A kristályok megjelenése a természetben. Kristályok a természetben Miből készülnek a kristályok?

A Földön és az űrben létező összes anyag leggyakoribb állapota a kristályos állapot. Ami? Milyen típusú kristályokra oszthatók? Olvassa el a cikket a kristály otthoni termesztéséről.

Meghatározás

A kristály szilárd állagú, sokrétű alakú test. Előfordulása a részecskék: atomok, molekulák, ionok meghatározott sorrendben való elrendezésének eredménye. Feladatuk sorok, lapos rácsok, térhálók kialakítása.

A poliéder kristályok lehetnek:

• kocka formájában - piritek;
• hegyes végű prizmák - hegyikristály;
• dodekaéderek - gránát;
• oktaéderek - vasérc (magnetit);
• drágakövek - gyémántok, topázok, rubinok és mások.

Ezeknek a formációknak a mérete meglehetősen nagy lehet.

A kristály egy test, amelynek tetejének meg kell felelnie egy atomnak, ionnak vagy molekulának. Minden részecskesorhoz egy él, a hálóé pedig egy felület tartozik. Ha sokszor felnagyítod a valódi kristályokat, láthatod, hogy a teteje, a széle és a lapja sok, párhuzamosan elhelyezkedő részecskéből, sorból és rácsból áll.

Milyen típusú kristályok léteznek?

A szakértők különböző típusú kristályokat azonosítottak:

• Ideális - egy absztrakt modellt képvisel a megfelelő formában, teljes szimmetriával és sima élekkel. Más szóval, az ideális kristály fogalma magában foglalja az azt jellemző legjobb tulajdonságok és tulajdonságok teljes készletét.

• A valódi kristályok a természetben ténylegesen létező testek, amelyek belső szerkezete hibás, élei tökéletlenek lehetnek, a szimmetria teljesen lecsökkenhet. De egy igazi kristály, minden hiányossága ellenére, rendelkezik azzal a fő tulajdonsággal, amely kristállyá teszi - a részecskék szabályos sorrendben való elrendezésével.

Kristály termesztése sóból

Sóból otthon is lehet kristályokat növeszteni. Ehhez sóra, üvegedényre, cérnára, ceruzára, vízre lesz szüksége. Szóval, hogyan lehet sókristályt termeszteni?

1. Öntsön sót egy pohár vízbe részletekben, és alaposan keverje össze, amíg teljesen fel nem oldódik.
2. A folyadékot tűzre tesszük és 90 °C-ra melegítjük. A vizet felforraljuk, de nem forraljuk fel. Az oldatot lehűtjük és szűrjük - ne legyen benne üledék.
3. Ezután a cérnát egy ceruzához kötik, és egy sókristályt vagy egy gombot kell hozzá kötni, amelyet először sóoldatba kell mártani és meg kell szárítani.
4. A szál hegyét a hozzácsatolt csalival egy edénybe engedjük le oldott sóval, hogy ne érintse az alját és a falakat.
5. Fedjük le a tartályt egy tiszta szalvétával, és helyezzük meleg helyre. A hőmérsékletnek állandónak kell lennie.

A kristály növekedéséhez szükséges idő változó. A kívánt mérettől függ.

Térbeli kristályrács

Ha részecskék - ionok és atomok - helyett pontokat teszünk, akkor a kristály szerkezete egy olyan tér, amelyet szabályos sorrendben elrendezett pontok töltenek ki. Ha ezeket vonalakkal köti össze, akkor egy térhálót kap, amely a következő elemekből áll:

• csomópontok, amelyek a kristályrészecskék helyei;
• sorok, amelyeket csomópontok halmaza képvisel, amelyek periodikusan ismétlődnek egyenlő távolságra (a csomópontok egyenes vonalak mentén helyezkednek el);
• hézagok, ami az egyik ekvivalens csomópont távolsága (ezek a rések elhanyagolhatóak);
• lapos háló, amely egyetlen síkban elhelyezkedő csomópontokból és sorokból áll.

A rácsok különbözőek. Ez a kristályrészecskék természetétől és a köztük lévő kapcsolattól függ. A kristályrácsok típusai vannak:

• Az ionos rácshelyek ionokat tartalmaznak, amelyek lehetnek pozitívak vagy negatívak. Elektrosztatikus kölcsönhatás révén kapcsolódnak egymáshoz. Az ionok lehetnek egyszerűek vagy összetettek. A nátrium-klorid egységekben egyszerűek, a kálium-szulfát egységekben pedig összetettek. Az ilyen kristályokban az ionok szorosan egymáshoz kötődnek, az anyagok kemények, tűzállóak, nem illékonyak és vízben oldódnak.
• Fémes - az ilyen rácsok pozitív ionokat, szabad elektronokat és fématomokat tartalmaznak. A rácsokat olyan anyagok alkotják, amelyeket fémes kötések jellemeznek. Az egyszerű fémekre és ötvözeteikre jellemzőek. A fémek általában eltérő olvadásponttal rendelkeznek, de kivétel nélkül mindegyik fémes fényű, hajlítható, alakítható, valamint jó elektromos és hővezető képességgel rendelkezik.

• Az atomi csomópontokat az egyes atomok jelenléte jellemzi, amelyek úgynevezett kovalens kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. Az ilyen típusú rácsok gyémántot, grafitot, kvarcot, homokot, hegyikristályt stb. tartalmaznak. Ezek az anyagok erősek és kemények, és magas olvadáspontjuk és forráspontjuk van.
• A molekuláris rácsok, amelyek csomópontjai olyan molekulákat tartalmaznak, amelyek egy gyenge kölcsönhatás révén kapcsolódnak egymáshoz, amelyet intermolekulárisnak neveznek, bár a molekulák atomjai szorosan kapcsolódnak egymáshoz. A molekuláris kristályrácsos kristályok keménysége és szilárdsága alacsony, olvadáspontja és forráspontja alacsony. Sok molekuláris anyag folyékony és gáz halmazállapotú, illékony és szaga lehet. Az ilyen kötéssel rendelkező anyagok közé tartozik a víz, az ammónia, a naftalin, a savak, a glükóz, a cukor stb.

A természetes kristályok alakjának megváltoztatásának okai

A kristályok különböző okokból megváltoztatják alakjukat. Az egyik a kialakulási feltételek megsértése. Tehát, ha a magma lassan megkeményedik, akkor a kvarcszemcsék szabálytalan, görbült körvonalúak lesznek. Egy másik példa, amikor az alapkőzet elpusztul, töredékeit a víz elhordja. Ezért a kőzetkristályok, például a kvarc, a magnetit és a gránát gyakran megtalálhatók a homokban.

Az ilyen fejletlen kristályok alakja csúnya, szélük törött. A kristály egy geometriailag szabályos forma, amely nemcsak a kristály felületére, hanem a belső szerkezetére is kiterjed. A részecskék között itt távolság van, nem töltik ki a teljes teret, vagyis elrendezésüknek van egy bizonyos rendje, amely csak erre az anyagra jellemző.

A volt Szovjetunió területén 1958-ban a tudósok egy óriási kvarckristályt találtak. Hossza 7,5 m, szélessége 1,5 m, tömege 70 tonna 18 tonna tömegű és 5 m hosszú berillkristályok kerültek elő, bár a leletek során gyakoribbak a mikroszkopikus méretű kristályok.

Orenburg régió keleti részén volt szerencsénk találni hegyikristályt, melynek kristálya 170 cm hosszú, 80 cm széles és 784 kg súlyú volt. Ironikusan "Baby"-nek hívták. Jelenleg ez a kristály az Uráli Geológiai Múzeum bejáratánál található Jekatyerinburg városában.

Természetes kristályok... Szép, ritka köveknek vagy szilárd testeknek is nevezik. A kristálykövet egy nagy, fényes, átlátszó vagy színtelen poliéder formájában képzeljük el, ideálisan csillogó élekkel. Az életben gyakrabban találkozunk ilyen szilárd anyagokkal szabálytalan alakú szemcsék, homokszemek és törmelék formájában. De tulajdonságaik ugyanazok, mint a tökéletes nagy kristályoké. Merüljön el velünk a természetes kristálykövek varázslatos világában, ismerkedjen meg szerkezetükkel, formájukkal, típusaikkal. Na, menjünk...

