Вещество называется твердым, если оно сохраняет объем и форму. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Вещество называется твердым, если оно сохраняет объем и форму.



В физике твердыми телами называются только такие вещества, у которых имеется кристаллическое строение.

Многие твердые тела в природе имеют гладкие плоские поверхности, расположенные под определенными углами. Такие тела называют монокристаллами. Частицы в монокристаллах (атомы, молекулы или ионы) имеют правильное расположение, т.е. образуют пространственную кристаллическую решетку. Точки в кристаллической решетке, соответствующие наиболее устойчивому положению равновесия частиц твердого тела, называются узлами решетки. Узлы решетки имеют правильное расположение, которое периодически повторяется внутри кристалла. Правильное расположение частиц в узлах решетки кристалла называется дальним порядком в расположении частиц.

Дальний порядок является причиной анизотропии кристаллов – зависимости свойств кристаллов от направления. Очень сильно от направления зависит механическая прочность кристаллов.

Большинство твердых веществ имеет поликристаллическое строение, т.е. они состоят из множества очень мелких кристаллов (кристаллитов), расположенных хаотично. Поэтому тело в целом является изотропным, т.е. имеет одинаковые свойства по всем направлениям.

В кристаллических веществах всегда имеются дефекты (дислокации, трещины, включения инородных атомов (рисунок 30) и т.д.)

Дефекты влияют на физические свойства кристаллических веществ: прочность, электропроводность и т.п.

 

 

В физике кристаллические структуры делят по характеру сил, действующих между частицами кристалла (т.е. по типу связей между частицами). Различают четыре типа кристаллических структур: ионную, атомную, молекулярную и металлическую.

Ионная кристаллическая структура характеризуется наличием положительных и отрицательных ионов в узлах решетки. Силами, удерживающими ионы в узлах, являются силы электрического притяжения и отталкивания между этими ионами. Эти силы относительно слабые. Расплавы и растворы таких веществ являются хорошими проводниками электрического тока. Примером могут служить кристаллы поваренной соли.

Атомная кристаллическая структура характеризуется наличием нейтральных атомов в узлах решетки, между которыми имеется ковалентная связь. При ковалентной связи каждые 2 атома удерживаются силами притяжения, возникающими при взаимном обмене двумя валентными электронами между этими атомами. Ковалентная связь создает весьма прочные кристаллы: алмаз, кварц.

Молекулярная кристаллическая структура характеризуется наличием в узлах решетки нейтральных молекул вещества. Силы, удерживающие молекулы в узлах решетки, являются силами межмолекулярного взаимодействия. Эти силы слабые. Примером может служить нафталин.

Металлическая кристаллическая структура отличается наличием в узлах решетки положительно заряженных ионов металла. Валентные электроны металлов слабо связаны с атомами. Эти электроны легко отрываются от атомов и образуют облака, перекрывающие сразу много атомов в кристаллической решетке. Они называются еще электронным газом, при расчетах которого можно использовать формулы для идеального газа. Электронный газ обуславливает высокую теплопроводность и электропроводность металлов. Отрицательно заряженный электронный газ удерживает ионы в узлах решетки и придает большую прочность металлу.

Полиморфизм

Очень многие вещества в кристаллическом состоянии могут существовать в двух или более модификациях, отличающихся физическими свойствами. Это явление называется полиморфизмом. Каждая модификация устойчива в определенном интервале температур и давлений. Так вода имеет девять кристаллических фаз, но только одна устойчива при атмосферном давлении.

При отвердевании упорядоченное расположение атомов или молекул в кристалле определяется действием сил межатомного или межмолекулярного взаимодействия. Тепловое движение частиц нарушают эту упорядоченную структуру. Поэтому при определенном сочетании давления и температуры реализуется тот тип укладки атомов или молекул, который в данном случае наиболее устойчив. Так из углерода при низких давлениях получается графит, а при высоких алмаз.

Применение кристаллов

Кристаллы широко применяются в науке и технике. Около 80% добываемых природных алмазов используются в технике (алмазный инструмент, опорные подшипники в часах и т.д.). Рубин также широко используется для изготовления опорных подшипников в часах и в рубиновых лазерах. Вся современная электроника построена на кристаллах кремния и германия.

Жидкие кристаллы

Некоторые органические вещества, молекулы которых имеют нитевидную форму или форму пластин, могут находиться в особом состоянии – обладать одновременно свойствами анизотропии и текучести. Это состояние, сочетающее свойства кристалла и жидкости, называют жидкокристаллическим.

Контрольные вопросы:

1. Что такое твердое вещество? Что такое монокристалл, и какими свойствами он обладает?

2. Расскажите о поликристаллическом строении вещества и о дефектах кристаллической решетки.

3. Какие виды кристаллических структур Вам известны? Расскажите об ионной кристаллической структуре. Приведите примеры.

4. Расскажите об атомной кристаллической структуре. Приведите примеры.

5. Расскажите о молекулярной кристаллической структуре. Приведите примеры.

6. Расскажите о металлической кристаллической структуре.

7. Что такое полиморфизм?

8. Расскажите о применении кристаллов в науке и технике.

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-09; просмотров: 459; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.201.64.238 (0.017 с.)