--> Êðèñòàëëè÷åñêèå è àìîðôíûå òåëà. Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ôèçèêà 10 êëàññ. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 12. Òâ¸ðäûå òåëà

 


§ 72. Êðèñòàëëè÷åñêèå è àìîðôíûå òåëà

Ìû æèâ¸ì íà ïîâåðõíîñòè òâ¸ðäîãî òåëà — çåìíîãî øàðà, â äîìàõ, ïîñòðîåííûõ èç òâ¸ðäûõ òåë. Ðàçëè÷íûå ïðèáîðû, îðóäèÿ òðóäà ñäåëàíû èç òâ¸ðäûõ òåë. Çíàòü ñâîéñòâà òâ¸ðäûõ òåë íåîáõîäèìî.

    Âñïîìíèòå, ÷òî òàêîå òâ¸ðäîå òåëî. ×åì ìû ïðåíåáðåãàëè, êîãäà â ìåõàíèêå ñ÷èòàëè, ÷òî òåëî àáñîëþòíî òâ¸ðäîå?

    Êàêîâû ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà òâ¸ðäûõ òåë?

    Êàêèå ôèçè÷åñêèå âåëè÷èíû õàðàêòåðèçóþò ñâîéñòâà òâ¸ðäûõ òåë?

Òâ¸ðäûå òåëà ñîõðàíÿþò íå òîëüêî ñâîé îáú¸ì, êàê æèäêîñòè, íî è ôîðìó. Îíè íàõîäÿòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî â êðèñòàëëè÷åñêîì ñîñòîÿíèè.

Çàïîìíè
Êðèñòàëëû — ýòî òâ¸ðäûå òåëà, àòîìû èëè ìîëåêóëû êîòîðûõ çàíèìàþò îïðåäåë¸ííûå, óïîðÿäî÷åííûå ïîëîæåíèÿ â ïðîñòðàíñòâå.

Ïîýòîìó êðèñòàëëû èìåþò ïëîñêèå ãðàíè. Íàïðèìåð, êðóïèíêà îáû÷íîé ïîâàðåííîé ñîëè èìååò ïëîñêèå ãðàíè, ñîñòàâëÿþùèå äðóã ñ äðóãîì ïðÿìûå óãëû (ðèñ. 12.1). Ýòî ìîæíî çàìåòèòü, ðàññìàòðèâàÿ ñîëü ñ ïîìîùüþ ëóïû. À êàê ãåîìåòðè÷åñêè ïðàâèëüíà ôîðìà ñíåæèíêè!  íåé òàêæå îòðàæåíà ãåîìåòðè÷åñêàÿ ïðàâèëüíîñòü âíóòðåííåãî ñòðîåíèÿ êðèñòàëëè÷åñêîãî òâ¸ðäîãî òåëà — ëüäà (ðèñ. 12.2).

Àíèçîòðîïèÿ êðèñòàëëîâ. Îäíàêî ïðàâèëüíàÿ âíåøíÿÿ ôîðìà íå åäèíñòâåííîå è äàæå íå ñàìîå ãëàâíîå ñëåäñòâèå óïîðÿäî÷åííîãî ñòðîåíèÿ êðèñòàëëà.

Êðèñòàëëû èìåþò ïëîñêèå ãðàíè

Âàæíî
Ãëàâíîå ñëåäñòâèå óïîðÿäî÷åííîãî ñòðîåíèÿ — ýòî çàâèñèìîñòü ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ êðèñòàëëà îò âûáðàííîãî â êðèñòàëëå íàïðàâëåíèÿ.

Çàïîìíè
Çàâèñèìîñòü ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ îò íàïðàâëåíèÿ âíóòðè êðèñòàëëà íàçûâàþò àíèçîòðîïèåé.

Êóñîê ñëþäû ëåãêî ðàññëàèâàåòñÿ â îäíîì èç íàïðàâëåíèé íà òîíêèå ïëàñòèíêè

Ïðåæäå âñåãî áðîñàåòñÿ â ãëàçà ðàçëè÷íàÿ ìåõàíè÷åñêàÿ ïðî÷íîñòü êðèñòàëëîâ ïî ðàçíûì íàïðàâëåíèÿì. Íàïðèìåð, êóñîê ñëþäû ëåãêî ðàññëàèâàåòñÿ â îäíîì èç íàïðàâëåíèé íà òîíêèå ïëàñòèíêè (ðèñ. 12.3), íî ðàçîðâàòü åãî â íàïðàâëåíèè, ïåðïåíäèêóëÿðíîì ïëàñòèíêàì, ãîðàçäî òðóäíåå. Òàê æå ëåãêî ðàññëàèâàåòñÿ â îäíîì íàïðàâëåíèè êðèñòàëë ãðàôèòà.

Êîãäà âû ïèøåòå êàðàíäàøîì, òàêîå ðàññëîåíèå ãðàôèòà ïðîèñõîäèò íåïðåðûâíî è åãî òîíêèå ñëîè îñòàþòñÿ íà áóìàãå.

êðèñòàëëè÷åñêàÿ ðåø¸òêà ãðàôèòà èìååò ñëîèñòóþ ñòðóêòóðó

Ýòî ïðîèñõîäèò ïîòîìó, ÷òî êðèñòàëëè÷åñêàÿ ðåø¸òêà ãðàôèòà èìååò ñëîèñòóþ ñòðóêòóðó. Ñëîè îáðàçîâàíû ðÿäîì ïàðàëëåëüíûõ ñåòîê, ñîñòîÿùèõ èç àòîìîâ óãëåðîäà (ðèñ. 12.4). Àòîìû ðàñïîëàãàþòñÿ â âåðøèíàõ ïðàâèëüíûõ øåñòèóãîëüíèêîâ. Ðàññòîÿíèå ìåæäó ñëîÿìè ñðàâíèòåëüíî âåëèêî — ïðèìåðíî â 2 ðàçà áîëüøå, ÷åì äëèíà ñòîðîíû øåñòèóãîëüíèêà, ïîýòîìó ñâÿçè ìåæäó ñëîÿìè ìåíåå ïðî÷íû, ÷åì ñâÿçè âíóòðè èõ.

Ìíîãèå êðèñòàëëû ïî-ðàçíîìó ïðîâîäÿò òåïëî è ýëåêòðè÷åñêèé òîê â ðàçëè÷íûõ íàïðàâëåíèÿõ. Îò íàïðàâëåíèÿ çàâèñÿò è îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà êðèñòàëëîâ.

Âñå êðèñòàëëè÷åñêèå òåëà àíèçîòðîïíû.

Ìîíîêðèñòàëëû è ïîëèêðèñòàëëû. Êðèñòàëëè÷åñêóþ ñòðóêòóðó èìåþò ìåòàëëû.

Ïðè ïàäåíèè ñâåòà íà êðèñòàëë êâàðöà ñâåòîâîé ïîòîê ðàñïàäàåòñÿ íà äâà ïîòîêà, èäóùèå â êðèñòàëëå ïî ðàçíûì íàïðàâëåíèÿì. Ýòî ÿâëåíèå ïîëó÷èëî íàçâàíèå äâîéíîãî ëó÷åïðåëîìëåíèÿ.

Ìåòàëë ñîñòîèò èç îãðîìíîãî êîëè÷åñòâà ñðîñøèõñÿ äðóã ñ äðóãîì ìàëåíüêèõ êðèñòàëëèêîâ

Åñëè âçÿòü ñðàâíèòåëüíî áîëüøîé êóñîê ìåòàëëà, òî íà ïåðâûé âçãëÿä åãî êðèñòàëëè÷åñêîå ñòðîåíèå íèêàê íå ïðîÿâëÿåòñÿ íè âî âíåøíåì âèäå ýòîãî êóñêà, íè â åãî ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâàõ. Ìåòàëëû â îáû÷íîì ñîñòîÿíèè íå îáíàðóæèâàþò àíèçîòðîïèè.

Äåëî çäåñü â òîì, ÷òî îáû÷íî ìåòàëë ñîñòîèò èç îãðîìíîãî êîëè÷åñòâà ñðîñøèõñÿ äðóã ñ äðóãîì ìàëåíüêèõ êðèñòàëëèêîâ. Ïîä ìèêðîñêîïîì èëè äàæå ñ ïîìîùüþ ëóïû èõ íåòðóäíî ðàññìîòðåòü, îñîáåííî íà ñâåæåì èçëîìå ìåòàëëà (ðèñ. 12.5). Ñâîéñòâà êàæäîãî êðèñòàëëèêà çàâèñÿò îò íàïðàâëåíèÿ, íî êðèñòàëëèêè îðèåíòèðîâàíû ïî îòíîøåíèþ äðóã ê äðóãó áåñïîðÿäî÷íî.  ðåçóëüòàòå â îáú¸ìå, çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàþùåì îáú¸ì îòäåëüíûõ êðèñòàëëèêîâ, âñå íàïðàâëåíèÿ âíóòðè ìåòàëëîâ ðàâíîïðàâíû è ñâîéñòâà ìåòàëëîâ îäèíàêîâû ïî âñåì íàïðàâëåíèÿì.

Çàïîìíè
Òâ¸ðäîå òåëî, ñîñòîÿùåå èç áîëüøîãî ÷èñëà ìàëåíüêèõ êðèñòàëëèêîâ, íàçûâàþò ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèì. Îäèíî÷íûå êðèñòàëëû íàçûâàþò ìîíîêðèñòàëëàìè.

Ðàñòâîðèòå â ñòàêàíå ñ âîäîé ñîëü, ñäåëàéòå êîíöåíòðèðîâàííûé ðàñòâîð. Îïóñòèòå â íàñûùåííûé ðàñòâîð íåñêîëüêî êðèñòàëëèêîâ ñîëè è îñòàâüòå, ïîêà âñÿ âîäà íå èñïàðèòñÿ. Ïîñìîòðèòå, ÷òî îñòàíåòñÿ â ñòàêàíå. Ñäåëàéòå âûâîäû.

