კრისტალები არის მყარი სხეულები რეგულარული გეომეტრიული ფორმის მქონე. სტრუქტურას, რომლის შიგნითაც მოწესრიგებული ნაწილაკებია განლაგებული, ბროლის ბადე ეწოდება. ნაწილაკების მდებარეობის წერტილებს, რომლებშიც ისინი ირხევიან, ბროლის ბადის კვანძები ეწოდება. ყველა ეს სხეული იყოფა მონოკრისტალებად და პოლიკრისტალებად.
რა არის ერთკრისტალები
ერთკრისტალები არის ერთკრისტალები, რომლებშიც ბროლის გისოსს აქვს მკაფიო რიგი. ხშირად ერთკრისტალს აქვს რეგულარული ფორმა, მაგრამ ეს თვისება არ არის სავალდებულო კრისტალის ტიპის განსაზღვრისას. მინერალების უმეტესობა ერთკრისტალებია.
გარე ფორმა დამოკიდებულია ნივთიერების ზრდის ტემპზე. ნელი ზრდით და მასალის ერთგვაროვნებით, კრისტალებს აქვთ სწორი ჭრა. საშუალო სიჩქარით, ჭრა არ არის გამოხატული. კრისტალიზაციის მაღალი სიჩქარით იზრდება პოლიკრისტალები, რომლებიც შედგება მრავალი ერთკრისტალისგან.
ერთკრისტალების კლასიკური მაგალითებია ბრილიანტი, კვარცი,ტოპაზი. ელექტრონიკაში განსაკუთრებული მნიშვნელობა ენიჭება ერთკრისტალებს, რომლებსაც აქვთ ნახევარგამტარების და დიელექტრიკის თვისებები. ერთკრისტალების შენადნობები ხასიათდება გაზრდილი სიმტკიცეთ. ულტრასუფთა ერთკრისტალებს აქვთ იგივე თვისებები, მიუხედავად წარმოშობისა. მინერალების ქიმიური შემადგენლობა დამოკიდებულია ზრდის ტემპზე. რაც უფრო ნელა იზრდება ბროლი, მით უფრო სრულყოფილია მისი შემადგენლობა.
პოლიკრისტალები
ერთკრისტალები და პოლიკრისტალები ხასიათდებიან მაღალი მოლეკულური ურთიერთქმედებით. პოლიკრისტალი შედგება მრავალი ერთკრისტალისგან და აქვს არარეგულარული ფორმა. მათ ზოგჯერ კრისტალებს უწოდებენ. ისინი ჩნდებიან ბუნებრივი ზრდის შედეგად ან იზრდებიან ხელოვნურად. პოლიკრისტალები შეიძლება იყოს შენადნობები, ლითონები, კერამიკა. ძირითადი მახასიათებლები შედგება ერთკრისტალების თვისებებისგან, მაგრამ მარცვლის ზომებს, მათ შორის მანძილს და მარცვლის საზღვრებს დიდი მნიშვნელობა აქვს. საზღვრების არსებობისას პოლიკრისტალების ფიზიკური მახასიათებლები მნიშვნელოვნად იცვლება, სიძლიერე მცირდება.
პოლიკრისტალები წარმოიქმნება კრისტალიზაციის, კრისტალური ფხვნილების ცვლილების შედეგად. ეს მინერალები ნაკლებად სტაბილურია, ვიდრე ერთკრისტალები, რაც იწვევს ცალკეული მარცვლების არათანაბარ ზრდას.
პოლიმორფიზმი
ერთკრისტალები არის ნივთიერებები, რომლებიც შეიძლება არსებობდნენ ერთდროულად ორ მდგომარეობაში, რომლებიც განსხვავდებიან მათი ფიზიკური თვისებებით. ამ თვისებას პოლიმორფიზმი ეწოდება.
ამავდროულად, ნივთიერება ერთ მდგომარეობაში შეიძლება იყოს უფრო სტაბილური, ვიდრე მეორე. როდესაც გარემო პირობები იცვლება, სიტუაცია შეიძლებაცვლილება.