A kristályok rejtélye

A kristályok világa gyönyörű és titokzatos. Gyermekkorunk óta a sokszínű kavicsok vonzottak és vonzottak minket szépségükkel. Intuitív szinten érezzük rejtélyüket, és csodáljuk természetes szépségüket. Az emberek mindig is szerettek volna minél többet tudni a természetes szilárd anyagokról, a kristályok tulajdonságairól, formájuk kialakulásáról, növekedéséről és szerkezetéről.

Ezeknek a köveknek a világa annyira szokatlan, hogy az ember bele akar nézni. Mit fogunk ott látni? A végtelenül nyúló, szigorúan rendezett atomsorok, molekulák és ionok képe megnyílik a szeme előtt. Mindegyikük szigorúan betartja a kristálykövek világában uralkodó törvényeket.

A kristályos anyagok nagyon elterjedtek a természetben, mert minden kőzet belőlük áll. És az egész földkéreg sziklákból áll. Kiderült, hogy ezeket a szokatlan anyagokat akár otthon is termesztheted. Fontos megjegyezni, hogy a „kristály” az ókori görögben „jeget” vagy „hegyikristályt” jelent.

Mi az a kristálykő?

Mit mondanak az iskolai tankönyvek a kristályokról? Azt mondják, hogy ezek szilárd testek, amelyek természetes vagy laboratóriumi körülmények hatására alakulnak ki, és poliéder megjelenésűek. E testek geometriai felépítése tévedhetetlenül szigorú. A kristályfigurák felülete tökéletes síkokból áll – olyan lapokból, amelyek egyenes vonalak mentén metszik egymást, úgynevezett éleket. Az élek metszéspontjain csúcsok jelennek meg.

Az anyag szilárd halmazállapota egy kristály. Meghatározott alakja, meghatározott számú lapja van, az atomok elrendezésétől függően. Tehát szilárd anyagok, amelyekben a molekulák, atomok és ionok szigorú minta szerint helyezkednek el térbeli rácscsomópontok formájában.

A kristályokat leggyakrabban ritka és gyönyörű drágakövekkel társítjuk. És ez nem hiábavaló, a gyémánt is kristály. De nem minden szilárd anyag ritka és szép. Hiszen a só és a cukor részecskéi is kristályok. Anyagok százai vannak a maguk formájában körülöttünk. Az egyik ilyen test fagyott víznek (jégnek vagy hópelyheknek) számít.

Különféle kristályformák kialakulása

A természetben az ásványok kőzetképző folyamatok eredményeként keletkeznek. Az ásványi oldatok forró és olvadt kőzetek formájában mélyen a föld alatt helyezkednek el. Amikor ezeket a forró sziklákat a föld felszínére lökjük, lehűlnek. Az anyagok nagyon lassan hűlnek le. Az ásványok kristályokat képeznek szilárd anyag formájában. Például a gránit kvarcot, földpátot és csillámot tartalmaz.

Minden kristály egymillió egyedi elemet (monokristályt) tartalmaz. A kristályrács cella négyzetként ábrázolható, amelynek sarkaiban atomok vannak. Ezek lehetnek oxigénatomok vagy más elemek. Ismeretes, hogy a kristályok különféle energiákra reagálhatnak, és emlékeznek az emberek hozzáállására. Ezért használják gyógyításra és tisztításra. A kristályok mindenféle alakúak lehetnek. Ettől függően 6 nagy típusra oszthatók.

Különböző típusú és típusú természetes szilárd anyagok

A kristályok mérete is változhat. Minden szilárd test fel van osztva ideálisra és valósra. Az ideális testek közé tartoznak a sima élű testek, a szigorú nagy hatótávolságú rend, a kristályrács bizonyos szimmetriája és egyéb paraméterek. Az igazi kristályok közé tartoznak azok, amelyek a való életben is megtalálhatók. Olyan szennyeződéseket tartalmazhatnak, amelyek csökkentik a kristályrács szimmetriáját, a felületek simaságát és az optikai tulajdonságokat. Mindkét típusú követ egyesíti az atomok elrendezésének szabálya a rácsban.

Egy másik felosztási kritérium szerint természetesre és mesterségesre osztják őket. A természetes kristályok növekedéséhez természetes körülményekre van szükség. A mesterséges szilárd anyagokat laboratóriumi vagy otthoni körülmények között termesztik.

Esztétikai és gazdasági szempontok szerint drágakövekre és nem drágakövekre osztják. Az értékes ásványok ritkák és gyönyörűek. Ezek közé tartozik a smaragd, gyémánt, ametiszt, rubin, zafír és mások.

A szilárd anyagok felhalmozódásának szerkezete és formái

Az egypontos kristályok hatszögletű, piramis tetejű kövekre utalnak. Az ilyen generátor ásványok alapja szélesebb. Két csúcsú kristályok vannak - Yin és Yang. Meditációban használják az anyagi és spirituális elvek egyensúlyba hozására.

Azokat az ásványokat, amelyekben a 6 oldalfelület közül 2 szélesebb, mint az összes többi, lamellásnak nevezzük. Telepatikus gyógyításra használják.

Az ütések vagy repedések következtében keletkezett kristályokat, amelyek aztán 7 árnyalatra bomlanak, szivárványnak nevezzük. Enyhítik a depressziót és a csalódottságot.

Az egyéb elemek különféle zárványait tartalmazó ásványokat szellemkristályoknak nevezzük. Először abbahagyják a növekedést, majd más anyagok telepednek rájuk, majd újraindul körülöttük a növekedés. Így a növekedésben leállt ásvány körvonalai láthatóak, így kísértetiesnek tűnik. Az ilyen kristályokat a növények vonzására használják a kertekben.

Szokatlan drúz

A drúzok nagyon szép látvány. Ez sok kristály gyűjteménye egy alapon. Pozitív és negatív polaritásuk van. Segítségükkel megtisztul a levegő, és feltöltődik a légkör. A természetben kvarc, smaragd és topáz drúzok találhatók. Békét és harmóniát hoznak az embereknek.

A Drusent olvasztott kristályoknak is nevezik. Leggyakrabban a gránátok, a piritek és a fluoritok érzékenyek erre a jelenségre. Gyakran múzeumi kiállításként állítják ki őket.

A kis összeolvadt kristályokat ecsettel, a nagy ásványokat virágnak nevezik. A geodák a drúzok nagyon szép változata. A falakon nőnek. Drusen lehet nagyon kicsi vagy nagy. Nagyon értékes leletek ezek. Az achát, a szelenit, az ametiszt, a citrin és a morion drúza nagyra értékelt.

Hogyan tárolják a kristályok az információkat és a tudást?

A tudósok azt találták, hogy a kristályok szélein háromszögek találhatók, amelyek a tudás jelenlétét jelzik bennük. Csak egy meghatározott személy kaphatja meg ezt az információt. Ha megjelenik egy ilyen személy, a kövek megadják neki valódi bensőjüket.

A kristályok képesek rezgések továbbítására, magasabb tudati erők felébresztésére és a mentális erők kiegyensúlyozására. Ezért gyakran használják a meditációban. A korábbi civilizációk kövekben tárolták az információkat. Például a hegyikristályt az istenek drágakövének tekintették. A kristályokat élőlényként tisztelték. Még a "kozmosz" is a "drágakő" eredeti jelentése volt.

Drágakövek

Fontos megjegyezni, hogy a drágakő kristályok nyers formájukban nem olyan szépek. Köveknek vagy ásványoknak is nevezik őket. Értékesnek nevezik őket, mert vágva nagyon szépek, és ékszerekben használják. Sokan ismerik a drágaköveket, ametiszteket, gyémántokat, zafírokat és rubinokat.

A gyémántot a legkeményebb kőnek tartják. Fűszöld színű törékeny kristály - smaragd. A vörös ásványi korund számos fajtája a rubin. Ennek a kristálynak a lerakódásai szinte minden kontinensen vannak. Mi tekinthető tagadhatatlan ideáljának? burmai rubinok. Az Orosz Föderáció rubinlerakódásai a cseljabinszki és a szverdlovszki régiókban találhatók.

