin qeyri-adi xüsusiyyətlərinə o qədər də əhəmiyyət vermədilər. Uzun müddət fiziklər və kimyaçılar maye kristalları prinsipcə tanımırdılar, çünki onların mövcudluğu maddənin üç vəziyyətinin nəzəriyyəsini məhv etdi: bərk, maye və qaz. Maye kristalların mövcudluğunun elmi sübutu 1904-cü ildə Otto Lehmann tərəfindən uzun illər davam edən tədqiqatlardan sonra verilmişdir.
Əlavə B
Kristal yetişdirməyin bir neçə yolu
evdə
Kristalların böyüməsinin əsas mərhələləri
Evdə kristalların yetişdirilməsi prosesini əsas mərhələlərə bölmək olar.
Mərhələ 1. Kristalın böyüyəcəyi duzu qızdırılan suda həll edin (onu qızdırmaq lazımdır ki, duz otaq temperaturunda həll edə biləcəyindən bir az daha çox həll etsin). Duzun artıq həll olunmayacağına əmin olana qədər duzu həll etməlisiniz (məhlul doymuşdur!). Distillə edilmiş sudan istifadə etmək tövsiyə olunur, yəni tərkibində digər duzların çirkləri yoxdur.
Mərhələ 2. Doymuş məhlulu kristalların yetişdirilə biləcəyi başqa bir qaba tökmək lazımdır (bunun artacağını nəzərə alaraq). Bu mərhələdə həllin çox soyumadığından əmin olmalısınız.
Mərhələ 3. Duz kristalını ipə bağlayın, ipi, məsələn, qələmə bağlamaq və doymuş məhlulun töküldüyü stəkanın (qabın) kənarına qoymaq olar (mərhələ 2). Kristalı doymuş bir həllə qoyun.
Mərhələ 4. Doymuş məhlul və kristal olan konteyneri qaralama, vibrasiya və güclü işıq olmayan yerə köçürün (kristalların böyüməsi bu şərtlərə riayət etməyi tələb edir).
Mərhələ 5. Toz və zibilin daxil olmasının qarşısını almaq üçün qabı kristalla üstə bir şeylə (məsələn, kağız) örtün. Solüsyonu bir neçə gün buraxın.
Xatırlamaq vacibdir:
1) kristal xüsusi səbəb olmadan böyümə zamanı məhluldan çıxarıla bilməz;
2) zibilin doymuş məhlula daxil olmasına icazə verməyin, distillə edilmiş sudan istifadə etmək daha yaxşıdır;
3) doymuş məhlulun səviyyəsinə nəzarət edin, vaxtaşırı (həftədə bir və ya iki dəfə) buxarlanan məhlulu yeniləyin.
Alumdan kristalların yetişdirilməsi
Alumdan bir kristal yetişdirmək üçün sizə lazım olacaq: tencere, ölçü fincanı, 2 stəkan, qələm, sap, su, aptekdən 30 q alum. Alum çox gözəl bir kristal yetişdirmək üçün istifadə edilə bilər. Bir tencerede 100 ml suyu qızdırmaq lazımdır. Sadəcə bir qaynağa gətirməyin. Sonra alumu orada həll etməlisiniz. Sonra məhlulu bir stəkana tökmək və bir az sərinləmək lazımdır. Sonra ipi qələmin ortasına bağlamalısınız. Sonra qələmi şüşənin kənarına qoymalısınız ki, ip məhlulda olsun. İpdə xırda kristallar əmələ gəldikdən sonra onu məhluldan çıxarmaq lazımdır. İndi bütün kristalları ipdən çıxarmalı və yalnız ən böyüyünü buraxmalısınız. Sonra, şüşəyə tökülən məhlulu yenidən bir az qızdırmalı və qarışdırmalısınız. İndi ikinci stəkana çöküntü olmadan tökmək lazımdır. Sonra, ipi yenidən kristalla asmaq lazımdır. İndi gözləmək və izləmək lazımdır. Bir neçə gündən sonra bir alum kristal alacaqsınız.