 îáû÷íûõ óñëîâèÿõ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîå òåëî îáðàçóåòñÿ â ðåçóëüòàòå òîãî, ÷òî íà÷àâøèéñÿ ðîñò ìíîãèõ êðèñòàëëîâ ïðîäîëæàåòñÿ äî òåõ ïîð, ïîêà îíè íå ïðèõîäÿò â ñîïðèêîñíîâåíèå äðóã ñ äðóãîì, îáðàçóÿ åäèíîå òåëî.

Ê ïîëèêðèñòàëëàì îòíîñÿòñÿ íå òîëüêî ìåòàëëû. Êóñîê ñàõàðà, íàïðèìåð, òàêæå èìååò ïîëèêðèñòàëëè÷åñêóþ ñòðóêòóðó.

Ñîáëþäàÿ áîëüøèå ïðåäîñòîðîæíîñòè, ìîæíî âûðàñòèòü ìåòàëëè÷åñêèé êðèñòàëë áîëüøèõ ðàçìåðîâ — ìîíîêðèñòàëë.

ãðàôåí — äâóìåðíûé êðèñòàëë

Ìû ãîâîðèëè òîëüêî î òð¸õìåðíûõ êðèñòàëëàõ.  2004 ã. áûë ïîëó÷åí ãðàôåí — äâóìåðíûé êðèñòàëë, ñîñòîÿùèé èç îäèíî÷íîãî ñëîÿ àòîìîâ óãëåðîäà è èìåþùèé èäåàëüíóþ ãåêñàãîíàëüíóþ ðåø¸òêó (ðèñ. 12.6).  30-õ ãîäàõ ïðîøëîãî âåêà áûëî äîêàçàíî, ÷òî äâóìåðíûå êðèñòàëëû íåóñòîé÷èâû è ëåãêî ðàçðóøàþòñÿ.

Îäíàêî ãðàôåí èìååò âîëíîîáðàçíóþ ñòðóêòóðó, ÷òî îïðåäåëÿåò åãî óñòîé÷èâîñòü. Ãðàôåí îáëàäàåò óíèêàëüíûìè ñâîéñòâàìè — îí ïðî÷åí, èìååò âûñîêóþ ïðîâîäèìîñòü è ïðîçðà÷åí. Èç íåãî ìîæíî ñîáðàòü òð¸õìåðíûé êðèñòàëë ãðàôèòà.

Çà «ïåðåäîâûå îïûòû ñ äâóìåðíûì ìàòåðèàëîì — ãðàôåíîì» Àíäðåþ Êîíñòàíòèíîâè÷ó Ãåéìó è Êîíñòàíòèíó Ñåðãååâè÷ó Íîâîñ¸ëîâó áûëà ïðèñóæäåíà Íîáåëåâñêàÿ ïðåìèÿ ïî ôèçèêå çà 2010 ãîä.

Àìîðôíûå òåëà. Êðîìå òâ¸ðäûõ òåë, èìåþùèõ êðèñòàëëè÷åñêóþ ñòðóêòóðó, êîòîðàÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ ñòðîãèì ïîðÿäêîì â ðàñïîëîæåíèè àòîìîâ, ñóùåñòâóþò àìîðôíûå òâ¸ðäûå òåëà.

Ó àìîðôíûõ òåë íåò ñòðîãîãî ïîðÿäêà â ðàñïîëîæåíèè àòîìîâ. Òîëüêî áëèæàéøèå àòîìû-ñîñåäè ðàñïîëàãàþòñÿ â íåêîòîðîì ïîðÿäêå. Íî ñòðîãîé ïîâòîðÿåìîñòè ïî âñåì íàïðàâëåíèÿì îäíîãî è òîãî æå ýëåìåíòà ñòðóêòóðû, êîòîðàÿ õàðàêòåðíà äëÿ êðèñòàëëîâ, â àìîðôíûõ òåëàõ íåò. Ïî ðàñïîëîæåíèþ àòîìîâ è ïî èõ ïîâåäåíèþ àìîðôíûå òåëà àíàëîãè÷íû æèäêîñòÿì. ×àñòî îäíî è òî æå âåùåñòâî ìîæåò íàõîäèòüñÿ êàê â êðèñòàëëè÷åñêîì, òàê è â àìîðôíîì ñîñòîÿíèè. Íàïðèìåð, êâàðö Si02 ìîæåò áûòü êàê â êðèñòàëëè÷åñêîé, òàê è â àìîðôíîé ôîðìå (êðåìíåç¸ì). Êðèñòàëëè÷åñêóþ ôîðìó êâàðöà ñõåìàòè÷åñêè ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå ðåø¸òêè èç ïðàâèëüíûõ øåñòèóãîëüíèêîâ (ðèñ. 12.7, à). Àìîðôíàÿ ñòðóêòóðà êâàðöà òàêæå èìååò âèä ðåø¸òêè, íî íåïðàâèëüíîé ôîðìû. Íàðÿäó ñ øåñòèóãîëüíèêàìè â íåé âñòðå÷àþòñÿ ïÿòè- è ñåìèóãîëüíèêè (ðèñ. 12.7, á).

Îêîí÷àíèå ïàðàãðàôà >>>

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->