Milyen drága ásványok vannak még? A zafír különböző színű átlátszó értékes kristályok - a halványkéktől a sötétkékig. Bár ez egy ritka ásvány, alacsonyabbra értékelik, mint a rubint.

A kvarc drága változata a gyönyörű drágakő ametiszt. Egyszer Áron főpap szúrta be mellkasának 12 köve közé. Az ametisztnek gyönyörű lila vagy lila árnyalata van.

Orosz gyémántok

Tehát a legkeményebb kristályt - a gyémántot - a földalatti vulkánkitörések eredményeként keletkezett kimberlit csövekből bányászják. Ennek a kőnek a kristályrácsa magas hőmérséklet és nagy szénnyomás hatására jön létre.

Az oroszországi gyémántbányászat Jakutföldön csak a múlt század közepén kezdődött. Ma az Orosz Föderáció már vezető szerepet tölt be ezeknek a drágaköveknek a kitermelésében. Évente több milliárd rubelt különítenek el Oroszország gyémántbányászatára. Érdemes megjegyezni, hogy egy tonna kimberlit csövek több karátos gyémántot tartalmaznak.

A szilárd anyagokat amorf testekre és kristályokra osztják. Az utóbbi és az előbbi között az a különbség, hogy a kristályok atomjai egy bizonyos törvény szerint rendeződnek el, ezáltal háromdimenziós periodikus elrendezést alkotnak, amit kristályrácsnak nevezünk.

Figyelemre méltó, hogy a kristályok neve a görög „fagyni” és „hideg” szavakból származik, és Homérosz idejében ezt a szót használták a hegyikristály leírására, amelyet akkor „fagyott jégnek” tekintettek. Ezt a kifejezést eleinte csak a csiszolt átlátszó képződmények leírására használták. De később a természetes eredetű átlátszatlan és vágatlan testeket is kristályoknak kezdték nevezni.

Kristályszerkezet és rács

Az ideális kristályt periodikusan ismétlődő azonos struktúrák formájában ábrázolják - a kristály úgynevezett elemi sejtjei. Általában egy ilyen cella alakja ferde paralelepipedon.

Különbséget kell tenni az olyan fogalmak között, mint a kristályrács és a kristályszerkezet. Az első egy matematikai absztrakció, amely a tér bizonyos pontjainak szabályos elrendezését ábrázolja. Míg a kristályszerkezet egy valós fizikai objektum, addig kristály, amelyben a kristályrács minden pontjához atomok vagy molekulák egy bizonyos csoportja kapcsolódik.

A gránát kristályszerkezete - rombusz és dodekaéder

A kristály elektromágneses és mechanikai tulajdonságait meghatározó fő tényező az egységcella és a hozzá kapcsolódó atomok (molekulák) szerkezete.

A kristályok anizotrópiája

A kristályok fő tulajdonsága, amely megkülönbözteti őket az amorf testektől, az anizotrópia. Ez azt jelenti, hogy a kristály tulajdonságai iránytól függően eltérőek. Például a rugalmatlan (irreverzibilis) deformáció csak a kristály bizonyos síkjai mentén és egy bizonyos irányban fordul elő. Az anizotrópia miatt a kristályok a deformációra annak irányától függően eltérően reagálnak.

Vannak azonban olyan kristályok, amelyeknek nincs anizotrópiája.

A kristályok fajtái

A kristályokat egykristályokra és polikristályokra osztják. A monokristályok olyan anyagok, amelyek kristályos szerkezete kiterjed az egész testre. Az ilyen testek homogének és folytonos kristályrácsuk van. Általában egy ilyen kristálynak kifejezett vágása van. A természetes egykristályok példái a kősó, a gyémánt és a topáz, valamint a kvarc egykristályai.

Sok anyag kristályos szerkezetű, bár általában nem rendelkezik a kristályokra jellemző alakkal. Ilyen anyagok például a fémek. A kutatások azt mutatják, hogy az ilyen anyagok nagyszámú nagyon kicsi egykristályból – kristályszemcsékből vagy krisztallitokból – állnak. A sok ilyen eltérő orientációjú egykristályból álló anyagot polikristályosnak nevezzük. A polikristályoknak gyakran nincs fazetta, tulajdonságaik a kristályszemcsék átlagos méretétől, egymáshoz viszonyított helyzetétől, valamint a szemcsehatárok szerkezetétől függenek. A polikristályok közé tartoznak az olyan anyagok, mint a fémek és ötvözetek, kerámiák és ásványok, valamint mások.

Kristályokkal mindenhol találkozunk: kristályokon járunk, építkezünk velük, laboratóriumban és gyári környezetben termesztjük, kristályokból eszközöket, termékeket készítünk, széles körben használjuk a technikában és a tudományban, eszünk kristályokat (emlékezzünk a konyhasóra), gyógyítunk velük, Élő szervezetekben találunk kristályokat, kimegyünk az űrutak végtelenbe, kristályokból készült eszközökkel.

Megszoktuk a kristályokat, és ritkán gondolunk a Földön való megjelenésükre, alakjukra, szerkezetükre és tulajdonságaikra. Kutatómunkám során ezekre és néhány további kérdésre igyekeztem kitérni.

A kristályok megjelenése a természetben

A legtöbb ásványi anyag eredetének kérdése a természetben szorosan összefügg a Föld keletkezésének és fejlődésének összetett problémájával. Sok ásvány és kőzet keletkezett, amikor a földkéreg lehűlt, hasonlóan a jég kialakulásához, amikor a víz megfagy. A magma lehűlésekor először keletkeztek benne a legmagasabb kristályosodási hőmérsékletű anyag kristályai. A további lehűlés során más, alacsonyabb kristályosodási hőmérsékletű ásványok is kikristályosodtak, és így tovább, amíg az összes magma megszilárdul. Így őszintén szólva olyan széles körben elterjedt kőzetek keletkezhettek, mint a gránit. Minél lassabban csökkent a magma hőmérséklete, azaz minél tovább nőttek a kristályok, annál durvább lett az ásvány. Gyorsabb lehűlés során finomszemcsés ásványok keletkeztek, és amikor a magma nagyon gyorsan lehűlt, például amikor a vulkánkitörések során a Föld felszínére lökték ki, megszilárdult, mielőtt a kristályok növekedni kezdtek.

Sok ásvány túltelített vizes oldatokból keletkezett. Közülük az első a NaCl kősó, amely az egyik legismertebb ásványi anyag mindenki számára.

Mindenki tudja, hogyan lehet gőzből kristályokat képezni. A hópelyhek, az ablaküvegen fagyos minták és a csupasz faágakat télen díszítő dér vízgőzből növesztett jégkristályok.

Egyes ásványok kristályai hasonló módon keletkeznek.

Például a bórsav-anhidrid vegyületek illékony gőzei, amelyek a hűtő magma üregeinek és repedéseinek falára telepednek, turmalin kristályokat képeznek, amelyek néha elérik a 2-3 m hosszúságot.

A „füstölgő” vulkánok krátereinek falain folyamatosan kén-, ammónium-klorid-, kősó- és egyéb anyagok kristályai képződnek, amelyek gőz formájában érik el a Föld felszínét.

Sok kristály az élőlények létfontosságú tevékenységének terméke.

Egyes puhatestűfajták képesek gyöngyházat növeszteni a héjba került idegen testeken. 5-10 év alatt polikristályos szerkezetű gyöngyök keletkeznek.

A tengervízben sokféle só van feloldva. A tengerekben élő számtalan élőlény kalcium-karbonátból és szilícium-dioxidból építi fel héját és vázát. Kiválásuk során az elhalt szervezetek héja és csontváza úgynevezett üledékes kőzetek vastag rétegeit képezik. A zátonyok és az óceánok egész szigetei kalcium-karbonát kristályokból állnak, amelyek a gerinctelen állatok - korallpolipok - csontvázának alapját képezik. A földkéreg vastag mészkőrétegei a kagylók és különféle élőlények héjainak évszázados lerakódásainak eredménye.

Kristálynövekedés.

