Дээрх нь "болор бүтэц" гэсэн ойлголтод дараах тодорхойлолтыг өгөх боломжийг бидэнд олгодог. Талст бүтэц нь болор тор үүсгэдэг орон зайн нарийн тодорхойлогдсон цэгүүдэд бөөмсийн дарааллаар тодорхойлогддог бүтэц юм. Энэхүү дараалал нь хатуу төлөвийн бүтэц, талст биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн хүчний шинж чанартай холбоотой үзэгдлүүдийг туршилтын болон онолын хувьд бүрэн судлах боломжийг олгодог.

Кристал бүр өөрийн гэсэн онцлог шинж чанартай байдаг анизотропимөн шингэн төлөвт шилжих тодорхой температур. Талстууд нь бөөмсийн байрлал дахь гадаад тэгш хэмээр тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь төв, тэнхлэг, тэгш хэмийн хавтгай гэсэн гурван тэгш хэмийн элемент байгаагаар илэрхийлэгддэг. Тэгш хэмийн төв -болорын гаднах гадаргууг холбосон бүх шулуун шугамын хагасыг хуваах цэг, түүгээр аль ч чиглэлд татсан. Тэгш хэмийн хавтгайболорыг толин тусгал дүрстэйгээ адил бие биетэйгээ холбоотой хоёр хэсэгт хуваадаг. Тэгш хэмийн тэнхлэг- энэ нь тодорхой өнцгөөр эргүүлэх үед шинэ байрлал нь өмнөхтэй бүрэн давхцдаг шугам юм. Илүү олон тэгш хэмийн элемент байх тусам болорын гаднах тэгш хэм өндөр байна. Төгс тэгш хэмтэй дүрс бол бөмбөг юм.

Одоогийн байдлаар тэгш хэмийн элементүүдийн (системийн) хослолд суурилсан талст хэлбэрийг бүхэлд нь долоон төрөл болгон бууруулж байна: ердийн (куб), тригональ, зургаан өнцөгт, тетрагональ, ромбик, моноклиник, триклиник. Хүснэгт 3.2. Кристалуудын ангиллыг системээр нь өгөв.

Хүснэгт 3.2. Кристалуудыг системээр нь ангилах

Доод системийн талстууд нь тэгш хэм багатай байдаг; Системийн дээд ангиллын талстууд нь болор торны илүү төгс хэлбэртэй байдаг тул оршин тогтнох тодорхой нөхцөлд илүү тогтвортой байдаг.

Талст төлөвт байгаа олон бодисууд тодорхойлогддог полиморфизм, өөрөөр хэлбэл янз бүрийн шинж чанартай хэд хэдэн талст бүтэц хэлбэрээр бодис оршин тогтнох чадвар. Энгийн бодисын полиморфизм гэж нэрлэдэг аллотропи. Нүүрстөрөгч (алмаз, бал чулуу), кварц (α-кварц, β-кварц), төмөр, вольфрам гэх мэт полиморф өөрчлөлтүүд мэдэгдэж байна.

Хэрэв хоёр өөр бодис нь ижил талст бүтэцтэй, ижил төстэй химийн томъёотой, бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хэмжээгээрээ тийм ч их ялгаатай биш бол холимог талст үүсгэж болно. Ийм бодисыг изоморф гэж нэрлэдэг ба холимог талст үүсгэх чадварыг изоморфизм гэж нэрлэдэг. Жишээ нь: каолинит Al 2 O 3 талстууд нь найрлага, бүтцийн хувьд төстэй боловч шинж чанараараа ялгаатай. 2SiO2. 2H 2 O, пирофилит Al 2 O 3. 4SiO2. 2H 2 O ба монтмориллонит Al 2 O 3. 4SiO2. 3H2O.

Жинхэнэ талстууд. Практик үйл ажиллагаандаа бид талст өсөлтийн тэнцвэрт нөхцлийн өөрчлөлт, талстжилтын явцад хольцыг барьж авах, түүнчлэн гадаргын дор үүссэн болор торны эвдрэл (гажиг) зэргээс ялгаатай бодит талстуудтай харьцдаг. янз бүрийн төрлийн гадны нөлөөллийн нөлөө.

Аморф бүтэц

Аморф бүтэц нь хатуу биетүүдийн физик төлөвүүдийн нэг юм Аморф бодис нь хоёр шинж чанараараа тодорхойлогддог. Нэгдүгээрт, хэвийн нөхцөлд ийм бодисын шинж чанар нь сонгосон чиглэлээс хамаардаггүй, өөрөөр хэлбэл. Тэд - изотроп. Хоёрдугаарт, температур нэмэгдэхийн хэрээр аморф бодис зөөлөрч, аажмаар шингэн төлөвт шилждэг. Яг хайлах цэг байхгүй байна.

Бодисын талст ба аморф төлөвт нийтлэг тохиолддог зүйл бол бөөмсийн хөрвүүлэх хөдөлгөөн байхгүй, тэнцвэрийн байрлалыг тойрон зөвхөн тэдгээрийн хэлбэлзлийн хөдөлгөөнийг хадгалах явдал юм. Тэдний хоорондох ялгаа нь талстуудад геометрийн тогтмол тор байдаг ба аморф бодис дахь атомуудын зохион байгуулалтад урт хугацааны дараалал байхгүй байдаг.

Бодисын аморф төлөв нь талсттай харьцуулахад үргэлж бага тогтвортой бөгөөд дотоод энергийн илүүдэлтэй байдаг. Үүнтэй холбоотойгоор тодорхой нөхцөлд аморф төлөвөөс талст төлөвт шилжих шилжилт аяндаа явагддаг.

Аморф төлөвт байгаа хатуу бодисыг хоёр аргаар олж авч болно. Эхний арга бол ион ба ковалент бүтэцтэй талст бодисын хайлалтыг хурдан хөргөх явдал юм. Ийм аморф биетүүдийн ердийн төлөөлөгчид бол силикат шил, битум, давирхай гэх мэт.

Хоёрдахь арга бол болор бүтцийг тараах явдал юм. Кристал биетүүдийн тархалтын үр дүнд аморфжуулсан дисперсүүд нь коллоид ба уусмал хэлбэрээр үүсдэг. Нурах эсвэл конденсацлах замаар дисперсүүд нь нэгтгэх төлөвөө өөрчилдөг. Жишээлбэл, хэт ханасан уусмал нь гель үүсгэж, полимер үүсгэх эсвэл талстжих боломжтой.

Аморф бодисыг vitroids (шил), дисперс систем, полимер гэж хуваадаг.

Витроидууд- Эдгээр нь шилэн бүтэцтэй аморф төлөвт хатуу биетүүд юм. Өмнө дурьдсанчлан, шил нь ихэвчлэн силикат хайлмалаас хурдан хөргөсний үр дүнд үүсдэг. Хурдан хөргөх нь захиалгат бүтцийг бий болгохоос сэргийлдэг. Ялангуяа молекулууд нь том хэмжээтэй, хөргөлтийн хурд өндөр байвал.

Лекц 10

Хатуу бодисын бүтэц. Кристал бүтцийг дүрслэх зарчим

Бидний эргэн тойрон дахь ихэнх бодисууд хатуу төлөвт байдаг. Зарим хатуу биетүүд нь гялалзсан, хүйтэн үед гажигтай байдаг - тэдгээрийг дараах байдлаар ангилдаг металлуудБусад нь ердийн болор нүүртэй, тунгалаг зүсэлттэй талстууд бөгөөд тэдгээрийн заримыг нь дараах байдлаар ангилдаг. давс,эсвэл ионы талстууд,зарим нь ковалент талстууд.Бусад хэд хэдэн хатуу бодисууд нь зөөлөн бөгөөд конденсацсан хийн молекулуудын олон шинж чанарыг хадгалдаг. Эдгээр нь молекулын талстууд юм.

Хатуу бодисын ажиглагдсан талст бүтэц (нэгж эсийн атомын зохион байгуулалт) нь атомуудын төвүүдийн координатын функцээр системийн хамгийн бага энергийн байрлалаар тодорхойлогддог. Ерөнхийдөө энэхүү багасгах нь атомын боломжит байрлалуудын багцын квант химийн тооцоог шаарддаг бөгөөд иймээс нэлээд төвөгтэй математикийн процедур юм. Гэсэн хэдий ч хэд хэдэн тохиолдолд (цэвэр ион, ван дер-Ваальс эсвэл металл талстууд дахь атом хоорондын харилцан үйлчлэлийн чиглэлгүй ханаагүй хүчээр) атомыг тодорхой хэмжээтэй хатуу бөмбөлөг гэж үзвэл талстуудын бүтцийн тодорхойлолтыг ихээхэн хялбарчилж болно. (өгөгдсөн төрлийн атом хоорондын харилцан үйлчлэлийн өгөгдсөн цэнэгийн төлөвт байгаа атомын шинж чанар) радиус. Ион ба ван дер-Ваальсийн холбоо бүхий талстуудын хувьд энэ аргыг илэрхий ойртуулсан хэдий ч атомууд бие биендээ электрон бүрхүүлийн мэдэгдэхүйц давхцах байдалд ойртох үед харилцан түлхэлтийн энерги огцом нэмэгдэх замаар зөвтгөгдөж болно. атом хоорондын том зайд энэ энергийн жижиг байдал.

Хатуу бодис нь шингэн ба хийн хэлбэрээс ялгаатай нь зүсэлтийн деформацид тэсвэртэй байдаг тул гадны хүчний нөлөөн дор бодис хэлбэрээ хадгалах боломжийг олгодог. Энэ шинж чанар нь атом хоорондын харилцан үйлчлэлийн урт хугацааны шинж чанартай нягт холбоотой бөгөөд хатуу биетийг бүрдүүлдэг бөөмсийн (атом, молекул эсвэл ион) эмх цэгцтэй зохион байгуулалтад хүргэдэг. Захиалгын дээд зэрэг - урт хугацааны захиалгаөөрөөр хэлбэл, хатуу биетийн аль ч цэгт бөөмсийн зөв байрлалыг хатуу үе үе давтах нь талстуудад тохиолддог бол аморф хатуу биетүүд зөвхөн тодорхойлогддог. илүү ойр1-р захиалга- хэд хэдэн атом хоорондын зайнаас илүүгүй зайд бөөмсийг тогтмол байрлуулах. Үүний үр дүнд аморф хатуу биетүүд нь талстуудаас ялгаатай нь шингэн төлөвт шилжих нь тасралтгүй явагддаг бөгөөд энэ утгаараа аморф биетүүдийг (жишээлбэл, шил) заримдаа хэт хөргөсөн шингэн гэж үздэг.

Молекул талст, ковалент талст, металл гэсэн гурван ангиллын бодисыг авч үзье.

Үелэх системийн элементүүдийн талстууд эдгээр ангиллын аль ангилалд хамаарахыг Зураг 1-д үзүүлэв. Молекулын талстыг тодорхой үүсгэдэг ердөө 15 элемент (хүснэгтийн баруун дээд талд), 70 орчим металл элемент (хүснэгтийн зүүн талд). Металл ба молекул талстуудын хооронд ковалент талстууд, түүнчлэн ангилахад хэцүү зарим хатуу бодисууд багтдаг. Зарим элементүүд (хүнцэл, сурьма гэх мэт) нь молекул болон металл хэлбэртэй байдаг. Фосфор нь ковалент болон молекул талстыг хоёуланг нь үүсгэдэг. Эдгээр хилийн элементүүд нь завсрын шинж чанараараа онцгой ач холбогдолтой бөгөөд бид тэдэнд онцгой анхаарал хандуулах болно.

Хоёр өөр металл бус нэгдлүүд нь үргэлж молекул эсвэл ковалент талстыг үүсгэдэг. Металл ба металл бус хоёрын хослол нь ихэвчлэн ион эсвэл ковалент талстыг үүсгэдэг. Хоёр металл нь нэг буюу хэд хэдэн металлын нэгдэл эсвэл (илүү олон удаа) металлын цуврал уусмал үүсгэж, нэг элемент нөгөөд уусдаг.

Металл бус талстуудын бүтцийн зүй тогтлыг тайлбарлав дүрэм (8-Н) Хьюм-Ротери,Үүний дагуу атомын зохицуулалтын дугаар (атомыг ойролцоох атомуудтай холбох бондын тоо) CN = 8 - Н, Хаана N‑үечилсэн хүснэгтийн богино хугацааны хувилбар дахь бүлгийн дугаар.

Дүрэм нь нэг ковалент холбоог гүйцэтгэдэг электрон октет ба электрон хосын тогтвортой байдлын талаархи санаан дээр үндэслэсэн тул дүрэм нь зөвхөн IV бүлгээс эхлэн үндсэн дэд бүлгийн элементүүдэд хүчинтэй байна.

Жишээлбэл, 6-р бүлгийн элементүүдийн талстуудад (S, Se) CN = 8 - 6 = 2; Иймээс бүтэц нь цагираг молекулууд (орторомб ба моноклин хүхэрт S8) эсвэл урт полимер гинж (хуванцар хүхэр ба селен дэх S¥) агуулсан байх болно. Цагираг ба гинжний атомууд хоорондоо ковалент холбоогоор холбогддог ба гинж ба цагирагуудын хооронд ван дер Ваалсын хүч үйлчилдэг.

VII бүлгийн элементүүдийн талстуудын хувьд CN = 8-7 = 1, энэ нь хоёр атомын молекулуудаас бүрдэх талстыг үүсгэдэг, жишээ нь I2. Молекул дахь атомууд нь ковалент холбоогоор холбогддог ба молекулууд нь ван дер Ваалсын хүчээр болор болж нийлдэг.

