Д. Серікбаев атындағы
жүктеу/скачать 187,35 Kb.
|
Д. Серікбаев атындағыШығыс-Қазақстан Техникалық Университеті№1 Зертханалық жұмыс Тақырыбы: «КРИСТАЛДЫҚ ЗАТТАР. СИММЕТРИЯ МҮШЕЛЕРІ ЖӘНЕ ТҮРЛЕРІ, СИНГОНИЯЛАР» Орындаған: Мурзагалиев Д. Ж. Тексерген: Сыпайнова Г. С. 2022
Кристаллдар және кристалдың элементтері қандай болады? Симметрия, симметрия өсі, центрі, жазықтығы дегеніміз не ? Минералдардың төменгі, ортаңғы және жоғарғы категорияларына қандай параметрлер және симметрия элементтері тән? - Сингония дегеніміз не? - Сіз сингониялардың қандай категорияларың білесіз? - Кристалдардың қарапайым және күрделі пішіндерін сипаттау. - Кристалдардың қандай пішіндерін ашық пен жабық деп атайды? Кристаллдар және кристалдың элементтері қандай болады? Кристаллдар – атомдары мен молекулалары кристалдық тор түзетін қатты денелер. Кристалдар (грекше krystallos, оның алғашқы мағынасы мұз дегенді білдіреді) қатты денелердің тепе-теңдік күйі болып табылады. Белгілі бір термодинамикалық (қысым, температура) жағдайда кристалдық күйде болатын химиялық заттың нақты, тек өзіне тән кристалды атомдық құрылымы болады. Бұл құрылым атомдардың орналасуына байланысты кристалдардың сыртқы симметриясын және олардың анизотропиялық қасиеттерін бейнелейді. Табиғатта және техникада кездесетін қатты материалдардың көпшілігі – поликристалдар. Олар ретсіз орналасқан ұсақ кристалдардан (кристалиттер) құралады. Бұған көптеген минералдар, техникалық металдар мен қорытпалар жатады. Кристалдардың жеке ірі түрі монокристалл деп аталады. Табиғатта салмағы жүздеген килограмға жететін кварц, дала шпаты, флюорит кристалдарымен қатар мөлшері өте ұсақ алмас кристалы да кездеседі. Термодинамикалық тепе-теңдік жағдайда өсірілген кристалдардың пішіні белгілі бір симметриялы, дұрыс көпжақ түрінде болады. Олардың жақтары жазық болып келеді де, қырлары түзу сызық бойымен тұрақты бұрыш жасай қиылысады, яғни кристалдану кезінде кристалдардың жақтары өзіне-өзі параллель жылжиды. Бұл заңдылық геометриялық кристаллографияда бұрыштардың тұрақтылық заңы деп аталады. Геометриялық кристаллографияның ІІ заңы – бүтін сандар заңы — кристалдық заттардағы микропериодтылықтың макроскопиялық көрінісі болып табылады. Кристалдық тордың кез келген атомдық жазықтығы координаттық осьтер бағытында тор периодының бүтін сандарымен сипатталады. Кристалдың жақтары симметриялы болады, жақтары мен қырлары бір-бірімен симметрия амалдарының нәтижесінде беттесе алады. Әрбір амал симметрия осіне, жазықтығына не центріне байланысты орындалады. Кристалдық көпжақтар да симметрияның белгілі бір элементтерінің жиынтығымен сипатталады. Симметрияның 32 класы (32 нүктелік тобы) бар. Әрбір класс симметрияның белгілі бір элементтерімен сипатталады. Кристалдық тордың ерекшелігіне қарай кристалдың сыртқы пішіні белгілі бір класқа және сингонияға бөлінеді. Температураның не қысымның өзгеруіне байланысты кристалдардың құрылымы да өзгереді. Кейбір кристалды күйлер (фазалар) метастабильді (салыстырмалы тұрақты) күйде болады. Берілген зат құрылымының әр түрлі бірнеше кристалдық фазада болуы полиморфизм (мысалы, ақ және сұр қалайы, алмас және графит, кварцтың түрлері, т.