Кристалдық зат және оның кеңістік торы деген не түсіндіріңіз

Кристалл – қарапайым бөлшектері (атомдары, иондары, молекулалары) кеңістік қырлар мен кристалдық торлардың геометриялық заңдылықтарына сәйкес реттеле орналасқан дене. Әдетте минерал кристалдары көпжақты пішіндер түзеді, бұл пішіндердің біршама тегіс немесе сәл-пал көмпимелеу жазықтары кристал жақтары деп аталса, сол жақтардың бір-бірімен шендесу сызықтары кристал қырлары деген атауға ие. Кристалдардың геометриялық дұрыс пішіндері имендену олардың ішкі құрылысындағы заңдылықтармен анықталады. Кристалдар ерітінділер мен балқымалар есебінен, немесе заттардың газсығымдалу және қатты күйінде қайтадан кристалдану процестері нәтижесінде қалыптасады.

Сонымен барша кристалдар көпжақты пішіндерді ғана иемденетін болғаны. Мұндай пішіндер кристалдардың ішкі құрылысын, яғни олардың кристалдық құрлымынан туындайды. Кристалдық құрылым дегеніміз кристалды құрайтын барша бөлшектер жиынтығының-атомдардың, иондардың, молекулалардың-кеңістіктегі орналасу болмысы. Кристалды заттардағы аталған материалдық бөлшектер сол заттардың кристалдық, яки кеңістік торы аумағында ретті түрде орналасқан түйіндері құрайды.

Табиғи минералды заттарға тән кристалдардың үш түрлі кристалдық торлары болуы мүмкін: 1) атомдық тор; мұндағы кристалдық тор түйіндерінде атомдар орналасқан. (мысалы, алмас немесе графит кристалдары) 2)иондық тор түйіндерін бондар иемденнеді (мысалы, ас тұзы, яки галит минералы;) 3) молекулалақ торларға жататын торлардың түйіндерінде молекулалар орын тебеді; кристалдық торлардың бұл түрі көбінесе органикалық қосындыларға тән.

2. Кристалдық тордың басты-басты құрам-бөлшектері түйіндерден қатарлардан және жайпақ жазықтардан тұрады. Әрбір нақтылы кристалл болмысында сөз болып отырған түйіндер сол кристалдардың ұштарында, қатарлар-кристалл қырларына, жайпақ жазықтықтар –кристалл жақтарына сәйкес келеді. Осы үш түсінік яғни кристалл жақтары, кристалл қырлары және кристалл ұштары сол кристалдың шектелу элементтері деп аталады, нақ осы элементтер кез-келген кристалдың геометриялық яки кеңістік болмысын анықтайды. Кристалдың геометриялық болмысына зер салып қарар болсаңыз, оның жақтары-көпжақтарды шектейтін жазықтықтар құралы-жақтардың тоғысу сызықтары екендігін байқаймыз; ал екі жазықтың бір-бірімен түйісу орны қосжақты бұрыш құрайтын болады.

Кристалдың шектелу элементтерінің бір-бірімен байланысы нақтылы заңдылыққа бағынышты, бұл заңдылық Эйлер теңдеуінен туындайды:

h+e=r+2;

мұндағы һ-кристалдағы жақтар саны, r-қырлар саны, е-ұштар саны.

Кристалды заттардың біртектілігі нақты кристалдың кез-келген өңірінің бір ғана қасиетті иемденуімен сипатталады, яғни ол өзінің бүкіл көлемі аумағында біртекті болып келеді. Алайда бұл қасиет тек қана өте таза кристалдарға, яғни физикалық, механикалық т.б. ақаулардан (жарықшақтылық, бөтен кірікпелерден көрініс беруі, бұңғырланған тұстарының байқалуы т.с.с.) ада кристалдарға ғана тән.

кристалдық тор деп – шартты түрде, түйіндерінде материалдық бөлшектер (иондар) орналасқан, түйіндердің арасы ойша сызықпен жалғасқан кеңістіктегі торды айтады.