Гэсэн хэдий ч бүх энгийн талстууд молекулын төрлийн холбоогүй байдаг. Зөвхөн IV үндсэн дэд бүлгийн элементүүдийн хувьд (илүү нарийвчлалтай, C, Si, Ge) зөвхөн ковалент холбоо бүхий талстууд үүсч болно гэдгийг харж болно, учир нь зохицуулалтын дугаар нь 4 бөгөөд энэ нь дүрмийн 8-аас гаралтай. Н, болорын бүх атомыг гурван хэмжээст ковалент бондын сүлжээтэй холбоход хангалттай. Ийм энгийн талстуудын гол онцлог нь полиморфизмд өртөх хандлага бөгөөд үүний үр дүнд олон янзын шинж чанарыг харуулдаг (Зураг 2). Эдгээр элементүүдийн тогтвортой өөрчлөлтүүд нь механик шинж чанарын өндөр утгатай (Янгийн модуль, зүсэлтийн модуль, хүч чадал, хатуулаг), түүнчлэн хайлах, буцалгах өндөр температуртай ковалент талстууд юм. Ердийн жишээ: цахиур, түүний болор торонд (мөн алмаазан тор гэж нэрлэдэг) sp3 эрлийзжсэн төлөвт байгаа атом бүр хөрш зэргэлдээ цахиурын атомуудын тетраэдрээр хүрээлэгдсэн байдаг. Тетраэдр холбоосын ийм хатуу гурван хэмжээст сүлжээ нь болор торны өндөр тогтвортой байдлыг хангадаг. Талст цахиур нь өндөр хайлах цэг (1420 ° C), буцлах температур (3300 ° C), онцгой хүч чадал, химийн эсэргүүцэлтэй (ус ба хүчиллэг уусмалд уусдаггүй).

Хэвийн нөхцөлд байгаа ихэнх энгийн бөгөөд нарийн төвөгтэй бодисууд нь хатуу бодисууд байдаг гэж бид аль хэдийн хэлсэн. Хатуу биеийн химийн хамгийн чухал ажлуудын нэг нь хатуу биетүүдийн бүтэц, тэдгээрийн шинж чанаруудын хоорондын хамаарлыг тогтоох явдал юм.

Үүнийг сануулъя болор бүтэц нь болор дахь атомуудын тодорхой зохицуулалт юм.Энэ байршил нь цаг хугацаа, орон зайн дундаж үзүүлэлт бөгөөд болорын электрон эсвэл цөмийн нягтын дундаж статистикийн максимумтай тохирч байна.

Талст дахь атомуудын зохион байгуулалтын оновчтой математик хэлбэр, багцаар дүрсэлсэн атомын байрлалдотор болор торба 230-ын нэг орон зайн тэгш хэмийн бүлгүүд,нийцэж байна хамгийн тохиромжтой бүтэц.Бүрэн ялгах захиалгат бүтэц,атомын байрлал бүрийг ижил төрлийн атомууд бүрэн эзэлдэг ба эмх замбараагүй бүтэц,нэг төрлийн атомууд бүрэн эзэлдэггүй атомын байрлалууд байдаг. Кристал бүтцийн өөр өөр талуудыг өөр өөр хүрээнд авч үздэг бүтцийн загварууд.Орон нутгийн онцлог бичил бүтэцболор уулзах бодит бүтэц.Кристал бүтцийг туршилтаар аргаар тодорхойлно бүтцийн шинжилгээ.

Кристал бүтэц (дотоод бүтэц) нь болорын олон талт хэлбэрийг (гадаад бүтэц) тодорхойлдог.

Кристал нь богино болон урт хугацааны дарааллаар тодорхойлогддог хатуу биет юм.Энэ нь бодисын хатуу төлөв байдлын тэнцвэрт хэлбэр юм.

Бүх талстууд, үл хамаарах зүйл нь торны бүтэцтэй байдаг. Ийм торыг төсөөлөхийн тулд орон зайг бүхэл бүтэн нүүрний дагуу параллель чиглүүлж, параллелепипедүүдээр дүүргэ. Ийм барилгын хамгийн энгийн жишээ бол бие биетэйгээ ойрхон орших тоосгон өрлөг юм. Хэрэв бид параллелепипед бүрийн доторх харгалзах цэгүүдийг (жишээлбэл, таталцлын төв эсвэл оройг) сонговол бид загварыг олж авна. орон зайн тор.Тодорхой болор бүтцэд орон зайн торны зангилааны цэгүүдийг бие даасан атомууд эсвэл ионууд эсвэл атомын бүлгүүд - молекулуудаар дүүргэж болно. Торонд бөөмс байрлах шулуун шугамыг нэрлэдэг эгнээнд,мөн бөөмстэй суусан онгоцуудыг дууддаг хавтгай тор. Хавтгай тор, эгнээ, орой нь болорын нүүр ба ирмэгтэй тохирч байна.

Кристал тор нь болорыг бүрдүүлдэг материаллаг хэсгүүдийн (атом, ион, молекул) гурван хэмжээст зохион байгуулалт юм.

Уламжлал ёсоор координатын чиглэлүүдийн эквивалентыг X, Y, Z координатын харгалзах тэнхлэгүүдийн дагуу нэгж векторууд - масштаб a, b, c хэлбэрээр харуулж болно.

Нэгж векторуудын хамаарлын гурван боломж - a = b = c, a = b ≠ c, a ¹ - ¹ c - талстографийн координатын системийг хуваах боломжийг бидэнд олгодог. гурван бүлэг - талстуудын гурван ангилал:

· дээд зэрэглэлийн талстууд(a = b = c) нь координатын тэнхлэгүүдийн бүрэн эквивалентаар тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь ийм талстуудын тэгш хэмийн бүлгүүдэд хэд хэдэн дээд эрэмбийн тэнхлэгүүд байгаатай холбоотой юм;

· дунд зэргийн талстууд(a = b ≠ c) нь координатын тэнхлэгүүдийн хэсэгчилсэн эквивалентаар тодорхойлогддог бөгөөд тэдгээрийн бүлгүүдэд зөвхөн дээд эрэмбийн нэг тэнхлэг байдаг;

· бага агуулгатай талстууд(a ≠ b ≠ c) нь координатын чиглэлүүдийн бүрэн тэнцүү бус байдлаар тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь тэдгээрт дээд эрэмбийн тэнхлэгүүд байхгүйтэй холбон тайлбарладаг.

Бүртгэгдсэн ангилал тус бүрийн өнцгийн хамаарлыг авч үзээд бид бүгдийг гаргаж авах боломжтой талстографийн координатын систем (систем).

Нэг координатын хүрээ бүхий тэгш хэмийн ангиудыг сингония буюу систем гэж нэрлэдэг бүлэгт нэгтгэдэг.

Хаалттай тэгш хэмийн үйлдлүүдийн янз бүрийн хослолыг багтаасан нийт 32 өөр талст зүйн цэгийн бүлэг байдаг. Эдгээр цэгийн бүлгүүдийг кристаллографийн системтэй харъяаллын дагуу ангилдаг.

Кристаллограф	Нэгж эсийн ирмэг хоорондын хамаарал	Онооны бүлгүүд
Триклиник	a ≠ b ≠ c a ≠ b ≠ g ≠ 90°
Моноклиник	a ≠ b ≠ c a = b = 90 ° ≠ г	2, (З тэнхлэгийн дагуу зөвхөн нэг чиглэлд). м
Ортогональ (ортогональ)	a ≠ b ≠ c a = b = g = 90 °
Тетрагональ	a = b = g = 90 °	4, , 4/м, 422, 4мм, 2м, 4/мм (4-р эрэмбийн тэнхлэг нь зөвхөн Z тэнхлэгийн дагуу ажилладаг)
Гурвалжин ба зургаан өнцөгт		6, , 6/м, 622, 6мм, м2, 6/мм (3-р (6-р) дарааллын тэнхлэг нь зөвхөн Z тэнхлэгийн дагуу ажилладаг)
Куб	a = b = g = 90 °	23, м3, 432, 4м, м3м (3-р эрэмбийн 4 тэнхлэг нь нэгж үүрний эзэлхүүний диагональ дагуу дамждаг)

Эквивалент байрлалын систем нь тухайн цэгийн бүлгийн тэгш хэмийн элементүүдээр бие биедээ хөрвүүлсэн цэгүүдийн багц юм.

Өгөгдсөн SEP-д багтсан онооны тоог системийн үржвэр эсвэл байрлалын үржвэр гэж нэрлэдэг. Эсвэл - олон талт байдал нь тэдгээрийн тэгш хэмийн элементүүдийг үржүүлснээр олж авсан цэгүүдийн тоо юм.

албан тушаал гэж нэрлэдэг хувийн, хэрэв цэг нь тэгш хэмийн аль нэг элемент дээр байрладаг бол: тэнхлэг дээр, тэгш хэмийн хавтгай дээр, урвуу тусгай цэг дээр, тэгш хэмийн төвд.

албан тушаал гэж нэрлэдэг ерөнхий, хэрэв цэг нь тэгш хэмийн элемент дээр байхгүй бол.

Кристал дахь атомууд нь зөвхөн хаалттай тэгш хэмийн элементүүдээр төдийгүй нээлттэй тэгш хэмийн элементүүдээр холбогдож болно.

Хавсарсан бус гурван векторын багцыг орчуулгын бүлэг буюу болор тор гэж нэрлэдэг.

векторууд a,б, c-г шилжүүлэх векторууд эсвэл орчуулгууд гэж нэрлэдэг бөгөөд тэдгээрийн модулиудыг lattice identity period гэж нэрлэдэг.

a векторууд дээр баригдсан параллелепипед,б, s, сүлжээний давталтын параллелепипед гэж нэрлэдэг.

Торны бүрдүүлэгч элементүүд нь түүний зангилаа, зангилааны эгнээ, зангилааны тор юм.

Орон зайн тор нь болорын бүтэц дэх атомуудын тархалтын гурван хэмжээст үечлэлийг тусгасан геометрийн дүрс юм.

Сүлжээ нь нэг төрлийн атомаар тодорхойлогддог.

Торыг тодорхойлохын тулд та хамгийн бага холбоос болох өгөгдсөн торны бүх шинж чанарыг бүрэн тусгасан параллелепипед сонгох хэрэгтэй, өөрөөр хэлбэл та энгийн нүдийг сонгох хэрэгтэй.

Нэгж нүд нь талстографийн координатын системийн дагуух хамгийн богино орчуулгууд дээр бүтээгдсэн давталтын параллелепипед юм.

Гурван боломжит вектор харилцаа - а = б = в, а = б ¹ в, а ¹ б ¹ в- талстографийн координатын систем, улмаар 32 тэгш хэмийн ангиудыг хуваах боломжтой болгоно. гурван төрлийн талстууд:

1. хамгийн доод ангиллын талстууд (а ¹ б ¹ в) нь координатын чиглэлүүдийн бүрэн тэнцүү бус байдлаар тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь тэдгээрт дээд эрэмбийн тэнхлэгүүд байхгүйтэй холбон тайлбарладаг. Координатын чиглэлүүдийн тэнцүү биш байх нөхцлөөс үзэхэд хамгийн доод ангилалд зөвхөн дээд эрэмбийн тэнхлэггүй ангиуд орно..gif" width="13" height="20 src=">) эсвэл бүрэн байхгүй байна. тэгш хэмийн элементүүд (1).

2. дунд зэрэглэлийн талстууд (а = б ¹ в) нь тэдгээрийн тэгш хэмийн бүлгүүдэд зөвхөн нэг дээд эрэмбийн тэнхлэг байгаатай холбоотой координатын тэнхлэгүүдийн хэсэгчилсэн эквивалентаар тодорхойлогддог. Хоёр хэвтээ чиглэлийн эквивалент нөхцөлөөс (a = b) дунд ангиллын талстуудын тэгш хэмийг илүү дээд эрэмбийн нэг тэнхлэгтэй бүлгүүдээр дүрсэлсэн болно: . Босоо координатын тэнхлэгийг энэ тэнхлэгтэй хослуулсан z, нөгөө хоёр нь - xТэгээд y– үндсэн тэнхлэгт перпендикуляр хавтгайд сонгосон. Тиймээс үндсэн тэнхлэг ба тэнхлэгүүдийн хоорондох өнцөг xТэгээд yшулуун, өөрөөр хэлбэл a = b = 90 °. Тэнхлэг хоорондын g өнцөг xТэгээд yүндсэн тэнхлэгийн дарааллаар тодорхойлогддог бөгөөд 4-р эрэмбийн тэнхлэг байгаа тохиолдолд 90°, 3 ба 6-р зэргийн тэнхлэгийн хувьд 120°-тай тэнцүү байна. Тиймээс дунд ангилалд хоёр системд тохирсон хоёр координатын систем байдаг.

3. дээд зэрэглэлийн талстууд (а = б = в) нь координатын тэнхлэгүүдийн бүрэн эквивалентаар тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь тэдгээрийн тэгш хэмийн бүлгүүдэд хэд хэдэн дээд эрэмбийн тэнхлэгүүд байгаатай холбоотой юм.

Тиймээс эдгээр гурван орчуулга дээр энгийн параллелепипед - энгийн эсийг барьж болно. Сонголтууд а, б, в, а, б, g- нэгж эсийн параметрүүд.

Би танд сануулъя нэгж нүдийг сонгох дүрэм (кристаллографийн координатын тэнхлэгийг сонгох дүрэм).

1. Сонгосон нүд нь торны тэгш хэмтэй байх ёстой.

2. Кристаллографийн тэнхлэгүүд нь зангилааны эгнээний дагуу чиглэгддэг.

3. Кристаллографийн координатын тэнхлэгүүд нь тусгай чиглэлтэй, өөрөөр хэлбэл 2-р ба түүнээс дээш түвшний тэгш хэмийн тэнхлэгүүдтэй (хэрэв байгаа бол) хослуулсан.

4. Бусад бүх зүйл тэнцүү байх үед нэгж нүд хамгийн бага эзэлхүүнтэй байх ёстой.

Хэрэв та гурван хэмжээст орон зайн аль нэг цэгийг (заавал материаллаг биш) сонгож, торны зангилааны нэг гэж үзвэл түүний үлдсэн зангилаанд энэ орон зайн бүх цэгүүд (физик ба геометрийн хувьд) анхныхтай ижил байх болно. нэг.

Энэ утгаар тор‑энэ нь бодисын талст төлөв байдлын илэрхийлэл юм, аливаа талст бодисын хувьд, тэр ч байтугай тэгш хэмийн бусад элементгүй ч гэсэн энэ тэгш хэмийн үндсэн элементийг үргэлж эзэмшдэг - тор буюу тор бүтэц.

