Krištáľ

Naučte sa, ako tvar kryštálov určuje rôzne minerály v rodinách

Dozviete sa, ako tvar kryštálov určuje rôzne minerály v rodinách. Minerály kryštalizujú podľa jedného zo siedmich motívov známych ako krištáľové systémy. Vytvorené a vyrobené spoločnosťou QA International. QA International, 2010. Všetky práva vyhradené. www.qa-international.com Zobraziť všetky videá k tomuto článku

Krištáľ , akýkoľvek pevný materiál, v ktorom sú atómy zložiek usporiadané do určitého vzoru a ktorého povrchová pravidelnosť odráža jeho vnútornú symetriu.



Klasifikácia

Definícia tuhej látky sa javí ako zrejmá; pevná látka sa všeobecne považuje za tvrdú a pevnú. Po kontrole sa však definícia stáva menej jednoznačnou. Napríklad kocka masla je po uskladnení v chladničke tvrdá a je zjavne tuhá. Po tom, čo zostane deň na kuchynskej linke, rovnaká kocka celkom zmäkne a nie je jasné, či by sa maslo malo stále považovať za tuhé. Mnoho kryštálov sa správa ako maslo v tom, že sú tvrdé pri nízkych teplotách, ale mäkké pri vyšších teplotách. Nazývajú sa tuhé látky pri všetkých teplotách pod bodom topenia. Možnou definíciou telesa je objekt, ktorý si zachová svoj tvar, ak ho nerušite. Relevantnou otázkou je, ako dlho si objekt udržuje svoj tvar. Vysoko viskózna tekutina si zachováva svoj tvar hodinu, ale nie rok. Tuhá látka si musí udržať svoj tvar dlhšie.



Základné jednotky tuhých látok

Základné jednotky pevných látok sú buď atómy alebo atómy, ktoré sa spojili do molekúl. Elektróny atómu sa pohybujú na obežných dráhach, ktoré vytvárajú štruktúru jadra okolo jadra. Škrupiny sú plnené systematicky, pričom každá škrupina obsahuje len malý počet elektrónov. Rôzne atómy majú rôzny počet elektrónov, ktoré sú distribuované v charakteristickej elektronickej štruktúre naplnených a čiastočne naplnených škrupín. Usporiadanie elektrónov atómu určuje jeho chemické vlastnosti. Vlastnosti pevných látok sú zvyčajne predvídateľné z vlastností ich pevných látok konštituovať atómy a molekuly a rôzne štruktúrne štruktúry atómov sú preto zodpovedné za rôznorodosť tuhých látok.

kde sa narodila manželka Donalda Trumpa?

Naplnia sa napríklad všetky obsadené škrupiny atómu argónu (Ar), čoho výsledkom je sférický atómový tvar. V tuhom argóne sú atómy usporiadané podľa najbližšieho obalu týchto gúľ. Atóm železa (Fe) má naproti tomu jeden elektrónový obal, ktorý je naplnený iba čiastočne, čo dáva atómu čistý magnetický moment. Kryštalické železo je teda magnet. Kovalentná väzba medzi dvoma atómami uhlíka (C) je najsilnejšou väzbou v prírode. Táto silná väzba je zodpovedná za to, aby sa diamant stal najtvrdšie pevným.



Objednávka na dlhé a krátke vzdialenosti

Pevná látka je kryštalická, ak má rádové usporiadanie. Keď sú v jednom bode známe polohy atómu a jeho susedov, miesto každého atómu je známe presne v celom kryštáli. Väčšine tekutín chýba objednávka na veľké vzdialenosti, aj keď mnohé z nich majú objednávku na krátku vzdialenosť. Krátky dosah je definovaný ako prvý alebo druhý najbližší sused atómu. V mnohých kvapalinách sú prvý susedné atómy usporiadané v rovnakej štruktúre ako v zodpovedajúcej pevnej látke fáza . Vo vzdialenostiach, ktoré sú vzdialené veľa atómov, však polohy atómov nekorelovajú. Tieto tekutiny, ako napríklad voda, majú rádovo krátke vzdialenosti, ale chýba im. Určité kvapaliny môžu mať rád krátkeho dosahu v jednom smere a diaľkové vzdialenosti v inom smere; tieto špeciálne látky sa nazývajú tekuté kryštály. Pevné kryštály majú rád krátkeho aj dlhého dosahu.