პოლიმორფიზმი შემდეგი ტიპისაა:
- რეკონსტრუქცია - დაშლა ხდება ატომებსა და მოლეკულებში.
- დეფორმაცია - სტრუქტურა შეცვლილია. ხდება შეკუმშვა ან გაჭიმვა.
- Shift - სტრუქტურის ზოგიერთი ელემენტი ცვლის მდებარეობას.
კრისტალური თვისებები შეიძლება შეიცვალოს შემადგენლობის უეცარი ცვლილებით. პოლიმორფიზმის კლასიკური მაგალითია ნახშირბადის მოდიფიკაცია. ერთ მდგომარეობაში ეს არის ბრილიანტი, მეორეში კი გრაფიტი, სხვადასხვა თვისებების მქონე ნივთიერებები.
ნახშირწყლების ზოგიერთი ფორმა გაცხელებისას გადაიქცევა გრაფიტად. თვისებების ცვლილებები შეიძლება მოხდეს ბროლის გისოსების დეფორმაციის გარეშე. რკინის შემთხვევაში ზოგიერთი კომპონენტის ჩანაცვლება იწვევს მაგნიტური თვისებების გაქრობას.
კრისტალური სიმტკიცე
თანამედროვე ტექნოლოგიაში გამოყენებულ ნებისმიერ მასალას აქვს საბოლოო სიმტკიცე. ნიკელის, ქრომის და რკინის შენადნობას აქვს უდიდესი სიმტკიცე. ლითონების სიმტკიცის გაზრდა გააუმჯობესებს სამხედრო და სამოქალაქო აღჭურვილობას. გაზრდილი აცვიათ წინააღმდეგობა გამოიწვევს უფრო ხანგრძლივ მომსახურებას. ამ მიზეზით, მეცნიერები დიდი ხნის განმავლობაში სწავლობდნენ ერთკრისტალების სიძლიერეს.
სუფთა ერთკრისტალები არის კრისტალები იდეალური ბროლის ბადით, შეიცავს მცირე რაოდენობის დეფექტებს. დეფექტების რაოდენობის შემცირებით, ლითონების სიძლიერე რამდენჯერმე იზრდება. ამავდროულად, ლითონის სიმკვრივე თითქმის იგივე რჩება.
ერთკრისტალები იდეალური გისოსებით მდგრადია მექანიკური სტრესის მიმართ დნობის წერტილამდე. ნუ შეცვლითდრო. ყველაზე ხშირად, ასეთ ერთკრისტალებს აქვთ ნულოვანი დისლოკაცია. მაგრამ ეს არჩევითი პირობაა. სიძლიერე აიხსნება იმით, რომ მიკრობზარები იქმნება იმ ადგილებში, სადაც არის ყველაზე მეტი დისლოკაციები. და მათი არყოფნის შემთხვევაში ბზარები არსად ჩანს. ეს ნიშნავს, რომ ერთკრისტალი ინარჩუნებს მანამ, სანამ მისი სიძლიერის ზღვარი არ გადააჭარბებს.
ხელოვნური ერთკრისტალები
ერთკრისტალების გაზრდა შესაძლებელია მეცნიერების ამჟამინდელ დონეზე. ლითონის დამუშავებისას, მისი შემადგენლობის შეცვლის გარეშე, შეგიძლიათ შექმნათ ერთი კრისტალი, რომელსაც აქვს უსაფრთხოების მაღალი ზღვარი.
არსებობს 2 ცნობილი მეთოდი ერთკრისტალების წარმოებისთვის:
- სუპერ მაღალი წნევის და ლითონის ჩამოსხმა;
- კრიოგენული წნევა.