б.) деп аталады. Қатты кристалдарға қарағанда, сұйық кристалдар мен аморфты денелерде (мысалы, шыны) атомдардың орналасу тәрітібі нашар сақталады. Кристалдардың өсуі кезіндегі тепе-теңдік шарттарының бұзылуы, кристалдану кезінде қоспалардың араласуы тәрізді әр түрлі әсерлердің салдарынан кристалдың идеал құрылымында ауытқулар байқалады. Кристалдық тор атомдарының орнын басатын аз мөлшерде қоспа атомдарын өндіру тәсілі кристалдың қасиеттерін өзгерту үшін техникада кең қолданылады. Мысалы, Al2O3 кристалына 0,05 хром қосу арқылы кванттық электроникада пайдаланылатын лағыл (рубин) алынады. Кристалдардың бірқатар қасиеттері (жылулық, серпімділік, акустикалық) атомдардың өзара әсеріне байланысты анықталады. Мысалы, графитте атомдар жеке қабаттар түрінде орналасады. Оның көршілес екі қабаты арасындағы қашықтық бір қабаттағы атомдар арасындағы қашықтықтан үлкен болады. Сондықтан деформация кезінде графит жеке қабаттар бойынша біртіндеп ыдырайды. Бұл құбылыс графитті қарындаш ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Кристалдар электроникада, оның ішінде, кванттық электроникада ерекше орын алады. Аса қатты кристалдар (алмас, т.б.) материалдарды өңдеуде және бұрғылау ісінде пайдаланылады. Лағыл, сапфир, т.б. кристалдар сағат және басқа да дәл өлшеуіш аспаптардың негізгі элементі болып есептеледі. Зергерлік істе қымбат асыл тастар (табиғи және синтетикалық) пайдаланылады. Қазіргі кезде синтетикалық кристалдар кеңінен қолданылуда. Симметрия, симметрия өсі, центрі, жазықтығы дегеніміз не ? Кристалдар симметрия – кристалл бөліктерінің симметрия жазықтығы, осі не нүктесі бойынша кеңістікте белгілі бір заңдылықпен қайталанып келуі. Кристалдардың симметрия мүшелеріне симметрия жазықтығы (Р), симметрия өсі (L), симметрия центрі (С) жатады. Кристалдың симметриясы геометриялық элементтер (жазықтық, түзу сызық, нүкте) арқылы айқындалады. Симметрия (инверсия) центрі С – кристалдың бір-біріне тең әрі параллель қарама-қарсы жатқан екі жағының дәл ортасынан өтетін нүкте, симметрия центрі (С) деп аталады және ол нүктеден өткен кез келген түзу сызық екі тарапта да, тең қарама қашықта өзіне сәйкес тепе-тең нүкте кездестіреді. Егер кристалдың әр жақтары өзіне тең, сонымен қатар, олар теріс орналасқандығына қарамай, параллель болса, сонда қарастырылған кристалда симметрия центрі бар (...2 суретке сәйкес). в г а) симметрия центрі жоқ (q жағына сәйкес параллель және тең жақ жоқ); б) симметрия центрі бар (барлық жақтар қос-қостап параллельді және тең); в) мысты купоростың кристалы (С – бар); г) алты жақты гексагондық пирамида (С – жоқ). Симметрия жазықтығы Р – ол әрбір затты (кристалды) айна қатесіз тең екі бөлікке ойша бөлетін жазықтық. Симметрия жазықтығы Бравэ символикасы бойынша Р әріппен, ал суретте қос сызықпен белгіленеді.Егерде берілген кристалда симметрия жазықтары көп болса, онда оның белгісінің алдына саны көрсетіледі. Кристалдарда симметрия жазықтығының (Р) саны 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 және 9 болады (...3 суретке сәйкес). Мысалы, симметрия жазықтары ең көп фигура – куб, кубта 9 симметрия жазықтығы болады. Кейбір кристалдарда симметрия жазықтары жоқ. 1 2 1) тік бұрышты параллелепипедтің үш симметрия жазықтығы (3Р); 2) текшенің тоғыз симметрия жазықтығы (9Р): а – төрт тік (вертикальді), б – бір горизонтальді, в – төрт диагональді Кристалды ойша жүргізілген сызықтың төңірегінде айналдырғанда, оның бірдей бөліктері бірнеше рет қайталанатын болса, ал 3600 айналғанда, фигура толығынан өзі-өзімен сәйкес келсе, осы сызық симметрия өсі (L) деп аталады. Кристалдардағы екі симметриялық жазықтықтың түйіскен жері симметриялық өсі болады. Симметрия өсі L әріпімен