Аливаа параллелепипедийн системийн нэгэн адил гурван хэмжээст тор нь өөрийн гэсэн хэд хэдэн тэгш хэмийн шинж чанартай байдаг. Энэ нь үргэлж төв тэгш хэмтэй байдаг бөгөөд урвуу төвүүд нь торны зангилааны аль алинд нь - параллелепипедүүдийн орой ба тэдгээрийн хоорондох зайны дунд цэгүүдэд байрладаг. Дээд зэрэглэлийн тэнхлэгүүд нь тэдгээрийн дагуу огтлолцох тэгш хэмийн хавтгайнууд зайлшгүй дагалддаг. Тэгш хэмийн тэнхлэгүүд нь зөвхөн талстографийн дарааллаар хязгаарлагддаг, i.e. n= 1, 2, 3, 4, 6. Сүүлчийн нөхцөл нь эцсийн эхний дүрсүүдийн тэгш хэмийг тодорхойлсон хязгааргүй тооны цэгийн бүлгүүдээс зөвхөн 32 талстографийн цэгийн бүлгийг өвөрмөц байдлаар сонгоно.

Геометрийн дүрсийн хувьд торны тэгш хэмийн цэгийн бүлгүүд хамгийн өндөртэй тохирч байна- Холоэдрал-систем бүрийн ангилал.

Гурван хэмжээст торыг гурван хосгүй орчуулгын вектороор дүрсэлж болох бөгөөд энэ нь эдгээр векторууд дээр баригдсан параллелепипед гэсэн үг юм. давталттай параллелепипед- болно торны эс. Параллелепипед нь аливаа торны онцлог шинж чанартай байхын тулд, өөрөөр хэлбэл түүний үндсэн тэгш хэмийн шинж чанарыг тусгахын тулд түүний ирмэгүүд (орчуулах векторууд) нь хамгийн их тэгш хэмийн тусгай чиглэлтэй, өөрөөр хэлбэл, торны чиглэлтэй давхцах шаардлагатай. талстографийн координатын тэнхлэгүүд. Ийм байдлаар сонгосон нүдийг дуудна Бравай эсэсвэл нэгж нүд. Эсийн төрөл ба тэгш хэм нь түүний дамжуулж буй нэр, орон зайн торонд тусгагдсан байдаг (Зураг 3). Бравай эсийн хэлбэр нь координатын лавлагаагаар тодорхойлогддог тул өөр өөр тэгш хэмтэй долоон тор. (, , ммм, https://pandia.ru/text/80/189/images/image013_92.gif" өргөн="46" өндөр="41 src="> .gif" өргөн "14" өндөр "19 src=">м) нь зургаан төрлийн параллелепипедээр дүрслэгдэж болно (зургаан өнцөгт тор нь ижил координатын лавлагаагаар үйлчилдэг тул ижил хэлбэрийн Бравай эсүүд - суурь дээр 120 градусын ромб бүхий параллелепипедүүд).

Торны төрлийг тодорхойлохын тулд түүний хоёр шинж чанарыг зааж өгөх шаардлагатай бөгөөд хангалттай.

1. Кристаллографийн систем;

2. эсийн “төвлөлтийн” төрөл.

Нэгж эсүүд нь дараахь байж болно.

1. команд - зөвхөн нүдний оройнууд нь зангилаа;

2. төвлөрсөн – нүдний орой дээр хэвтдэггүй нэмэлт зангилаанууд байдаг.

Зураг 3 – Bravais торны төрлүүд

Кристаллографийн тэнхлэгүүдийг зөв сонгосон бол нэмэлт зангилаа нь ямар ч газар боломжгүй, зөвхөн хатуу тодорхойлогдсон байрлалд байж болно. Гэсэн хэдий ч боломжит сонголтуудын тоо бага байна. Анхан шатны бус торыг нэрлэдэг төвтэй.

Анхан шатны бус (төвтэй) тор нь дараах төрлийн байж болно.

I - биеийн төвтэй (зангилаа нь эзлэхүүний төвд байна)

C (A, B) - суурь төвтэй (хоёр эсрэг талын нүүр төвлөрсөн)

F – нүүр төвтэй (нэмэлт зангилаанууд бүх нүүрний төвд байрладаг)

R – давхар бие төвтэй (хоёр нэмэлт зангилаа нь эзэлхүүний диагональ гурван тэнцүү хэсэгт хуваагдана)

Янз бүрийн кристаллографийн систем (систем) бүлгүүдэд координатын системийг сонгохыг тодорхойлдог дүрмүүд нь тэдгээрийн торыг янз бүрийн аргаар төвлөрүүлэх арга замыг хязгаарладаг.

Кристал бүтцийн тэгш хэмийг тодорхойлохын тулд "сансрын бүлэг" гэсэн ойлголтыг ашигладаг.

Кристал бүтцийн тэгш хэмийн элементүүдийн багцыг орон зайн бүлэг гэж нэрлэдэг.

Бүтэцийг дүрслэх нь дараахь зүйлийг илэрхийлнэ.

2) Bravais торны төрөл;

3) химийн томъёоны төрөл;

4) CN ба зохицуулалтын олон талт;

5) томъёоны нэгжийн тоо гэх мэт.

6) химийн холболтын төрлөөр бүтцийн шинж чанар;

7) геометрийн шинж чанарт суурилсан бүтцийн шинж чанар;

8) PShU-PSK-ийн хувьд бүтэц;

9) атомын үндсэн координат;

10) орон зайн бүлэг ба бүтцийн төрөл.

Металлын бүтэц, металл бус элементар талстуудын бүтцийн хамт Зураг 4-т үзүүлэв.

Квадрат бүрийн доод мөрөнд тасалгааны температурт тогтвортой байгаа хэлбэр, дараа нь илүү өндөр температурт тохиолддог хэлбэрүүд байна.

Fcc товчлол нь атомуудын хамгийн ойр савлагаатай нүүр төвтэй куб бүтцийг, bcc - биед төвтэй куб бүтэц, hcp - атомуудын нягт савлагаатай зургаан өнцөгт бүтцийг илэрхийлдэг.

1926 онд В.Голдшмидт анх санал болгосон хамгийн ойрын бөмбөрцөг савлагаа (PU) загварын хүрээнд fcc ба hcp бүтцийг хамгийн тодорхой дүрсэлсэн байдаг. Атомуудыг хатуу бөмбөлөг хэлбэрээр дүрсэлсэн бөгөөд хавтгайд тэдгээрийн нягт байрлалын цорын ганц сонголт байдаг (Зураг 5 a).

Хэрэв хоёр дахь давхаргыг бөмбөлөгүүд нь эхний давхаргын завсарт байрлуулахаар байрлуулсан бол хамгийн нягт баглаа боодол, мөн цорын ганц боломжтой аргаар дуусгавар болно (Зураг 5 b). Гурав дахь давхаргын бөмбөгний хувьд тэдгээрийг хоёр аргаар зохион байгуулж болно.

1) гурав дахь давхаргын бөмбөлгүүд нь эхнийхний бөмбөгнүүдийн дээр, дөрөв дэхийнх нь хоёр дахь бөмбөлгүүдийн дээгүүр байрладаг тул ээлжлэн давхрагууд нь ABAVABAB дараалалтай тохирч байна (А ба В үсэг нь үүнийг заана). нягт савласан давхаргууд, хэвтээ хавтгайд бие биенээсээ шилжсэн), тавих арга нь зургаан өнцөгт хаалттай савлагаатай (HCP) тохирч байна (Зураг 6, A);

2) хоёр дахь давхаргын бөмбөлгүүдтэй харьцуулахад гурав дахь давхаргын бөмбөлгүүдийг эхний давхаргын бөмбөлгүүдээс дээгүүр байрлуулахгүй байхаар байрлуулна.

Дараа нь дөрөв дэх давхарга нь эхнийхийг, хоёр дахь нь тав дахь үеийг давтана гэх мэт. Давхаргуудын ээлж нь ABCAB... ABC-тэй тохирч, тавих арга нь куб ойр савлагаатай (FCC) тохирч байна (Зураг 6, б). Hcp бүтцэд бөмбөлгүүдийг давхаргын хавтгайд болон түүн рүү босоо байдлаар савлах нь ялгаатай боловч fcc бүтцэд кубын гурван үндсэн хавтгайн аль нэгэнд ижил савлагаатай байдаг (өөрөөр хэлбэл анизотроп багатай). ). Ялгаатай хэдий ч эдгээр хоёр төрлийн өтгөн бөмбөрцөг савлагаа нь нийтлэг шинж чанартай байдаг.

1) бөмбөг эзэлсэн зайны эзлэх хувь - дүүргэх хүчин зүйл, хоёр тохиолдолд 74.05% -тай тэнцүү байна;

2) атомын зохицуулалтын дугаар нь 12;

3) хоёр багцад хоёр төрлийн хоосон зай байдаг - дөрвөн холбоо барих бөмбөлөгөөр үүссэн тетраэдр, зургаан бөмбөлөгөөс бүрдсэн октаэдр; тетраэдр хоосон зай нь радиустай бөмбөгийг багтааж болно rтетра = 0,225 r, мөн радиустай октаэдр бөмбөг болгон rАравдугаар сар=0,414 r, Хаана r- хамгийн нягт баглаа боодлыг бүрдүүлдэг бөмбөгний радиус;

4) хамгийн ойр савлагаанд нэг бөмбөлөгт нэг октаэдр, хоёр тетраэдр хоосон зай байна.

Хамгийн ойр савлагааны үзэл баримтлалд полиморфизмыг fcc ба hcp-ээс ялгаатай, нягт савласан давхаргын ээлжийн дараалал гэж үздэг.

Үүний нэг жишээ бол дөрвөн давхаргат зургаан өнцөгт савлагааны давхаргын дараалал юм...ABSBABBC... (4H гэж тэмдэглэсэн).

Бага нягтралтай бөмбөрцөг савлагааны дотроос хамгийн түгээмэл нь бие төвтэй куб савлагаа (BCC) бөгөөд дүүргэх хүчин зүйл нь 68.01% байна.

Хэрэв ижил хэмжээтэй бөмбөгийг хавтгай дээр байрлуулсан бол тэдгээрийн дөрвөлжин хэлбэртэй, дараа нь хоёр дахь давхаргын бөмбөгийг эхний давхаргын бөмбөлгүүдээс үүссэн нүхэнд байрлуулна (Зураг 7) ), гурав дахь давхаргын бөмбөлгүүд эхнийхийг давтах болно, гэх мэт. hcp бүтцийн хувьд давхаргуудын ээлж нь ABAB...AB дараалалтай тохирч байгаа боловч давхарга бүр нь нягт биш; Атомын зохицуулалтын тоо 12 байдаг fcc ба hcp-ээс ялгаатай нь авч үзэж буй бүтэц нь зохицуулалтын дугаар 8 байна.

Зураг 7 – Бие төвтэй куб тор

Металууд нь полиморфизм (аллотропи) шинж чанартай байдаг (Зураг 2), атомын электрон бүтцэд бага зэрэг өөрчлөлт орох нь болор торны бүтцийг өөрчлөхөд хангалттай гэдгийг ойлгоход хялбар байдаг. Fcc ба hcp бүтэц хоорондын харилцан шилжилтийн дулаан нь 1 кЖ / моль-ээс ихгүй байдаг бол хайлуулах дулаан нь 10-аас 40 кЖ / моль хооронд хэлбэлздэг.

Металлын дийлэнх олонхи нь гурван бүтцийн аль нэгтэй (fcc, bcc, hcp) бөгөөд Mn, Ga, In, Hg нь ижил төстэй боловч гажсан бүтэцтэй байдаг. Үелэх систем дэх бүтцийн төрөл ба металлын байрлал хоорондын энгийн хэв маягийг илрүүлэхэд хэцүү байдаг. Гэсэн хэдий ч хосгүй валентын тоо нэмэгдэж байгаа нь илт байна с- Тэгээд Р-1 (шүлтлэг металл) -аас 3 (гурав дахь үндсэн дэд бүлгийн металлууд) хооронд холбоо үүсгэхэд ашигладаг төлөвт байгаа электронууд нь CN-ийг 8 (bcc тор) -аас 12 (fcc эсвэл hcp тор) хүртэл нэмэгдүүлдэг. Полиморфизмд валентийн электронуудын тоог нэмэгдүүлэх нөлөө нь температурыг бууруулах эсвэл даралтыг нэмэгдүүлэхтэй тэнцүү юм.

Хүчилтөрөгчөөс бусад бүх металл бус элементүүд диамагнит шинж чанартай байдаг. 1В-IIIB бүлэгт хамаарах металлуудаас бусад нь парамагнит шинж чанартай байдаг. Металлуудын дотроос төмөр, кобальт, никель нь онцгой өндөр соронзон шинж чанартай байдаг. Температурын хамаарлын төрлөөс хамааран дараах металлын бүлгүүдийг ялгаж салгаж болно: соронзон шинж чанар нь 1100 ° C хүртэл бараг өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна (Mo, W, Os); соронзон мэдрэмтгий байдал нь Кюри-Вэйссийн хуульд захирагддаг (K, Mg, Zn, In, Sc); хайлах температурт соронзон шинж чанар бага зэрэг өөрчлөгддөг (Na, Cd, A1); соронзон шинж чанарын хэвийн бус өөрчлөлттэй (Ag, Au, Tl, Sn, Pb, Sb, Bi) ба эцэст нь шилжилтийн цэгүүдэд соронзон шинж чанар өөрчлөгддөг (Zn, Tl) эсвэл өөрчлөгддөггүй (Ti, Sn). Менделеевийн үечилсэн хуулийн дагуу эрэмблэгдсэн химийн элементүүдийн багц нь ердийн металл, ферромагнет, хэт дамжуулагч, диэлектрик, хагас дамжуулагч, хагас металл зэрэгт тохирсон химийн элементүүдийн нэлээд тусгаарлагдсан хэсгүүдэд хуваагдана.

