Kristal

Saznajte kako oblik kristala određuje različite minerale u obitelji

Saznajte kako oblik kristala određuje različite minerale u obitelji Minerali kristaliziraju prema jednom od sedam motiva, poznatim kao kristalni sustavi. Stvorio i producirao QA International. QA International, 2010. Sva prava pridržana. www.qa-international.com Pogledajte sve videozapise za ovaj članak

Kristal , bilo koji čvrsti materijal u kojem su atomi komponenata raspoređeni u određenom uzorku i čija pravilnost površine odražava njegovu unutarnju simetriju.



Klasifikacija

Definicija krute tvari čini se očitom; za krutinu se obično misli da je tvrda i čvrsta. Međutim, nakon pregleda definicija postaje manje jednostavna. Na primjer, kocka maslaca je tvrda nakon što se čuva u hladnjaku i očito je čvrsta. Nakon što je jedan dan ostala na kuhinjskom pultu, ista kocka postaje prilično mekana i nejasno je treba li maslac i dalje smatrati čvrstim materijalom. Mnogi se kristali ponašaju poput maslaca jer su tvrdi na niskim temperaturama, a meki na višim. Nazivaju se čvrstim tvarima na svim temperaturama ispod točke tališta. Moguća definicija krutine je objekt koji zadržava oblik ako se ne ometa. Važno pitanje je koliko dugo objekt zadržava oblik. Jako viskozna tekućina zadržava oblik sat vremena, ali ne godinu dana. Čvrsta tvar mora zadržati oblik dulje od toga.



Osnovne jedinice čvrstih tijela

Osnovne jedinice čvrstih tvari su ili atomi ili atomi koji su se kombinirali u molekule. Elektroni atoma kreću se u orbitama koje tvore strukturu ljuske oko jezgre. Ljuske se pune sustavnim redoslijedom, pri čemu svaka ljuska prima samo mali broj elektrona. Različiti atomi imaju različit broj elektrona, koji su raspoređeni u karakterističnoj elektroničkoj strukturi ispunjenih i djelomično ispunjenih ljuski. Raspored elektrona atoma određuje njegova kemijska svojstva. Svojstva krutina su obično predvidiva iz svojstava njihovih konstituirati atomi i molekule, a različite su strukture ljuske atoma odgovorne za raznolikost čvrstih tijela.

koje vrste religija postoje

Na primjer, sve zauzete ljuske atoma argona (Ar) su ispunjene, što rezultira sfernim atomskim oblikom. U čvrstom argonu atomi su raspoređeni prema najbližem pakiranju ovih sfera. Atom željeza (Fe), za razliku od toga, ima jednu elektronsku ljusku koja je samo djelomično ispunjena, što daje atomu magnetski moment. Dakle, kristalno željezo je magnet. Kovalentna veza između dva atoma ugljika (C) najjača je veza pronađena u prirodi. Ova čvrsta veza odgovorna je za stvaranje dijamanta najtvrđe čvrste materije.



Dugoročna i kratkoročna narudžba

Čvrsta supstanca je kristalna ako ima dugoročni poredak. Jednom kada su položaji atoma i njegovi susjedi poznati u jednom trenutku, mjesto svakog atoma poznato je točno kroz kristal. Većini tekućina nedostaje dugoročni poredak, iako mnogi imaju kratkoročni poredak. Kratki domet definiran je kao prvi ili drugi najbliži susjed atoma. U mnogim tekućinama atomi prvog susjeda raspoređeni su u istoj strukturi kao u odgovarajućoj krutini faza . Međutim, na udaljenostima koje su udaljene mnogo atoma, položaji atoma postaju nekorelirani. Te tekućine, poput vode, imaju poredak kratkog dometa, ali nemaju dalekometni poredak. Određene tekućine mogu imati poredak kratkog dometa u jednom smjeru, a redoslijed velikog dometa u drugom smjeru; te posebne tvari nazivaju se tekućim kristalima. Čvrsti kristali imaju redoslijed kratkog i dugog dometa.

Čvrste tvari koje imaju poredak kratkog dometa, ali im nedostaje dalekometni poredak, nazivaju se amorfnim. Može se izraditi gotovo bilo koji materijal amorfni brzim očvršćavanjem iz taline (rastopljeno stanje). Ovo je stanje nestabilno, a krutina će vremenom kristalizirati. Ako je vremenski okvir za kristalizaciju godina, tada se čini da je amorfno stanje stabilno. Naočale su primjer amorfnih krutina. U kristalnom siliciju (Si) svaki je atom tetraedrično vezan za četiri susjeda. U amorfnom siliciju (a-Si) postoji isti poredak kratkog dometa, ali se smjerovi veza mijenjaju na udaljenostima daljim od bilo kojeg atoma. Amorfni silicij je vrsta staklo . Kvazikristali su još jedna vrsta krutine kojoj nedostaje dalekometni poredak.

Većina čvrstih materijala koji se nalaze u prirodi postoje u polikristalnom obliku, a ne kao monokristal. Oni se zapravo sastoje od milijuna zrna (malih kristala) spakiranih kako bi ispunili sav prostor. Svako pojedinačno zrno ima drugačiju orijentaciju od svojih susjeda. Iako postoji dugoročni poredak unutar jednog zrna, na granici između zrna, redoslijed mijenja smjer. Tipični komad željeza ili bakra (Cu) je polikristalni. Monokristali metala su mekani i kovan , dok su polikristalni metali tvrđi i jači te su industrijski korisniji. Većina polikristalnih materijala može se pretvoriti u velike monokristale nakon produžene toplinske obrade. U prošlosti su kovači zagrijavali komad metala kako bi postao kovan: toplina čini da nekoliko zrna naraste uključivanjem manjih. Kovači bi savili omekšani metal u oblik i zatim ga neko vrijeme lupali; udaranje bi ga opet učinilo polikristalnim, povećavajući njegovu čvrstoću.



Kategorije kristala

Kristali su klasificirani u opće kategorije, kao što su izolatori, metali, poluvodiči i molekularne krutine. Jedan kristal izolatora obično je proziran i nalikuje komadu stakla. Metali su sjajni, osim ako nisu zahrđali. Poluvodiči su ponekad sjajni, a ponekad prozirni, ali nikad hrđavi. Mnogi se kristali mogu klasificirati kao jedna vrsta krutine, dok se drugi ponašaju srednje. Kadmij sulfid (CdS) može se pripremiti u čistom obliku i izvrstan je izolator; kada se kadmij sulfidu dodaju nečistoće, on postaje zanimljiv poluvodič. Čini se da je bizmut (Bi) metal, ali broj elektrona koji su dostupni za električno vođenje sličan je broju poluvodiča. Zapravo se bizmut naziva polumetal. Molekularne krutine obično su kristali nastali od molekula ili polimera. Mogu biti izolacijske, poluvodičke ili metalne, ovisno o vrsti molekula u kristalu. Nove se molekule kontinuirano sintetiziraju, a od mnogih se izrađuju kristali. Broj različitih kristala je ogroman.