Süfrə duzundan kristalların yetişdirilməsi
Siz həmçinin süfrə duzunun kristallarını yetişdirə bilərsiniz. Yetişdirmə prosesi xüsusi kimyəvi maddələr tələb etmir. Süfrə duzunun həllini aşağıdakı kimi seyreltməlisiniz: bir konteynerə su tökün (məsələn, bir stəkan) və isti su ilə (50 ° C - 60 ° C-dən çox olmayan) bir tavaya qoyun. Bir stəkana masa duzunu tökmək və əvvəlcə qarışdıraraq 5 dəqiqə buraxmaq lazımdır. Bu müddət ərzində stəkan su istiləşəcək və duz həll ediləcək. Suyun temperaturunun hələ düşməməsi məsləhətdir. Sonra daha çox duz əlavə edib yenidən qarışdırmaq lazımdır. Duz artıq həll olunmayana və şüşənin dibinə çökənə qədər bu addım təkrarlanmalıdır. Doymuş bir duz məhlulu alacağıq. Altındakı artıq duzdan qurtularaq təmiz bir qaba tökmək lazımdır. İstədiyiniz hər hansı daha böyük xörək duzunu seçməlisiniz və onu doymuş məhlulu olan stəkanın dibinə qoyun. Kristalı iplə bağlaya və şüşənin divarlarına toxunmaması üçün asa bilərsiniz. İndi gözləmək lazımdır. Cəmi bir neçə gündən sonra kristal üçün əhəmiyyətli artım müşahidə edə bilərsiniz. Hər gün artacaq. Və eyni şeyi yenidən etsəniz (doymuş duz məhlulu hazırlayın və bu kristalı içinə atın), o zaman daha sürətli böyüyəcək (kristalı çıxarmaq və artıq hazırlanmış məhluldan istifadə etmək, su və masanın lazımi hissəsini əlavə etmək lazımdır. ona duz). Unutmamalıyıq ki, məhlul doymuş olmalıdır, yəni məhlulu hazırlayarkən duz həmişə stəkanın dibində qalmalıdır (hər halda). Məlumat üçün: təxminən 35 q xörək duzu 20°C temperaturda 100 q suda həll oluna bilər. Artan temperaturla duzun həllolma qabiliyyəti artır. Xörək duzunun kristalları (yaxud formasına və rənginə üstünlük verdiyiniz duz kristalları) belə yetişdirilir.
Mis sulfatdan kristalların yetişdirilməsi
Siz həmçinin mis sulfat kristallarını yetişdirə bilərsiniz. Mis sulfat kristalları xörək duzu ilə eyni şəkildə yetişdirilir: əvvəlcə doymuş məhlul hazırlanır, sonra bu məhlulun içinə bəyəndiyiniz mis sulfat duzunun kiçik kristalı düşür.
Əlavə D
Kristalların praktik tətbiqi
Kristalların elektrik və optik xassələri
Kristallar XX əsrin bir çox texnoloji yeniliklərində mühüm rol oynamışdır. Bəzi kristallar deformasiyaya uğradıqda elektrik yükü yaradır. Onların ilk əhəmiyyətli tətbiqi kvars kristalları ilə sabitləşdirilmiş radiotezlik osilatorlarının istehsalı idi. Kvars plitəsini radiotezlik salınım dövrəsinin elektrik sahəsində titrəməyə məcbur etməklə qəbuledici və ya ötürücü tezliyi sabitləşdirmək mümkündür.
Elektronikada inqilab edən yarımkeçirici qurğular kristal maddələrdən, əsasən silikon və germaniumdan hazırlanır. Bu halda, kristal qəfəsə daxil olan alaşımlı çirklər mühüm rol oynayır. Yarımkeçirici diodlar kompüter və rabitə sistemlərində istifadə olunur, radiotexnikada tranzistorlar vakuum borularını əvəz edir və kosmik gəmilərin xarici səthinə yerləşdirilən günəş panelləri günəş enerjisini elektrik enerjisinə çevirir. Yarımkeçiricilərdən AC-DC çeviricilərində də geniş istifadə olunur.
Kristallar bəzi lazerlərdə mikrodalğalı dalğaları gücləndirmək üçün, lazerlərdə isə işıq dalğalarını gücləndirmək üçün istifadə olunur. Pyezoelektrik xassələri olan kristallar radioqəbuledicilərdə və ötürücülərdə, pikap başlıqlarında və sonarlarda istifadə olunur. Bəzi kristallar işıq şüalarını modulyasiya edir, digərləri isə tətbiq olunan gərginliyin təsiri altında işıq yaradır.
Maye kristallarda molekulların nizamlı düzülüşü onların xüsusi optik xassələrini müəyyən edir. Onların xassələrini maqnit və ya elektrik sahəsinə məruz qoymaqla idarə etmək olar. Saatlarda, kalkulyatorlarda, kompüterlərdə və son model televizorlarda LCD displeylərdə istifadə olunur.