1.4. Кристал бүтцийн үндсэн төрлүүд

Орон зайн сүлжээн дэх атомуудын цэгийн зохион байгуулалт нь хялбаршуулсан бөгөөд хамгийн ойрын атом эсвэл ионуудын хоорондох зайг тодорхойлоход болор бүтцийг судлахад тохиромжгүй байдаг. Гэсэн хэдий ч талст бүтцийн физик шинж чанар нь бодисын химийн шинж чанар, атомуудын (ионуудын) хэмжээ, тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчнээс хамаардаг. Тиймээс, бид атомууд эсвэл ионууд нь бөмбөг хэлбэртэй бөгөөд тэдгээр нь тодорхойлогддог гэж үзэх болно. үр дүнтэй радиус, энэ нь тэдгээрийн нөлөөллийн хүрээний радиусыг илэрхийлдэг бөгөөд энэ нь хамгийн ойрын хоёр хөрш атом эсвэл ижил төрлийн ионуудын хоорондох зайны хагастай тэнцүү юм. Куб торонд үр дүнтэй атомын радиус нь 0/2 байна.

Үр дүнтэй радиус нь тодорхой бүтэц бүрт өөр өөр өөрийн утгатай байдаг бөгөөд хөрш зэргэлдээх атомын шинж чанар, тооноос хамаардаг. Янз бүрийн элементүүдийн атомын радиусыг ижил зохицуулалтын дугаартай талст үүсгэх үед л харьцуулж болно. Зохицуулалтын дугаар zТухайн атомын (ион) нь болор бүтэц дэх ижил төрлийн хамгийн ойрын атомуудын (ионуудын) тоо юм. Хөрш зэргэлдээ бөөмсийн төвүүдийг бие биентэйгээ шулуун шугамаар оюун ухаанаар холбосноор бид олж авдаг

зохицуулалтын олон өнцөгт; энэ тохиолдолд ийм полиэдрон байгуулах атом (ион) нь түүний төвд байрладаг.

Зохицуулалтын тоо ба бөөмсийн үр дүнтэй радиусын харьцаа нь хоорондоо тодорхой байдлаар холбоотой байдаг: бөөмийн хэмжээ бага байх тусам z их байна.

Кристал бүтцээс (торны төрөл) хамааран z нь 3-аас 12 хооронд хэлбэлзэж болно. Доор харуулснаар алмазын бүтцэд z = 4, чулуулгийн давсанд z = 6 (натрийн ион бүр зургаан хлорын ионоор хүрээлэгдсэн) байна. . Металлын хувьд ердийн зохицуулалтын тоо нь z = 12, талст хагас дамжуулагчийн хувьд z = 4 эсвэл z = 6. Шингэний хувьд зохицуулалтын тоог аль ч атомын хамгийн ойрын хөршүүдийн дундаж тоогоор статистик байдлаар тодорхойлно.

Зохицуулалтын тоо нь болор бүтэц дэх атомуудын нягтралтай холбоотой байдаг. Харьцангуй савлагааны нягтрал–

Энэ нь атомын эзэлхүүнийг бүтцийн нийт эзэлхүүнтэй харьцуулсан харьцаа юм. Зохицуулалтын тоо өндөр байх тусам савлагааны нягтрал өндөр байна.

Бүлэг 1. Физик-химийн талстографийн үндсэн зарчим

Кристал тор нь хамгийн бага чөлөөт энергитэй байхыг эрмэлздэг. Энэ нь бөөмс бүр нь бусад бөөмсийн хамгийн их боломжтой тоотой харилцан үйлчлэлцдэг тохиолдолд л боломжтой юм. Өөрөөр хэлбэл, зохицуулалтын тоо хамгийн их байх ёстой m.. Өтгөн савлах хүсэл нь бүх төрлийн болор бүтцийн онцлог шинж юм.

Бие биедээ хүрч, орон зайн ихэнх хэсгийг дүүргэдэг ижил шинж чанартай атомуудаас бүрдэх хавтгай бүтцийг авч үзье. Энэ тохиолдолд бие биетэйгээ зэргэлдээ орших атомуудыг хамгийн нягт савлах цорын ганц арга зам байж болно: төвийн эргэн тойронд.

хүндийн төвүүд эхний давхаргын хоосон зайд унадаг. Үүнийг Зураг дээрх зөв зургаас тодорхой харж болно. 1.10, (дээд харагдах байдал), хоёр дахь давхаргын атомуудын төсөөлөл нь цайвар саарал өнгөтэй байна. Хоёрдахь давхаргын атомууд нь орой нь дээшээ чиглэсэн үндсэн гурвалжин (цэг шугамаар харуулсан) үүсгэдэг.

Цагаан будаа. 1.10. Хоёр төрлийн бүтцэд ижил хэмжээтэй бөмбөлөг савлах үед давхаргын дараалал: a – ABAB... зургаан өнцөгт хаалттай савлагаатай (hcp); b – ABCAVS... хамгийн нягт кубын багцад (K PU) нүүр төвтэй куб (FCC) торыг өгдөг. Тодорхой болгохын тулд гурав, дөрөв дэх давхаргыг бүрэн дүүргээгүй байна

Бүлэг 1. Кристал физикийн элементүүд

Гурав дахь давхаргын атомуудыг хоёр янзаар байрлуулж болно. Гурав дахь давхаргын атомуудын хүндийн төвүүд нь эхний давхаргын атомуудын хүндийн төвүүдээс дээгүүр байвал эхний давхаргыг тавих ажил давтагдана (Зураг 1.10, а). Үүссэн бүтэц нь зургаан өнцөгт хаалттай савлагаа(GPU). Үүнийг Z тэнхлэгийн чиглэлд ABAVABAB ... давхаргын дараалал хэлбэрээр дүрсэлж болно.

Гурав дахь давхаргын С атомууд (Зураг 1.10, b-ийн баруун талд хар саарал өнгөөр ​​үзүүлсэн) эхний давхаргын бусад хоосон зайн дээр байрлаж, үндсэн гурвалжин үүсгэсэн бол B давхаргатай харьцуулахад 180º эргүүлсэн (тасархай шугамаар харуулсан) ), дөрөв дэх давхарга нь эхнийхтэй ижил, дараа нь үүссэн бүтэц нь дүрслэгддэг куб нягт савлагаа(FCC), Z тэнхлэгийн чиглэлд АВСАВСАВСАВС... давхаргын дараалал бүхий нүүр төвтэй куб бүтэцтэй (fcc) тохирч байна.

Хамгийн нягт баглаа боодлын хувьд z = 12. Энэ нь В давхаргын төв бөмбөгний жишээнээс тодорхой харагдаж байна: түүний ойр орчмын хэсэг нь А давхаргад зургаан бөмбөлөг, В давхаргад доороос дээш гурван бөмбөг байна.

(Зураг 1.10, а).

Зохицуулалтын дугаар z-ээс гадна янз бүрийн бүтэц нь атомын эзэлдэг V эзэлхүүнийг Bravais эсийн V эсийн бүхэлд нь эзлэхүүнтэй харьцуулсан савлагааны нягтралаар тодорхойлогддог. Атомуудыг r радиустай хатуу бөмбөлөг хэлбэрээр дүрсэлсэн тул V at = n (4π/3)r 3, энд n нь эсийн атомын тоо юм.

Куб эсийн эзэлхүүн нь V нүд = a 0 3 бөгөөд 0 нь торны үе юм. Зургаан өнцөгт суурьтай HPU эсийн хувьд S = 3a 0 2 2 3

ба өндөр c = 2a 0 23 бид V нүдийг = 3a 0 3 2 авна.

Кристал бүтцийн харгалзах параметрүүд - анхдагч куб (PC), биеийн төвтэй куб (BCC), нүүр төвтэй куб (FCC), зургаан өнцөгт нягт савласан (HCP) - Хүснэгтэнд өгөгдсөн. 1.2. Атомуудын радиусыг PC бүтцэд кубын ирмэг дагуу (2r = a 0), bcc бүтэц дэх орон зайн диагональуудын дагуу (4r = a 0 3) шүргэлцэж байгааг харгалзан бичсэн. нүүрний диагональ (4r = a 0 2)

fcc бүтцэд.

Тиймээс хамгийн ойр савлагаатай (fcc ба hcp) бүтцэд z = 12 байх үед эсийн эзэлхүүн 74% -ийг атом эзэлдэг. Зохицуулалтын тоо 8 ба 6 болж буурах тусам савлах нягт нь 68 (bcc) ба 52% (PC) болж буурдаг.

Хүснэгт 1.2

Куб ба зургаан өнцөгт талстуудын параметрүүд

Кристал параметрүүд
Зохицуулах дугаар z
Нэг эс дэх атомын тоо n
Атомын радиус r	a 0 /2			a 2 4	a 0 /2
Нэг атомын эзэлхүүн, V at /n
	a 0 3 π 6	a3 π		a 3 π 2 24	π a 0 3 6
Сав баглаа боодлын нягтрал
		π 3 8 = 0.6		π 2 6 = 0.74	π 2 6 = 0.74
V at/ V нүд

Бодисын талсжих явцад систем нь хамгийн бага чөлөөт энергийг хангахыг хичээдэг гэдгийг аль хэдийн тэмдэглэсэн. Бөөмүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн боломжит энергийг бууруулдаг хүчин зүйлүүдийн нэг нь тэдгээрийн хамгийн их хандлага, хамгийн олон тооны бөөмстэй харилцан холбоо тогтоох, өөрөөр хэлбэл хамгийн их зохицуулалтын тоогоор илүү нягт савлах хүсэл юм.

Өтгөн савлагаа хийх хандлага нь бүх төрлийн бүтцэд хамаарах боловч металл, ион, молекулын талстуудад хамгийн тод илэрдэг. Тэдгээрийн холбоо нь чиглэлгүй эсвэл сул чиглэгддэг (2-р бүлгийг үзнэ үү), тиймээс атом, ионуудын хувьд

Тэгээд Молекулуудын хувьд хатуу шахагдахгүй бөмбөрцгийн загварыг нэлээд хүлээн зөвшөөрдөг.

Bravais орчуулгын торыг Зураг дээр үзүүлэв. 1.3

Тэгээд хүснэгтэд 1.1-д зааснаар болор бүтэц, ялангуяа химийн нэгдлүүдийг барих бүх боломжит хувилбарууд дуусаагүй байна. Баримт нь Bravais эсийн үе үе давтагдах нь зөвхөн нэг төрлийн бөөмс (молекул, атом, ион) -аас бүрдэх орчуулгын тор үүсгэдэг. Тиймээс нарийн төвөгтэй нэгдлүүдийн бүтцийг тодорхой аргаар бие биендээ оруулсан Bravais торыг хослуулан барьж болно. Тиймээс хагас дамжуулагч талстууд нь чиглэсэн ковалент (туйлт бус эсвэл туйлт) холбоог ашигладаг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн бие биенээсээ нэлээд нягт савлагдсан хоёр торыг нэгтгэх замаар хийгддэг, гэхдээ эцэст нь "нийт" торны жижиг зохицуулалтын тоог (хүртэл) өгдөг. z = 4).

Атомуудын орон зайн ижил байрлалаар тодорхойлогддог бодисуудын бүлгүүд байдаг бөгөөд бие биенээсээ зөвхөн болор торны параметрүүдээр (гэхдээ төрлөөр нь биш) ялгаатай байдаг.

Тиймээс тэдгээрийн бүтцийг нэг орон зайн загвар ашиглан дүрсэлж болно ( нэг бүтцийн төрөл) бодис бүрийн хувьд торны параметрийн тодорхой утгыг заана. Тиймээс янз бүрийн бодисын талстууд нь хязгаарлагдмал тооны бүтцийн төрөлд хамаардаг.

Хамгийн түгээмэл бүтцийн төрлүүд нь:

металл талстуудад:

вольфрамын бүтэц (OC K-тор); зэсийн бүтэц (fcc lattice), магнийн бүтэц (hcp lattice);

диэлектрик талстуудад:

натрийн хлоридын бүтэц (давхар GC тор); цезийн хлоридын бүтэц (давхар PC сүлжээ);

хагас дамжуулагч талстуудад:

алмазан бүтэц (давхар fcc тор); сфалерит бүтэц (давхар G CC-тор); wurtzite бүтэц (давхар HP Y-тор).

Дээр дурдсан бүтэц, холбогдох Bravais lattices-ийн онцлог, хэрэгжих чадварыг товч авч үзье.

1.4.1. Металл талстууд

Вольфрамын бүтэц(Зураг 1.1 1, а). Бие төвтэй куб тор нь хамгийн ойр савлагаатай бүтэц биш бөгөөд харьцангуй савлах нягт нь 0.6 8, зохицуулалтын тоо z = 8. Онгоцууд (11 1) хамгийн нягт савлагдсан байдаг.

Цагаан будаа. 1.11. Куб торны төрлүүд: a – биеийн төвтэй куб (bcc); b - энгийн куб

Бүлэг 1. Физик-химийн талстографийн үндсэн зарчим

Вольфрам W-аас гадна бүх шүлтлэг ба шүлтлэг шороон металууд, түүнчлэн ихэнх галд тэсвэртэй металлууд нь bcc тортой байдаг: хром Cr, төмөр Fe, молибден Mo, цирконий Zr, тантал Ta, ниобий Nb гэх мэт. Сүүлийнх нь дараах байдалтай байна. тайлбар. Төв атомын bcc нүдэнд хамгийн ойрын хөршүүд нь кубын орой дээрх атомууд юм (z = 8). Тэд бие биенээсээ хол зайд байрладаг

хөрш зэргэлдээ эсүүд дэх зургаан төвийн атом (хоёр дахь зохицуулалтын хүрээ), энэ нь зохицуулалтын тоог z 14 болгож бодитоор нэмэгдүүлдэг. Энэ нь fcc тортой харьцуулахад атомуудын хоорондох дундаж зайг бага зэрэг нэмэгдүүлснээс үүсэх сөрөг нөлөөллийг нөхөх нийт энергийн олзыг өгдөг. атомууд d = a 0 ( 2) 2 = 0.707a 0 зайд байрладаг. Үүний үр дүнд хүч чадал нэмэгддэг

талстуудын өндөр хайлах температурт илэрч, вольфрамын хувьд 3,422 ºC хүрдэг. Харьцуулбал: z = 8-тай энгийн куб бүтэц (Зураг 1.11, b) нь сул савлагаатай бөгөөд зөвхөн полони Po-д байдаг.

Зэсийн бүтэц (fcc тор), Зураг дээр үзүүлэв. 1.12, a нь нягт савласан байгууламжийг хэлнэ, харьцангуй савлах нягт нь 0.74, зохицуулалтын тоо z = 12. Зэсийн Cu-аас гадна алт Au, мөнгө Ag, цагаан алт Pt, зэрэг олон металлын шинж чанар юм. никель Ni, хөнгөн цагаан Al, хар тугалга Pb, палладий Pd, торий Th гэх мэт.

