Kristalle is soliede liggame met 'n gereelde geometriese vorm. Die struktuur waarbinne geordende deeltjies geleë is, word 'n kristalrooster genoem. Die liggingspunte van die deeltjies waarin hulle ossilleer word die nodusse van die kristalrooster genoem. Al hierdie liggame is verdeel in monokristalle en polikristalle.
Wat is enkelkristalle
Enkelkristalle is enkelkristalle waarin die kristalrooster 'n duidelike volgorde het. Dikwels het 'n enkele kristal 'n gereelde vorm, maar hierdie kenmerk is nie verpligtend wanneer die tipe kristal bepaal word nie. Die meeste minerale is enkelkristalle.
Die eksterne vorm hang af van die groeitempo van die stof. Met 'n stadige toename en die homogeniteit van die materiaal, het die kristalle die korrekte snit. By medium spoed word die sny nie uitgespreek nie. Teen 'n hoë kristallisasietempo groei polikristalle wat uit baie enkelkristalle bestaan.
Klassieke voorbeelde van enkelkristalle is diamant, kwarts,topaas. In elektronika is enkelkristalle, wat die eienskappe van halfgeleiers en diëlektrika het, van besondere belang. Allooie van enkelkristalle word gekenmerk deur verhoogde hardheid. Ultrasuiwer enkelkristalle het dieselfde eienskappe ongeag die oorsprong. Die chemiese samestelling van minerale hang af van die groeitempo. Hoe stadiger die kristal groei, hoe meer perfek is sy samestelling.
Polycrystals
Enkelkristalle en polikristalle word gekenmerk deur hoë molekulêre interaksie. 'n Polikristal bestaan uit baie enkelkristalle en het 'n onreëlmatige vorm. Hulle word soms kristalliete genoem. Hulle verskyn as gevolg van natuurlike groei of word kunsmatig gekweek. Polikristalle kan legerings, metale, keramiek wees. Die hoofkenmerke bestaan uit die eienskappe van enkelkristalle, maar korrelgroottes, die afstand tussen hulle en korrelgrense is van groot belang. In die teenwoordigheid van grense verander die fisiese eienskappe van polikristalle aansienlik, sterkte neem af.
Polikristalle word gegenereer as gevolg van kristallisasie, veranderinge in kristallyne poeiers. Hierdie minerale is minder stabiel as enkelkristalle, wat lei tot ongelyke groei van individuele korrels.
Polymorfisme
Enkelkristalle is stowwe wat in twee toestande gelyktydig kan bestaan, wat sal verskil in hul fisiese eienskappe. Hierdie kenmerk word polimorfisme genoem.
Terselfdertyd kan 'n stof in een toestand meer stabiel wees as 'n ander. Wanneer omgewingstoestande verander, kan die situasieverander.
Polymorfisme is van die volgende tipes:
- Rekonstruksie - verval vind plaas by atome en molekules.
- Vervorming - die struktuur is gewysig. Kompressie of strekking vind plaas.
- Shift - sommige elemente van die struktuur verander hul ligging.
Kristal-eienskappe kan verander met 'n skielike verandering in samestelling. Die klassieke voorbeeld van polimorfisme is koolstofmodifikasie. In een toestand is dit diamant, in 'n ander is dit grafiet, stowwe met verskillende eienskappe.
Sommige vorme van koolhidrate verander in grafiet wanneer dit verhit word. Veranderinge in eienskappe kan plaasvind sonder vervorming van die kristalrooster. In die geval van yster lei die vervanging van sommige komponente tot die verdwyning van magnetiese eienskappe.
Kristalsterkte
Enige materiaal wat in moderne tegnologie gebruik word, het 'n finale sterkte. 'n Legering van nikkel, chroom en yster het die grootste sterkte. Die verhoging van die sterkte van metale sal militêre en burgerlike toerusting verbeter. Verhoogde slytasieweerstand sal langer lewensduur tot gevolg hê. Om hierdie rede bestudeer wetenskaplikes al lank die sterkte van enkelkristalle.
Suiwer enkelkristalle is kristalle met 'n ideale kristalrooster, bevat 'n klein aantal defekte. Met 'n afname in die aantal defekte, neem die sterkte van metale 'n paar keer toe. Terselfdertyd bly die digtheid van die metaal amper dieselfde.
