Kurie kūnai vadinami kristaliniais ir amorfiniais. Amorfiniai ir kristaliniai kūnai, jų savybės

Išsamiau Kategorija: Molekulinė-kinetinė teorija Paskelbta 2014-11-14 17:19 Peržiūrų: 16390

Kietosiose medžiagose dalelės (molekulės, atomai ir jonai) yra taip arti viena kitos, kad tarpusavio sąveikos jėgos neleidžia joms prasiskristi. Šios dalelės gali atlikti tik svyruojančius judesius aplink pusiausvyros padėtį. Todėl kietosios medžiagos išlaiko savo formą ir tūrį.

Pagal jų molekulinę struktūrą kietosios medžiagos skirstomos į kristalinis Ir amorfinis .

Kristalinių kūnų sandara

Kristalinė ląstelė

Kristalinės yra tos kietosios medžiagos, molekulės, atomai ar jonai, kuriuose jie yra išsidėstę griežtai apibrėžta geometrine tvarka, sudarydami erdvėje struktūrą, vadinamą kristalinė gardelė . Ši tvarka trimatėje erdvėje periodiškai kartojama visomis kryptimis. Jis išlieka dideliais atstumais ir nėra ribojamas erdvėje. Jis vadinamas toli .

Kristalinių gardelių rūšys

Kristalinė gardelė yra matematinis modelis, pagal kurį galima įsivaizduoti, kaip kristale išsidėsto dalelės. Psichiškai sujungę erdvės taškus, kuriuose yra šios dalelės, tiesiomis linijomis, gauname kristalinę gardelę.

Atstumas tarp atomų, esančių šios gardelės vietose, vadinamas gardelės parametras .

Priklausomai nuo to, kurios dalelės yra mazguose, yra kristalinės gardelės molekulinės, atominės, joninės ir metalinės .

Kristalinių kūnų savybės, tokios kaip lydymosi temperatūra, elastingumas ir stiprumas, priklauso nuo kristalinės gardelės tipo.

Kai temperatūra pakyla iki vertės, nuo kurios prasideda kietosios medžiagos lydymasis, kristalinė gardelė sunaikinama. Molekulės įgyja daugiau laisvės, o kieta kristalinė medžiaga pereina į skystąją stadiją. Kuo stipresni ryšiai tarp molekulių, tuo aukštesnė lydymosi temperatūra.

Molekulinė gardelė

Molekulinėse gardelėse ryšiai tarp molekulių nėra stiprūs. Todėl normaliomis sąlygomis tokios medžiagos yra skystos arba dujinės būsenos. Kietoji būsena jiems įmanoma tik esant žemai temperatūrai. Jų lydymosi temperatūra (perėjimas iš kieto į skystą) taip pat žema. O normaliomis sąlygomis jie yra dujinės būsenos. Pavyzdžiai yra jodas (I 2), „sausasis ledas“ (anglies dioksidas CO 2).

Atominė gardelė

Medžiagose, turinčiose atominę kristalinę gardelę, ryšiai tarp atomų yra stiprūs. Todėl pačios medžiagos yra labai kietos. Aukštoje temperatūroje jie tirpsta. Silicis, germanis, boras, kvarcas, kai kurių metalų oksidai ir kiečiausia gamtoje medžiaga deimantas turi kristalinę atominę gardelę.

Jonų gardelė

Medžiagos, turinčios joninę kristalinę gardelę, yra šarmai, dauguma druskų ir tipiškų metalų oksidai. Kadangi jonų traukos jėga yra labai stipri, šios medžiagos gali ištirpti tik esant labai aukštai temperatūrai. Jie vadinami ugniai atspariais. Jie turi didelį stiprumą ir kietumą.

Metalinis grilis

Metalinės gardelės mazguose, kuriuos turi visi metalai ir jų lydiniai, yra ir atomai, ir jonai. Dėl šios struktūros metalai pasižymi geru kaliumu ir lankstumu, dideliu šilumos ir elektros laidumu.