Цагаан будаа. 1.12. Ойролцоогоор савласан болор торны бүтэц: a – нүүр төвтэй куб (зэс бүтэц); b – зургаан өнцөгт нягт савласан (магнийн бүтэц)

Бүлэг 1. Кристал физикийн элементүүд

Жагсаалтад орсон металлууд нь харьцангуй зөөлөн, уян хатан байдаг. Баримт нь зэс хэлбэрийн бүтцэд fcc тор дахь тетраэдр ба октаэдр хоосон зайг бусад хэсгүүдээр дүүргэдэггүй. Энэ нь атомуудын хоорондох холбоосын чиглэлгүй байдлаас шалтгаалан тэдгээрийн нүүлгэн шилжүүлэх боломжийг олгодог. гулсах онгоцууд. Fcc торонд эдгээр нь хамгийн том савлагааны (111) онгоцууд бөгөөд тэдгээрийн аль нэгийг нь Зураг дээр сүүдэрлэсэн байна. 1.12, a.

Магнийн бүтэц(HCP тор) Зураг дээр үзүүлэв. 1.12, b нь зөвхөн магнийн Mg-д төдийгүй кадми Cd, цайрын Zn, титан Ti, таллий Tl, бериллий Be гэх мэт, мөн газрын ховор элементийн ихэнхэд түгээмэл байдаг. Компьютерийн сүлжээнээс ялгаатай нь Зураг дээрх GPU сүлжээ. 1.12, b нь B давхаргатай (сүүдэрлэсэн), үндсэн А давхаргын хооронд тогтмол зайд байрладаг.

2 = a 0 2 3 (зарим тохиолдолд 10% хүртэл хазайлт ажиглагдсан)

бусад металлууд). В давхаргын атомууд нь хамгийн ойр савлагаатай суурь хавтгайд (0001) гурвалжингийн төвүүдийн дээр байрладаг.

1.4.2. Диэлектрик талстууд

Натрийн хлоридын бүтэц(Зураг 1.13, а) дүрсэлж болно

Сана нь аль ч ирмэгийн дагуу хагас торны хугацаанд (a 0/2) шилжсэн нүүр төвтэй хоёр куб тор (зэсийн бүтцийн төрөл) хэлбэрээр<100>.

Том хлорын анионууд Cl− нь fcc эсийн зангилааг эзэлдэг ба шоо хэлбэртэй нягт савлагаа үүсгэдэг бөгөөд үүнд жижиг хэмжээтэй натрийн Na+ катионууд зөвхөн октаэдрийн хоосон зайг дүүргэдэг. Өөрөөр хэлбэл, NaCl бүтцэд катион бүр нь катионоос ижил зайд байрлах (100) хавтгайд дөрвөн анион, перпендикуляр хавтгайд хоёр ионоор хүрээлэгдсэн байдаг. Үүний үр дүнд октаэдр зохицуулалт явагдана. Энэ нь анионуудын хувьд адилхан үнэн юм. Тиймээс дэд сүлжээнүүдийн зохицуулалтын тооны харьцаа 6: 6 байна.

Цезийн хлоридын бүтэц CsCl (давхар компьютерийн сүлжээ),

Зурагт үзүүлэв. 1.13, b нь эзэлхүүний диагоналийн хагасаар шилжсэн хоёр командын куб тороос бүрдэнэ. Цезийн ионууд нь натрийн ионуудаас том бөгөөд хлорын торны октаэдр (тэр ч байтугай тетраэдр) хоосон зайд багтах боломжгүй, хэрэв энэ нь NaCl бүтэцтэй адил fcc төрлийн байсан бол. CsCl бүтцэд цезийн ион бүр найман хлорын ионоор хүрээлэгдсэн байдаг ба эсрэгээр.

Бусад галогенууд нь мөн ийм төрлийн бүтцэд талсждаг, жишээлбэл Cs (Br, I), Rb (Br, I), Tl (Br, Cl), AIV BVI төрлийн хагас дамжуулагч нэгдлүүд болон газрын ховор элементийн олон хайлш. Үүнтэй төстэй бүтэц нь гетерополяр ионы нэгдлүүдэд бас ажиглагддаг.

1.4.3. Хагас дамжуулагч талстууд

Алмазан бүтэцнь нүүрэн талдаа төвлөрсөн хоёр сараалжны хослол бөгөөд уртын дөрөвний нэгээр орон зайн диагональ дагуу шилжсэн (Зураг 1.14, а). Атом бүр нь тетраэдрийн оройн хэсэгт байрлах дөрвөөр хүрээлэгдсэн байдаг (Зураг 1.14, а-д зузаан шугамууд). Алмазан бүтэц дэх бүх бондууд нь тэнцүү, дагуу чиглэсэн байдаг<111>болон өөр хоорондоо 109º 28" өнцөг үүсгэнэ. Алмазан тор нь z = 4 зохицуулалттай сул савласан байгууламжид хамаарна. Алмаз, германий, цахиур, саарал цагаан тугалганы бүтцэд талстждаг. Алмазаас гадна энгийн хагас дамжуулагч - цахиур. Si, germanium Ge - мөн энэ төрлийн бүтцэд талсжих , саарал цагаан тугалга Sn.

Сфалерит бүтэц(давхар fcc тор). Хэрэв нүүр төвтэй хоёр туслах шоо тор нь өөр өөр атомуудаас үүссэн бол ZnS сфалерит бүтэц гэж нэрлэгддэг шинэ бүтэц бий болно. цайрын хольц(Зураг 1.14, b).

Бүлэг 1. Кристал физикийн элементүүд

Цагаан будаа. 1 .14. Алмазан бүтэц (a), фалерит (б), вурцит (в). Тетраэдр холбоосыг тод зураасаар тодруулсан.

AIII BV төрлийн хагас дамжуулагч нэгдлүүд (галийн арсенид GaA s, галлийн фосфид GaP, индий фосфид InP, индий антимонид I nSb гэх мэт) болон AII BVI төрлийн (цайрын селенид ZnSe, цайрын теллурид ZnTe, кадми сульфид CS) ийм байдаг. бүтэц.кадми

Сфалеритын бүтэц нь атомуудын тетраэдр орчинтой алмазын бүтэцтэй ижил (Зураг 1.14, а), зөвхөн нэг fcc дэд торыг галлий Ga атомууд, нөгөөг нь хүнцэл As атомууд эзэлдэг. GaAs эсэд тэгш хэмийн төв байхгүй, өөрөөр хэлбэл бүтэц нь дөрвөн чиглэлд туйлширсан байна.< 111 >. Ойролцоогоор савласан 111) ба (111) хавтгайн хооронд ялгаа ажиглагдаж байна: хэрэв тэдгээрийн аль нэг нь Ga атомыг агуулж байвал нөгөө нь As атомыг агуулна. Энэ нь гадаргуугийн шинж чанарт (бичил хатуулаг, шингээлт, химийн сийлбэр гэх мэт) анизотропи үүсгэдэг.

Сфалерит бүтцэд аль ч давхаргын тетраэдрүүдийн гурвалжин суурь нь өмнөх давхаргын тетраэдрүүдийн суурьтай адил чиглэгддэг.

Вюрцит бүтэц(хос GPU тортой), Зураг дээр үзүүлэв. 1.14, c, цайрын сульфидын зургаан өнцөгт өөрчлөлтийн шинж чанар юм. ZnS-тэй ойролцоо хагас дамжуулагчид, жишээлбэл, кадми сульфид CdS ба кадми селенид CdSe ийм бүтэцтэй байдаг. Ихэнх AII-VI нэгдлүүд нь "сфалерит-вуртцит" фазын шилжилтээр тодорхойлогддог. Хэрэв металл бус атом нь жижиг хэмжээтэй, өндөр цахилгаан сөрөг чадвартай бол вурцит бүтэц бий болно.

Зураг дээр. Зураг 1.14в-д ZnS-ийн анхдагч вуртцит эсийг ийм гурван призмээр үүсгэсэн зургаан өнцөгтийн төвд 120° өнцөгтэй, суурь нь ромб хэлбэртэй шулуун призм хэлбэрээр үзүүлэв (үүнээс хоёрыг зурагт үзүүлэв). .

БОЛОР БҮТЭЦ

БОЛОР БҮТЭЦ

Кристал дахь атом, ион, молекулуудын зохион байгуулалт. Тодорхойлолттой болор хим. f-loy нь өвөрмөц кинетик системтэй бөгөөд гурван хэмжээст үечлэлтэй байдаг - болор тор."K.s" гэсэн нэр томъёо. Торны энерги, торны динамик, торыг тодорхой химийн бодисын тодорхой бүтэц гэж ярихдаа "болор тор" гэсэн нэр томъёоны оронд ашигладаг. нэгдлүүд, тодорхой нэгдлүүдийн атомын бүтцийн тодорхойлолт, тэдгээрийн өөрчлөлтийн тухай. Геом. тодорхой K.-ийн тодорхойлолт. талстуудын нэгж эсийн атомын төвүүдийн координатыг зааж өгөхөөс бүрдэх бөгөөд энэ нь атом хоорондын зайг тодорхойлох, улмаар геомийг судлах боломжийг олгодог. K.s-ийн онцлог.

Үндсэн судалгааны аргууд K. s. дифракци нь - Рентген бүтцийн шинжилгээ, нейтроны дифракц, электроны дифракц.Дифракцийн аргууд нь нэгж эс дэх талстыг бүхэлд нь эзэлхүүнээр болон цаг хугацааны дундажаар тасралтгүй сарних бодисоор хангадаг. Рентген туяаны аргууд Шинжилгээний явцад болор дахь электрон нягтыг олж авдаг бөгөөд үүнийг Фурье цувралаар тооцоолно.

Хаана x, y, z- нэгж нүдэн дэх координат, - түүний эзэлхүүн, F hkl- коэффициент Фурье гэж дуудсан бүтцийн далайц. Эс дэх электрон нягтын тархалтыг ойролцоогоор атомын электрон нягтын нийлбэрээр илэрхийлж болно ( r i):

Хаана би- цаг хугацааны дундаж, өөрөөр хэлбэл, дулааны хөдөлгөөнөөр түрхэгдсэн, атом дахь электронуудын тархалт. Максимум (1) нь атомууд - электрон нягтын бөөгнөрөлтэй тохирч байгаа нь тэдгээрийн төвүүдийн координатыг олох боломжийг олгодог. r (x, y, z) ба геом үүсгэх. 0.0001 - 0.00001 нм нарийвчлалтай атом хоорондын зайг тогтоох загвар.

Нейтронографийн хувьд болорын цөмийн тархалтын далайцын хувьд (1)-тэй төстэй. Ф neuters нь цөмийн нягтын тархалтыг тодорхойлдог n(r) эсүүд, өөрөөр хэлбэл дулааны хөдөлгөөнөөр түрхэгдсэн бөөмийн магадлалын тархалт (харна уу. Бүтцийн нейтроны дифракц).Хэрэв атомууд соронзон момент нь соронзон нейтроны дифракцаар тодорхойлогддог. K.s. - эргэлтийн нягтын хуваарилалт (харна уу. Соронзон).Далайцаар электрон дифракцид Ф эл(1)-ийн дагуу электростатикийн тархалтыг тодорхойлно. (нийт - цөм ба электрон) потенциал ( r).Бүх гурван тархалтын максимумуудын байрлал давхцдаг - энэ нь нэгж эсийн атомын төвүүдийн (цөм) цаг хугацааны дундаж байрлал юм.

Геометрийн загвар.Геом үүсгэхийн тулд. загварууд K. s. шаардлагатай: бүтцийн нэгжийн эсийн параметрүүдийн талаархи мэдлэг (давталтын параллелепипед) - ерөнхий тохиолдолд түүний ирмэгийн урт. a, b, cба өнцөг; сансрын системийн тэгш хэмийн шинж тэмдэг, өөрөөр хэлбэл энэ нь сансрын 230 бүлгийн аль нэгэнд хамаарах эсэх (харна уу). Кристал тэгш хэм) ба ийм байдлаар - гэх мэт Bravais тор;. химийн хувьд ялгаатай бүх атомуудын координат ба тэдгээрийн байрлалын тэгш хэмийн заалт. Үүнийг хийхийн тулд эсийн тэгш хэмтэй бие даасан хэсгийн атомуудын координатыг мэдэхэд хангалттай бөгөөд үүнээс сансрын бүлгийн үйлдлүүдийг харгалзан сансар огторгуйн бүх атомуудын байрлалыг олж мэдэх боломжтой. . Үүний үндсэн дээр атом хоорондын зай, атомуудын харилцан зохицуулалт гэх мэтийг тооцдог. K.s-ийн шинж чанарууд. Графикаар K. s. нэгж нүдэн дэх атомуудын ("бөмбөг") зохион байгуулалтаар дүрслэгдсэн (Зураг 1, а). Шаардлагатай бол том хүрэлцэх "бөмбөлгүүд" нь нягт савласан органик бус материалын атомуудын контактыг харуулж чадна. (Зураг 1, б) эсвэл молекулын бүтэц. Ионы K. s-ийн зургийн хувьд. Полиэдрүүдийг ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд орой дээр нь анионууд, төвд нь катионууд байдаг (Зураг 1c).

Геом. K. s-ийн шинжилгээ. талстуудын атомын бүтцийн хэд хэдэн ерөнхий ойлголт, хуулиудыг боловсруулах боломжтой болсон - атомын радиус, химийн бодисын төрлүүдийн талаархи санаа. талст дахь холбоо (ион, ковалент, металл, ван дер-Ваальс, устөрөгч), талст дахь атом ба молекулуудын хамгийн ойр савлах дүрэм, талстуудын холбоо. талстуудын шинж чанаруудтай (харна уу Кристал хими). K. s-ийн шинжилгээ. ба түүний тэгш хэм нь эрчим хүчний тооцооллын эхлэлийн цэг болдог. спектр, физикийн тайлбар болорын шинж чанар (харна уу Кристал физик).