almaz
Təbii mineralların ən sərti və ən nadiri almazdır. Bu gün almaz ilk növbədə bəzək daşı deyil, işləyən bir daşdır. Qeyri-adi sərtliyinə görə almaz texnologiyada böyük rol oynayır. Daşları kəsmək üçün almaz mişarlar istifadə olunur. Almaz mişar, kənarlarında kəsiklər və ya çentiklər olan böyük (diametri 2 metrə qədər) fırlanan polad diskdir. Bu kəsiklərə bəzi yapışqan maddə ilə qarışdırılmış incə almaz tozu sürtülür. Yüksək sürətlə fırlanan belə bir disk tez bir zamanda istənilən daşı mişarlayır. Almaz süxurların qazılmasında və mədən əməliyyatlarında böyük əhəmiyyət kəsb edir. Almaz nöqtələri oyma alətlərinə, bölücü maşınlara, sərtlik yoxlama aparatlarına və daş və metal üçün qazmalara daxil edilir. Almaz tozu sərt daşları, bərkimiş poladı, sərt və super sərt ərintiləri üyütmək və cilalamaq üçün istifadə olunur. Almazın özü yalnız kəsilə, cilalana və almazla həkk oluna bilər. Avtomobil və təyyarə istehsalında ən vacib mühərrik hissələri almaz kəsicilər və matkaplarla işlənir.
Yaqut, sapfir, qranat və zümrüd
Yaqut və sapfir qiymətli daşların ən gözəl və ən bahalılarındandır. Bütün bu daşlar başqa keyfiyyətlərə malikdir, daha təvazökar, lakin faydalıdır. Qan-qırmızı yaqut və göy-mavi sapfir qardaşdır, ümumiyyətlə eyni mineraldır - korund, alüminium oksidi A12O3. Rəng fərqi alüminium oksiddəki çox kiçik çirklərə görə yarandı: xromun kiçik bir əlavəsi rəngsiz korundu qan qırmızı yaquta, titan oksidini sapfirə çevirir. Digər rənglərin korundları var. Onların da tamamilə təvazökar, qeyri-adi bir qardaşı var: qəhvəyi, qeyri-şəffaf, incə korund - zümrüd parçadan hazırlanan metalı təmizləmək üçün istifadə olunan zümrüd. Korund bütün növləri ilə birlikdə yer üzündəki ən sərt daşlardan biridir, almazdan sonra ən sərtdir. Korund qazmaq, üyütmək, cilalamaq, daş və metal itiləmək üçün istifadə edilə bilər. Taşlama çarxları, zümrüd daşları və daşlama tozları korund və zümrüddən hazırlanır. Bütün saat sənayesi süni yaqutlar üzərində işləyir. Yarımkeçirici fabriklərdə ən gözəl sxemlər yaqut iynələri ilə çəkilir. Tekstil və kimya sənayesində yaqut iplik bələdçiləri süni liflərdən, neylondan və neylondan iplər çəkirlər.
Böyük gücə malik güclü lazer şüası. O, asanlıqla təbəqə metal vasitəsilə yanır, metal məftilləri qaynaq edir, metal borular vasitəsilə yandırır və sərt ərintilərdə və almazda ən incə delikləri qazır. Bu funksiyalar yaqut, qranat və neoditdən istifadə edərək bərk lazer tərəfindən yerinə yetirilir. Göz cərrahiyyəsində ən çox neodin lazerlər və yaqut lazerlər istifadə olunur. Yer əsaslı qısa mənzilli sistemlər tez-tez qallium arsenid enjeksiyon lazerlərindən istifadə edir. Yeni lazer kristalları da yaranıb: flüorit, qranatlar, qalium arsenid və s.
Safir şəffafdır, ona görə də ondan optik alətlər üçün lövhələr hazırlanır. Sapfir kristallarının əsas hissəsi yarımkeçirici sənayeyə gedir.
Kvars
Flint, ametist, jasper, opal, xalsedon kvarsın bütün növləridir. Kiçik kvars dənələri qum əmələ gətirir. Və kvarsın ən gözəl, ən gözəl çeşidi qaya kristalıdır, yəni. şəffaf kvars kristalları. Buna görə də linzalar, prizmalar və optik alətlərin digər hissələri şəffaf kvarsdan hazırlanır. Kvarsın elektrik xüsusiyyətləri xüsusilə heyrətamizdir. Kvars kristalını sıxarsanız və ya uzatsanız, onun kənarlarında elektrik yükləri görünür. Bu kristallarda piezoelektrik effektdir. Hal-hazırda, piezoelektriklər kimi təkcə kvars deyil, həm də bir çox digər, əsasən süni şəkildə sintez edilmiş maddələr: mavi duz, barium titanat, kalium və ammonium dihidrogen fosfatlar (KDP və ADP) və bir çox başqaları istifadə olunur. İnsan damarlarında qan təzyiqini və bitkilərin gövdə və gövdələrindəki şirələrin təzyiqini ölçmək üçün piezoelektrik üsullar da mövcuddur. Pyezoelektrik lövhələr, məsələn, atəş zamanı artilleriya silahının lüləsindəki təzyiqi, bomba partlaması anında təzyiqi və mühərrik silindrlərindəki isti qazların partlaması zamanı ani təzyiqi ölçür.