Senki nem látta, hogyan képződik kristálymag oldatban vagy olvadékban. Feltételezhető, hogy a véletlenszerűen mozgó atomok vagy molekulák véletlenszerűen a kristályrácsnak megfelelő sorrendbe rendeződhetnek. Ha az oldat nem telített, vagy az olvadék hőmérséklete magasabb, mint a kristályosodási hőmérséklet, akkor magok képződnek, amelyek azonnal feloldódnak vagy hőmozgás hatására elpusztulnak. Túltelített oldatban vagy a kristályosodási hőmérséklet alatti hőmérsékletre hűtött olvadékban a mag növekedési sebessége meghaladja a pusztulás sebességét.

A kristálynövekedés folyamatában különleges szerepet játszanak a szerkezet tökéletlenségei, az úgynevezett diszlokációk (elmozdulások).

A ponthibák a kristályrács megszakadása az egymástól elszigetelt pontokon. Így a ponthibák közé tartoznak az üresedések, vagyis azok a rácshelyek, amelyekben nincsenek atomok (lyukak). Egy ilyen hiba kialakulását vázlatosan mutatja az ábra. 34a. A ponthibák lehetnek intersticiális atomok, azaz a kristályrács csomópontjain elhelyezkedő atomok közötti terekben elhelyezett extra atomok. Ezek is lehetnek szennyeződések (idegen atomok), amelyek a rácsban helyet foglalnak el. A ponthibák mérete megközelítőleg megegyezik az atom átmérőjével.

Mik a hibák kialakulásának okai?

Az atomok hőmozgása és kölcsönhatása következtében az egyes atomok energiájának eltérései (fluktuációi) lehetségesek attól az átlagos értéktől, amelyen az atom a kristályrács egy csomópontjában van.

Ráadásul az átlagtól való nagy eltérések kevésbé valószínűek, mint a kis eltérések. Az átlagos energiaértéket több nagyságrenddel meghaladó nagy eltérés azonban továbbra is lehetséges.

Hibák a kristálynövekedés során is megjelenhetnek.

Tehát a kristálynövekedés során és az energiaingadozások miatt ponthibák kialakulása lehetséges.

A kristályokban lévő ponthibák jelenlétét kísérletileg igazolja a szilárd anyagokban történő diffúzió jelensége.

Valójában a hibák nélküli kristályban nem lehet diffúzió. Ha az atomok a kristályrács helyei körül vibrálnak, és nem „hagyják el” ezeket a pozíciókat, akkor az egyik kristály atomjai nem hatolhatnak be a másikba.

Eközben megállapították, hogy a diffúzió szilárd anyagokban történik, bár kisebb mértékben, mint a gázokban és a folyadékokban. Különösen érdekes, hogy ennek a folyamatnak az intenzitása a hőmérséklet emelkedésével növekszik.

Hogyan magyarázza a szilárd testszerkezet modern elmélete a kristályokban való diffúzió jelenségét? Ezen elmélet szerint a kristályokban a diffúzió az intersticiális atomok mozgása, egy üresedés elmozdulása vagy az atomok közötti helycsere miatt következik be. Ahhoz, hogy az intersticiális atomok más terekbe „költözhessenek” a helyek között, és az üresedések más helyekre, szükség van arra, hogy a ponthiba közvetlen környezetét alkotó atomok „eltávolodjanak egymástól”. A hőmérséklet emelkedésével az atomok gyakrabban „szétoszlanak szét”, és a hibák gyorsabban haladnak át a kristályon, így gyorsabban megy végbe a diffúziós folyamat. Ráadásul a hőmérséklet emelkedésével a ponthibák száma is nő.

Lineáris hibák

Kétféle diszlokáció létezik - él és csavar.

Élelmozdulás. A kristályszerkezet torzulását az okozza, hogy növekedése során a kristálytérfogat egy részében egy extra atomi „félsík” keletkezett. A torzítás főleg az „extra” atomok „félsíkjának” alsó széle közelében koncentrálódik. Ilyen esetekben diszlokáció alatt egy extra atomi „félsík” szélén futó vonalat értünk.

A torzítás a diszlokációs vonal közelében koncentrálódik. Több atomi átmérőnyi távolságra oldalról a torzulások olyan kicsik, hogy ezeken a helyeken a kristály szinte tökéletes alakkal rendelkezik. Az „extra félsík” széléhez közeli torzulásokat az okozza, hogy a legközelebbi atomok mintha „megpróbálnák” összehangolni elhelyezkedésüket az „extra félsík” éles törésével.

A kristály felületén bármilyen karcolás élelmozdulást okozhat. Valójában a kristály felületén lévő karcolás egy atomsík hiányának tekinthető. A termikus mozgás hatására a szomszédos régiók atomjai a felszínre kerülhetnek, és ezáltal a diszlokáció befelé mozog.

Csavar diszlokáció. A csavardiszlokáció kialakulása így ábrázolható. Vágjuk el gondolatban a kristályt a Q sík mentén, és tegyük el egyik részét a másikhoz képest ezen a síkon egy rácsperiódussal párhuzamosan a kivágott CD élével. Ebben az esetben a torzítás vonala a vágás széle mentén halad. Ezt a vonalat csavardiszlokációnak nevezik. A csavaros diszlokációban nincs extra atomsor. A kristály térrácsának torzulása abban áll, hogy az atomsorok meghajlanak és megváltoztatják szomszédaikat.

Megállapítást nyert, hogy a csavaros diszlokációk leggyakrabban a kristálynövekedés során keletkeznek. A feszültség alkalmazása azonban növelheti a csavarok elmozdulásának számát.

A diszlokációk, akárcsak a ponthibák, a kristályrács mentén mozoghatnak. A diszlokációk mozgása azonban nagy korlátozások alá esik, mivel a diszlokációnak mindig folyamatos vonalnak kell lennie. A diszlokációs mozgásoknak két fő típusa lehetséges: mászó és csúszó. A diszlokációs kúszás egy extra félsíkból történő atomok hozzáadása vagy eltávolítása miatt következik be, ami a diffúzió miatt következik be. Amikor egy diszlokáció siklik, egy plusz félsík, amely a kristályrácsban bizonyos pozíciót foglalt el, a csúszósík alatt elhelyezkedő atomsíkhoz kapcsolódik, és a szomszédos atomsík most extra félsíkká válik. A diszlokációs vonalnak ezt a sima csúszását a kristály felületére ható nyírófeszültség hatásának nevezzük.

A megfigyelések azt mutatják, hogy a diszlokációk mozgása egy valódi kristályban (egyéb diszlokációk jelenlétében) bizonyos esetekben megkönnyíthető, más esetekben nehézkes, attól függően, hogy a diszlokáció milyen torzításokat okoz a kristályrácsban.

Kristályos szerkezet

A kristály egy szabályos háromdimenziós rács, amely atomokból vagy molekulákból áll. A kristály szerkezete atomjainak (vagy molekuláinak) térbeli elrendezése. Ennek az elrendezésnek a geometriája hasonló a tapéta mintájához, amelyben a minta fő eleme sokszor megismétlődik. Azonos pontok öt különböző módon helyezhetők el egy síkon, lehetővé téve a végtelen ismétlést. A térben 14 módja van az azonos pontok elrendezésének, kielégítve azt a követelményt, hogy mindegyiknek azonos környezete legyen. Ezek térrácsok, más néven Bravais-rácsok O. Bravais francia tudós után, aki 1848-ban bebizonyította, hogy az ilyen típusú lehetséges rácsok száma 14.

Az a követelmény, hogy minden rácshelynek azonos atomi környezettel kell rendelkeznie, mint a kristályoknál, korlátozza magát a minta alapelemét. Ismétléskor ki kell töltenie a teljes teret, nem hagyva üres csomópontokat. Azt találtuk, hogy csak 32 lehetőség van az objektumok egy bizonyos pont körüli elrendezésére (például atomok egy rácshely körül), amely kielégíti ezt a követelményt. Ezek az úgynevezett 32 tércsoport. 14 térhálóval kombinálva az objektumok 230 lehetséges elrendezését biztosítják a térben, ezeket térbeli csoportoknak nevezzük. Mivel a kristály szerkezetét nem csak az atomok térbeli elrendezése határozza meg, hanem típusuk is, a szerkezetek száma igen nagy.