Dažniausiai kristalo forma yra įprastas daugiakampis. Tokių daugiakampių paviršiai ir kraštai tam tikrai medžiagai visada išlieka pastovūs.

Vienkristalas vadinamas vieno kristalo . Jis turi taisyklingą geometrinę formą, ištisinę kristalinę gardelę.

Natūralių monokristalų pavyzdžiai yra deimantas, rubinas, kalnų krištolas, akmens druska, Islandijos špatas, kvarcas. Dirbtinėmis sąlygomis pavieniai kristalai gaunami kristalizacijos procese, kai, aušinant tirpalus arba lydant iki tam tikros temperatūros, iš jų išskiriama kieta medžiaga kristalų pavidalu. Esant lėtam kristalizacijos greičiui, tokių kristalų pjūvis turi natūralią formą. Tokiu būdu specialiomis pramoninėmis sąlygomis gaunami puslaidininkių arba dielektrikų pavieniai kristalai.

Maži kristalai, atsitiktinai susilieję, vadinami polikristalai . Ryškiausias polikristalų pavyzdys yra granito akmuo. Visi metalai taip pat yra polikristaliniai.

Kristalinių kūnų anizotropija

Kristaluose dalelės yra skirtingo tankio skirtingomis kryptimis. Jei atomus vienoje iš kristalinės gardelės krypčių sujungsime tiesia linija, tai atstumas tarp jų visoje šia kryptimi bus vienodas. Bet kuria kita kryptimi atstumas tarp atomų taip pat yra pastovus, tačiau jo reikšmė jau gali skirtis nuo atstumo ankstesniu atveju. Tai reiškia, kad skirtingo dydžio sąveikos jėgos veikia tarp atomų skirtingomis kryptimis. Todėl skirsis ir fizinės medžiagos savybės šiomis kryptimis. Šis reiškinys vadinamas anizotropija - materijos savybių priklausomybė nuo krypties.

Elektros laidumas, šilumos laidumas, elastingumas, lūžio rodiklis ir kitos kristalinės medžiagos savybės skiriasi priklausomai nuo krypties kristale. Įvairiomis kryptimis nevienodai vedama elektros srovė, skirtingai šildoma medžiaga, skirtingai lūžta šviesos spinduliai.

Polikristaluose anizotropijos reiškinys nepastebimas. Medžiagos savybės visomis kryptimis išlieka tos pačios.

Yra keletas agregacijos būsenų, kuriose yra visi kūnai ir medžiagos. Tai:

skystis;
plazma;
kietas.

Jei atsižvelgsime į planetos ir kosmoso visumą, tai dauguma medžiagų ir kūnų vis dar yra dujų ir plazmos būsenoje. Tačiau pačioje Žemėje kietųjų dalelių kiekis taip pat yra reikšmingas. Taigi kalbėsime apie juos, išsiaiškinsime, kas yra kristalinės ir amorfinės kietosios medžiagos.

Kristaliniai ir amorfiniai kūnai: bendra samprata

Visos kietos medžiagos, kūnai, objektai sutartinai skirstomi į:

kristalinis;
amorfinis.

Skirtumas tarp jų yra didžiulis, nes skirstymas grindžiamas struktūros požymiais ir pasireiškiančiomis savybėmis. Trumpai tariant, kietosios kristalinės medžiagos yra tos medžiagos ir kūnai, kurie turi tam tikro tipo erdvinę kristalinę gardelę, tai yra, turi galimybę keistis tam tikra kryptimi, bet ne visomis (anizotropija).

Jei charakterizuojame amorfinius junginius, tai pirmasis jų bruožas yra galimybė vienu metu keisti fizines charakteristikas visomis kryptimis. Tai vadinama izotropija.

Kristalinių ir amorfinių kūnų struktūra ir savybės visiškai skiriasi. Jei pirmieji turi aiškiai ribotą struktūrą, susidedančią iš tvarkingai išdėstytų dalelių erdvėje, tada antriesiems trūksta tvarkos.