Elektro-optik sənaye simmetriya mərkəzi olmayan kristallar sənayesidir. Bu sənaye çox böyük və müxtəlifdir; onun fabrikləri optika, akustika, radioelektronika və lazer texnologiyasında istifadə üçün yüzlərlə növ kristal yetişdirir və emal edir.
Polaroid
Polaroid polikristal materialı da texnologiyada istifadəsini tapmışdır. Polaroid, işığı ikiqat qıran və qütbləşdirən maddənin kiçik şəffaf iynə formalı kristalları ilə tamamilə doldurulmuş nazik şəffaf bir filmdir. Bütün kristallar bir-birinə paralel yerləşir, buna görə də hamısı filmdən keçən işığı bərabər şəkildə qütbləşdirir.
Polaroid filmləri polaroid eynəklərdə istifadə olunur. Polaroidlər əks olunan işığın parıltısını ləğv edərək, bütün digər işığın keçməsinə imkan verir. Onlar daim buzlu qar sahəsindən günəş şüalarının gözqamaşdırıcı əksinə baxmaq məcburiyyətində qalan qütb tədqiqatçıları üçün əvəzolunmazdır.
Polaroid eynəklər, qarşıdan gələn avtomobilin işıqlarının sürücünü kor etməsi və bu avtomobili görməməsi səbəbindən çox tez-tez baş verən qarşıdan gələn avtomobillərlə toqquşmanın qarşısını almağa kömək edəcəkdir. Əgər avtomobillərin ön şüşələri və avtomobil faralarının şüşəsi Polaroiddən hazırlanırsa və hər iki polaroid optik oxları yerdəyişdiriləcək şəkildə fırlanırsa, o zaman ön şüşə qarşıdan gələn avtomobilin faralarının işığını buraxmayacaq və “sönəcək”. o."
Əlavə D
Təcrübənin başlanğıcı
1. Kristal yetişdirmək üçün lazım olan hər şeyi çıxarırıq: təlimatlar, qarışdırmaq üçün qab, böyümək üçün konteyner, rəngli çınqıllar, kimyəvi maddə, qarışdırıcı çubuq. | 2. Kimyəvi maddələrə məruz qalmamaq üçün |
|
3. Rəngli çınqılları tökün | 4. Kimyəvi məhlul hazırlayın, çınqılları məhlulla doldurun, kristalın "toxumlarını" əlavə edin və sakit, sakit bir yerə qoyun. |
Əlavə E
Eksperimentin foto gündəliyi
Kristallar
təbiətdə, elmdə və texnologiyada
Belousov Aleksandr
3 "B" sinfi
Elektrostal
Kristal nədir? 5
Kristal 7 tarixindən
Təbiətdəki kristallar 10
Elm və Texnologiyada Kristallar 12
Evdə kristal yetişdirmək 18
Nəticə 21
İnformasiya mənbələrinin siyahısı 22
Giriş
Layihəmin mövzusu kristallar və onların təbiətdə və elmdə yeridir.Layihəmin məqsədi kristalların nə olduğunu, haradan gəldiyini və insanlar üçün əhəmiyyətini öyrənməkdir.
Layihənin məqsədinə çatmaq üçün aşağıdakı vəzifələri həll etməliyəm:
Kristallar və onların fotoşəkilləri haqqında ədəbiyyat tapın;
Kristalların təbiətini öyrənmək;
Kristalların insan həyatında hansı əhəmiyyətə malik olduğunu öyrənin;
Mümkünsə, evdə bir kristal yetişdirməyə çalışın.
Kristal nədir?