Enkelkristalle met 'n ideale rooster is bestand teen meganiese spanning tot by die smeltpunt. Moenie verander mettyd. Dikwels het sulke enkelkristalle 'n nul-ontwrigting. Maar dit is 'n opsionele voorwaarde. Sterkte word verklaar deur die feit dat mikrokrake gevorm word op plekke waar daar die grootste aantal ontwrigtings is. En in hul afwesigheid is daar nêrens vir krake om te verskyn nie. Dit beteken dat die enkelkristal sal hou totdat die drumpel van sy sterkte oorskry word.
kunsmatige enkelkristalle
Kweek enkelkristalle is moontlik op die huidige vlak van wetenskap. Wanneer jy metaal verwerk, sonder om die samestelling daarvan te verander, kan jy 'n enkele kristal skep wat 'n hoë veiligheidsmarge het.
Daar is 2 bekende metodes vir die vervaardiging van enkelkristalle:
- superhoëdruk en metaalgietwerk;
- kriogeniese druk.
Die eerste metode is gewild vir die verwerking van ligte metale. Gegewe die suiwerheid van die metaal en toenemende druk, sal 'n nuwe metaal geleidelik verskyn wat dieselfde eienskappe het, maar met verhoogde sterkte. Onder sekere omstandighede is dit moontlik om 'n enkele kristal met 'n ideale rooster te verkry. In die teenwoordigheid van onsuiwerhede is daar 'n moontlikheid dat die kristalrooster nie ideaal sal wees nie.
In swaar metale, met toenemende druk, vind die proses plaas om die struktuur te verander. Die enkelkristal het nog nie uitgedraai nie, maar die stof het eienskappe verander.
Kryogeniese gietwerk is gebaseer op die produksie van kryogeniese vloeistowwe. Kristallisasie vind nie onder die invloed van 'n magnetiese veld plaas nie. Die semi-kristallyne vorm word 'n kristal nadat dit elektries gelaai is.
Diamanten kwarts
Die eienskappe van diamant is gebaseer op die feit dat dit 'n stof met 'n atoomkristalrooster is. Die binding tussen atome bepaal die sterkte van 'n diamant. Onder konstante toestande verander die diamant nie. Wanneer dit aan 'n vakuum blootgestel word, verander dit geleidelik in grafiet.
Kristalgroottes verskil aansienlik. Sinteties gegroeide diamante het kubusvlakke en lyk anders as hul eweknieë. Die eienskappe van diamant word gebruik om glas te sny.
Kwartskristalle word oral gevind. Die mineraal is een van die algemeenste. Kwarts is gewoonlik kleurloos. As daar baie krake binne-in die klip is, dan is dit wit. Wanneer ander onsuiwerhede bygevoeg word, verander dit van kleur.
Kwartskristalle word gebruik in die vervaardiging van glas, om ultraklank te skep, in elektriese, radio- en televisietoerusting. Sommige variëteite word in juweliersware gebruik.
Struktuur van enkelkristalle
Metale in die vaste toestand het 'n kristallyne struktuur. Die struktuur van enkelkristalle is 'n eindelose reeks afwisselende atome. In werklikheid kan die ordening van atome versteur word as gevolg van termiese effekte, meganies of om 'n aantal ander redes.
Kristalroosters word in 3 tipes gevind:
- wolfram tipe;
- kopertipe;
- magnesiumtipe.
Aansoek
Kunsmatige enkelkristalle is 'n geleentheid om materiaal met nuwe eienskappe te verkry. Die toepassingsarea van enkelkristalle is baie groot. Kwarts en spar is deur die natuur geskep, terwyl natriumfluoried kunsmatig gekweek is.
Monokristalle ismateriaal wat in optika en elektronika gebruik word. Kwarts en mika word in optika gebruik, maar is duur. Onder kunsmatige toestande kan jy 'n enkele kristal groei, wat deur suiwerheid en sterkte onderskei sal word.
Diamant word gebruik waar hoë sterkte vereis word. Maar dit word suksesvol gesintetiseer in kunsmatige toestande. Driedimensionele enkelkristalle word uit smeltings gegroei.
