Ang Crystals ay solidong katawan na may regular na geometric na hugis. Ang istraktura kung saan matatagpuan ang mga ordered particle ay tinatawag na crystal lattice. Ang mga punto ng lokasyon ng mga particle kung saan sila nag-oscillate ay tinatawag na mga node ng crystal lattice. Ang lahat ng katawan na ito ay nahahati sa mga monocrystal at polycrystal.
Ano ang mga single crystal
Ang mga solong kristal ay mga solong kristal kung saan ang kristal na sala-sala ay may malinaw na pagkakasunud-sunod. Kadalasan ang isang solong kristal ay may regular na hugis, ngunit ang tampok na ito ay hindi sapilitan kapag tinutukoy ang uri ng kristal. Karamihan sa mga mineral ay mga solong kristal.
Ang panlabas na anyo ay depende sa rate ng paglago ng substance. Sa isang mabagal na pagtaas at ang homogeneity ng materyal, ang mga kristal ay may tamang hiwa. Sa katamtamang bilis, ang hiwa ay hindi binibigkas. Sa mataas na crystallization rate, lumalaki ang mga polycrystal na binubuo ng maraming solong kristal.
Classic na halimbawa ng mga single crystal ay brilyante, quartz,topaz. Sa electronics, ang mga solong kristal, na may mga katangian ng semiconductors at dielectrics, ay partikular na kahalagahan. Ang mga haluang metal ng mga solong kristal ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng katigasan. Ang mga ultrapure solong kristal ay may parehong mga katangian anuman ang pinagmulan. Ang kemikal na komposisyon ng mga mineral ay depende sa rate ng paglago. Ang mas mabagal na paglaki ng kristal, mas perpekto ang komposisyon nito.
Polycrystals
Ang mga solong kristal at polycrystal ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na molecular interaction. Ang polycrystal ay binubuo ng maraming solong kristal at may hindi regular na hugis. Minsan tinatawag silang mga crystallites. Lumilitaw ang mga ito bilang isang resulta ng natural na paglaki o lumago nang artipisyal. Ang mga polycrystal ay maaaring mga haluang metal, metal, keramika. Ang mga pangunahing katangian ay binubuo ng mga katangian ng mga solong kristal, ngunit ang mga sukat ng butil, ang distansya sa pagitan ng mga ito, at mga hangganan ng butil ay napakahalaga. Sa pagkakaroon ng mga hangganan, ang mga pisikal na katangian ng polycrystals ay makabuluhang nagbabago, ang lakas ay bumababa.
Nabubuo ang mga polycrystal bilang resulta ng crystallization, mga pagbabago sa mga crystalline na pulbos. Ang mga mineral na ito ay hindi gaanong matatag kaysa sa mga solong kristal, na nagreresulta sa hindi pantay na paglaki ng mga indibidwal na butil.
Polymorphism
Ang mga solong kristal ay mga substance na maaaring umiral sa dalawang estado nang sabay-sabay, na mag-iiba sa kanilang mga pisikal na katangian. Ang tampok na ito ay tinatawag na polymorphism.
Kasabay nito, ang isang substance sa isang estado ay maaaring maging mas matatag kaysa sa isa pa. Kapag nagbago ang mga kondisyon sa kapaligiran, ang sitwasyon ay maaaringbaguhin.
Ang Polymorphism ay sa mga sumusunod na uri:
- Reconstruction - nangyayari ang pagkabulok sa mga atom at molekula.
- Deformation - binago ang istraktura. Nagaganap ang compression o stretching.
- Shift - binabago ng ilang elemento ng istraktura ang kanilang lokasyon.
Maaaring magbago ang mga katangian ng kristal na may biglaang pagbabago sa komposisyon. Ang klasikong halimbawa ng polymorphism ay carbon modification. Sa isang estado ito ay diyamante, sa isa naman ay grapayt, mga sangkap na may iba't ibang katangian.
Ang ilang anyo ng carbohydrate ay nagiging graphite kapag pinainit. Ang mga pagbabago sa mga katangian ay maaaring mangyari nang walang pagpapapangit ng kristal na sala-sala. Sa kaso ng bakal, ang pagpapalit ng ilang bahagi ay humahantong sa pagkawala ng mga magnetic properties.
Crystal strength
Anumang materyal na ginamit sa modernong teknolohiya ay may huling lakas. Ang isang haluang metal ng nickel, chromium at iron ay may pinakamalaking lakas. Ang pagtaas ng lakas ng mga metal ay magpapahusay sa kagamitang militar at sibilyan. Ang pagtaas ng wear resistance ay magreresulta sa mas mahabang buhay ng serbisyo. Dahil dito, matagal nang pinag-aaralan ng mga siyentipiko ang lakas ng mga nag-iisang kristal.