Kristal adətən bərkdir, lakin maye kristallar da var. Hər bir maddə kiçik hissəciklərdən (molekullar və ya atomlardan) ibarətdir. Onları kərpic adlandırmaq olar. Adətən bir maddənin tərkibindəki kərpiclər müxtəlif olur və bir-biri ilə müxtəlif yollarla bağlanır, yəni qəribə naxışlar alınır. Ancaq bir kristalda kərpiclər eynidir, bir-birinə eyni şəkildə bağlanır, bütün maddə boyunca tam eyni ardıcıllıqla təkrarlanır, yəni düzgün formanın naxışları əldə edilir. Bu təkrarlanan quruluş sayəsində kristallar özləri qəribə və maraqlı formalar ala bilirlər:| Doğma kükürd |  Vulfenit |  tetraedrit |
 Akuamarin |  Mis sulfat |  Duz |
| Skapolit |  Mis kristalları |  Kvars |
Kristalın tarixindən
Bir çox mineralların və qiymətli daşların kristalları bir neçə min il əvvəl məlum və təsvir edilmişdir. Əvvəlcə yunan dilindən tərcümə olunan "kristal" sözü yalnız "buz" mənasını verirdi. Sonra şəffaf kvars kristalları adlandırmağa başladılar ki, bu da qaya kristalı adlanır. İnsanlar qaya kristalının istidə əriməyən buz olduğunu düşünürdülər.Qaya kristalının və bir çox digər şəffaf mineralların heyrətamiz xüsusiyyəti onların hamar, düz kənarlarıdır. XVII əsrin sonunda onların düzülüşündə müəyyən bir simmetriyanın olduğu nəzərə çarpdı. Həmçinin müəyyən edilmişdir ki, bəzi qeyri-şəffaf minerallar da təbii nizamlı kəsimə malikdir və kəsik forması konkret mineral üçün xarakterikdir. Kristalın formasının onun daxili quruluşu ilə əlaqəli ola biləcəyi, kristalların kosmosda eyni struktur elementinin müntəzəm təkrarlanması nəticəsində əmələ gəldiyinə dair bir fərziyyə ortaya çıxdı.
On səkkizinci əsrdə fransız abbat R.Qahuy kristalların kiçik eyni hissəciklərin düzgün düzülüşündən əmələ gəlməsini təklif etdi və onu “molekulyar bloklar” adlandırdı. R.Qayuy belə “kərpiclərin” döşənməsi ilə kalsitin hamar yastı üzlərinin necə alınacağını göstərmişdir. O, müxtəlif maddələrin formasındakı fərqləri həm “kərpiclərin” formasındakı fərqlə, həm də onların düzülmə üsulu ilə izah edirdi. XVIII əsrdən bəri kristal mineralların və digər bərk maddələrin bütün təbii formalarına verilən addır.
Daşdakı minerallar həm kiçik dənələrlə, həm də iri kristallarla təmsil olunur. Minerallar yavaş böyüdükdə gözəl kristallar əmələ gətirir.
Kristal ideal şəraitdə böyüdükdə, böyümə zamanı onun forması dəyişməz qalır, sanki böyüməkdə olan kristala davamlı olaraq elementar kərpiclər yapışdırılır. İndi məlumdur ki, belə elementar tikinti blokları atomlar və ya atom qruplarıdır. Kristallar kosmosda vaxtaşırı təkrarlanan və kristal qəfəs əmələ gətirən atom sıralarından ibarətdir.
Kristalların növləri
İdeal
İdeal hamar hamar kənarları ilə tamamilə simmetrikdir
Real
Şəbəkənin daxili strukturunda müxtəlif qüsurların olması, kənarlarında təhriflər və qeyri-bərabərliklər, spesifik böyümə şəraitinə görə simmetriyanın azalması, qidalanma mühitinin heterojenliyi, zədələnmə və deformasiyalar. Həqiqi kristal öz əsas xüsusiyyətini - kristal qəfəsdə atomların nizamlı mövqeyini saxlayır
Kristallar da mayedir. Maye kristallar həm maye, həm də bərk cisim kimi davranan maddələrdir. Maye kristallardakı molekullar, bir tərəfdən, kifayət qədər hərəkətlidirlər, digər tərəfdən, kristal quruluşa (bir ölçülü və ya iki ölçülü) bənzər bir şey meydana gətirərək müntəzəm olaraq düzülürlər. Tez-tez, hətta yüngül qızdırma ilə, molekulların düzgün təşkili pozulur və maye kristal adi bir maye halına gəlir. Əksinə, kifayət qədər aşağı temperaturda onlar bərk maddələrə çevrilərək donurlar.
Ehtimal olunur ki, maye kristalın vəziyyəti 1888-ci ildə avstriyalı botanik F.Reinitzer tərəfindən aşkar edilmişdir. O, tədqiq etdiyi kristalların iki fərqli maye vəziyyətinə malik olduğunu gördü - buludlu və şəffaf. O, həmçinin qeyd edib ki, qızdırılan zaman maye kristalın rəngi dəyişir - qırmızıdan maviyə, soyuduqda isə tərs qaydada təkrarlanır. Lakin alimlər bu mayelərin qeyri-adi xüsusiyyətlərinə o qədər də əhəmiyyət vermədilər. Uzun müddət fiziklər və kimyaçılar maye kristalları prinsipcə tanımırdılar, çünki onların mövcudluğu maddənin üç vəziyyətinin nəzəriyyəsini məhv etdi: bərk, maye və qaz. Maye kristalların mövcudluğunun elmi sübutu 1904-cü ildə Otto Lehmann tərəfindən illərlə aparılan araşdırmalardan sonra təqdim edilmişdir.
