Krystaller er solide kropper med en vanlig geometrisk form. Strukturen som ordnede partikler befinner seg innenfor kalles et krystallgitter. Plasseringspunktene til partiklene der de svinger kalles nodene til krystallgitteret. Alle disse kroppene er delt inn i monokrystaller og polykrystaller.
Hva er enkeltkrystaller
Enkeltkrystaller er enkeltkrystaller der krystallgitteret har en klar rekkefølge. Ofte har en enkelt krystall en vanlig form, men denne funksjonen er ikke obligatorisk når man skal bestemme krystalltypen. De fleste mineraler er enkeltkrystaller.
Den ytre formen avhenger av veksthastigheten til stoffet. Med en langsom økning og homogeniteten til materialet har krystallene riktig snitt. Ved middels hastighet er kuttet ikke utt alt. Ved høy krystalliseringshastighet vokser polykrystaller som består av mange enkeltkrystaller.
Klassiske eksempler på enkeltkrystaller er diamant, kvarts,topas. I elektronikk er enkeltkrystaller, som har egenskapene til halvledere og dielektriske, av særlig betydning. Legeringer av enkeltkrystaller er preget av økt hardhet. Ultrarene enkeltkrystaller har de samme egenskapene uavhengig av opprinnelse. Den kjemiske sammensetningen av mineraler avhenger av veksthastigheten. Jo langsommere krystallen vokser, jo mer perfekt er sammensetningen.
polykrystaller
Enkeltkrystaller og polykrystaller er preget av høymolekylær interaksjon. En polykrystall består av mange enkeltkrystaller og har en uregelmessig form. De kalles noen ganger krystallitter. De vises som et resultat av naturlig vekst eller dyrkes kunstig. Polykrystaller kan være legeringer, metaller, keramikk. Hovedkarakteristikkene består av egenskapene til enkeltkrystaller, men kornstørrelser, avstanden mellom dem og korngrenser er av stor betydning. I nærvær av grenser endres de fysiske egenskapene til polykrystaller betydelig, styrken avtar.
Polykrystaller genereres som et resultat av krystallisering, endringer i krystallinske pulvere. Disse mineralene er mindre stabile enn enkeltkrystaller, noe som resulterer i ujevn vekst av individuelle korn.
polymorfisme
Enkeltkrystaller er stoffer som kan eksistere i to tilstander samtidig, som vil være forskjellige i deres fysiske egenskaper. Denne funksjonen kalles polymorfisme.
Samtidig kan et stoff i en tilstand være mer stabilt enn en annen. Når miljøforholdene endres, kan situasjonen evtendre.
Polymorfisme er av følgende typer:
- Rekonstruksjon - forfall skjer til atomer og molekyler.
- Deformasjon - strukturen er modifisert. Kompresjon eller strekking forekommer.
- Shift - noen elementer i strukturen endrer plassering.
Krystallegenskapene kan endres med en plutselig endring i sammensetningen. Det klassiske eksemplet på polymorfisme er karbonmodifikasjon. I en tilstand er det diamant, i en annen er det grafitt, stoffer med forskjellige egenskaper.
Noen former for karbohydrater blir til grafitt når de varmes opp. Endringer i egenskaper kan skje uten deformasjon av krystallgitteret. Når det gjelder jern, fører erstatning av noen komponenter til at magnetiske egenskaper forsvinner.
Krystallstyrke
Alle materialer som brukes i moderne teknologi har en endelig styrke. En legering av nikkel, krom og jern har størst styrke. Å øke styrken til metaller vil forbedre militært og sivilt utstyr. Økt slitestyrke vil gi lengre levetid. Av denne grunn har forskere studert styrken til enkeltkrystaller i lang tid.
Rene enkeltkrystaller er krystaller med et ideelt krystallgitter, inneholder et lite antall defekter. Med en nedgang i antall defekter øker styrken til metaller flere ganger. Samtidig forblir tettheten til metallet nesten den samme.
Enkeltkrystaller med et ideelt gitter er motstandsdyktig mot mekanisk påkjenning opp til smeltepunktet. Ikke bytt medtid. Oftest har slike enkeltkrystaller null dislokasjon. Men dette er en valgfri betingelse. Styrken forklares med at det dannes mikrosprekker på steder hvor det er størst antall dislokasjoner. Og i deres fravær er det ingen steder for sprekker. Dette betyr at enkeltkrystallen vil vare til terskelen for dens styrke er overskredet.
Kunstige enkeltkrystaller
Å dyrke enkeltkrystaller er mulig på nåværende vitenskapsnivå. Når du behandler metall, uten å endre sammensetningen, kan du lage en enkelt krystall som har høy sikkerhetsmargin.
Det er 2 kjente metoder for produksjon av enkeltkrystaller:
- superhøytrykk og metallstøping;
- kryogent trykk.
Den første metoden er populær for bearbeiding av lettmetaller. Gitt metallets renhet og økende trykk vil det gradvis dukke opp et nytt metall som har de samme egenskapene, men med økt styrke. Under visse forhold er det mulig å oppnå en enkelt krystall med et ideelt gitter. I nærvær av urenheter er det en mulighet for at krystallgitteret ikke vil være ideelt.
I tungmetaller, med økende trykk, skjer prosessen med å endre strukturen. Enkeltkrystallen har ikke vist seg ennå, men stoffet har endret egenskaper.
Kryogen støping er basert på produksjon av kryogene væsker. Krystallisering skjer ikke under påvirkning av et magnetfelt. Den halvkrystallinske formen blir en krystall etter å ha blitt elektrisk ladet.
Diamantog kvarts
Egenskapene til diamant er basert på at det er et stoff med et atomisk krystallgitter. Bindingen mellom atomer bestemmer styrken til en diamant. Under konstante forhold endres ikke diamanten. Når den utsettes for et vakuum, blir den gradvis til grafitt.
Krystallstørrelser varierer betydelig. Syntetisk dyrkede diamanter har kubeflater og ser annerledes ut enn sine motparter. Egenskapene til diamant brukes til å kutte glass.
Kvartskrystaller finnes over alt. Mineralet er et av de vanligste. Kvarts er vanligvis fargeløs. Hvis det er mange sprekker inne i steinen, så er den hvit. Når andre urenheter tilsettes, endrer den farge.
Kvartskrystaller brukes i produksjon av glass, for å lage ultralyd, i elektrisk, radio- og fjernsynsutstyr. Noen varianter brukes i smykker.
Struktur av enkeltkrystaller
Metaller i fast tilstand har en krystallinsk struktur. Strukturen til enkeltkrystaller er en endeløs serie av alternerende atomer. I virkeligheten kan rekkefølgen av atomer bli forstyrret på grunn av termiske effekter, mekaniske eller av en rekke andre årsaker.
Krystallgitter finnes i 3 typer:
- tungsten type;
- kobbertype;
- magnesiumtype.
Application
Kunstige enkeltkrystaller er en mulighet til å skaffe materiale med nye egenskaper. Bruksområdet til enkeltkrystaller er veldig stort. Kvarts og spar ble skapt av naturen, mens natriumfluorid ble kunstig dyrket.
Monokrystaller ermaterialer som brukes i optikk og elektronikk. Kvarts og glimmer brukes i optikk, men er dyre. Under kunstige forhold kan du dyrke en enkelt krystall, som vil bli kjennetegnet ved renhet og styrke.
Diamant brukes der det kreves høy styrke. Men det er vellykket syntetisert under kunstige forhold. Tredimensjonale enkeltkrystaller dyrkes fra smelter.