Minden kristályban közös 14 térrács. Bármely kristály egységcellája hasonló az egyikhez, de méreteit az atomok mérete, száma és elrendezése határozza meg. A paralelepipedon formájú egységsejt általában hasonlít a Haüy-féle „téglához”, vagyis az alapelemhez, amelynek ismétlődése kristályt alkot. A röntgenanalízis lehetővé teszi a sejt oldalainak hosszának és az oldalak közötti szögek nagy pontosságú meghatározását. Az egységcellák nagyon kicsik és egy nanométer (10–9 m) nagyságrendűek. A nátrium-klorid köbös egységcellájának oldala 0,56 nm. Így egy apró szemcsés közönséges konyhasó körülbelül egymillió elemi sejtet tartalmaz egymás mellett.

A röntgendiffrakciós (röntgendiffrakciós) módszerrel nemcsak az egységcella abszolút méreteit, hanem a tércsoportot, sőt az atomok térbeli elrendezését is meghatározhatjuk, azaz a sejt szerkezetét is. kristály. A kristályszerkezetek vizsgálatában fontos szerepet játszottak az elektrondiffrakciós (elektronográfia), neutrondiffrakciós (neutronográfiai) és infravörös spektroszkópiai módszerek is.

Kristály alakú

A kristályok külső alakjának vizsgálata a szimmetria vizsgálata előtt kezdődött, de csak 32 szimmetriatípus levezetése után jelent meg megbízható alap a kristályok külső alakjának geometriai tanának megalkotásához. Fő fogalma az egyszerű forma fogalma.

"Egy egyszerű alakzat egy olyan poliéder, amely szimmetriaelemek (tengely, sík és szimmetriaközép) segítségével egyetlen lapról nyerhető."

Az egyszerű formák lehetnek általánosak vagy egyediek, attól függően, hogy az eredeti lap hogyan helyezkedik el a szimmetriaelemekhez képest. Ha ferde, akkor a belőle kapott egyszerű forma lesz általános. Ha az eredeti forma párhuzamosan vagy merőlegesen helyezkedik el a szimmetriaelemekkel, akkor egy bizonyos egyszerű formát kapunk.

Az egyszerű űrlapok zártak vagy nyitottak is lehetnek.

Egy zárt forma önmagában kristályos poliédert alkothat, míg egy nyitott egyszerű forma önmagában nem alkothat zárt poliédert.

A kristály minden lapja egy sík, amelyen az atomok helyezkednek el. Amikor egy kristály növekszik, az összes lap párhuzamosan mozog önmagával, mivel egyre több atomréteg rakódik le rájuk. Emiatt a kristályszerkezetben minden lappal párhuzamosan hatalmas számú atomsík található, amelyek egykor a növekedés kezdeti szakaszában szintén a kristály lapjain helyezkedtek el, de a növekedési folyamat során azok belsejébe kerültek.

A kristály élei egyenes vonalak, amelyeken az atomok sorba rendeződnek. Nagyon sok ilyen sor is található a kristályban, és párhuzamosan helyezkednek el a kristály tényleges éleivel.

A szabályos geometriai alakú kristályok ritkák a természetben. Az olyan kedvezőtlen tényezők együttes hatása, mint a hőmérséklet-ingadozás és a szomszédos szilárd anyagokkal való szoros környezet nem teszi lehetővé, hogy a növekvő kristály elnyerje jellegzetes alakját. Ráadásul a régmúltban tökéletes vágású kristályok jelentős része víz, szél és más szilárd anyagokkal való súrlódás hatására elvesztette azt. Így a part menti homokban található sok lekerekített átlátszó szemcse olyan kvarckristály, amely a hosszan tartó egymás elleni súrlódás következtében elvesztette élét.

Szimmetria kristályokban

Különböző kristályokat tekintve azt látjuk, hogy mindegyik különböző alakú, de mindegyik szimmetrikus testet képvisel. És valóban, a szimmetria a kristályok egyik fő tulajdonsága. Gyermekkorunk óta megszoktuk a szimmetria fogalmát. Szimmetrikusnak nevezzük azokat a testeket, amelyek egyenlő, azonos részekből állnak. A szimmetria számunkra legismertebb elemei a szimmetriasík (tükörkép) és a szimmetriatengely (a síkra merőleges tengely körüli forgás).

Minden kristály szimmetrikus. Ez azt jelenti, hogy minden kristályos poliéderben találhatunk szimmetriasíkot, szimmetriatengelyt, szimmetriaközéppontot és egyéb szimmetriaelemeket úgy, hogy a poliéder azonos részei egymáshoz igazodnak. Vezessünk be egy másik, a szimmetriával kapcsolatos fogalmat, a polaritást. Képzeljünk el egy kúpot és egy hengert, mindkét objektumnak egy végtelen rendű szimmetriatengelye van, de polaritásukban különböznek, a kúp tengelye poláris (képzeljük el a középső tengelyt felfelé mutató nyílként), a henger tengelye pedig nem -poláris.

Többféle szimmetria létezik. Először is, a kristályoknak csak 1, 2, 3, 4 és 6 rendű szimmetriatengelyei lehetnek. Képzeljünk el egy síkot, amit teljesen le kell fedni hét-, nyolc-, kilencszögű stb., hogy ne maradjon hely a figurák között, ez nem fog működni, ötszögekkel sem lehet letakarni a síkot. Nyilvánvalóan nem lehetséges az 5., 7. és magasabb rendű szimmetriatengely, mert ilyen szerkezet mellett az atomsorok, hálózatok nem töltik ki folyamatosan a teret, az atomok egyensúlyi helyzetei között üregek, hézagok jelennek meg. Az atomok nem lesznek a legstabilabb helyzetben, és a kristályszerkezet összeomlik.

Egy kristályos poliéderben a szimmetriaelemek különböző kombinációit találhatjuk meg - egyesekben kevés, másokban sok. A szimmetria szerint, elsősorban a szimmetriatengelyek mentén, a kristályokat három kategóriába sorolják.

A legmagasabb kategóriába tartoznak a legszimmetrikusabb kristályok, több 2., 3. és 4. rendű szimmetriatengelyük lehet, 6. rendű tengelyük nincs, lehetnek síkjaik és szimmetriaközéppontjai. Ezek a formák közé tartozik a kocka, az oktaéder, a tetraéder stb. Mindegyikben van egy közös jellemző: minden irányban megközelítőleg azonosak.

A középkategóriás kristályoknak 3, 4 és 6 rendű tengelyük lehet, de egyszerre csak egy. Több 2-es rendű tengely lehet, szimmetriasíkok és szimmetriasíkok is lehetségesek. Ezeknek a kristályoknak az alakja: prizmák, piramisok stb. Közös jellemző: éles különbség a fő szimmetriatengely mentén és azokon át.

Kristályok

Legmagasabb kategória Középkategória Legalacsonyabb kategória gyémánt turmalin gipsz timsó berill csillám gránátok grafit réz-szulfát germánium rubin Rochelle só szilícium kvarc réz cink alumínium magnézium arany fehér ón ezüst szürke ón volfrám vas

Természetesen ez a lista nem sorolta fel az összes létező kristályt, hanem csak a leghíresebbeket. A kategória, amelybe a kristály tartozik, jellemzi fizikai tulajdonságait.

Minden kristályos poliédernek van egy bizonyos szimmetriaelemkészlete. Az adott kristályban rejlő összes szimmetriaelem teljes halmazát szimmetriaosztálynak nevezzük. Hány ilyen készlet van összesen? Számuk korlátozott. Matematikailag bebizonyosodott, hogy a kristályokban 32 féle szimmetria létezik.

Kristály cella

A kristály fogalmát általában azokhoz az ásványokhoz társítjuk, amelyek geometriailag szabályos alakúak, ami ezeknek az ásványoknak a nagy és kis darabjaira azonos.