Maye kristalların fotoşəkilləri
Kristallar mənşəyinə görə
Təbii
İnsan müdaxiləsi olmadan təbiətdə böyüyür
Süni
Xüsusi şəraitdə insanlar tərəfindən böyüdülür
Təbiətdəki kristallar
Təbii kristallar ölçülərinə görə çox fərqli ola bilər: mikroskopikdən çox böyükə qədər, uzunluğu və en kəsiyi bir neçə metrə qədər. Kristalların görünüşü onların böyüməsinin nə qədər sakit baş verməsindən asılıdır. Təbiətdəki kristalların əksəriyyəti yavaş-yavaş böyüyür - minlərlə və milyonlarla ildir. Bəzi kristallar çox tez böyüyür, məsələn, aktiv vulkanların kraterlərində həll olunan duzların kristalları (kükürd, hematit tabletləri).Kristallar bir maddə və ya maddələr kompleksinin maye və ya qaz halından bərk vəziyyətə keçməsi zamanı əmələ gəlir. Kristal böyüməsi nüvələrin və skelet formalarının formalaşması ilə başlayır. Hər tərəfdən uzun müddətli vahid və maneəsiz maddə axını ilə normal kristal formalar yaranır, lakin əksər hallarda kristallar qonşu cisimlər (qonşu kristallar) tərəfindən böyüməsini məhdudlaşdırır. Bu, təhrif edilmiş kənarları olan qüsurlu kristalların meydana gəlməsinə səbəb olur, çünki kristalı qidalandıran məhlulların tədarükü müxtəlif tərəfdən qeyri-bərabər şəkildə baş verir.
Meksikadakı Naika mağarasının nəhəng kristalları
Elm və texnologiyada kristallar
Kristalların elm və texnologiyada tətbiqi o qədər çox və müxtəlifdir ki, onları sadalamaq çətindir. Kristalların istifadə siyahısı artıq kifayət qədər uzundur və daim artır. Ona görə də bir neçə misalla kifayətlənəcəyik.Bərk və maye kristallar texnologiyada: elektrik və optik xüsusiyyətlərinə görə televizorların, kompüterlərin, mikrodalğalı sobaların və digər elektron cihazların istehsalında istifadə olunur.
Almaz, yaqut, sapfir, qranat və kvars yalnız zərgərlik üçün istifadə olunan gözəl qiymətli və yarı qiymətli daşlar deyil. Almaz ağır materialların kəsilməsi üçün alətlərin istehsalında istifadə olunur. Lazer yaqut və qranatdan istifadə etməklə hazırlanır. Bütün saat sənayesi süni yaqutlar üzərində işləyir. Linzalar, prizmalar və optik alətlərin digər hissələri şəffaf kvarsdan hazırlanır.
Kristalları öyrənən fizika elmləri:
Kristal fizikası- kristalların fiziki xassələrinin məcmusunu öyrənir;
Kristalloqrafiya- ideal kristalları simmetriya qanunları nöqteyi-nəzərindən öyrənir və onları real kristallarla müqayisə edir;
Struktur kristalloqrafiya- kristalların daxili quruluşunun müəyyən edilməsi və kristal qəfəslərin təsnifatı ilə məşğul olur;
Kristal optika- kristalların optik xassələrini öyrənir;
Kristal kimyası- kristal strukturları və onların maddənin təbiəti ilə əlaqələrini öyrənir.
Kristalların elektrik və optik xassələri
Kristallar XX əsrin bir çox texnoloji yeniliklərində mühüm rol oynamışdır. Bəzi kristallar deformasiyaya uğradıqda elektrik yükü yaradır. Onların ilk əhəmiyyətli tətbiqi kvars kristalları ilə sabitləşdirilmiş radiotezlik osilatorlarının istehsalı idi. Kvars plitəsini radiotezlik salınım dövrəsinin elektrik sahəsində titrəməyə məcbur etməklə qəbuledici və ya ötürücü tezliyi sabitləşdirmək mümkündür.
Elektronikada inqilab edən yarımkeçirici qurğular kristal maddələrdən, əsasən silikon və germaniumdan hazırlanır. Bu halda, kristal qəfəsə daxil olan alaşımlı çirklər mühüm rol oynayır. Yarımkeçirici diodlar kompüter və rabitə sistemlərində istifadə olunur, radiotexnikada tranzistorlar vakuum borularını əvəz edir və kosmik gəmilərin xarici səthinə yerləşdirilən günəş panelləri günəş enerjisini elektrik enerjisinə çevirir. Yarımkeçiricilərdən AC-DC çeviricilərində də geniş istifadə olunur.