Кристалдық тор құрылысын толық бейнелеу үшін оның бір дара бөлігін алып бір жазықтықта жатпайтын X, Y, Z координаталарының бойына орналастыралық (2.2- сурет). Мұндағы координатаның өстеріне параллель және бір-бірінен a, b, c қашықтықта жүргізілген жазықтықтар кристалды өзара тең және параллель бағдарланған көптеген параллелепипедтерге бөледі. Кристалдық тордың симметриясын, атомдардың орналасу ретін, тығыздығын, т.б. қасиеттерін сақтайтын ең кіші бөлігі (дара параллелепипед) элементар тор немесе торұя деп аталады.

Кристалдық тор құратын элементар торлардың барлығының сырт пішіні мен көлемі бірдей. Атомдар элементар торлардың тор түйіндеріне немесе тор орталықтарына, қабырғаларына орналасулары мүмкін. Егер атомдар тек тор түйініне орналасса ондай элементар тор қарапайым, егер басқалай орналасса күрделі деп аталынады.

параметрлері көрсетілген)g, b, a.2- сурет. Дара кристалдық тор (элементар тордың a, b, c,
Элементар торлардың сырт пішініне және ондағы атомдардың орналасу ретіне сүйеніп кристалдың геометриялық сипаттамасын, демек оның атомдық-кристалдық құрылымын зерттеуге болады.

бұрыштары жатады. Көптеген металдың атомдары көлемі орталықтанған текше тор, жағы орталықтанған текше тор, гексагональдіg, b, aКристалдық торды сипаттайтын параметрлерге a, b, c қабырғалары және X, Y, Z өстерінің арасындағы тығыз орналасқан тор, т.б. торлар құрайды. Кристалдық тордың өлшемі параметрлерімен анықталады. Параметрлер қатарына тор периоды, координациялық сан және т.б. жатады.

Элементарлы торға іргелес жатқан екі атомның арақашықтығы тор периоды деп аталады. Өлшемі нанометр, 1нм=10^-9 см. Тор периоды a, b, c әріптерімен белгіленеді.

Металдық байланысы бар заттарда атомдар симметриясы жоғары, тығыздығы жоғары, ықшамды кристалдық торлар құрады. Жалпы кристалдық торлардағы кез келген жеке атомның төңірегінде бірдей қашықтықта орналасқан көрші атомдарының саны – кристалдық тордың координациялық саны (К) деп аталады. Ол атомдардың кеңістікте, координациялық сфераның ішінде орналасу ретін көрсетеді.

Қатты заттарда атомдардың 14 элементар торы кездеседі. Олардың ішінде металдар көбінесе көлемдік центрленген куб (КЦК), беттік центрленген куб (БЦК), гексагональді тығыз торға (ГТТ) кристалданады (2.3-сурет).

Кристалдық торы КЦК металдарға (К= 8) - K, Na, W, V, α-Fe, Cr, Nb, БЦК металдарға (К= 12) - Cu, Pb, Pt, Al, Ag, Au, β-Fe, ГТТ металдарға (К= 12) - Mg, Be, Cd, Zn, Os, α-Ti жатады.

а) көлемдік центрленген кубтық тор; б) беттік центрленген кубтық тор; в) гексагональді тығыз тор.

2.3 – сурет. Кристалдық тор типтері

Кристалдық тор – кристалл заттардағы атомдардың, иондардың, молекулалардың белгілі бір ретпен орналасуы. Кристалдық тор бір-біріне тығыз орналасқан параллелепипедтерден немесе кубтардан тұрады. Параллелепипед пен кубтар кристалдық тордың ұяшығы болып табылады. Атомдар, иондар немесе молекулалар орналасқан параллелепипедтің төбелері (бұрыштары) кристалдық тордың түйіндері, ал олар арқылы өтетін түзу сызықтары қатарлары деп аталады. Бір қатарда жатпайтын үш түйін арқылы өтетін жазықтықты жазық торап дейді. Элементар ұяшықтың үш бағыттағы сызықтық өлшемдері мен оның жақтарының аралық бұрыштары кристалдық тордың параметрлері болып табылады. Кристалдық тордың өлшемдері, атомдары менмолекулалардың орналасуы рентгенография, электронография, нейтронография көмегімен анықталады. Кристалдық тор статистикалық тұрғыдан тұрақсыз болады, атомдар мен иондар өзінің тепе-теңдік қалпынан белгілі бір амплитудада тербеліп тұрады. Температура өскен сайын бұл тербеліс артады, ал балқу температурасына жеткенде, кристалдық тор ыдырап, зат сұйықтыққа айналады.^[1].^[2]