Ha egy kocka alakú kősókristályt apró részekre törünk, akkor a töredékeket mikroszkóp alatt vizsgálva észre fogjuk venni, hogy mérettől függetlenül mindegyik kocka alakú (ill. több kocka). Ha mentálisan folytatjuk a kristályosztódás folyamatát, akkor eljutunk egy kristály elemi sejtjéhez, amely minimális számú atomból (molekulákból vagy ionokból) áll.

A kristályok tanulmányozásának modern módszerei lehetővé teszik annak kiderítését, hogy a részecskék hogyan helyezkednek el a kristály egységcellájában. A periodikusan elrendezett atomok gyűjteményét kristályrácsnak nevezzük. A kristályrácsban lévő részecskék elhelyezkedését rácscsomópontoknak nevezzük.

A kristályok fajtái

A kristályrács csomópontjain elhelyezkedő részecskéktől és a köztük lévő kölcsönhatási erőktől függően négyféle kristályt különböztetünk meg: ionos, atomi, fémes és molekuláris kristályokat.

Az ionkristály kristályrácsának csomópontjaiban ellentétes előjelű ionok találhatók. Az ionok úgy vannak elrendezve, hogy az ellentétes előjelű ionok közötti elektromos vonzási erők nagyobbak, mint az azonos előjelű ionok közötti taszító erők. Ezért bizonyul a kristályrács konfigurációja stabilnak és korlátlanul fenntartható.

Mivel az elektrosztatikus erők minden irányban egyenlőek, az ionok ellentétes villamosított golyóknak tekinthetők. Egy ionkristályban az ellentétes előjelű ionok közelebb helyezkednek el, mint az azonos előjelűek. Minden pozitív iont hat negatív ion vesz körül, és minden negatív iont hat pozitív ion vesz körül. Következésképpen egy molekula nem izolálható kristályon belül. Az egész kristály olyan, mint egy hatalmas molekula. Ezt a típusú kötést ionos kötésnek nevezik

Az atomkristály kristályrácsának csomópontjain semleges atomok találhatók. Az atomok közötti kapcsolat leegyszerűsítve a következőképpen magyarázható. Amikor az atomok közelebb kerülnek egymáshoz, úgy tűnik, hogy vegyértékelektronjaik közössé válnak legközelebbi szomszédaikkal. Így amikor a germánium atomok közelednek egymáshoz, az egyes atomok négy vegyértékelektronja közös lesz a legközelebbi négy atommal, és kölcsönhatást biztosít velük. Figyelembe kell azonban venni, hogy ez egy meglehetősen durva modell, amely csak az atomok kölcsönhatásának leglényegesebb jellemzőjét tükrözi egy atomi kristályban. Az atomok közötti ilyen típusú kötést egy kristályban kovalens kötésnek nevezzük.

A fémkristályok esetében a pozitív fémionok a rács helyein helyezkednek el, és közöttük az atomokkal való kötéstől megszabadult szabad elektronok kaotikusan mozognak, mint a gázmolekulák. Ezek a „szocializált” elektronok egyfajta cement szerepét töltik be, amely összetartja a pozitív ionokat. Ugyanakkor a pozitív ionok elektronokat is tartanak a kristályrácson belül, ezért normál körülmények között nem tudnak elhagyni a kristályt. Ezt az atomkötést fémesnek nevezik.

Végül molekuláris kristályok. Csomópontjaik semleges molekulákat tartalmaznak, amelyeket a molekuláris vonzás erői tartanak össze. Ezek az erők kicsik, így a molekularácsos szilárd anyagok könnyen elpusztulnak. A molekuláris kristályrácsok például hidrogént, nitrogént, vizet, szén-dioxidot tartalmaznak, ha ezek az anyagok szilárd állapotban vannak.

Egykristályok és polikristályok

A valódi kristályok hatalmas számú hasonló sejtből állnak. Meg kell jegyezni, hogy abban az esetben, ha semmi nem zavarja a kristály kialakulását, alakja pontosan megismétli az egységcella alakját. Az ilyen kristályokat egykristályoknak nevezzük. A természetben meglehetősen nagy egykristályok találhatók ásványokból és néha fémekből. Számos anyag egykristályát mesterségesen állítják elő laboratóriumokban. Gyakrabban azonban polikristályokkal van dolgunk, vagyis olyan kristálytestekkel, amelyekben sok véletlenszerűen orientált kis kristály nőtt össze. Minden fém ilyen polikristály. Sőt, néha a fémet alkotó kristályok még szabad szemmel is láthatóak. Például jól láthatóak a cinkkristályok.

Az egykristályok tulajdonságaikban különböznek a polikristályoktól. A legtöbb egykristályt anizotrópia jellemzi, vagyis a tulajdonságok különböző irányú eltérései. A polikristályokban az anizotrópia csak az egyes kristályokon belül létezik, de az anizotrópia általában nem észlelhető az egész testben. Tehát, ha vékony egykristályos és polikristályos grafitlemezeket vonnak be viasszal, majd mindegyik lemez közepére forró labdát helyeznek, akkor azt fogjuk tapasztalni, hogy az egykristályon az olvadt viasz határa egy formájú lesz. ellipszis, a polikristályon pedig kör alakú lesz. Ez a kísérlet a hővezetőképesség anizotrópiáját jelzi egykristályban, és ennek hiányát polikristályban.

Az egykristályok egyértelmű példái, amelyekben a mechanikai szilárdság anizotrópiája figyelhető meg, a csillámkristályok: egyes irányban könnyen nagyon vékony lemezekre hasadnak, másokban pedig még nagy erőfeszítéssel sem.

A kristályok anizotrópiáját szerkezetük magyarázza.

Optikai krisztallográfia

Optikai tulajdonságaik fontosak a kristályok leírásában és azonosításában. Amikor a fény egy átlátszó kristályt ér, részben visszaverődik, és részben átkerül a kristályba. A kristályról visszaverődő fény fényt és színt ad neki, a kristályba jutó fény pedig olyan hatásokat hoz létre, amelyeket annak optikai tulajdonságai határoznak meg.

Optikai szempontból minden átlátszó anyag két csoportra osztható: izotróp és anizotróp.

Az izotróp anyagok közé tartoznak a köbös rendszerű kristályok és a nem kristályos anyagok, például az üveg. Az izotróp anyagokban a fény minden irányban azonos sebességgel halad, ezért az ilyen anyagokat azonos törésmutató jellemzi.

Az anizotróp anyagok csoportja az összes többi krisztallográfiai rendszer kristályaiból áll. Az ebbe a csoportba tartozó anyagokban a fénysebesség, és így a törésmutató is folyamatosan változik, amikor egyik krisztallográfiai irányból a másikba haladunk. Amikor a fény belép egy anizotróp kristályba, az két sugárnyalábra bomlik, amelyek egymásra merőlegesen oszcillálnak, és eltérő sebességgel haladnak. Ezt a jelenséget kettős törésnek nevezik; Minden anizotróp kristályt két törésmutató jellemez. E fő törésmutatók egyike a tengellyel párhuzamosan rezgő fénysugárnak, a másik pedig egy erre a tengellyel merőlegesen rezgő fénysugárnak felel meg.

Mivel a törésmutatók az anyag kémiai összetételétől és szerkezetétől függenek, minden kristályos szilárd anyagra jellemző mennyiségek, mérésük hatékony módszer annak azonosítására.

Az anizotróp kristályokban a különböző krisztallográfiai irányban oszcilláló fény eltérő módon nyelhető el. Ennek a pleokroizmusnak nevezett jelenség egyik lehetséges következménye a kristály színének megváltozása, amikor a rezgés iránya megváltozik. Más kristályokban az egy krisztallográfiai irányban oszcilláló fény szinte intenzitásveszteség nélkül terjedhet, és a rá merőlegesen szinte teljesen elnyelhető.