Kietųjų medžiagų savybės

Tačiau kristaliniai ir amorfiniai kūnai priklauso vienai kietųjų kūnų grupei, o tai reiškia, kad jie turi visas tam tikros agregacijos būsenos savybes. Tai yra, bendros jų savybės bus šios:

Mechaninis – elastingumas, kietumas, gebėjimas deformuotis.
Šiluminis – virimo ir lydymosi taškai, šiluminio plėtimosi koeficientas.
Elektrinis ir magnetinis – šilumos ir elektros laidumas.

Taigi valstybės, kurias svarstome, turi visas šias charakteristikas. Tik jie amorfiniuose kūnuose pasireikš kiek kitaip nei kristaliniuose.

Pramoniniams tikslams svarbios savybės yra mechaninės ir elektrinės. Gebėjimas atsigauti po deformacijos arba, priešingai, trupėti ir šlifuoti – svarbi savybė. Taip pat svarbu tai, ar medžiaga gali pravesti elektros srovę, ar ne.

Kristalinė struktūra

Jei apibūdintume kristalinių ir amorfinių kūnų struktūrą, pirmiausia turėtume nurodyti juos sudarančių dalelių tipą. Kristalų atveju tai gali būti jonai, atomai, atomai-jonai (metaluose), molekulės (retai).

Apskritai šioms struktūroms būdinga griežtai sutvarkyta erdvinė gardelė, kuri susidaro dėl medžiagą sudarančių dalelių išsidėstymo. Jei vaizdžiai įsivaizduosite kristalo struktūrą, gausite maždaug taip: atomai (ar kitos dalelės) išsidėstę tam tikrais atstumais vienas nuo kito taip, kad rezultatas būtų ideali elementari būsimos kristalinės gardelės ląstelė. Tada ši ląstelė kartojama daug kartų, ir taip vystosi bendra struktūra.

Pagrindinis bruožas yra tas, kad fizinės savybės tokiose struktūrose skiriasi lygiagrečiai, bet ne visomis kryptimis. Šis reiškinys vadinamas anizotropija. Tai yra, jei paveiksite vieną kristalo dalį, antroji pusė gali į tai nereaguoti. Taigi, galite susmulkinti pusę valgomosios druskos gabalėlio, tačiau antroji išliks nepažeista.

Kristalų rūšys

Įprasta žymėti dviejų tipų kristalus. Pirmoji – monokristalinės struktūros, tai yra, kai pati gardelė yra 1. Kristaliniai ir amorfiniai kūnai šiuo atveju visiškai skiriasi savybėmis. Juk monokristalas pasižymi gryna anizotropija. Tai yra mažiausia struktūra, elementari.

Jei pavieniai kristalai kartojasi daug kartų ir sujungiami į vieną visumą, tai kalbame apie polikristalą. Tada mes nekalbame apie anizotropiją, nes vienetinių ląstelių orientacija pažeidžia bendrą sutvarkytą struktūrą. Šiuo atžvilgiu polikristalai ir amorfiniai kūnai yra artimi vienas kitam savo fizinėmis savybėmis.

Metalai ir jų lydiniai

Kristaliniai ir amorfiniai kūnai yra labai arti vienas kito. Tai lengva patikrinti, kaip pavyzdį paimant metalus ir jų lydinius. Jos pačios yra kietos medžiagos normaliomis sąlygomis. Tačiau tam tikroje temperatūroje jie pradeda tirpti ir, kol įvyks visiška kristalizacija, išliks tamprios, tirštos, klampios masės. Ir tai jau yra amorfinė kūno būsena.

Todėl, griežtai tariant, beveik kiekviena kristalinė medžiaga tam tikromis sąlygomis gali tapti amorfiška. Kaip ir pastarasis, kristalizacijos metu jis tampa kieta medžiaga su tvarkinga erdvine struktūra.

Metalai gali turėti įvairių tipų erdvines struktūras, iš kurių žinomiausios ir ištirtos yra šios:

Paprastas kubinis.
Į veidą orientuota.
Į garsumą orientuotas.

Kristalų struktūra gali būti pagrįsta prizme arba piramide, o jos pagrindinę dalį vaizduoja:

trikampis;
lygiagretainis;
kvadratas;
šešiakampis.

Medžiaga, turinti paprastą taisyklingą kubinę gardelę, turi idealias izotropines savybes.

Amorfizmo samprata

Išoriškai gana lengva atskirti kristalinius ir amorfinius kūnus. Juk pastaruosius dažnai galima supainioti su klampiais skysčiais. Amorfinės medžiagos struktūra taip pat pagrįsta jonais, atomais ir molekulėmis. Tačiau jie nesudaro tvarkingos, griežtos struktūros, todėl jų savybės kinta į visas puses. Tai yra, jie yra izotropiniai.

Dalelės išsidėsčiusios chaotiškai, atsitiktinai. Tik kartais jie gali sudaryti mažus lokusus, kurie vis tiek neturi įtakos bendroms eksponuojamoms savybėms.

Panašių kūnų savybės

Jie yra identiški kristalams. Skirtumai yra tik kiekvienos konkrečios įstaigos rodikliuose. Pavyzdžiui, galime išskirti šiuos būdingus amorfinių kūnų parametrus:

elastingumas;
tankis;
klampumas;
plastiškumas;
laidumas ir puslaidininkiškumas.

Dažnai galite rasti ryšių ribines būsenas. Kristaliniai ir amorfiniai kūnai gali tapti pusiau amorfiniais.

Įdomu ir ta nagrinėjamos būklės ypatybė, kuri pasireiškia esant stipriai išorinei įtakai. Taigi, jei amorfinis kūnas patiria staigų smūgį ar deformuojasi, jis gali elgtis kaip polikristalas ir suskilti į mažus gabalėlius. Tačiau jei suteiksite šioms dalims laiko, jos greitai vėl susijungs ir virs klampiu skystu pavidalu.

Tam tikra junginių būsena neturi konkrečios temperatūros, kurioje vyksta fazinis perėjimas. Šis procesas labai pailgėja, kartais net dešimtmečius (pavyzdžiui, mažo tankio polietileno irimas).

Amorfinių medžiagų pavyzdžiai

Tokių medžiagų pavyzdžių yra daug. Išvardinkime keletą akivaizdžiausių ir dažniausiai pasitaikančių.

Šokoladas yra tipiška amorfinė medžiaga.
Dervos, įskaitant fenolio formaldehidą, visi plastikai.
Gintaras.
Bet kokios sudėties stiklas.
Bitumas.
Degutas.
Vaškas ir kt.

Amorfinis kūnas susidaro dėl labai lėtos kristalizacijos, tai yra, padidėjus tirpalo klampumui mažėjant temperatūrai. Tokias medžiagas dažnai sunku pavadinti kietomis medžiagomis, labiau tikėtina, kad jos priskiriamos klampiems, tirštiems skysčiams.

Ypatingą būseną turi tie junginiai, kurie kietėjimo metu visiškai nesikristalizuoja. Jie vadinami akiniais, o būsena – stiklinė.

Stiklinės medžiagos

Kristalinių ir amorfinių kūnų savybės yra panašios, kaip išsiaiškinome, dėl bendros kilmės ir vienos vidinės prigimties. Tačiau kartais ypatinga medžiagų būsena, vadinama stikline, nagrinėjama atskirai nuo jų. Tai vienalytis mineralinis tirpalas, kuris kristalizuojasi ir kietėja nesudarant erdvinių gardelių. Tai yra, jis visada išlieka izotropinis savybių pokyčių atžvilgiu.

Pavyzdžiui, paprastas langų stiklas neturi tikslios lydymosi temperatūros. Tiesiog kai šis indikatorius didėja, jis lėtai tirpsta, minkštėja ir virsta skysta būsena. Jei smūgis bus sustabdytas, procesas pasikeis ir prasidės kietėjimas, bet be kristalizacijos.

Tokios medžiagos yra labai vertinamos, stiklas šiandien yra viena iš labiausiai paplitusių ir geidžiamiausių statybinių medžiagų visame pasaulyje.

Kaip skystis, bet ir forma. Jie daugiausia yra kristalinės būsenos.
Kristalai- tai kieti kūnai, kurių atomai ar molekulės erdvėje užima tam tikras, sutvarkytas vietas. Todėl kristalai turi plokščius kraštus. Pavyzdžiui, paprastos valgomosios druskos grūdeliai turi plokščius kraštus, kurie sudaro stačiu kampu vienas su kitu ( 12.1 pav).

Tai galima pamatyti patyrus druską padidinamuoju stiklu. Ir kokia geometriškai teisinga yra snaigės forma! Tai taip pat atspindi kristalinės kietos medžiagos – ledo – vidinės struktūros geometrinį teisingumą ( 12.2 pav).

Kristalų anizotropija. Tačiau teisinga išorinė forma nėra vienintelė ar net svarbiausia tvarkingos kristalo struktūros pasekmė. Svarbiausia yra fizikinių kristalo savybių priklausomybė nuo kristale pasirinktos krypties.
Visų pirma, į akis krenta skirtingas skirtingų krypčių kristalų mechaninis stiprumas. Pavyzdžiui, žėručio gabalėlis lengvai nusilupa viena kryptimi į plonas plokšteles ( 12.3 pav), tačiau jį sulaužyti statmena plokštelėms kryptimi yra daug sunkiau.

Grafito kristalas taip pat lengvai nusišveičia viena kryptimi. Kai rašote pieštuku, šis išsisluoksniavimas vyksta nuolat ir ant popieriaus lieka ploni grafito sluoksniai. Taip atsitinka todėl, kad grafito kristalinė gardelė turi sluoksniuotą struktūrą. Sluoksniai sudaryti iš eilės lygiagrečių tinklų, susidedančių iš anglies atomų ( 12.4 pav). Atomai yra taisyklingų šešiakampių viršūnėse. Atstumas tarp sluoksnių yra santykinai didelis – apie 2 kartus didesnis už šešiakampio kraštinės ilgį, todėl ryšiai tarp sluoksnių yra ne tokie stiprūs nei ryšiai juose.

Daugelis kristalų skirtingai praleidžia šilumą ir elektrą skirtingomis kryptimis. Nuo krypties priklauso ir kristalų optinės savybės. Taigi, kvarco kristalas skirtingai laužia šviesą, priklausomai nuo į jį krentančių spindulių krypties.
Fizinių savybių priklausomybė nuo krypties kristalo viduje vadinama anizotropija. Visi kristaliniai kūnai yra anizotropiniai.
Pavieniai kristalai ir polikristalai. Metalai turi kristalinę struktūrą. Būtent metalai šiandien daugiausia naudojami įrankių, įvairių mašinų ir mechanizmų gamybai.
Jei paimsite gana didelį metalo gabalą, tada iš pirmo žvilgsnio jo kristalinė struktūra niekaip nepasirodo nei šio gabalo išvaizda, nei jo fizinės savybės. Įprastos būsenos metalai anizotropijos nepasižymi.
Esmė ta, kad metalas paprastai susideda iš daugybės mažų kristalų, susiliejusių. Pro mikroskopą ar net su padidinamuoju stiklu juos lengva pamatyti, ypač ant šviežio metalo lūžio ( 12.5 pav). Kiekvieno kristalo savybės priklauso nuo krypties, tačiau kristalai yra atsitiktinai orientuoti vienas kito atžvilgiu. Dėl to tūryje, žymiai didesniame už atskirų kristalų tūrį, visos metalų kryptys yra vienodos, o metalų savybės visomis kryptimis yra vienodos.