Tuhé látky, ktoré majú poradie krátkeho dosahu, ale chýba im rádové, sa nazývajú amorfné. Vyrobiť sa dá takmer akýkoľvek materiál amorfný rýchlym stuhnutím z taveniny (roztavený stav). Tento stav je nestabilný a pevná látka časom vykryštalizuje. Ak je časový rámec pre kryštalizáciu roky, potom sa amorfný stav javí ako stabilný. Okuliare sú príkladom amorfných pevných látok. V kryštalickom kremíku (Si) je každý atóm tetraedrálne viazaný k štyrom susedom. V amorfnom kremíku (a-Si) existuje rovnaké poradie krátkeho dosahu, ale smery väzby sa menia vo vzdialenostiach ďalej od ľubovoľného atómu. Amorfný kremík je typ sklo . Kvazikryštály sú ďalším typom pevných látok, ktoré postrádajú usporiadanie na veľké vzdialenosti.

Väčšina tuhých materiálov, ktoré sa nachádzajú v prírode, existuje skôr v polykryštalickej forme ako ako jediný kryštál. V skutočnosti sú zložené z miliónov zŕn (malých kryštálov) zabalených dohromady, aby vyplnili celý priestor. Každé jednotlivé zrno má inú orientáciu ako jeho susedia. Aj keď v rámci jedného zrna existuje rad na veľké vzdialenosti, na hranici medzi zrnami mení usporiadanie smer. Typický kus železa alebo medi (Cu) je polykryštalický. Monokryštály kovov sú mäkké a tvárny , zatiaľ čo polykryštalické kovy sú tvrdšie a pevnejšie a sú priemyselne užitočnejšie. Z väčšiny polykryštalických materiálov sa dajú po dlhšom tepelnom spracovaní vyrobiť veľké monokryštály. V minulosti kováči ohrievali kus kovu, aby bol tvarovateľný: teplo spôsobí, že niekoľko zŕn narastie začlenením menších. Kováči ohli mäkčený kov do tvaru a potom ho chvíľu búchali; búšenie by ho urobilo opäť polykryštalickým, čím by sa zvýšila jeho pevnosť.



Kategórie kryštálov

Kryštály sú klasifikované vo všeobecných kategóriách, ako sú izolátory, kovy, polovodiče a tuhé látky. Jediný kryštál izolátora je zvyčajne priehľadný a pripomína kúsok skla. Kovy sú lesklé, pokiaľ nehrdzavejú. Polovodiče sú niekedy lesklé a niekedy priehľadné, ale nikdy nie sú hrdzavé. Mnoho kryštálov možno klasifikovať ako jeden typ pevnej látky, zatiaľ čo iné sa vyznačujú intermediárnym správaním. Sulfid kademnatý (CdS) je možné pripraviť v čistej forme a je vynikajúcim izolátorom; keď sa do sulfidu kademnatého pridajú nečistoty, stane sa z nich zaujímavý polovodič. Bizmut (Bi) sa javí ako kov, ale počet elektrónov dostupných na elektrické vedenie je podobný ako u polovodičov. V skutočnosti sa bizmut nazýva polokov. Molekulárne tuhé látky sú zvyčajne kryštály vytvorené z molekúl alebo polymérov. Môžu byť izolačné, polovodivé alebo kovové v závislosti od typu molekúl v kryštáli. Neustále sa syntetizujú nové molekuly a z mnohých sa vyrábajú kryštály. Počet rôznych kryštálov je obrovský.