Transcript Kristali - Fizika oko nas

Kristali
Kristali spadaju u čvrsta tela.
Čvrsta tela:
-kristali(dijamant,soli,šećer,led,rubin i grafit)
-amorfne(prehlađene tečnosti)staklo,guma,ćilibar
Amorfna tela nemaju tačno određenu tačku topljenja i pri zagrevanju omekšavaju i
perlaze u tečno agregatno stanje
Kristali grade kristalne rešetke (poliedre).
Stranice poliedra su tačno definisane sa konstantnim uglovima izmađu stranica.
Kvarc
Kristali leda
Safir
Rubin
Monokristali i polikristali
Kristali mogu biti:
-monokristalni
-polikristalni
Monokristalni nastaju u procesu kristalizacije gde ne postoje nikakve prepreke ,
primese.On moze nastati prirodnim i veštečkim putem.Monokristali su
anizotropni(nemaju iste fizičke osobine u svim pravcima-prelamanje svetlosti,
tvrdoća,čvrstoća)
Polikristali nastaju skraćivanjem monokristala.Polikristal je izotropan ima iste
osobine u svim pravcima.
Kristal kvarca
Roze kvarc
Unutrašnja struktura kristala
kristalna rešetka
Pravilan geometrijski oblik i anizotropija kristala posledica su unutrašnje
strukture kristala. Molekuli su pravilno raspoređeni i ceo kristal ima pravilan
oblik. Izmađu molekula kristala deluju sile, poređani su u pravilnim nizovima
ali ti nizovi nisu isti u svakom pravcu kristala. Stoga međumolekulske sile nisu
iste u svakom pravcu kristala pa nisu iste ni osobine kristala koji zavise od tih
sila odnosno kristal je anizotropan.
Eksperimenti pokazuju da kristali imaju strukturu prostorne rešetke: čestice su
raspoređene u čvorovima te rešetke(slika)
U svakoj rešetci može se izdvojiti jedan element koji se zove ćelija kristalne
rešetke: translatornim pomeranjem tog elementa u sva tri prevca može se
pokriti cela rešetka.Pomeranje se vrši za dužinu ivice ćelije u tom pravcu:u
primeru na slici translacija duž x-ose vrši se za vektor a ,a duž y-ose za vektor b
i duž z-ose za vektor c.
Na slici je prikazana kristalna rešetka kuhinjske soli:ona je izgradjena od kocki u
čijim su temenima naizmenično raspoređeni pozitivni joni natrijuma i
negativni joni hlora.
Treba naglasiti da je kristalna rešetka samo zamišljeni,a ne relani model kristala:
kuglice u čvorovima označavaju atome (ili jone,molekule),a linije kojim su
kuglice spojene simbolišu sile koje deluju između atoma(jona,molekula).
Realno rastojanje između čestica u kristalu mnogo je manje od onog koji
prikazujemo na kristalnoj rešeci. Joni su gusto “pakovani”,nema razdvojenih
molekula NaCl, već ceo kristal izgleda kao molekul.
Deformiteti rešetke
Tačkasti defekti(nastaju kada u kristalnoj rešetci postoji višak ili manjak
molekula;višak molekula može nastati sa istim tipom ili neke druge primese)
Netačkasti deformiteti(celi slojevi umetnuti ili nedostaju)
Smaragd
Ametist
Tipovi kristalnih rešetki
U zavisnosti od vrste čestice u kristalnoj rešetci i prirode sila kojima one
interaguju, razlikuju se četiri osnovna tipa kristalnih rešetki: jonska, atomska,
metalna i molekulska.
U čvorovima jonske kristalne rešetke su pozitivni i negativni joni, a izmrđu njih
deluju jonske elektrostatičke sile. Elektrostatička sila je vrlo jaka, pa jonski
kristali imaju veliku tvrdoću i relativno visoku tačku topljenja. U vodi je
elktrostatička sila znatno slabija, pa se kristali lako rastvaraju i disosuju na
pozitivnae i negativne jone(primer kuhinjska so).
U čvorovima atomske kristalne rešetke su atomi. Između njih je ostvarena
kovalentna veza. Ta veza je izuzetno jaka, pa su atomski kristali najtvrđi,
najteže se seku, imaju visoke temperature topljenja. Primeri atomskih kristala
su dijamant, silicijum, germanijum...
U čvorovima metalne kristalne rešetke su pozitivni joni; elektroni, koji su se
odvojili od tih jona, slobodno se kreću kroz ceo kristal (haotično se kreću slično
kretanju molekula gasa). Između jona i elektrona deluju određene električne
sile. S obzirom na veliki broj slobodnih elektrona metali su odlični provodnici
električne struje i toplote.
U čvorovima molekulske kristalne rešetke nalaze se molekuli. To su
elektroneutralne čestice, ali pozitivna i negativna naelektrisanja na njima nisu
ravnomerno raspoređena. Zato između molekula deluju nekakve električne sile
koje su dosta slabije od sila kojima interaguju čestice u drugim tipovima kristala.
Zato se molekularni kristali lako razgrađuju – tope na niskim temperaturama,
lako isparavaju... Jod, parafin, suvi led...
Postoje kristali koji se nemogu svrstati ni u jednu od navedenih grupa, kod kojih je
zastupljena kombinacija različitih veza izmađu čestica. Grafit sa slojevitom
rešetkom: u jednom sloju su atomi ugljenika raspoređeni u temenima pravilnih
šestougaonika: jedan atom u sloju kovalentno je vezan sa tri svoja suseda (jače
nego kod dijamanata); četvrti elektron atoma prilično je slabo vezan, lako se
delokalizule i postaje slobodan. Izmađu slojeva grafita deluju sile slične onima u
molekulskom kristalu.
Polimorfizam
Polimorfizam-pojava jednog tipa hemijskih elemenata u više oblika kristalne
rešetke ili alatropske modifikacije(dijamant,čađ i grafit)
Radile:
Ana i Anja
II3