· Брав торлары

·

·

·

·

Түрлері[өңдеу]

Кез келген затты қатты күйіне айналдыруға болады. Ал қатты заттар кристалдық торларының болуымен сипатталады. Кристалдық торлар деп - түйіндеріндегі бөлшектер белгілі бір ара қашықтықтан кейін жүйелі қайталанатын ретті құрылымды айтамыз. Егер заттың құрамында құрылыс бірліктері ретсіз орналасса, зат аморфты болады. Кристалдық торлар түйіндеріндегі бөлшектердің табиғатына қарай жіктеледі. Олардың төрт түрі белгілі.

Бұл кестеден мынаны көруге болады:

· 1. Атомдық кристалдық торлы заттарда (а) байланыс ковалентті, оны үзу үшін арнайы химиялық реакциялар жүргізу қажет. Қалыпты жағдайда олардың барлығы қатты, балқу температуралары жоғары, ерігіштігі өте нашар заттар.

· 2. Молекулалық кристалдық торлы заттар (ә) түйіндерінде молекулалар орналасқан, ал молекулааралық тартылыс күші өте аз болуына байланысты мұндай кристалдық торлы заттардың көпшілігі қалыпты жағдайда газ күйінде кездеседі. Оларды қыздырғанда оңай балқиды немесе температура әсерінен ыдырап кететін беріктігі нашар қосылыстарға жатады.

· 3. Ионды кристалдық тop (б) түйіндерінде иондар орналасқан, олар суда жақсы ериді, ерітінділері мен балқындылары электр тоғын жақсы өткізетін қатты заттар.

· 4. Металдық кристалдық тop (в); Металдарда металдық байланыстар болады, себебі кристалдық торларының түйіндерінде металл атомдары мен иондар орналасқан, ал металдың көлемінде электрон бұлттары (валенттілік электрондар оңай белініп шығады, өйткені олар ядромен нашар байланысқан) еркін қозғалып жүреді. Осы электрондар металдық қасиеттерді анықтайды:

· а) жоғары жылу және электрөткізгіштік

· ә) металдық, жылтыр

б) созылғыштық, тапталғыштық.

Үш өлшемді кеңістікте үнемі (периодты түрде) қайталанумен сипатталатын бөлшектердің орналасуы кеңістіктік тор деп аталады. Бөлшектер орналасқан нүктелер кристалдық тордың түйiндерi деп аталады.

Кристалды денелерді екі топқа бөліп қарастыруға болады: монокристалдар және поликристалдар. Монокристалдар – бөлшектері біртұтас кристалдық тор құратын қатты денелер. Монокристалдардың кристалдық құрылымын сыртқы пішініне қарап айтуға болады. Бір типтегі монокристалдардың сыртқы пішіні әр түрлі болғанына қарамастан онда тиiстi қырлардың арасындағы бұрыштар тұрақты болады.

Бұл 1669 жылы Николай Стенон ашқан бұрыштың тұрақтылық заңы және кристаллографияның осы бiрiншi сандық заңы былай тұжырымдалады: бір типтегі заттың барлық кристалдарында бiрдей жағдайда (температура және қысым бiрдей болғанда) сәйкес кристалл қырларының арасындағы бұрыштар тұрақты болады.

Бұрыштардың тұрақтылық заңы кристалдық көпқырлылардың сан қилы пішіндерін қырлар арасындағы бұрыштар жиынтығына келтіруге және оларды проекция көмегімен бейнелеуге мүмкіндік береді. Рентгендік сәулесі дифракциясын және рентгеноқұрылымды талдау ашылғанға дейін кристалдарды бір бірінен тек қырлары арасындағы бұрыштар арқылы ғана сипаттап және бір-бірінен ажырата білген.

·

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: