Kristal ialah jasad pepejal dengan bentuk geometri sekata. Struktur di mana zarah tersusun terletak dipanggil kekisi kristal. Titik lokasi zarah di mana ia berayun dipanggil nod kekisi kristal. Semua badan ini dibahagikan kepada monohablur dan polihablur.
Apakah itu kristal tunggal
Hablur tunggal ialah kristal tunggal di mana kekisi kristal mempunyai susunan yang jelas. Selalunya kristal tunggal mempunyai bentuk biasa, tetapi ciri ini tidak wajib apabila menentukan jenis kristal. Kebanyakan mineral adalah kristal tunggal.
Bentuk luaran bergantung pada kadar pertumbuhan bahan. Dengan peningkatan yang perlahan dan kehomogenan bahan, kristal mempunyai potongan yang betul. Pada kelajuan sederhana, potongan tidak diucapkan. Pada kadar penghabluran yang tinggi, polihablur yang terdiri daripada banyak kristal tunggal tumbuh.
Contoh klasik kristal tunggal ialah berlian, kuarza,gasing. Dalam elektronik, kristal tunggal, yang mempunyai sifat semikonduktor dan dielektrik, adalah sangat penting. Aloi kristal tunggal dicirikan oleh peningkatan kekerasan. Kristal tunggal ultratulen mempunyai sifat yang sama tanpa mengira asal. Komposisi kimia mineral bergantung pada kadar pertumbuhan. Semakin perlahan kristal tumbuh, semakin sempurna komposisinya.
Polikristal
Hablur tunggal dan polihablur dicirikan oleh interaksi molekul yang tinggi. Polikristal terdiri daripada banyak kristal tunggal dan mempunyai bentuk yang tidak teratur. Mereka kadang-kadang dipanggil kristal. Mereka muncul sebagai hasil daripada pertumbuhan semula jadi atau ditanam secara buatan. Polihablur boleh menjadi aloi, logam, seramik. Ciri-ciri utama terdiri daripada sifat-sifat kristal tunggal, tetapi saiz butiran, jarak antara mereka, dan sempadan butiran adalah sangat penting. Dengan adanya sempadan, ciri fizikal polihablur berubah dengan ketara, kekuatan berkurangan.
Polycrystals dihasilkan hasil daripada penghabluran, perubahan dalam serbuk kristal. Mineral ini kurang stabil daripada kristal tunggal, mengakibatkan pertumbuhan bijirin individu yang tidak sekata.
Polymorphism
Hablur tunggal ialah bahan yang boleh wujud dalam dua keadaan sekaligus, yang akan berbeza dalam sifat fizikalnya. Ciri ini dipanggil polimorfisme.
Pada masa yang sama, bahan dalam satu keadaan boleh menjadi lebih stabil daripada yang lain. Apabila keadaan persekitaran berubah, keadaan mungkintukar.
Polymorphism adalah daripada jenis berikut:
- Pembinaan semula - pereputan berlaku pada atom dan molekul.
- Deformasi - struktur diubah suai. Mampatan atau regangan berlaku.
- Shift - beberapa elemen struktur menukar lokasinya.
Sifat kristal boleh berubah dengan perubahan mendadak dalam komposisi. Contoh klasik polimorfisme ialah pengubahsuaian karbon. Dalam satu keadaan ia adalah berlian, dalam keadaan lain ia adalah grafit, bahan dengan sifat yang berbeza.
Beberapa bentuk karbohidrat bertukar menjadi grafit apabila dipanaskan. Perubahan dalam sifat boleh berlaku tanpa ubah bentuk kekisi kristal. Dalam kes besi, penggantian beberapa komponen membawa kepada kehilangan sifat magnetik.
Kekuatan kristal
Sebarang bahan yang digunakan dalam teknologi moden mempunyai kekuatan akhir. Aloi nikel, kromium dan besi mempunyai kekuatan yang paling besar. Meningkatkan kekuatan logam akan menambah baik peralatan ketenteraan dan awam. Peningkatan rintangan haus akan mengakibatkan hayat perkhidmatan yang lebih lama. Atas sebab ini, saintis telah mengkaji kekuatan kristal tunggal untuk masa yang lama.
Hablur tunggal tulen ialah kristal dengan kekisi kristal yang ideal, mengandungi sejumlah kecil kecacatan. Dengan penurunan bilangan kecacatan, kekuatan logam meningkat beberapa kali. Pada masa yang sama, ketumpatan logam kekal hampir sama.
Hablur tunggal dengan kekisi yang ideal adalah tahan terhadap tekanan mekanikal sehingga takat lebur. Jangan ubah denganmasa. Selalunya, kristal tunggal sedemikian mempunyai kehelan sifar. Tetapi ini adalah syarat pilihan. Kekuatan dijelaskan oleh fakta bahawa retakan mikro terbentuk di tempat di mana terdapat bilangan kehelan yang paling banyak. Dan dalam ketiadaan mereka, tidak ada tempat untuk retakan muncul. Ini bermakna kristal tunggal akan bertahan sehingga ambang kekuatannya melebihi.
Hablur tunggal tiruan
Penembangan kristal tunggal adalah mungkin pada tahap sains semasa. Apabila memproses logam, tanpa mengubah komposisinya, anda boleh mencipta kristal tunggal yang mempunyai margin keselamatan yang tinggi.
Terdapat 2 kaedah yang diketahui untuk penghasilan kristal tunggal:
- tekanan super tinggi dan tuangan logam;
- tekanan kriogenik.
Kaedah pertama popular untuk memproses logam ringan. Memandangkan ketulenan logam dan tekanan yang meningkat, logam baru akan muncul secara beransur-ansur yang mempunyai sifat yang sama, tetapi dengan peningkatan kekuatan. Dalam keadaan tertentu, adalah mungkin untuk mendapatkan kristal tunggal dengan kekisi yang ideal. Sekiranya terdapat kekotoran, terdapat kemungkinan kekisi kristal tidak sesuai.
Dalam logam berat, dengan peningkatan tekanan, proses mengubah struktur berlaku. Kristal tunggal belum muncul lagi, tetapi bahan itu telah mengubah sifat.
Tuangan kriogenik adalah berdasarkan penghasilan cecair kriogenik. Penghabluran tidak berlaku di bawah pengaruh medan magnet. Bentuk separa kristal menjadi kristal selepas dicas elektrik.
Berliandan kuarza
Sifat berlian adalah berdasarkan fakta bahawa ia adalah bahan dengan kekisi kristal atom. Ikatan antara atom menentukan kekuatan berlian. Di bawah keadaan yang berterusan, berlian tidak berubah. Apabila terdedah kepada vakum, ia beransur-ansur bertukar menjadi grafit.
Saiz kristal berbeza dengan ketara. Berlian yang ditanam secara sintetik mempunyai muka kubus dan kelihatan berbeza daripada berlian. Sifat berlian digunakan untuk memotong kaca.
Hablur kuarza terdapat di mana-mana. Mineral adalah salah satu yang paling biasa. Kuarza biasanya tidak berwarna. Jika terdapat banyak rekahan di dalam batu itu, maka ia berwarna putih. Apabila kekotoran lain ditambahkan, ia bertukar warna.
Hablur kuarza digunakan dalam pembuatan kaca, untuk mencipta ultrasound, dalam peralatan elektrik, radio dan televisyen. Beberapa jenis digunakan dalam barang kemas.
Struktur kristal tunggal
Logam dalam keadaan pepejal mempunyai struktur kristal. Struktur kristal tunggal ialah siri atom berselang-seli yang tidak berkesudahan. Pada hakikatnya, susunan atom boleh terganggu disebabkan oleh kesan haba, mekanikal atau atas beberapa sebab lain.
Kekisi kristal terdapat dalam 3 jenis:
- jenis tungsten;
- jenis tembaga;
- jenis magnesium.
Permohonan
Hablur tunggal tiruan ialah peluang untuk mendapatkan bahan dengan sifat baharu. Kawasan aplikasi kristal tunggal adalah sangat besar. Kuarza dan spar dicipta secara semula jadi, manakala natrium fluorida ditanam secara buatan.
Monocrystals ialahbahan yang digunakan dalam optik dan elektronik. Kuarza dan mika digunakan dalam optik tetapi mahal. Di bawah keadaan buatan, anda boleh menumbuhkan satu kristal, yang akan dibezakan dengan ketulenan dan kekuatan.
Berlian digunakan di mana kekuatan tinggi diperlukan. Tetapi ia berjaya disintesis dalam keadaan buatan. Kristal tunggal tiga dimensi ditanam daripada cair.
