Факторы, влияющие на зарождение кристаллов.

Раздел 9.

Факторы, влияющие на зарождение кристаллов.

Для начала кристаллизации нужно, чтобы зародыш (микроскопические фрагменты будущей структуры) достиг критической величины, т.е. содержал такое количество частиц, при котором присоединение следующей

частицы сделало бы разрастание зародыша более энергетически выгодным, чем его распад.

1) Это возможно с понижением температуры (в результате уменьшаются тепловые колебания), либо с повышением

концентрации вещества (приводит к увеличению вероятности встречи частиц друг с другом), т.е. возникновению зародышей.

2) Присутствие посторонних обломков кристаллов или пылинок, на поверхности сорбируются частицы, облегчая этим начало процесса кристаллизации.

Причина кристаллизации, т. е. перегруппировки беспорядочно расположенных частиц в регулярную кристаллическую постройку, заключается в том, что энергетически наиболее выгодно такое состояние, при котором силы, действующие на частицы, окажутся уравновешенными, а это достигается лишь в случае упорядоченного расположения материальных частиц.

Основы теории роста кристаллов. Молекулярно -кинетическая теория роста кристаллов. Особенности роста атомно-гладких и атомно-шероховатых граней кристалла. Спиральный рост кристаллов.

МКТ роста кристаллов Косселя и Странского.

Они рассматривали рост идеального кристалла при незначительном пересыщении, не учитывая несовершенств реальных кристаллов и влияния среды кристаллизации. Теория объяснила явления послойного роста кристаллов с позиций атомно-молекулярного состояния поверхности растущего кристалла, опираясь на энергетическую выгодность присоединения отдельных частиц вещества в зависимости от положения на свободной от дефектов поверхности кристалла.

Атомно-гладкие(АГ) - с изломами лишь в области ступенек.

Атомно-шероховатые(АШ) – с беспорядочное расположение частиц на грани.

АГ: растут путем послойного отложения веществ, то есть тангенциальным перемещением ступенек и остаются макроскопически плоскими. Рост –тангенциальный (скорость различна, растут в виде многогранников).

АШ: пов-ть грани в процессе роста перемещается по нормали к самой себе в каждой точке. Рост – нормальный (скорость примерно одинакова в разных направлениях, округлые формы).

Рост АШ требует преодоление потенциальных барьеров для встраивания атомов, рост АГ требует еще и образование ступеней.

На их поверхности всегда имеются нарушения — дефекты (винтовые дислокации). Тогда нарастание грани происходит путем навивания одного слоя на другой. И такой рост может происходить при сколь угодно малых пересыщениях. Дислокация – непрерывный источник возникновения слоев.

Зоны и пирамиды роста, газово-жидкие включения как типоморфные признаки кристаллов.

Признаки, указывающие на условия образования и роста кристаллов, называются типоморфными. Например, грани разных простых форм захватывают примеси из маточного раствора в различных количествах.

В результате кристалл оказывается как бы разбитым на секторы — пирамиды роста, основанием которых служат грани кристалла, а вершинами — точки, совпадающие с началом кристаллизации.

Если условия роста (например, температура, химический состав среды и т.д.) меняются периодически, то кристалл приобретает зональное строение. Зоны роста могут отличаться по окраске, прозрачности, наличию включений.

Газово-жидкие включения в виде пузырьков.

Нагревая кристалл доломита до момента гомогенизации содержимого пузырьков, можно определить температуру

кристаллизации, а следовательно, и условия кристаллообразования.

Геометрический отбор.

Преимущественное развитие получают лишь те кристаллы, направление максимальной скорости которых перпендикулярно к подложке. Такой процесс, названный А. В. Шубниковым принципом геометрического отбора, приводит к уменьшению числа растущих индивидов и примерно одинаковой их ориентации, т.е. возникновению на конечной стадии щетки.

Закономерные срастания кристаллов, в которых составляющие индивиды расположены вполне определенно, делятся на три типа: параллельные, эпитаксические и двойниковые.

-Параллельные сростки образуются одинаково ориентированными индивидами.

- Эпитаксические срастания кристаллов. Эпитаксия — это закономерно ориентированное нарастание кристаллов одного минерала на поверхность другого. Если на грань кристалла нарастают несколько индивидов, то они часто оказываются параллельно ориентированными. Если происходит ориентированное нарастание кристаллов одного и того же минерала, такое явление называется автоэпитаксией. Примером может служить скипетровидный кристалл кварца.

Условие: сходство кристаллических структур. PbS(галенит), Al₂O₃(корунд), ZnS(сфалерит)

-Двойниковые срастания кристаллов. Двойником называется - закономерный сросток двух кристаллов одного минерального вида, в котором плоскость срастания для каждого из них играет одну и ту же кристаллографическую роль, т. е. принадлежит обоим индивидам. CaSO₄*2H₂O

 

Раздел 9.

Факторы, влияющие на зарождение кристаллов.

Для начала кристаллизации нужно, чтобы зародыш (микроскопические фрагменты будущей структуры) достиг критической величины, т.е. содержал такое количество частиц, при котором присоединение следующей

частицы сделало бы разрастание зародыша более энергетически выгодным, чем его распад.

1) Это возможно с понижением температуры (в результате уменьшаются тепловые колебания), либо с повышением

концентрации вещества (приводит к увеличению вероятности встречи частиц друг с другом), т.е. возникновению зародышей.

2) Присутствие посторонних обломков кристаллов или пылинок, на поверхности сорбируются частицы, облегчая этим начало процесса кристаллизации.

Причина кристаллизации, т. е. перегруппировки беспорядочно расположенных частиц в регулярную кристаллическую постройку, заключается в том, что энергетически наиболее выгодно такое состояние, при котором силы, действующие на частицы, окажутся уравновешенными, а это достигается лишь в случае упорядоченного расположения материальных частиц.