Ang mga purong iisang kristal ay mga kristal na may perpektong kristal na sala-sala, na naglalaman ng kaunting mga depekto. Sa isang pagbawas sa bilang ng mga depekto, ang lakas ng mga metal ay tumataas nang maraming beses. Kasabay nito, ang density ng metal ay nananatiling halos pareho.
Ang mga solong kristal na may perpektong sala-sala ay lumalaban sa mekanikal na stress hanggang sa punto ng pagkatunaw. Huwag magpalit ngoras. Kadalasan, ang mga solong kristal ay may zero dislokasyon. Ngunit ito ay isang opsyonal na kondisyon. Ang lakas ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga microcrack ay nabuo sa mga lugar kung saan mayroong pinakamaraming bilang ng mga dislokasyon. At sa kanilang kawalan, walang lalabas na mga bitak. Nangangahulugan ito na ang nag-iisang kristal ay tatagal hanggang sa lumampas sa threshold ng lakas nito.
Artipisyal na solong kristal
Ang paglaki ng mga solong kristal ay posible sa kasalukuyang antas ng agham. Kapag nagpoproseso ng metal, nang hindi binabago ang komposisyon nito, maaari kang lumikha ng isang kristal na may mataas na margin ng kaligtasan.
Mayroong 2 kilalang paraan para sa paggawa ng mga solong kristal:
- super high pressure at metal casting;
- cryogenic pressure.
Ang unang paraan ay sikat para sa pagproseso ng mga magaan na metal. Dahil sa kadalisayan ng metal at pagtaas ng presyon, unti-unting lilitaw ang isang bagong metal na may parehong mga katangian, ngunit may tumaas na lakas. Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, posible na makakuha ng isang kristal na may perpektong sala-sala. Sa pagkakaroon ng mga impurities, may posibilidad na ang crystal lattice ay hindi magiging perpekto.
Sa mabibigat na metal, na may pagtaas ng presyon, nangyayari ang proseso ng pagbabago ng istraktura. Ang nag-iisang kristal ay hindi pa lumalabas, ngunit ang sangkap ay nagbago ng mga katangian.
Ang Cryogenic casting ay batay sa paggawa ng mga cryogenic na likido. Ang pagkikristal ay hindi nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng isang magnetic field. Nagiging kristal ang semi-crystalline na anyo pagkatapos ma-charge.
Diamanteat kuwarts
Ang mga katangian ng brilyante ay batay sa katotohanan na ito ay isang substance na may atomic crystal lattice. Tinutukoy ng bono sa pagitan ng mga atomo ang lakas ng isang brilyante. Sa ilalim ng pare-parehong mga kondisyon, ang brilyante ay hindi nagbabago. Kapag na-expose sa vacuum, unti-unti itong nagiging graphite.
Nakakaiba ang mga laki ng kristal. Ang mga sintetikong tinubo na diamante ay may mga kubo na mukha at iba ang hitsura sa kanilang mga katapat. Ang mga katangian ng brilyante ay ginagamit sa pagputol ng salamin.
Quartz crystals ay matatagpuan sa lahat ng dako. Ang mineral ay isa sa mga pinakakaraniwan. Karaniwang walang kulay ang kuwarts. Kung mayroong maraming mga bitak sa loob ng bato, kung gayon ito ay puti. Kapag idinagdag ang iba pang mga dumi, nagbabago ito ng kulay.
Ang mga kristal na quartz ay ginagamit sa paggawa ng salamin, upang lumikha ng ultrasound, sa mga kagamitang elektrikal, radyo at telebisyon. Ang ilang uri ay ginagamit sa alahas.
Istruktura ng mga solong kristal
Ang mga metal sa solid state ay may kristal na istraktura. Ang istraktura ng mga solong kristal ay isang walang katapusang serye ng mga alternating atoms. Sa katotohanan, ang pagkakasunud-sunod ng mga atom ay maaaring maabala dahil sa mga thermal effect, mekanikal o para sa maraming iba pang mga kadahilanan.
Ang mga kristal na sala-sala ay matatagpuan sa 3 uri:
- tungsten type;
- uri ng tanso;
- uri ng magnesium.
Application
Ang Artificial single crystals ay isang pagkakataon upang makakuha ng materyal na may mga bagong katangian. Ang lugar ng aplikasyon ng mga solong kristal ay napakalaki. Ang quartz at spar ay likas na nilikha, habang ang sodium fluoride ay artipisyal na pinatubo.
Ang Monocrystals aymga materyales na ginagamit sa optika at electronics. Ang kuwarts at mika ay ginagamit sa optika ngunit mahal. Sa ilalim ng mga artipisyal na kondisyon, maaari kang magpatubo ng isang kristal, na makikilala sa pamamagitan ng kadalisayan at lakas.
Ginagamit ang Diamond kung saan kinakailangan ang mataas na lakas. Ngunit matagumpay itong na-synthesize sa mga artipisyal na kondisyon. Ang mga three-dimensional na solong kristal ay lumaki mula sa pagkatunaw.