Зарим талстуудын нэгж эсийн параметрүүд

	Кристалуудын төрлүүд	Нэгж эсийн хугацаа, нм	Нэгж эсийн атомын тоо
	Органик бус ба энгийн молекулын нэгдлүүд		зуу хүртэл
	Нарийн төвөгтэй органик нэгдлүүд		мянга хүртэл
	Вирусууд

100 мянга гаруй К.-г судалсан. ялгаа. бодисууд, үүнээс ойролцоогоор. 20 мянган органик бус K. s. элементүүд, ялгаа. нэгдлүүд, эрдэс бодисууд, бусад нь - ихэнх нь органик байдаг. K. s. Торны үеүүд өөр өөр байдаг. талстууд нь бутархайгаас хэдэн зуун нм хүртэл хэлбэлздэг (хүснэгт). K. s-ийн рентген бүтцийн шинжилгээ. органик холболтууд хамгийн их байна. орон зайн болон химийн тодорхойлох үнэн зөв, найдвартай арга тэдгээрийн бүрдүүлэгч молекулуудын бүтэц. Хэд хэдэн судалсан. хэдэн зуун K. s. Биол дахь хамгийн нарийн төвөгтэй бодисууд. гарал үүсэл: уураг, нуклейн хүчил, вирус (харна уу. Биологийн талст).Органик бус, органик бүхнийг дүрсэлсэн олон улсын компьютерийн мэдээллийн банкууд байдаг. ба биологийн K. s.

Цагаан будаа. 1. Кристал бүтцийн загварууд: А- алмаз, б - NaCl хлорид, В- бафертизит BaFe 2 Tl (Si 2 O 7)O(OH).

Орчин үеийн Нарийвчлалтай дифракцийн аргууд нь атомын координатаас (геом. загвар) гадна сансрын бүтцийн бусад шинж чанарыг тодорхойлох боломжийг олгодог.

Сансар огторгуйн системийн атомуудын дулааны чичиргээний ангармоник байдлыг туршилтаар нарийвчлан тодорхойлох боломжтой бөгөөд үүнийг дээд зэрэглэлийн тензорууд тодорхойлдог. Чичиргээг тодорхойлдог гадаргуу нь гурвалсан гауссын эллипсоид байхаа больсон бөгөөд тэгш хэмийн төвгүй болно. Ангармоник байдлын параметрүүд нь атомын чичиргээний мөн чанарыг акустик, төмөр цахилгаантай холбох боломжийг олгодог. талстуудын шинж чанар нь талстуудын өндөр температурын өөрчлөлт дэх фазын шилжилтийн үед атомуудын шилжилт хөдөлгөөнийг заадаг. Сансрын цацраг дахь атомын чичиргээний давтамж. нь ойролцоогоор 10 12 Гц бөгөөд тэдгээрийг спектроскопоор тодорхойлно. арга, арга уян хатан бус нейтроны сарнилт(см. Кристал торны чичиргээ).

Цагаан будаа. 2. Тор дахь атомуудын дулааны чичиргээний эллипсоидууд: А- дур зоргоороо чиглүүлэх ерөнхий тохиолдол; б- бүтэц дэх чичиргээний анизотропи, - ацетилен - 300 К-ийн никель бис-циклопентадиен. Зүүн талд - ацетилен, баруун талд - циклопентадиен.

Ажиглагдсан тархалтаас хасах ( r)(1) хуваарилалт ( r)(2), нэг нь деформацийн электрон болор бүтцийг олж болно.

Баримт нь илэрхийлэл (2) нь химийн бодис үүссэний улмаас электрон нягтрал өөрчлөгдөөгүй дулааны хөдөлгөөнөөр бүрхэгдсэн талст дахь чөлөөт "про-атомуудын" нийлбэр юм. талст систем дэх бондууд ба илэрхийлэл (1) нь эдгээр бүх холбоо үүссэн талстуудын электрон нягттай тохирч байна. Хэдийгээр үнэ цэнэ нь бага боловч тэдгээр нь системийн хэд хэдэн нарийн ширийн зүйлийг тодорхойлох боломжийг олгодог. (Зураг 3). Тиймээс "проатом" -ын оронд максимум гарч ирэх нь түүний доторх электрон илүүдэл байгааг, өөрөөр хэлбэл энэ нь анион учраас сөрөг цэнэгтэй, харин минимум гарч ирэх нь катион болохыг илтгэнэ. ; Иончлолын зэргийг dr def утгаас тооцоолж болно. Ионы K.-д. электронууд атомуудын хооронд дахин хуваарилагддаг боловч "атом хоорондын орон зай" -д бараг = 0 байна. Металлаар K. s. Атомуудын зарим электронууд хуваагдаж, атом хоорондын орон зайд жигд электрон нягтрал үүсгэдэг. Ковалентын талстуудад энэ нь ковалент холбоо үүсгэдэг хос электронтой тохирох атомуудын хоорондох оргилуудыг тодорхой харуулдаг. Молекулын талстуудад дан электрон хос атомуудад тохирох оргилууд тэмдэглэгдсэн байдаг (Зураг 3). Математик. эмчилгээ ( r) ба электростатикийн тархалтыг олох боломжийг танд олгоно. электрон потенциал, потенциал энерги, атом дээрх талбайн градиент гэх мэт. Электрон дифракцийг ашиглан нийт (цөм ба электрон) деформацийг олж болно. атомууд ба тэдгээрийг тодорхойлох.

Цагаан будаа. 3. Цианурын хүчлийн деформацийн электрон нягт. Бондын оргилууд нь валентын холболтын электронууд, О атомын ойролцоо байдаг - ганц электрон хос.

Согог. Бүх байрлал нь атомаар дүүрсэн C.s. гэж нэрлэдэг. хамгийн тохиромжтой K. s. Гэсэн хэдий ч бодит байдал дээр K. s. хэд хэдэн согогтой байдаг - цэг (атомуудыг хамгийн тохиромжтой байрлалаас нүүлгэн шилжүүлэх, эдгээр атомуудыг хольцын атомуудаар солих, хоосон орон зай, завсрын атом гэх мэт), шугаман болон хоёр хэмжээст (засвар, давхаргын хэрэглээний алдаа гэх мэт). (харна уу. Согогталстуудад). Хэрэв цэгийн согогийн тоо их байвал CS-ийн электрон нягтын бүх эсийн дундаж өөрчлөлтийг бүртгэх боломжтой. бадмаарагт A1 2 0 3 +0.05% Cr, энд Cr нь A1-ийн байрлалыг орлоно. Хасах эсвэл завсрын хатуу уусмалын бүтцэд br-ийн шинжилгээ нь атомуудын тодорхой байрлалыг эзэлдэг тухай мэдээллийг өгдөг.

Кристалтай хамт Тогтмол цэгийн эргэн тойронд атомууд чичирдэг бодисууд. тэнцвэрийн байрлалууд, талстууд байдаг бөгөөд үүнд гүн. атомууд, тэдгээрийн бүлгүүд эсвэл бүхэл бүтэн молекулууд статистикийн хувьд өөр өөр байдаг. заалтууд (үзнэ үү хатуу).Тодорхой талст дахь дулааны молекулууд. бүтэц нь хүндийн төвийн байрлалыг хадгалахын зэрэгцээ бөмбөрцөг хэлбэртэй байж болно. эсвэл цилиндр хэлбэртэй эргэлт. Зарим талстуудад хатуу гурван хэмжээст үечилсэн байдал байгаа тохиолдолд. Зөвхөн атомуудаас бүрдэх бүтцийн хүрээ нь тодорхой ионууд чөлөөтэй шилжиж, хүрээний сувгаар урсаж болно (харна уу. Ионы хэт дамжуулагч).Цэнэглэгдсэн ионуудын шилжих замыг dr def хуваарилалтаар тогтооно. Жишээлбэл, фрэймийн хүрээний системд ч мөн адил. цеолит, хоосон зайн дотор органик молекулууд байж болно. бодисыг мөн доктор бүртгэсэн.

Цагаан будаа. 4. Цахиур дахь фосфорын бөөгнөрөлийн атомын бүтцийн электрон микроскопийн зураг.

Бодит код дахь согогийн тодорхой байршил. Түүнчлэн рентген болон нейтрон топографи, электрон микроскоп (Зураг 4) гэх мэтийг ашиглан судалдаг.

Цогцолбор K. s.Хамгийн тохиромжтой гурван хэмжээст үе үетэй хамт K. s. бусад төрлийн талстууд байдаг. атомын дараалал. Тиймээс ердийн гурван хэмжээст торны "арын" эсрэг дээд байгууламжид нэмэлт байдал ажиглагдаж байна. Жишээ нь, соронзон орны тархалттай холбоотой хамгийн тохиромжтой сансрын системийн нэг эсвэл хоёр үетэй үржсэн үеүүдийн дараалал. атомын моментууд, цахилгаан диполь гэх мэт Заримдаа ийм дээд бүтцийн хугацаа нь үндсэн торны үеийн олон биш, дараа нь Q.s. дуудсан пропорциональ бус. K. s. к.-л-д үе үетэй. харийн атомуудыг оруулах чиглэл гэж нэрлэдэг. модуляцлагдсан. Жишээлбэл, микроэлектроникт зохиомлоор бэлтгэсэн гетероструктурууд. AlAs-GaAs нь нийтлэг, ижил талсттай. lattice (үеийн тэгш байдлын утгаар), гэхдээ тэдгээр нь нэг буюу өөр найрлагын давхаргууд (Зураг 5). К.с байдаг. (жишээ нь, давхаргатай силикатууд) хоёр ба түүнээс дээш төрлийн тогтмол давхаргын эмх замбараагүй давхаргатай. барилга байгууламж, жишээ нь зангилаатай "тууз" эсвэл "багана" -ын бүтэц найрлага. Энэ бүхэн нь үнэндээ задралын бичил хэсгүүдийн атомын түвшинд нэг талст дахь уялдаа холбоотой холболт юм. K. s.

Цагаан будаа. 5. AlAs-GaAs гетероструктур дахь атомуудын байршлын электрон микрографик (томруулах 10 6).

Илүү нарийн төвөгтэй эмх замбараагүй байдал нь үндсэн зарчмуудыг хэсэгчлэн эсвэл бүрэн алдахад хүргэдэг. K. s. тэмдэг - холын зайн захиалга (харна уу. Холын болон ойрын зайн захиалга),полимер, шингэн талстуудын бүтцэд ажиглагдсан; квазикристалууд.

K. s. тодорхой бодисыг тэгш хэм, химийн төрлөөр нь ангилдаг. холболтууд. Төрөл бүрийн химийн бодисын олон бодис. найрлагатай, гэхдээ атомын тооны ижил харьцаатай, тэдгээр нь геометрийн хувьд ижил төстэй K.s-тэй байдаг бөгөөд үүнийг нэрлэдэг. бүтцээс (жишээлбэл, MgO ба TiN - NaCl-ийн бүтцийн төрөл). K. s-ийн тэгш хэмээс. өгөгдсөн болор дахь физик хүчин зүйлсийг урьдчилан таамаглах боломжтой. шинж чанарууд. Төрөл бүрийн шинж чанаруудын тоон шинж чанар, тухайлбал уян харимхай, оптик, цахилгаан гэх мэтийг сансрын бүтэц дэх атомуудын тодорхой зохион байгуулалттай холбож, заримдаа сансрын бүтцээс шууд тооцоолж болно. (см. талстууд),

Лит.:Бүтцийн тайлан. Publ. дадлагажигчдад зориулсан. Кристаллографийн холбоо, Утрехт, 1951-87 - ; Молекулын бүтэц ба хэмжээс. Ном зүй, ed. О.Кеннард ба Д.Уотсон, v. 1-15, Утрехт, 1971-84; Орчин үеийн, 2-р боть, М., 1979; Нейтрон ба хатуу биет, 2-р боть, М., 1981; Вайнштейн Б.К., Материйн төлөв байдлын бүтцийн ангилал, номонд: Кристаллографи ба болор хими, М., 1986; Walls A., Structural Organic Chemistry, trans. Англи хэлнээс, 1-р боть, М., 1987. Б.К. Вайнштейн.

Физик нэвтэрхий толь бичиг. 5 боть. - М .: Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг. Ерөнхий редактор А.М.Прохоров. 1988 .

Мэдлэгийн санд сайн ажлаа илгээх нь энгийн зүйл юм. Доорх маягтыг ашиглана уу

Мэдлэгийн баазыг суралцаж, ажилдаа ашигладаг оюутнууд, аспирантууд, залуу эрдэмтэд танд маш их талархах болно.

Кристалууд (грек хэлнээс xeufbllpt, анхандаа - мөс, хожим нь - чулуулгийн болор, болор) нь атомууд тогтмол байрладаг хатуу биет бөгөөд гурван хэмжээст орон зайн үечилсэн зохицуулалт - болор тор юм.

Талстууд нь дотоод бүтцээрээ, өөрөөр хэлбэл тухайн бодисыг бүрдүүлдэг бөөмсийн (атом, молекул, ион) хэд хэдэн тодорхой тогтмол зохицуулалтын аль нэгэнд суурилсан ердийн тэгш хэмтэй олон талт хэлбэртэй хатуу бодис юм.

Үл хөдлөх хөрөнгө:

Нэгдмэл байдал. Энэ шинж чанар нь орон зайд ижил чиглэсэн боловч энэ бодисын өөр өөр цэгүүдэд таслагдсан талст бодисын хоёр ижил энгийн эзэлхүүн нь бүх шинж чанараараа туйлын ижил байдаг: тэдгээр нь ижил өнгөтэй, хувийн жин, хатуулагтай байдагт илэрдэг. , дулаан дамжилтын илтгэлцүүр, цахилгаан дамжуулах чанар гэх мэт.

Бодит талст бодисууд нь тэдний талст торыг гажуудуулдаг байнгын хольц, хольц агуулдаг гэдгийг санах нь зүйтэй. Тиймээс жинхэнэ талст дахь үнэмлэхүй нэгэн төрлийн байдал ихэвчлэн байдаггүй.