Kristallar bəzi lazerlərdə mikrodalğalı dalğaları gücləndirmək üçün, lazerlərdə isə işıq dalğalarını gücləndirmək üçün istifadə olunur. Pyezoelektrik xassələri olan kristallar radioqəbuledicilərdə və ötürücülərdə, pikap başlıqlarında və sonarlarda istifadə olunur. Bəzi kristallar işıq şüalarını modulyasiya edir, digərləri isə tətbiq olunan gərginliyin təsiri altında işıq yaradır.
Maye kristallarda molekulların nizamlı düzülüşü onların xüsusi optik xassələrini müəyyən edir. Onların xassələrini maqnit və ya elektrik sahəsinə məruz qoymaqla idarə etmək olar. Saatlarda, kalkulyatorlarda, kompüterlərdə və son model televizorlarda LCD displeylərdə istifadə olunur.
almaz
Təbii mineralların ən sərti və ən nadiri almazdır. Bu gün almaz ilk növbədə bəzək daşı deyil, işləyən bir daşdır. Qeyri-adi sərtliyinə görə almaz texnologiyada böyük rol oynayır. Daşları kəsmək üçün almaz mişarlar istifadə olunur. Almaz mişar, kənarlarında kəsiklər və ya çentiklər olan böyük (diametri 2 metrə qədər) fırlanan polad diskdir. Bu kəsiklərə bəzi yapışqan maddə ilə qarışdırılmış incə almaz tozu sürtülür. Yüksək sürətlə fırlanan belə bir disk tez bir zamanda istənilən daşı mişarlayır. Almaz süxurların qazılmasında və mədən əməliyyatlarında böyük əhəmiyyət kəsb edir. Almaz nöqtələri oyma alətlərinə, bölücü maşınlara, sərtlik yoxlama aparatlarına və daş və metal üçün qazmalara daxil edilir. Almaz tozu sərt daşları, bərkimiş poladı, sərt və super sərt ərintiləri üyütmək və cilalamaq üçün istifadə olunur. Almazın özü yalnız kəsilə, cilalana və almazla həkk oluna bilər. Avtomobil və təyyarə istehsalında ən vacib mühərrik hissələri almaz kəsicilər və matkaplarla işlənir.
Yaqut, sapfir, qranat və zümrüd
Yaqut və sapfir qiymətli daşların ən gözəl və ən bahalılarındandır. Bütün bu daşlar başqa keyfiyyətlərə malikdir, daha təvazökar, lakin faydalıdır. Qan-qırmızı yaqut və göy-mavi sapfir qardaşdır, ümumiyyətlə eyni mineraldır - korund, alüminium oksidi A12O3. Rəng fərqi alüminium oksiddəki çox kiçik çirklərə görə yarandı: xromun əhəmiyyətsiz əlavə edilməsi rəngsiz korundu qan-qırmızı yaquta, titan oksidini sapfirə çevirir. Digər rənglərin korundları var. Onların da çox təvazökar, qeyri-adi bir qardaşı var: qəhvəyi, qeyri-şəffaf, incə korund - zımpara kağızı hazırlanan metalı təmizləmək üçün istifadə edilən zümrüd. Korund bütün növləri ilə birlikdə yer üzündəki ən sərt daşlardan biridir, almazdan sonra ən sərtdir. Korund qazmaq, üyütmək, cilalamaq, daş və metal itiləmək üçün istifadə edilə bilər. Taşlama çarxları, zümrüd daşları və daşlama tozları korund və zümrüddən hazırlanır. Bütün saat sənayesi süni yaqutlar üzərində işləyir. Yarımkeçirici fabriklərdə ən gözəl sxemlər yaqut iynələri ilə çəkilir. Tekstil və kimya sənayesində yaqut iplik bələdçiləri süni liflərdən, neylondan və neylondan iplər çəkirlər.
Böyük gücə malik güclü lazer şüası. O, asanlıqla təbəqə metal vasitəsilə yanır, metal məftilləri qaynaq edir, metal borular vasitəsilə yandırır və sərt ərintilərdə və almazda ən incə delikləri qazır. Bu funksiyalar yaqut, qranat və neoditdən istifadə edərək bərk lazer tərəfindən yerinə yetirilir. Göz cərrahiyyəsində ən çox neodin lazerlər və yaqut lazerlər istifadə olunur. Yer əsaslı qısa mənzilli sistemlər tez-tez qallium arsenid enjeksiyon lazerlərindən istifadə edir. Yeni lazer kristalları da yaranıb: flüorit, qranatlar, qalium arsenid və s.
