Типы кристаллических твердых тел, дефекты в кристаллах.

Твердые тела. Моно- и поликристаллы.

Испарение, сублимация, плавление и кристаллизация.

Теплоемкость твердых тел.

Типы кристаллических твердых тел, дефекты в кристаллах.

Твердые тела. Моно- и поликристаллы.

Твердые тела (кристаллы) характеризуются наличием значительных сил межмолекулярного взаимодействия и сохраняют постоянными не только свой объем, но и форму.

Кристаллы имеют правильную геометрическую форму, которая яв­ляется результатом упорядоченного расположения частиц (атомов, молекул, ионов), составляющих кристалл.

Определение 1.

Структура, для которой характерно регулярное расположение частиц с периодической повторяемостью в трех измерениях, называется кристалличес­кой решеткой.

 

Определение 2.

Точки, в которых расположены частицы, а точнее — средние равновес­ные положения, около которых частицы совершают колебания, называются узлами кристаллической решетки.

Кристаллические тела можно разделить на две группы: монокристаллы и поли­кристаллы.

Определение 3.

Монокристаллы — это твердые тела, частицы которых образуют единую кри­сталлическую решетку.

 

Определение 4.

Твердые тела называются поликристаллами, если они имеют мелкокристаллическую структуру, т. е. состоят из множества беспорядочно ориентированных мелких кристаллических зерен (монокристаллов!).

 

Характерной особенностью монокристаллов является их анизотропность, т. е. зави­симость физических свойств — упругих, механических, тепловых, электрических, маг­нитных, оптических — от направления. Анизотропия монокристаллов объясняется тем, что плотность расположения частиц кристаллической решетки по разным направлениям неодинакова, что и приводит к различию свойств крис талла вдоль этих направлений.

В поликристаллах анизотропия наблюдается только для отдельных мелких кристалликов (монокристаллов!), но их различная ориентация приводит к тому, что свойства поликристалла по всем направле­ниям в среднем одинаковы.

 

Существует два признака для классификации кристаллов:

1) кристаллографический (пространственная структура);

2) физический (природа частиц, расположенных в узлах кристаллической решетки, и характер сил взаимодействия между ними).

1) Кристаллографический признак кристаллов.

В данном случае важна только про­странственная периодичность в расположении частиц. Их внутренняя структура не учитывается. Частицы рассматриваются как геометрические точки.

Кристаллическая решетка может обладать различными видами симметрии.

Определение 1.

Сим­метрия кристаллической решетки — ее свойство совмещаться с собой при некоторых пространственных перемещениях, например параллельных переносах, поворотах, от­ражениях или их комбинациях и т. д.

Как доказал русский кристаллограф Е. С. Федоров (1853—1919), кристаллической решетке, присущи 230 комбинаций элементов сим­метрии.

2. Физический признак кристаллов.

В зависимости от рода частиц, расположенных в узлах кристаллической решетки (а также характера сил взаимодействия между ними!) кри­сталлы разделяются на четыре типа: ионные, атомные, металлические, молекулярные.