Кристалуудын анизотропи

Олон талстууд нь анизотропийн шинж чанартай, өөрөөр хэлбэл шинж чанар нь чиглэлээс хамааралтай байдаг бол изотроп бодис (ихэнх хий, шингэн, аморф хатуу биет) эсвэл псевдоизотроп (поликристал) шинж чанар нь чиглэлээс хамаардаггүй. Талстуудын уян хатан бус хэв гажилтын үйл явц нь үргэлж сайн тодорхойлогдсон гулсалтын системийн дагуу явагддаг, өөрөөр хэлбэл зөвхөн тодорхой талстографийн хавтгай дагуу, зөвхөн тодорхой талстографийн чиглэлд явагддаг. Талст орчны янз бүрийн хэсэгт хэв гажилтын нэг төрлийн бус, тэгш бус хөгжлөөс шалтгаалан микрострессийн талбайн хувьсал өөрчлөлтөөр эдгээр хэсгүүдийн хооронд эрчимтэй харилцан үйлчлэл үүсдэг.

Үүний зэрэгцээ анизотропи байхгүй талстууд байдаг.

Мартенситийн уян хатан бус байдлын физикт туршилтын баялаг материалууд, ялангуяа хэлбэрийн санах ойн нөлөө, хувиргах уян хатан байдлын асуудалд хуримтлагдсан. Мартенситийн урвалаар бараг л уян хатан бус хэв гажилт давамгайлах тухай болор физикийн хамгийн чухал байр суурь туршилтаар батлагдсан. Гэхдээ мартенситийн уян хатан бус байдлын физик онолыг бий болгох зарчим тодорхойгүй байна. Механик ихэрлэх замаар болор хэв гажилтын үед ижил төстэй нөхцөл байдал үүсдэг.

Металлын дислокацын уян хатан чанарыг судлахад ихээхэн ахиц дэвшил гарсан. Энд зөвхөн уян хатан бус хэв гажилтын үйл явцыг хэрэгжүүлэх үндсэн бүтэц, физик механизмыг ойлгохоос гадна үзэгдлийг тооцоолох үр дүнтэй аргуудыг бий болгосон.

Өөрөө нэрэх чадвар нь чөлөөт өсөлтийн үед нүүр үүсгэх талстуудын өмч юм. Хэрэв ямар нэгэн бодисоос сийлсэн бөмбөгийг, жишээлбэл, ширээний давсыг хэт ханасан уусмалд байрлуулсан бол хэсэг хугацааны дараа энэ бөмбөг шоо хэлбэртэй болно. Үүний эсрэгээр аморф бодис өөрөө нэрэх боломжгүй тул шилэн ирмэг нь хэлбэрээ өөрчлөхгүй.

Тогтмол хайлах цэг. Хэрэв та талст биеийг халаавал түүний температур тодорхой хязгаар хүртэл нэмэгдэх болно; цаашид халаахад бодис хайлж эхлэх бөгөөд температур нь хэсэг хугацаанд тогтмол хэвээр байх болно, учир нь бүх дулаан болор торыг устгах болно. Хайлж эхлэх температурыг хайлах цэг гэж нэрлэдэг.

Кристал ангилал зүй

Кристал бүтэц

Кристал бүтэц нь бодис бүрийн хувьд бие даасан байх нь энэ бодисын үндсэн физик, химийн шинж чанарыг илэрхийлдэг. Талст бүтэц нь болор торны цэг бүртэй мотивийн нэгж гэж нэрлэгддэг тодорхой бүлэг атомууд холбогдсон атомуудын цуглуулга бөгөөд эдгээр бүх бүлгүүд нь бүтэц, бүтэц, тортой харьцуулахад чиг баримжаагаараа ижил байдаг. Орчуулгын бүлэг хээний нэгжийг үржүүлсний үр дүнд сүлжмэл болон мотивийн нэгжийн нийлэгжилтийн үр дүнд бүтэц бий болсон гэж үзэж болно.

Хамгийн энгийн тохиолдолд мотивийн нэгж нь нэг атомаас бүрддэг, жишээлбэл, зэс эсвэл төмрийн талстууд. Ийм хээтэй нэгжийн үндсэн дээр үүссэн бүтэц нь геометрийн хувьд тортой маш төстэй боловч цэгээс илүү атомуудаас бүрддэгээрээ ялгаатай хэвээр байна. Энэ нөхцөл байдлыг ихэвчлэн анхаарч үздэггүй бөгөөд ийм талстуудын хувьд "болор тор", "болор бүтэц" гэсэн нэр томъёог синоним болгон ашигладаг бөгөөд энэ нь хатуу биш юм. Сэдвийн нэгж нь найрлагад илүү төвөгтэй байдаг - хоёр ба түүнээс дээш атомаас бүрдэх тохиолдолд тор, бүтцийн геометрийн ижил төстэй байдал байхгүй бөгөөд эдгээр ойлголтуудын нүүлгэн шилжүүлэлт нь алдаа гаргахад хүргэдэг. Жишээлбэл, магни эсвэл алмазын бүтэц нь тортой геометрийн хувьд давхцдаггүй: эдгээр бүтцэд мотивийн нэгжүүд нь хоёр атомаас бүрддэг.

Кристал бүтцийг тодорхойлдог гол үзүүлэлтүүд нь хоорондоо холбоотой байдаг.

§ болор торны төрөл (систем, Бравагийн тор);

§ нэгж нүдэнд ногдох томъёоны нэгжийн тоо;

§ сансрын бүлэг;

§ нэгж эсийн параметрүүд (шугаман хэмжээс ба өнцөг);

§ эсийн атомын координат;

§ бүх атомын зохицуулалтын тоо.

Бүтцийн төрөл

Талст химийн байрлал дахь (орбитууд) ижил орон зайн бүлэг, атомуудын ижил байрлалтай болор бүтцийг бүтцийн төрөл болгон нэгтгэдэг.

Хамгийн алдартай бүтцийн төрлүүд нь зэс, магни, б-төмөр, алмаз (энгийн бодис), натрийн хлорид, сфалерит, вурцит, цезийн хлорид, флюорит (хоёртын нэгдлүүд), перовскит, шпинель (гурвалдаг нэгдлүүд) юм.

Кристал эс

Энэхүү хатуу бодисыг бүрдүүлэгч хэсгүүд нь болор тор үүсгэдэг. Хэрэв болор тор нь стереометрийн хувьд (орон зайн хувьд) ижил эсвэл ижил төстэй (ижил тэгш хэмтэй) байвал тэдгээрийн хоорондох геометрийн ялгаа нь ялангуяа торны хэсгүүдийг эзэлдэг хэсгүүдийн хооронд өөр өөр зайд оршдог. Бөөмүүдийн хоорондох зайг торны параметр гэж нэрлэдэг. Торны параметрүүд, түүнчлэн геометрийн олон талтуудын өнцгийг бүтцийн шинжилгээний физик аргууд, жишээлбэл, рентген бүтцийн шинжилгээний аргуудаар тодорхойлно.

http://www.allbest.ru/ сайтад нийтлэгдсэн.

Цагаан будаа. Кристал эс

Ихэнхдээ хатуу биетүүд (нөхцөлөөс хамааран) нэгээс олон хэлбэрийн болор тор үүсгэдэг; ийм хэлбэрийг полиморф өөрчлөлт гэж нэрлэдэг. Жишээлбэл, энгийн бодисуудын дотроос нүүрстөрөгчийн зургаан өнцөгт ба куб хэлбэрийн өөрчлөлт болох ромбик ба моноклиник хүхэр, бал чулуу, алмазыг мэддэг; нарийн төвөгтэй бодисуудын дунд кварц, тридимит, кристобалит нь цахиурын давхар ислийн янз бүрийн өөрчлөлтүүд байдаг.

Кристалуудын төрлүүд

Энэ нь хамгийн тохиромжтой, жинхэнэ болорыг салгах шаардлагатай.

Төгс болор

Үнэн хэрэгтээ энэ нь бүрэн тэгш хэмтэй, гөлгөр гөлгөр ирмэгүүдтэй математикийн объект юм.

Жинхэнэ болор

Энэ нь торны дотоод бүтцэд янз бүрийн согог, нүүрэн дээрх гажуудал, жигд бус байдлыг байнга агуулдаг бөгөөд өсөлтийн өвөрмөц нөхцөл, тэжээлийн орчны нэг төрлийн бус байдал, гэмтэл, хэв гажилт зэргээс шалтгаалан олон талт тэгш хэмийн бууралттай байдаг. Жинхэнэ болор нь талстографийн нүүртэй, тогтмол хэлбэртэй байх албагүй, гэхдээ энэ нь үндсэн шинж чанараа - болор тор дахь атомуудын тогтмол байрлалыг хадгалдаг.

Кристал торны согог (талстуудын бодит бүтэц)

Бодит талстуудад атомуудын зохион байгуулалтын хамгийн тохиромжтой дарааллаас үргэлж хазайлт байдаг бөгөөд үүнийг төгс бус буюу торны согог гэж нэрлэдэг. Тэдний үүсгэсэн торны тасалдалуудын геометрийн дагуу согогийг цэг, шугаман, гадаргуу гэж хуваадаг.

Цэгийн согогууд

Зураг дээр. Зураг 1.2.5-д янз бүрийн төрлийн цэгийн согогийг үзүүлэв. Эдгээр нь хоосон орон зай юм - хоосон торны талбайнууд, завсар дахь "өөрийн" атомууд, торны хэсгүүд ба завсар дахь хольцын атомууд. Эхний хоёр төрлийн согог үүсэх гол шалтгаан нь атомын хөдөлгөөн бөгөөд температур нэмэгдэхийн хэрээр эрчим нь нэмэгддэг.

Цагаан будаа. 1.2.5. Кристал тор дахь цэгийн согогийн төрлүүд: 1 - хоосон орон зай, 2 - завсрын цэг дэх атом, 3 ба 4 - цэг ба завсрын цэг дэх хольцын атомууд

Аливаа цэгийн согогийн эргэн тойронд радиус R 1...2 торны үетэй торны орон нутгийн гажуудал үүсдэг (1.2.6-р зургийг үз), тиймээс ийм согогууд олон байвал тэдгээр нь тархалтын шинж чанарт нөлөөлдөг. атом хоорондын бондын хүч ба үүний дагуу талстуудын шинж чанарууд.

Цагаан будаа. 1.2.6. Хоосон орон зайн эргэн тойрон дахь талст торны орон нутгийн гажуудал (a) ба торны талбай дахь хольцын атом (b)

Шугаман согогууд

Шугаман согогийг мултрал гэж нэрлэдэг. Тэдний гадаад төрх нь болорын зарим хэсэгт "нэмэлт" атомын хагас хавтгай (экстраплан) байгаатай холбоотой юм. Эдгээр нь металлын талстжих явцад (атомын давхаргыг дүүргэх дарааллыг зөрчсөний улмаас) эсвэл тэдгээрийн хуванцар деформацийн үр дүнд үүсдэг. 1.2.7.

Цагаан будаа. 1.2.7. Хүчний нөлөөн дор болорын дээд хэсгийн хэсэгчилсэн шилжилтийн үр дүнд ирмэгийн мултрал () үүсэх: ABCD - гулсалтын хавтгай; EFGН - гаднах онгоц; EN - ирмэгийн мултрах шугам

Таслах хүчний нөлөөн дор болорын дээд хэсгийн хэсэгчилсэн шилжилт нь тодорхой гулсах хавтгайд ("гэрлийн зүсэлт") ABCD-ийн дагуу явагдсан болохыг харж болно. Үүний үр дүнд нэмэлт онгоц EFGH үүссэн. Энэ нь доошоо үргэлжилдэггүй тул хэд хэдэн атом хоорондын зайны радиустай EH ирмэгийн эргэн тойронд торны уян хатан гажуудал гарч ирдэг (жишээ нь: 10-7 см - сэдвийг 1.2.1-ээс үзнэ үү), энэ гажуудлын хэмжээ хэд дахин их байна (болно. 0.1...1 см хүртэл хүрнэ).

Гадна талын ирмэгийн эргэн тойронд байгаа болорын энэхүү төгс бус байдал нь шугаман торны согог бөгөөд ирмэгийн мултрал гэж нэрлэгддэг.

Металлын хамгийн чухал механик шинж чанарууд - хүч чадал ба уян хатан чанар (1.1-р сэдвийг үзнэ үү) нь биеийг ачаалах үед мултрах байдал, тэдгээрийн зан авираар тодорхойлогддог.

Мултрах хөдөлгөөний механизмын хоёр онцлог шинжийг авч үзье.

1. Мултрал нь гаднах онгоцны “буухиа” хөдөлгөөнөөр гулсалтын хавтгай дагуу маш амархан (бага ачаалалтай үед) хөдөлдөг. Зураг дээр. Зураг 1.2.8-д ийм хөдөлгөөний эхний үе шатыг үзүүлэв (ирмэгийн мултрах шугамд перпендикуляр хавтгайд хоёр хэмжээст хэв маяг).

Цагаан будаа. 1.2.8. Ирмэгийн мултралын реле хөдөлгөөний эхний үе шат (). A-A - гулсах хавтгай, 1-1 нэмэлт хавтгай (анхны байрлал)

Хүчний нөлөөн дор гадна талын (1-1) атомууд гулсах хавтгайн дээр байрлах атомуудыг (2-2) хавтгайгаас (2-3) салгаж авдаг. Үүний үр дүнд эдгээр атомууд нь шинэ нэмэлт хавтгай (2-2) үүсгэдэг; "хуучин" нэмэлт онгоцны атомууд (1-1) хоосон орон зайг эзэлдэг бөгөөд энэ нь онгоцны барилгын ажлыг дуусгадаг (1-1-3). Энэ үйлдэл нь нэмэлт хавтгайтай (1-1) холбоотой "хуучин" мултрал алга болж, нэмэлт хавтгайтай (2-2) холбоотой "шинэ" үүснэ гэсэн үг юм. "буухиа бороохой" -ыг нэг хавтгай хоорондын зайд шилжүүлэх. Дислокацын энэхүү релений хөдөлгөөн нь болорын ирмэгт хүрэх хүртэл үргэлжлэх бөгөөд энэ нь түүний дээд хэсгийг нэг хавтгай хоорондын зайд (жишээ нь, хуванцар деформаци) шилжүүлнэ гэсэн үг юм.

Энэ механизм нь маш их хүчин чармайлт шаарддаггүй, учир нь Энэ нь гаднах хавтгайг тойрсон цөөн тооны атомуудад нөлөөлдөг дараалсан бичил шилжилтүүдээс бүрддэг.