Safir şəffafdır, ona görə də ondan optik alətlər üçün lövhələr hazırlanır. Sapfir kristallarının əsas hissəsi yarımkeçirici sənayeyə gedir.
Kvars
Flint, ametist, jasper, opal, xalsedon kvarsın bütün növləridir. Kiçik kvars dənələri qum əmələ gətirir. Və kvarsın ən gözəl, ən gözəl çeşidi qaya kristalıdır, yəni. şəffaf kvars kristalları. Buna görə də linzalar, prizmalar və optik alətlərin digər hissələri şəffaf kvarsdan hazırlanır. Kvarsın elektrik xüsusiyyətləri xüsusilə heyrətamizdir. Kvars kristalını sıxarsanız və ya uzatsanız, onun kənarlarında elektrik yükləri görünür. Bu kristallarda piezoelektrik effektdir. Hal-hazırda, piezoelektriklər kimi təkcə kvars deyil, həm də bir çox digər, əsasən süni şəkildə sintez edilmiş maddələr: mavi duz, barium titanat, kalium və ammonium dihidrogen fosfatlar (KDP və ADP) və bir çox başqaları istifadə olunur. İnsan damarlarında qan təzyiqini və bitkilərin gövdə və gövdələrindəki şirələrin təzyiqini ölçmək üçün piezoelektrik üsullar da mövcuddur. Piezoelektrik lövhələr, məsələn, atəş zamanı artilleriya silahının lüləsindəki təzyiqi, bomba partlaması anındakı təzyiqi, mühərrik silindrlərində isti qazların partlaması zamanı ani təzyiqi ölçür.
Elektro-optik sənaye simmetriya mərkəzi olmayan kristallar sənayesidir. Bu sənaye çox böyük və müxtəlifdir; onun fabrikləri optika, akustika, radioelektronika və lazer texnologiyasında istifadə üçün yüzlərlə növ kristal yetişdirir və emal edir.
Evdə kristal yetişdirmək
Evdə kristalların yetişdirilməsi prosesi heç bir xüsusi kimyəvi maddə tələb etmir. Mis sulfat kristalını - mis sulfat yetişdirmək qərarına gəldim. Evdə mis sulfatdan bir kristal yetişdirmək gözəl mavi rəngli bir kristal əldə etməyə imkan verir.Mis sulfatın kənd təsərrüfatında geniş tətbiqi var, gübrə kimi istifadə olunur və bağ mağazalarında satılır. Mis sulfatdan bir kristal yetişdirmək üçün mənə lazım olacaq:
Mis sulfat;
Su (distillə edilmiş və ya adi qaynadılmış);
Şüşə banka;
xörək qaşığı;
Mövzu;
Taxta çubuq.
Mis sulfat kristalının yetişdirilməsi proseduru
|  |
|
|
|  |
|
|
|
|
|  |
Nəticə
Kristallar şəffaf, təkrarlanan bir quruluşa malikdir və bərk və ya maye ola bilər. Onlar təbii olaraq baş verir və insanlar tərəfindən yetişdirilə bilər. Gözəl kristallar bir maddənin atomlarının və molekullarının nizamlı formalı naxışlara kristallaşması çox yavaş baş verdikdə əmələ gəlir. Kristal böyüyür, çünki su doymuş məhluldan tədricən buxarlanır və kristal maddə mayedən bərk vəziyyətə keçir, çünki "kərpiclər" (atomlar və molekullar) bir-birini cəlb edir və müstəqil olaraq təkrarlanan bir quruluşda yer alır.Kristallar insanlar üçün çox faydalıdır. Bəzi hallarda onlar olmadan edə bilməzsiniz. Məsələn, bir daş kəsmək lazımdırsa, almaz olmadan edə bilməzsən, saat düzəltməlisənsə, yaqut olmadan edə bilməzsən. Kompüterlərdə mikroprosessorlar silikondan hazırlanır və maye kristal displeylər olmadan biz artıq heç bir elektron cihazı təsəvvür edə bilmirik. Həqiqətən, təbiətdə düzgün kristal tapmaq çox çətindir, onu süni şəkildə yetişdirmək daha asan və daha ucuzdur. Bu, xüsusi sənaye istehsalında edilir. Ancaq evdə bir kristal yetişdirə bilərsiniz.
Maye kristallar // Vikipediya - Elektron resurs:
Maye kristallar, maye kristalların kəşf tarixi, quruluşu, növləri və tətbiqi - Elektron resurs:
Kristalların tətbiqi // Kristallar - Elektron resurs:
Evdə kristalların yetişdirilməsi. Kristalı necə böyütmək olar // Əyləncəli kimya - Elektron resurs: