Valódi fizika
REÁL FIZIKA
Fizikai tulajdonságaik és molekuláris szerkezetük szerint a szilárd anyagok két osztályba sorolhatók - amorf és kristályos testek. Az amorf testek jellemző jellemzője az izotrópia. vagyis az összes fizikai tulajdonság (mechanikai, optikai stb.) függetlensége az irányból. Az izotróp szilárd anyagok molekulái és atomjai kaotikusan helyezkednek el, és csak apró helyi csoportokat képeznek, amelyek több részecskét tartalmaznak (rövid hatótávolságú rend).
Szerkezete szerint az amorf szervek nagyon közel vannak a folyadékhoz. Amorf testek például az üveg, különböző edzett gyanták (borostyánsárga), műanyagok stb. Ha az amorf testet felmelegítik, fokozatosan lágyul, és a folyékony állapotra való áttérés jelentős hőmérsékleti intervallumot foglal el. A kristályos testekben a részecskék szigorú rendben vannak elrendezve, térbeli időszakosan ismétlődő struktúrákat alkotva a test teljes térfogatában. Az ilyen struktúrák vizuális megjelenítéséhez térbeli kristályrácsokat használnak. amelyek csomópontjaiban az adott atom atomjai vagy molekulái középpontjai találhatók.
Leggyakrabban a kristályrács ionokból áll (pozitívan és negatívan töltve), amelyek egy adott anyag molekulájához tartoznak. Például az asztali só rácsai Na + és Cl - ionokat tartalmaznak. nem párosítva NaCl-molekulákká (1. ábra). Az ilyen kristályokat ionos kristályoknak nevezik.
1. ábra: Az asztali só kristályrácsja.
Minden térbeli rácshálóban meg lehet különböztetni a minimális méretű szerkezeti elemet, amelyet elemi cellaként nevezünk. Az egész kristályrácsot az egységcella párhuzamos transzfer (fordítás) alakíthatja ki bizonyos irányokban. Elméletileg bebizonyosodott, hogy 230 különböző térbeli kristályszerkezet létezhet. Legtöbbjük (de nem mindegyik) megtalálható a természetben vagy mesterségesen. A fémek kristályrácsjai gyakran hexagonális prizmának (cinknek, magnéziumnak), arccal centrált kockának (réz, arany) vagy testközpontú kockának (vas).
A kristályos testek lehetnek egyedi kristályok és polikristályok. A polikristályos testek sok összetett kaotikusan orientált kis kristályból állnak, melyeket kristályokként neveznek. A nagy monokristályokat ritkán találják meg a természetben és a technológiában. A leggyakrabban kristályos szilárd testek, beleértve a mesterségesen előállítottakat, polikristályok. A monokristályoktól eltérően a polikristályos testek izotropikusak, azaz tulajdonságaik minden irányban azonosak. A szilárd anyag polikristályos szerkezete mikroszkóppal detektálható, és néha szabad szemmel látható (öntöttvas).
A kristályrács szerkezeteket kísérleti úton röntgendiffrakcióval tanulmányozzák egyetlen kristályon vagy polikristályos mintákon. Az 1. ábrán. A 2. ábrán egyszerű kristályrácsok láthatók. Nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy a kristályok részecskéi sűrűn csomagoltak, így a centrumuk közötti távolság megközelítőleg megegyezik a részecskemérettel. A kristályrácsok képe csak a részecske-központok helyzetét jelzi.
2. ábra: Egyszerű kristályrácsok: 1 - egyszerű köbös rács; 2 - arcközpontú köbös rács; 3 - test középpontú köbös rács; 4 - hatszögletű rács.
Egy egyszerű köbös rácshálóban a részecskék a kocka csúcsán helyezkednek el. Arcközpontú rácshálóban a részecskék nem csak a kocka csúcsán helyezkednek el, hanem az egyes arcok központjaiban is. Az 1. ábrán látható. 1 az asztali só rács két, egymásba ágyazott, arccal központosított rácsból áll, amelyek Na + és Cl-. Egy testközpontú köbös rácsban egy további részecske található az egyes elemi köbcenteségek középpontjában. A fémek kristályszerkezeteinek fontos szerepe van. A kristályrácsot alkotó pozitív töltésű fémionok az egyensúlyi pozíciók közelébe kerülnek a "szabad elektron gáz" (3. Az elektrongázt az egyes atomok által adott egy vagy több elektron okozza. A szabad elektronok vándorolhatnak a kristály térfogata alatt.
3. ábra: A fémkristály szerkezete.