Kieta medžiaga, susidedanti iš daugybės mažų kristalų, vadinama polikristalinis. Pavieniai kristalai vadinami pavieniai kristalai.
Imantis didelių atsargumo priemonių, galima išauginti didelį metalinį kristalą – monokristalą.
Įprastomis sąlygomis polikristalinis kūnas susidaro dėl to, kad prasidėjęs daugelio kristalų augimas tęsiasi tol, kol jie susiliečia vienas su kitu, sudarydami vieną kūną.
Polikristalai apima ne tik metalus. Pavyzdžiui, cukraus gabalėlis taip pat turi polikristalinę struktūrą.
Dauguma kristalinių kietųjų medžiagų yra polikristalai, nes jie susideda iš daugelio tarpusavyje suaugusių kristalų. Pavieniai kristalai – pavieniai kristalai turi taisyklingą geometrinę formą, o jų savybės skirtingomis kryptimis skiriasi (anizotropija).

???
1. Ar visi kristaliniai kūnai yra anizotropiniai?
2. Mediena yra anizotropinė. Ar tai kristalinis kūnas?
3. Pateikite tekste nepaminėtų monokristalinių ir polikristalinių kietųjų medžiagų pavyzdžius.

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovcevas, N.N.Sotskis, fizika 10 kl.

Pamokos turinys pamokų užrašai remiančios kadrinės pamokos pristatymo pagreitinimo metodus interaktyvios technologijos Praktika užduotys ir pratimai savikontrolės seminarai, mokymai, atvejai, užduotys namų darbai diskusija klausimai retoriniai mokinių klausimai Iliustracijos garso, vaizdo klipai ir multimedija nuotraukos, paveikslėliai, grafika, lentelės, diagramos, humoras, anekdotai, anekdotai, komiksai, palyginimai, posakiai, kryžiažodžiai, citatos Priedai tezės straipsniai gudrybės smalsiems lopšiai vadovėliai pagrindinis ir papildomas terminų žodynas kita Vadovėlių ir pamokų tobulinimasklaidų taisymas vadovėlyje vadovėlio fragmento atnaujinimas, naujovių elementai pamokoje, pasenusių žinių keitimas naujomis Tik mokytojams tobulos pamokos kalendorinis metų planas, metodinės rekomendacijos, diskusijų programa Integruotos pamokos

Jei turite šios pamokos pataisymų ar pasiūlymų,

Kietoji medžiaga yra viena iš keturių pagrindinių materijos būsenų, be skysčio, dujų ir plazmos. Jis pasižymi konstrukciniu tvirtumu ir atsparumu formos ar tūrio pokyčiams. Kitaip nei skystis, kietas daiktas neteka ir neįgauna indo, į kurį jis dedamas, formos. Kieta medžiaga nesiplečia, kad užpildytų visą turimą tūrį, kaip tai daro dujos.
Atomai kietoje medžiagoje yra glaudžiai susiję vienas su kitu, yra tvarkingos būklės kristalinės gardelės mazguose (tai yra metalai, paprastas ledas, cukrus, druska, deimantas) arba yra išsidėstę netaisyklingai, neturi griežto pakartojamumo. krištolo gardelės struktūra (tai amorfiniai kūnai, tokie kaip langų stiklas, kanifolija, žėrutis ar plastikas).

Kristaliniai kūnai

Kristalinės kietosios medžiagos arba kristalai turi išskirtinį vidinį bruožą – kristalinės gardelės pavidalo struktūrą, kurioje medžiagos atomai, molekulės ar jonai užima tam tikrą vietą.
Dėl kristalų gardelės kristaluose yra specialių plokščių paviršių, kurie išskiria vieną medžiagą nuo kitos. Veikiant rentgeno spinduliams, kiekviena kristalinė gardelė skleidžia būdingą piešinį, pagal kurį galima identifikuoti medžiagą. Kristalų kraštai susikerta tam tikrais kampais, kurie skiria vieną medžiagą nuo kitos. Jei kristalas yra padalintas, nauji paviršiai susikirs tais pačiais kampais kaip ir originalas.