2. Гэхдээ тэдний замд саад тотгор байхгүй тохиолдолд л мултрах гулсалтын ийм хялбар байдал ажиглагдах нь ойлгомжтой. Ийм саад тотгор нь ямар нэгэн торны согог (ялангуяа шугаман ба гадаргуугийн!), түүнчлэн материалд байгаа бол бусад фазын хэсгүүд юм. Эдгээр саад тотгорууд нь торны гажуудлыг үүсгэдэг бөгөөд үүнийг даван туулах нь нэмэлт гадны хүчийг шаарддаг тул мултрах хөдөлгөөнийг хааж болно, жишээлбэл. тэднийг хөдөлгөөнгүй болгох.

Гадаргуугийн согогууд

Аж үйлдвэрийн бүх металл (хайлш) нь поликристал материал, i.e. үр тариа гэж нэрлэгддэг маш олон тооны жижиг (ихэвчлэн 10 -2 ... 10 -3 см), эмх замбараагүй чиглэсэн талстуудаас тогтдог. Энэ нь үр тариа (нэг талст) тус бүрийн өвөрмөц сүлжээний үе үе ийм материалд эвдэрсэн нь илт байна, учир нь үр тарианы талстографийн хавтгай нь өнцгөөр бие биенээсээ харьцангуй эргэлддэг b (Зураг 1.2.9-ийг үзнэ үү), үнэ цэнэ. бутархайгаас хэдэн арван градус хүртэл хэлбэлздэг.

Цагаан будаа. 1.2.9. Поликристал материал дахь үр тарианы хилийн бүтцийн схем

Мөхлөгүүдийн хоорондох хил нь атом хоорондын 10 хүртэлх зайтай шилжилтийн давхарга бөгөөд ихэвчлэн атомуудын эмх замбараагүй зохион байгуулалттай байдаг. Энэ нь мултрал, сул орон зай, хольцын атомууд хуримтлагддаг газар юм. Тиймээс поликристал материалын дийлэнх хэсэгт мөхлөгийн хил хязгаар нь хоёр хэмжээст, гадаргуугийн согог юм.

Талстуудын механик шинж чанарт торны согогийн нөлөөлөл. Металлын бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэх арга замууд.

Хүч чадал гэдэг нь материалын гаднах ачааллын нөлөөн дор хэв гажилт, эвдрэлийг эсэргүүцэх чадвар юм.

Кристал биетүүдийн хүч чадал нь тэдний ачаалалд тэсвэртэй, хөдөлж, эсвэл хязгаарын хувьд болорын аль нэг хэсгийг нөгөөтэй харьцуулахад урах хандлагатай байдаг гэж ойлгодог.

Металл дахь хөдөлгөөнт дислокаци байгаа нь (талсжих явцад аль хэдийн 10 6 ... 10 8 дислокаци нь 1 см 2-тай тэнцүү хөндлөн огтлолд гарч ирдэг) ачааллын эсэргүүцэл буурахад хүргэдэг, i.e. өндөр уян хатан чанар, бага хүч чадал.

Мэдээжийн хэрэг, хүч чадлыг нэмэгдүүлэх хамгийн үр дүнтэй арга бол металаас мултарсан хэсгийг арилгах явдал юм. Гэсэн хэдий ч, энэ зам нь технологийн дэвшилтэт биш юм, учир нь мултрахгүй металлыг зөвхөн хэд хэдэн микрон диаметртэй, 10 микрон хүртэл урттай нимгэн утас ("сахлаа" гэж нэрлэдэг) хэлбэрээр авах боломжтой.

Тиймээс бэхжүүлэх практик аргууд нь тоормослох, торны согогийн тоог огцом нэмэгдүүлэх замаар хөдөлгөөнт мултралыг хаах, түүнчлэн олон фазын материалыг бий болгоход суурилдаг.

Металлын бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэх уламжлалт аргууд нь:

- хуванцар хэв гажилт (ажил хатуурах эсвэл хатуурах үзэгдэл);

- дулааны (болон химийн-дулаан) эмчилгээ;

- хайлш (тусгай хольцыг нэвтрүүлэх) ба хамгийн түгээмэл арга бол хайлш үүсгэх явдал юм.

Эцэст нь хэлэхэд, хөдөлгөөнт мултралыг хаах үндсэн дээр хүч чадлын өсөлт нь уян хатан чанар, нөлөөллийн бат бөх чанар, үүний дагуу материалын ашиглалтын найдвартай байдал буурахад хүргэдэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Тиймээс хатуурлын зэрэгтэй холбоотой асуудлыг тухайн бүтээгдэхүүний зорилго, ашиглалтын нөхцөл дээр үндэслэн дангаар нь шийдэх ёстой.

Энэ үгийн шууд утгаараа полиморфизм нь олон талт байдал, i.e. ижил химийн найрлагатай бодисууд өөр өөр бүтэцтэй талсжиж, өөр өөр сингоги талст үүсэх үзэгдэл. Жишээлбэл, алмаз ба бал чулуу нь ижил химийн найрлагатай боловч өөр өөр бүтэцтэй бөгөөд эдгээр ашигт малтмал хоёулаа физик шинж чанараараа эрс ялгаатай байдаг. шинж чанарууд. Өөр нэг жишээ бол кальцит ба арагонит юм - тэдгээр нь CaCO 3-ийн ижил найрлагатай боловч өөр өөр полиморфуудыг төлөөлдөг.

Полиморфизмын үзэгдэл нь талст бодис үүсэх нөхцөлтэй холбоотой бөгөөд термодинамикийн янз бүрийн нөхцөлд зөвхөн тодорхой бүтэц тогтвортой байдагтай холбоотой юм. Тиймээс металл цагаан тугалга (цагаан цагаан тугалга гэж нэрлэдэг) температур -18 C 0-ээс доош унах үед тогтворгүй болж, бутарч, өөр бүтэцтэй "саарал цагаан тугалга" үүсгэдэг.

Изоморфизм. Металл хайлш нь хувьсах найрлагатай талст бүтэц бөгөөд нэг элементийн атомууд нөгөө элементийн болор торны завсарт байрладаг. Эдгээр нь хоёр дахь төрлийн хатуу шийдэл гэж нэрлэгддэг шийдэл юм.

Хоёрдахь төрлийн хатуу уусмалаас ялгаатай нь эхний төрлийн хатуу уусмалд нэг талст бодисын атом эсвэл ионыг өөр атом эсвэл ионоор сольж болно. Сүүлийнх нь болор торны зангилаанууд дээр байрладаг. Ийм төрлийн уусмалыг изоморф хольц гэж нэрлэдэг.

Изоморфизм илрэхэд шаардлагатай нөхцөлүүд:

1) Зөвхөн ижил тэмдгийн ионуудыг, өөрөөр хэлбэл катионыг катионоор, анионыг анионоор сольж болно.

2) Зөвхөн ижил хэмжээтэй атом эсвэл ионыг сольж болно, өөрөөр хэлбэл. ионы радиусын ялгаа нь төгс изоморфизмын хувьд 15%, төгс бус изоморфизмын хувьд 25% -иас хэтрэхгүй байх ёстой (жишээлбэл, Mg 2+ дээр Ca 2+)

3) Зөвхөн туйлшралын зэрэгтэй ойролцоо ионуудыг (жишээлбэл, бондын ионжилт-ковалентын зэрэг) сольж болно.

4) Зөвхөн өгөгдсөн болор бүтэц дэх ижил зохицуулалтын дугаартай элементүүдийг сольж болно

5) изоморф орлуулалт ийм байдлаар явагдах ёстой. Ингэснээр болор торны электростатик тэнцвэр алдагдахгүй.

6) торны энергийг нэмэгдүүлэх чиглэлд изоморф орлуулалт явагдана.

Изоморфизмын төрлүүд. 4 төрлийн изоморфизм байдаг:

1) изовалент изоморфизм нь энэ тохиолдолд ижил валенттай ионууд байдаг бөгөөд ионы радиусын хэмжээсийн ялгаа 15% -иас ихгүй байх ёстой.

2) гетеровалентын изоморфизм. Энэ тохиолдолд өөр өөр валентын ионуудыг солих тохиолдол гардаг. Ийм орлуулалтаар болор торны электростатик тэнцвэрийг алдагдуулахгүйгээр нэг ионыг нөгөө ионоор сольж болохгүй тул гетеровалентын изоморфизмын хувьд гетеровалентын изоморфизмын нэгэн адил ион солигддоггүй, харин тодорхой валенттай ионуудын бүлэг солигддог. ижил нийт валентыг хадгалахын зэрэгцээ өөр бүлгийн ионоор .

Энэ тохиолдолд нэг валентийн ионыг нөгөөгийн ионоор солих нь валентийн нөхөн олговортой үргэлж холбоотой байдаг гэдгийг үргэлж санаж байх хэрэгтэй. Энэ нөхөн олговор нь нэгдлүүдийн катион ба анион хэсгүүдэд хоёуланд нь тохиолдож болно. Энэ тохиолдолд дараахь нөхцлийг хангасан байх ёстой.

A) солигдсон ионуудын валентуудын нийлбэр нь орлуулагч ионуудын валентуудын нийлбэртэй тэнцүү байх ёстой.

B) орлуулсан ионуудын ионы радиусуудын нийлбэр нь орлуулагч ионуудын ионы радиусуудын нийлбэртэй ойролцоо байх ёстой бөгөөд үүнээс 15% -иас ихгүй ялгаатай байж болно (төгс изоморфизмын хувьд)

3) изоструктур. Нэг ионыг нөгөө ионоор эсвэл бүлэг ионыг өөр бүлгээр сольдоггүй, харин нэг болор торны бүхэл бүтэн "блок" өөр ижил төстэй "блок"-оор солигдож байна. Энэ нь ашигт малтмалын бүтэц нь ижил төрлийн, ижил хэмжээтэй нэгж эсийн хэмжээтэй тохиолдолд л тохиолдож болно.

4) тусгай төрлийн изоморфизм.

болор торны согогийн мултрал

Allbest.ru дээр нийтлэгдсэн

Үүнтэй төстэй баримт бичиг

Пьезоэлектрик эффектийн шинж чанар. Эффектийн болор бүтцийг судлах: загварыг авч үзэх, болор хэв гажилт. Урвуу пьезоэлектрик эффектийн физик механизм. Пьезоэлектрик талстуудын шинж чанарууд. Эффект хэрэглэх.

курсын ажил, 2010 оны 12-09-нд нэмэгдсэн


Кристал торны чичиргээний тухай мэдээлэл, тэдгээрийн физик хэмжигдэхүүнийг дүрсэлсэн функцууд. Кристаллографийн координатын систем. Ковалентын талст дахь атомуудын харилцан үйлчлэлийн энергийн тооцоо, барийн вольдболдын талст торны чичиргээний спектр.

дипломын ажил, 2014 оны 01-р сарын 09-нд нэмэгдсэн


Электролитээр гүйдэл дамжуулах. Цахилгаан дамжуулах чанарын физик шинж чанар. Металлын эсэргүүцэл дэх хольц ба болор бүтцийн согогийн нөлөө. Нимгэн металл хальсны эсэргүүцэл. Холбоо барих үзэгдэл ба дулааны цахилгаан хөдөлгөгч хүч.

хураангуй, 2010/08/29 нэмэгдсэн


Талст дахь согогийн тухай ойлголт ба ангилал: энерги, электрон ба атом. Талстуудын гол дутагдал, цэгийн согог үүсэх, тэдгээрийн концентраци, талст дагуух хөдөлгөөний хурд. Хоосон хөдөлгөөний улмаас бөөмийн тархалт.

хураангуй, 2011-01-19 нэмэгдсэн


Полиморфизмын мөн чанар, түүнийг нээсэн түүх. Нүүрстөрөгчийн полиморф өөрчлөлтийн физик, химийн шинж чанарууд: алмаз ба бал чулуу, тэдгээрийн харьцуулсан шинжилгээ. Шингэн талст, цагаан тугалганы диодидын нимгэн хальс, металл, хайлшийн полиморф хувирал.

курсын ажил, 2012/04/12 нэмэгдсэн


Хатуу бодисын талст ба аморф төлөв, цэгийн болон шугаман согогийн шалтгаан. Талстуудын бөөмжилт ба өсөлт. Үнэт чулуу, хатуу уусмал, шингэн талстыг зохиомлоор үйлдвэрлэх. Холестерийн шингэн талстуудын оптик шинж чанарууд.

хураангуй, 2010 оны 04-р сарын 26-нд нэмэгдсэн


Шингэн талстуудын тухай ойлголтын хөгжлийн түүх. Шингэн талстууд, тэдгээрийн төрөл, үндсэн шинж чанарууд. Шингэн талстуудын оптик идэвхжил ба тэдгээрийн бүтцийн шинж чанар. Фредериксийн нөлөө. LCD төхөөрөмжүүдийн ажиллах физик зарчим. Оптик микрофон.

заавар, 2010 оны 12/14-нд нэмэгдсэн


Талсжилт гэдэг нь металыг шингэн төлөвөөс хатуу төлөвт шилжүүлэх, талст бүтэц үүсэх үйл явц юм. Нуман гагнуурын үед давхарга үүсэх схем. Шингэн металлын талстуудын өсөлтийг эхлүүлэхэд шаардлагатай гол хүчин зүйлүүд, нөхцөлүүд.

танилцуулга, 2015/04/26 нэмэгдсэн


Нүдний шилний бүтэц (эмх замбараагүй байрлалтай талстууд үүсэх), үйлдвэрлэх арга (хайлмал хөргөх, уурын хуримтлал, талстыг нейроноор бөмбөгдөх) -ийг судлах. Талсжилт ба шил шилжилтийн үйл явцтай танилцах.

хураангуй, 2010 оны 05-р сарын 18-нд нэмэгдсэн


Бодит талстуудын гэмтэл, хоёр туйлт транзисторын ажиллах зарчим. Завсрын болон орлуулах хатуу уусмал дахь болор торны гажуудал. Хагас дамжуулагч дахь гадаргуугийн үзэгдэл. Транзисторын параметр ба эмиттерийн гүйдэл дамжуулах коэффициент.