және , D, o, белгілерімен белгіленеді. Фигураны өзі-өзімен сәйкес келтіретін ең аз айналдыру бұрышын элементарлық айналдыру бұрышы (a)деп атайды. Симметрия өстің дәрежесі, элементарлық айналдыру бұрышының 3600 градустағы санын (п) көрсетеді. Симметрия өстерінің әрбір түріне, өзінің элементарлық айналдыру бұрышы (a) тән. Кристалдарда симметрия өстері 1, 2, 3, 4 және 6 дәрежелі болады. Әрбір симметриялық өске өзінің элементарлық айналдыру бұрышы тән: L1 (бірлікдәрежелі) – 3600 төмен дәрежелі симметриялық өсі L2 (екілікдәрежелі) – 1800 төмен дәрежелі симметриялық өсі L3 (үштікдәрежелі) – 1200 Ê L4 (төртікдәрежелі) – 900 жоғарғы дәрежелі симметриялық өстер L6 (алтылықдәрежелі) – 600 È Симметриялық өстердің шығуы жақтардың ортасындағы немесе көп жақтылардың төбелеріндегі нүктелерге байланысты, ал қырларының ортасынан екі симметриялық өстер шығуы мүмкін (...4 суретке сәйкес). Мысалы, текшеде а б в а) 3L4, б) 4L3, в) 6L2 4 сурет – Текшенің симметрия өстері әр бір-біріне параллель қос жақтардың – шаршылардың ортасынан төртік дәрежелі өсь өтеді, ал текшеде, үш қос жақтары барын еске алсақ, 3L4 болады. Сегіз төбелерінде жақтар үш-үштенқиылысады, екі қос төбелерінен үштік оптикалық өсі өтеді, сонда 4L3 болады. Ақырында текше он екі қырларымен шектелген, әр диагональдарға параллель қос қырдан екілік симметриялық өсі өтеді, олардың саны 6L2. Кристалдық құрылымды минералдар өздерінің құрамына кіретін ұсақ бөлшектерінің: атомдардың, иондардың, молекулалардың кристалл денесінде ретті түрде орналасуымен сипатталады. Олардың ретті де заңды түрде орналасуын кристалдық немесе кеңістік торы арқылы бейнелеуге болады. Кристалдық торды кеңістікте шексіз орналасқан, пішіндерінің мөлшері бірдей, бірнеше параллепипедтердің жиынтығы ретінде қарауға болады. Параллелепипедтердің төбесі кеңістік торының түйіні, ал оларды жалғастырып тұрған сызықтар тордың қатарлары, ал кеңістік торының үш түйіні арқылы өтетін жазықтықтар жалпақ торы деп аталады. Төбесінде тордың түйіні орналасқан дара параллелепипед осы кеңістік торының ұясы деп аталады. Кристалдарда түйіндер жиынтығы олардың төбелерін белгілейді, кеністік тордың қатары кристалдың қыры болып табылады, тор көзінің жазығын кристалдың жағы деп санауға болады (...5 суретке сәйкес). а б в 5 сурет – Кеңістік тор – а, кеңістік тордын қатары – б, жалпақ тор – в 1855 ж. француз ғалымы О. Бравэ осы кеңістік торлардың ұяларының 14 түрлерін, теориялық жолмен анықтап шықты. Ол жеті сингонияға сәйкес 7 элементарлық ұялары болатындығын анықтады (...6 суретке сәйкес). 1 – триклиндік, 2-3 моноклиндік, 4, 5, 6, 7 – ромбылық, 8 – гексагондық, 9 – тригондық (ромбоэдрлік), 10-11 – тетрагондық, 12, 13, 14 – кубтық.. Симметрия түрлері, сингонияға топталады, ал сингониялар – үш категорияға: төменгі, ортаңғы және жоғарғы. Кристалдардыңсингониясы(грек тілінен «син» – «ұқсас», «гониа» – «бұрыш») деп симметрия түрлерінің тобын атайды, олар бір немесе бірнеше ұқсас симметриялық мүшелерге ие. Сингонияның бөлінуі Стеннон – Ломоносов – Лильдердіңзаңына сүйенеді, оның мазмұны мынада: бір текті қысым және температура жағдайында пайда болған, бір заттың барлық кристалдарында, бір қалыпты жақтарының арасындағы бұрыштары тұрақты болады.Осы заң бойынша сингониялар бөлінгені, олардың параметрлері және оларға жататын минералдарының мысалы төменде көрсетілген. жүктеу/скачать 187,35 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|