A kristályok alkalmazásai

A természetes kristályok mindig is felkeltették az emberek kíváncsiságát. Színük, fényük, formájuk megérintette az emberi szépérzéket, ezzel díszítették magukat és otthonukat az emberek. A babonákat sokáig a kristályokhoz hozták; Az amulettekhez hasonlóan nemcsak megvédték tulajdonosaikat a gonosz szellemektől, hanem természetfeletti képességekkel is ruházták fel őket. Később, amikor ugyanazokat az ásványokat drágakövekként kezdték vágni és csiszolni, sok babonát őriztek meg a talizmánokban a szerencse kedvéért. Az opál kivételével minden természetes drágakő kristályos, és sok közülük, mint például a gyémánt, a rubin, a zafír és a smaragd, gyönyörűen csiszolt kristályként találhatók meg. A kristály ékszerek ma is olyan népszerűek, mint a neolitikum idején.

Az optika törvényei alapján a tudósok egy átlátszó, színtelen és hibamentes ásványt kerestek, amelyből csiszolással és polírozással lencséket lehet készíteni. A színezetlen kvarckristályok rendelkeznek a szükséges optikai és mechanikai tulajdonságokkal, ezekből készültek az első lencsék, köztük a szemüveglencsék is. A mesterséges optikai üveg megjelenése után sem szűnt meg teljesen a kristályok iránti igény; kvarc-, kalcit- és más átlátszó anyagokból készült kristályokat, amelyek ultraibolya és infravörös sugárzást továbbítanak, ma is használják prizmák és lencsék gyártásához optikai eszközökhöz.

Az óraiparnak szüksége van rubin-, zafír- és más drágakőkristályokra. A helyzet az, hogy egy közönséges óra egyes mozgó alkatrészei óránként akár 20 000 rezgést is kifejtenek. Ez a nagy sebesség szokatlanul magas követelményeket támaszt a tengelyvégek és a csapágyak minőségével szemben. A kopás akkor lesz a legkisebb, ha a 0,07-0,15 mm átmérőjű tengelycsúcs csapágya rubinból vagy zafírból van. Ezeknek az anyagoknak a mesterséges kristályai nagyon tartósak, és nagyon kevéssé koptatja őket az acél. Figyelemre méltó, hogy a műkövek jobbak, mint az azonos természetes kövek.

A kristályok fontos szerepet játszottak a 20. század számos technikai újításában. Egyes kristályok deformálódáskor elektromos töltést hoznak létre. Első jelentős alkalmazásuk kvarckristályokkal stabilizált rádiófrekvenciás oszcillátorok gyártása volt. A félvezető eszközök kristályos anyagokból, főleg szilíciumból és germániumból készülnek. Ebben az esetben fontos szerepet játszanak az ötvöző szennyeződések, amelyek a kristályrácsba kerülnek.

A félvezető diódákat számítógépekben és kommunikációs rendszerekben használják, a rádiótechnikában a vákuumcsöveket tranzisztorok váltották fel, az űrhajók külső felületén elhelyezett napelemek pedig a napenergiát elektromos energiává alakítják át. A félvezetőket széles körben használják AC-DC átalakítókban is.

Néhány lézerben kristályokat is használnak a fényhullámok erősítésére. A piezoelektromos tulajdonságokkal rendelkező kristályokat rádióvevőkben és -adókban, hangszedőfejekben és szonárokban használják. Egyes kristályok modulálják a fénysugarakat, míg mások fényt generálnak az alkalmazott feszültség hatására. A kristályok felhasználási listája már meglehetősen hosszú, és folyamatosan bővül.

A kristálynövekedés megfigyelése

A kristályok leggyakrabban a folyékony fázisból - oldatból vagy olvadékból - keletkeznek; Lehetséges kristályokat nyerni a gázfázisból vagy a szilárd fázisban történő fázisátalakítás során. A kristályokat laboratóriumokban és gyárakban termesztik (szintetizálják). Lehetséges olyan összetett természetes anyagok kristályait is előállítani, mint a fehérjék, sőt a vírusok is. Vegyünk egy telített oldatot és melegítsük fel. Fedjük le az edényt a kapott alultelített oldattal üveggel, és hagyjuk az oldatot csendesen lehűlni a telítési hőmérsékletnél alacsonyabb hőmérsékletre. Ebben az esetben előfordulhat, hogy nem képződik csapadék, és túltelített oldatot kapunk. A tény az, hogy egy „mag” szükséges a kristály kialakulásához. Ez lehet ugyanannak az anyagnak egy kis kristálya, vagy csak egy porszem. Néha elég egy edényt egyszerűen felrázni egy túltelített oldattal, vagy eltávolítani az azt fedő üveget, és azonnal megkezdődik a kristályosodás. Ilyenkor általában sok kis kristály képződik. Egy nagy kristály termesztése érdekében korlátozni kell a „magok” számát. A legjobb egy mesterséges „mag” bevezetése, amelynek szerepét a korábban nyert kristályok valamelyike ​​töltheti be. A "mag" elkészítése a következőképpen történik. Vegyünk két üvegedényt, és alaposan mossuk ki. Az egyikbe öntsünk meleg vizet és adjunk hozzá timsót. Az oldat keverés közben figyeljük az oldódást. Amikor az anyag már nem oldódik, óvatosan öntsük az oldatot a második tégely, hogy ne tudjon feloldódni. Ezután fedje le az edényt üveggel. Amikor az oldat kihűlt, távolítsa el az üveget. Egy idő után látni fogja, hogy sok kristály képződik az edényben. Hagyja nőni, és válassza ki a legnagyobbat a magoknak. ". Most már elkezdheti termeszteni a kristályt. Először is el kell készítenie az edényeket. A falakon lévő nem kívánt baktériumok elpusztítása érdekében gőzölje meg az üvegek belsejét egy forrásban lévő vízforraló kifolyója fölött. Ezután készítsen ismét meleg, telített oldatot. és öntsük egy másik tiszta tégelybe.Tehát van egy meleg telített timsóoldat.Melegítsük még egy kicsit, fedjük le az üvegedényt és hagyjuk kihűlni.Ha az oldat hőmérséklete megközelíti a telítési hőmérsékletet, engedje le a „magot” az előzőleg elkészített befőttes üveg. Mivel az oldat még mindig alultelített, a „mag” kristály feloldódni kezd. De amint az oldat lehűl a telítési hőmérsékletre, a kristály feloldódása leáll, és hamarosan megindul a növekedése. (Ha a kristály teljesen feloldódik, új „magot” helyezhet az oldatba.) Amikor az oldat lehűl, a kristálynövekedés folytatható. Ehhez emelje fel az üveget, hogy a víz elpárologjon, de a porszemcsék ne esjenek az oldatba. A kristálynövekedés két-három napig folytatódik. Amikor kristályt növeszt, ne érintse meg és ne mozgassa az edényt. Ha kész a kristály, vegyük ki az oldatból, és papírszalvétával alaposan itassuk át, különben hamar kifakul.

A kristályok különböző formájúak, attól függően, hogy a „magot” az edény aljára dobod, vagy egy cérnára akasztod. Ilyen módon például „gyöngyöket” növeszthet. Ehhez „el kell vetni” a cérnát, azaz többször végigfuttatni a kristályon, majd le kell engedni a szálat az oldatba.

Jégkristályok

Amikor a víz lehűl, jéggé alakul, amelynek kristályos szerkezete van. Látsz jégkristályokat? A közönséges jég nagyon szokatlan. Noha szilárdnak tűnik, van folyékonysága – minél nagyobb a hőmérséklete, minél közelebb van a nullához. De a legszokatlanabbak a jégkristályok. Talán egyetlen más ásvány sem alkot ilyen nagy számú kristálytípust. Ez különösen jól látható néhány barlangban - itt vannak legyező alakú bojtorjánok, „csontváz” kristályok összetett szerkezetei, „fecskefarok”, „cseppek” és benőtt hópelyhek és még sok más.

Ha a fagyos levegőben vízgőz van (például egy nem fagyott tározó vagy egy hőerőmű hűtőtornya közelében), a talajt és a fémtárgyakat gyönyörű jégszínű szőnyeg borítja:

A csontváz formák a kristályok gyors növekedése során alakulnak ki, amikor a növekedési feltételek a különböző felületeken eltérőek - ennek eredményeként a kristály nő például az ilyen lépcsős lemezekben.