პირველი მეთოდი პოპულარულია მსუბუქი ლითონების დასამუშავებლად. ლითონის სისუფთავისა და მზარდი წნევის გათვალისწინებით, თანდათან გამოჩნდება ახალი ლითონი, რომელსაც აქვს იგივე თვისებები, მაგრამ გაზრდილი სიძლიერით. გარკვეულ პირობებში შესაძლებელია ერთი ბროლის მიღება იდეალური გისოსით. მინარევების არსებობის შემთხვევაში, არსებობს შესაძლებლობა, რომ ბროლის ბადე იდეალური არ იყოს.
მძიმე მეტალებში, წნევის მატებასთან ერთად, ხდება სტრუქტურის შეცვლის პროცესი. ერთკრისტალი ჯერ არ აღმოჩნდა, მაგრამ ნივთიერებამ შეიცვალა თვისებები.
კრიოგენული ჩამოსხმა ეფუძნება კრიოგენული სითხეების წარმოებას. კრისტალიზაცია არ ხდება მაგნიტური ველის გავლენის ქვეშ. ნახევრადკრისტალური ფორმა ელექტრული დამუხტვის შემდეგ კრისტალად იქცევა.
ბრილიანტიდა კვარცი
ალმასის თვისებები ემყარება იმ ფაქტს, რომ ის არის ატომური კრისტალური ბადის მქონე ნივთიერება. ატომებს შორის კავშირი განსაზღვრავს ალმასის სიძლიერეს. მუდმივ პირობებში ბრილიანტი არ იცვლება. როდესაც ვაკუუმს ექვემდებარება, ის თანდათან იქცევა გრაფიტად.
კრისტალების ზომები მნიშვნელოვნად განსხვავდება. სინთეზურად მოყვანილ ბრილიანტებს აქვთ კუბური სახეები და გამოიყურებიან განსხვავებული მათი კოლეგებისგან. ალმასის თვისებები გამოიყენება მინის დასაჭრელად.
კვარცის კრისტალები ყველგან გვხვდება. მინერალი ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებულია. კვარცი ჩვეულებრივ უფეროა. თუ ქვის შიგნით ბევრი ბზარია, მაშინ ის თეთრია. როდესაც სხვა მინარევები ემატება, ის ფერს იცვლის.
კვარცის კრისტალები გამოიყენება მინის წარმოებაში, ულტრაბგერის შესაქმნელად, ელექტრო, რადიო და სატელევიზიო მოწყობილობებში. ზოგიერთი ჯიში გამოიყენება სამკაულებში.
ერთკრისტალების სტრუქტურა
მყარ მდგომარეობაში მყოფ ლითონებს აქვთ კრისტალური სტრუქტურა. ერთკრისტალების სტრუქტურა არის ალტერნატიული ატომების გაუთავებელი სერია. სინამდვილეში, ატომების მოწესრიგება შეიძლება დაირღვეს თერმული ეფექტების, მექანიკური ან სხვა მრავალი მიზეზის გამო.
კრისტალური გისოსები გვხვდება 3 ტიპის:
- ვოლფრამის ტიპი;
- სპილენძის ტიპი;
- მაგნიუმის ტიპი.
აპლიკაცია
ხელოვნური ერთკრისტალები არის ახალი თვისებების მქონე მასალის მიღების შესაძლებლობა. ერთკრისტალების გამოყენების ფართობი ძალიან დიდია. კვარცი და სპარი ბუნებამ შექმნა, ნატრიუმის ფტორი კი ხელოვნურად გაიზარდა.
მონოკრისტალები არიანმასალები, რომლებიც გამოიყენება ოპტიკასა და ელექტრონიკაში. კვარცი და მიკა გამოიყენება ოპტიკაში, მაგრამ ძვირია. ხელოვნურ პირობებში შეგიძლიათ გაიზარდოთ ერთი ბროლი, რომელიც გამორჩეული იქნება სიწმინდით და სიმტკიცით.
ბრილიანტი გამოიყენება იქ, სადაც საჭიროა მაღალი სიმტკიცე. მაგრამ ის წარმატებით სინთეზირებულია ხელოვნურ პირობებში. სამგანზომილებიანი ერთკრისტალები იზრდება დნობისგან.