Jie turi dvi būdingas savybes: izotropiją ir specifinės lydymosi temperatūros nebuvimą.
Amorfinių kūnų izotropija suprantama kaip tos pačios fizinės medžiagos savybės visomis kryptimis.
Amorfinėje kietoje medžiagoje atstumas iki gretimų kristalinės gardelės mazgų ir gretimų mazgų skaičius kinta. Todėl norint nutraukti tarpmolekulines sąveikas reikia skirtingų šiluminės energijos kiekių. Dėl to amorfinės medžiagos lėtai minkštėja esant plačiam temperatūrų diapazonui ir neturi aiškios lydymosi temperatūros.
Amorfinių kietųjų medžiagų ypatybė yra ta, kad žemoje temperatūroje jos turi kietųjų medžiagų savybes, o pakilus temperatūrai – skysčių.

Kristaliniai ir amorfiniai kūnai

Pamokos tikslas:

Atskleiskite pagrindines kristalinių ir amorfinių kūnų savybes.

Supažindinti studentus su taisyklinga kristalų forma ir anizotropijos savybe, modeliavimo metodu tiriant kristalų savybes.

Įranga:

Kristalinių kūnų rinkinys; trumpo židinio nuotolio objektyvas.

Alkoholinė lempa, stiklo strypas.

Kompiuteris su multimedijos projektoriumi; pamokos planas, multimedijos programa pamokai, padaryta Microsoft Point.

Per užsiėmimus

Įvadas: Dauguma mus supančių kietųjų medžiagų yra kristalinės būsenos medžiagos. Tai statybinės ir konstrukcinės medžiagos: įvairių rūšių plienas, visų rūšių metalų lydiniai, mineralai ir kt. Ypatinga fizikos sritis yra kietojo kūno fizika – nagrinėja kietųjų kūnų sandaros ir savybių tyrimus. Ši fizikos sritis pirmauja atliekant visus fizinius tyrimus. Tai yra šiuolaikinių technologijų pagrindas.

Bet kurioje technologijos šakoje naudojamos kietojo kūno savybės: mechaninės, šiluminės, elektrinės, optinės ir kt.. Technologijoje vis dažniau naudojami kristalai. Tikriausiai žinote apie sovietų mokslininkų – akademikų, Lenino ir Nobelio premijos laureatų A. M. Prochorovo ir N. G. Basovo nuopelnus kuriant kvantinius generatorius. Šiuolaikinių optinių kvantinių generatorių – lazerių – veikimas pagrįstas pavienių kristalų (rubino ir kt.) savybių panaudojimu. Kokia kristalo struktūra? Kodėl daugelis kristalų turi nuostabių savybių? Kokios kristalų struktūros ypatybės skiria juos nuo amorfinių kūnų? Į šiuos ir panašius klausimus galite atsakyti pamokos pabaigoje. Užrašykime temą „Kristaliniai ir amorfiniai kūnai“.

Naujos medžiagos pristatymas:

Pereikime prie padengtos medžiagos. Kokias savybes turi kietosios medžiagos?

Studentas:

1) Jie išlaiko savo formą ir tūrį.

2) Jų struktūroje yra kristalinė gardelė.

Mokytojas: Visos kietosios medžiagos skirstomos į kristalines ir amorfines. Pažiūrėsime, kokie yra jų panašumai ir skirtumai.

Kas yra kristalai?

Kristalai - tai kieti kūnai, kurių atomai ar molekulės erdvėje užima tam tikras, sutvarkytas vietas. Tos pačios medžiagos kristalai turi skirtingas formas. Kampai tarp atskirų kristalų paviršių yra vienodi. Kai kurios kristalų formos yra simetriškos. Kristalų spalva skiriasi, aišku, priklauso nuo priemaišų.

Norint vizualiai pavaizduoti vidinę kristalo struktūrą, naudojamas jo vaizdas naudojant kristalinę gardelę. Yra keletas kristalų tipų:

1) joninis

2) atominis

3) metalas

4) molekulinis.