Megpróbálhatja jégkristályok termesztését otthon:

Öntsön vizet egy kis tégelybe vagy csak egy kis mély teacsészealjba. Vedd körül a csészealjat hűtőkeverékkel, szárazjéggel, vagy helyezd a hóba. Egy idő után a víz hőmérséklete 0°C lesz, de a víz továbbra is hőt bocsát ki. A hő elvesztésével a csészealjban lévő 0°C-os víz megfagy. Átlátszó, hosszúkás tű alakú jégkristályok jelennek meg a víz felszínén. Külön-külön megjelenve gyorsan csoportokba tömörülnek, és kemény jégkérget képeznek a víz felszínén. Ha nagyítón keresztül nézzük, a jégkristályok erősen megnyúlt hatszögletű prizmák alakúak. Sok hatágú „csillag” van köztük. Ezek szeszélyes csoportba rendezett tűk, amelyek vékony csillagszerkezetet alkotnak. Növekedve és növekedve a jégtűk találkoznak egymással és elágaznak. Így alakulnak ki a fagyminták az ablaküvegen. A tudósok az elágazó kristályokat dendriteknek, azaz faszerűeknek nevezik. A természetben nemcsak jég, hanem egyes fémek (ezüst, vas, arany, réz) is alkotják őket. A dendritképződéshez gyors hűtés szükséges.

Következtetés

A kristályok ősidők óta lenyűgözték és meglepték az embereket. A művészek festményeiken ábrázolták őket, a költők dedikált verseiket. Beszédemet pedig egy verssel szeretném befejezni:

Vékony fénysugár fut végig a széleken, csillog a töréseknél és sarkoknál, és soha nem látott színű szikrákat szór, színeket váltva a szemünk láttára.

És a fénysugarak alatt a kristály, átlátszó Lélek életre kel, és a távolba küldi gyengéd válaszát, és csendesen, lassan melengeti a kezet.

Valami olyasmi jut eszembe, amit valahol hallottam, egy igaz történet, vagy talán egy igazi tündérmese.

hogy a kő a bolygó ősi gyermeke, és van benne kitartás, logika és intelligencia.

Úgy érzem, egy kőszív lüktet a kinyújtott kézben, és kinyitja az Igazság kapuját, és az ősi bölcsesség azt mondja nekem.

A természet csodái közül a kövek és ásványok világát a színek és formák fantasztikus sokszínűsége, harmóniája jellemzi. A tökéletesség szemben áll a törékenységgel, és a formák geometriája elbűvölő lehet. A természet a legtehetségesebb művész, munkái felbecsülhetetlenek, ősi energiával, erővel és isteni szépséggel ruházzák fel őket. A kövek világát több ezer fajta forma és szín képviseli. Egy ásvány szerkezete pedig sokszor csak mikroszkóp alatt látható, mivel a kristályos képződmények olyan kicsik, hogy szabad szemmel nem láthatók.

A kristályok sokfélesége ugyanolyan nagy, mint az emberi arcok változatossága. Hozzánk hasonlóan a kristályoknak is nemcsak egyéni megjelenésük van, hanem belső energiájuk is van. Minden kőnek megvan a maga karaktere és ereje. Az ásványok színe változatos és változékony, ez elsősorban a különböző elemek kristályrácsba való beépülésének köszönhető. Minden ásvány szintézis eredményeként jön létre, amely a fizika és a kémia szigorú törvényei szerint megy végbe.

A természet képzelete bizarr formákat kölcsönöz a kristályoknak, legyen az egy csomó mezolitikus szár, egy homokos gipszrózsa, egy titokzatos bizmutlabirintus vagy egy egész univerzum egy achát geódában. Nem meglepő, hogy ezek a kincsek áhított gyűjteményekké válnak. Ez alól én sem voltam kivétel. Ásványkészletem aligha nevezhető kollekciónak, de olyan számomra kedves köveket tartalmaz, amelyek már régóta velem vannak, erővel és inspirációval táplálva.

És ma szeretnék beszélni a fő és leggyakoribb kristálytípusokról: drúzokról, geodákról és egykristályokról.

drúzok(németről fordítva drúza"ecsetet" jelent)
- ez egy csomó összeolvadt kristály. Mindazonáltal nem minden kristályos növekedés tekinthető drúzának. A druseneket általában összeolvadt kristályokként értik, amelyek véletlenszerűen helyezkednek el egy alapon. A drusenben lévő kristályok mérete és száma változhat. Például egy drúzt, amelynek kristálymérete több milliméter, hívják kefe. Lapos talpú, középről oldalra irányított kristályokkal drúzt nevezünk virág. Az ilyen képződmények az üregek falát szegélyezik, a repedések falán nőnek, és nyílt sziklaüregekben találhatók. A kristályok drúza formájában lévő aggregátumok számos ásványra jellemzőek - kvarc, kalcit, fluorit, pirit, barit, földpát, gránát stb.

A drúz globálisabb értelemben kristályok halmaza, amelyek harmóniában és békében élnek együtt. Ez a fejlett társadalom megtestesülése, ahol minden tag egyedi és tökéletes, de mindannyian közös alapon élnek, közös problémákat oldanak meg. Mindegyik kristály hatással van szomszédaira mind saját energiájával, mind pedig azzal, amit szeretteitől kapott. Egymást töltve a druzy kristályok erőteljes energiát bocsátanak ki a környező térbe. A Drusen kiválóan alkalmas szobatisztításra, mert elnyelik, átalakítják és sugároznak energiát.

Geode(görögből geodák, ami azt jelenti: „földes”, „földszerű”)
- Ezek geológiai képződmények, kőzetek üregei, amelyek falát általában kristályok vagy szferulitos szerkezetek dúsai bélelik. A geodának bármilyen alakja lehet, de gyakrabban kerek vagy ellipszoid alakú. Méretük néhány millimétertől több méterig terjedhet. A legnagyobb geodák mérete elérheti az 1 métert is, és ún barlangok. Kicsi, 1 cm-nél kisebb méretűeket nevezünk mandulák. Különösen gyakoriak a kvarccsoportba tartozó ásványokból (ametiszt, hegyikristály, achát, citrin, kalcedon stb.) álló geodák, de sok más üregekben lerakódott ásványra is jellemzőek. A legnagyobb ametiszt geód (Uruguay császárnője) 2,5 tonna súlyú és több mint 3 méteres.

A geódák kerek formájuknak köszönhetően befelé gyűjtik az energiát, strukturálják, tisztítják és kristályokon keresztül sugározzák kifelé. A homorú forma és a többszörös kristályok miatt az energia felerősödik, de az egykristályokkal és drúzokkal ellentétben lágyabban bocsát ki. A geodákat sámánköveknek tekintik, és látomások megszerzésére és megváltozott állapotok elérésére szolgálnak. A geoda nemcsak otthonának díszítésére alkalmas, hanem arra is, hogy megtisztítsa a negatív energiáktól. A drúzokhoz hasonlóan a geódákat is fel lehet és kell tölteni a nap, a hold vagy a gyertya (tűz) energiájával.

Monokristály
- Ez egy különálló homogén kristály, amelynek folytonos kristályrácsa van. Az egykristály külső alakját a rács és a kristályosodás körülményei (főleg sebessége és egyenletessége) határozzák meg. A lassan növesztett egykristály szinte mindig jól körülhatárolható természetes vágást kap. Nagy kristályosodási sebesség mellett pedig egykristály helyett homogén polikristályok (vagy kristályszemcsék) keletkeznek, amelyek sok kis egykristályból állnak. A fazettált természetes egykristályok példái közé tartoznak a kvarc, kősó, izlandi spárga, gyémánt, topáz, fluorit stb. egykristályai.

A monokristályok kiváló koncentrátorok, vezetők és energiaátalakítók. A kétvégű egykristályok, ellentétben az egy csúcsú kristályokkal, egyszerre képesek mindkét irányban energiát vezetni. A litoterápiában az egykristályokat az energiacsatornák helyreállítására, a kő energiájának egyértelműen bizonyos szervek felé történő irányítására használják. A monokristályok képesek eltávolítani a negatív energiát, ugyanakkor új pozitív energiával töltik fel. Kiválóan alkalmasak a személyiség helyreállítására és strukturálására, egyesítik a tudatot és a szellemet.