Твердые тела Твердые тела АМОРФНЫЕ и КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ

Твердые тела

Твердые тела: АМОРФНЫЕ и КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ

Свойства аморфных тел

• Аморфные тела образуются при быстром остывании расплава.

• Есть ближний порядок, нет дальнего;

• Нет точки плавления.

• Физические свойства аморфных тел одинаковы по всем направлениям, это называется изотропия;

• Механические свойства - вязкоупругие: при ударах ведут себя как твёрдые вещества и раскалываются на куски; при очень продолжительном воздействии аморфные вещества текут.

Свойства кристаллов

Кристаллическая решетка – это математическая абстракция Кристаллическая структура – это физический объект

Кристаллы разделяют на 2 группы: Поликристаллы и монокристаллы

Поликристаллы

Поликристаллы состоят из множества монокристаллических зерен: Поликристаллы изотропны.

Монокристаллы

• Монокристаллы – единая кристаллическая решетка. • Монокристаллы анизотропны:

• Есть дальний порядок расположения атомов;

• Симметрия кристаллической решетки — свойство совмещаться с собой при пространственных перемещениях • Идеальный кристалл - периодически повторяющиеся в пространстве элементарные ячейки

• Существует 14 типов кристаллических решеток, называемых «решетки Бравэ» , они группируются в 7 систем, называемых «сингонии» .

• Каждая система имеет свои соотношения между сторонами элементарной ячейки a, b и c и кристаллографическими углами α, β и γ.

Решетки Бравэ • Разновидности: примитивная – (П), объемноцентрированная (ОЦ), гранецентрированная (ГЦ):

Соотношение между сторонами и углами для решеток Браве система Соотношение между сторонами Соотношение между углами Триклинная а≠b≠с α≠β≠γ Моноклинная а≠b≠с α=γ=90°≠β Ромбическая а≠b≠с α=β=γ=90° Тетрагональная а=b≠с α=β=γ=90° Кубическая а=b=с α=β=γ=90° Тригональная а=b=с α=β=γ<120°, ≠ 90° Гексагональная а=b≠с α=β=90°, γ=120°

Пример формы решеток Бравэ:

Индексы Миллера (кристаллографические индексы)

• Служат для обозначения атомных плоскостей; • Выражаются простыми числами в круглых скобках; • Общее обозначение плоскости: (hkl)

• Совокупность симметричных граней кристалла обозначается: {h k l}

• Равенство нулю индексов Миллера означает, что плоскости параллельны осям.

Координационное число • Это число ближайших однотипных соседних атомов. • Модели - система плотной упаковки шаров.

По физическим признакам кристаллы разделяются на четыре типа: • ионные, • атомные, • металлические, • молекулярные.

Ионные кристаллы

• Na. Cl, Cs. Cl, KBr и т. д. , а также Mg. O, Ca. O и т. д. • Силы взаимодействия между ионами – кулоновские. • Связь – ионная. • Кристалл представляет собой одну гигантскую молекулу.

Металлические кристаллы

• В узлах решетки - положительные ионы металла. • Валентные электроны отделяются от атомов и коллективизируются.

• Между положительными ионами , подобно молекулам газа, движутся «свободные» электроны

• Большинство металлов (Li, Na, К, Rb, Cs, Си, Ag, Pt, Аu) имеют кубическую решетку.

• Чаще всего металлы встречаются в виде поликристаллов.

Молекулярные кристаллы

Парафин, спирт; инертные газы (Ne, Аг, Кг, Хе) ; газы СО 2, N 2 твердом состоянии; лед; кристаллы брома Вг, иода I.

• Связь - ван-дер-ваальсовыми силами (обусловлены незначительным взаимным смещением электронов в электронных оболочках атомов. )

• Силы слабые, поэтому молекулярные кристаллы легко деформируются.

Атомные кристаллы

• Zn. S, Be. O и т. д. , Полупроводники — германий Ge и кремний Si, Алмаз, графит, графен, фуллерены. • В узлах кристаллической решетки - нейтральные атомы. • Связь – ковалентная.

Структурные формы углерода

Структура графена

Солитон

• СОЛИТОН - структурно устойчивая уединённая волна. • Солитоны ведут себя подобно частицам: при взаимодействии между собой или с другими возмущениями они не разрушаются, а расходятся, сохраняя свою структуру неизменной.

• Квантовая электронная волна, полученная путем генерации ультракоротких электрических импульсов, была названа левитоном. • Она распространяется без генерации шума или деформации, таким же способом, как и другие одиночные оптические и гидродинамические волны (солитоны).