Ideali kristalo forma yra daugiakampis. Toks kristalas yra apribotas plokščiais paviršiais, tiesiais kraštais ir turi simetriją. Kristaluose galima rasti įvairių simetrijos elementų. Kristaliniai kūnai skirstomi į pavienius kristalus ir polikristalus.

Monokristalai - pavieniai kristalai (kvarcas, žėrutis...) Ideali kristalo forma yra daugiakampis. Toks kristalas yra apribotas plokščiais paviršiais, tiesiais kraštais ir turi simetriją. Kristaluose galima rasti įvairių simetrijos elementų. Simetrijos plokštuma, simetrijos ašis, simetrijos centras. Iš pirmo žvilgsnio atrodo, kad simetrijos tipų skaičius gali būti be galo didelis. 1867 metais rusų inžinierius A.V.Gadolinas pirmą kartą įrodė, kad kristalai gali turėti tik 32 simetrijos tipus. Įsitikinkime sniego krištolo – snaigės – simetriją

Kristalų simetrija ir kitos jų savybės, kurias aptarsime vėliau, paskatino svarbią įžvalgą apie kristalą sudarančių dalelių išdėstymo modelius. Ar kas nors iš jūsų gali pabandyti tai suformuluoti?

Studentas. Dalelės kristale išsidėsčiusios taip, kad suformuotų tam tikrą taisyklingą formą, gardelę.

Mokytojas. Kristalo dalelės sudaro taisyklingą erdvinę gardelę. Skirtingų kristalų erdvinės gardelės yra skirtingos. Čia yra valgomosios druskos erdvinės gardelės modelis. (Parodo modelį.) Vienos spalvos rutuliukai imituoja natrio jonus, kitos spalvos – chloro jonus. Jei šiuos mazgus sujungsite tiesiomis linijomis, susidaro erdvinė gardelė, panaši į pateiktą modelį. Kiekvienoje erdvinėje gardelėje galima identifikuoti kai kuriuos pasikartojančius jos struktūros elementus, kitaip tariant, vienetinę ląstelę.

Erdvinės gardelės koncepcija leido paaiškinti kristalų savybes.

Panagrinėkime jų savybes.

1) Išorinė taisyklinga geometrinė forma (modeliai)

2) Pastovi lydymosi temperatūra.

3) Anizotropija – fizikinių savybių skirtumas nuo pasirinktos kristalo krypties (pavyzdys su žėručiu, su kvarco kristalu)

Tačiau pavieniai kristalai gamtoje yra reti. Tačiau tokį kristalą galima auginti dirbtinėmis sąlygomis.

Dabar susipažinkime su polikristalais.

Polikristalai - tai kietos medžiagos, susidedančios iš daugybės kristalų, atsitiktinai orientuotų vienas kito atžvilgiu (plienas, ketus...)

Polikristalai taip pat turi taisyklingą formą ir lygius kraštus; jų lydymosi temperatūra kiekvienai medžiagai yra pastovi. Tačiau skirtingai nei pavieniai kristalai, polikristalai yra izotropiniai, t.y. fizinės savybės visomis kryptimis yra vienodos. Tai paaiškinama tuo, kad viduje esantys kristalai yra išsidėstę atsitiktinai ir kiekvienas atskirai turi anizotropiją, tačiau visas kristalas yra izotropinis.

Be kristalinių kūnų, yra ir amorfinių kūnų.

Amorfiniai kūnai - Tai yra kietosios medžiagos, kuriose išsaugoma tik trumpojo nuotolio tvarka atomų išsidėstymui. (Silicio dioksidas, derva, stiklas, kanifolija, saldainiai).

Pavyzdžiui, kvarcas gali būti arba kristalinės būsenos, arba amorfinės – silicio dioksido. (Žiūrėkite paveikslėlį vadovėlyje). Jie neturi pastovios lydymosi temperatūros ir yra sklandūs (rodo, kad stiklinis strypas lenkiamas virš alkoholio lempos). Amorfiniai kūnai yra izotropiniai, žemoje temperatūroje jie elgiasi kaip kristaliniai kūnai, o aukštoje – kaip skysčiai.

Kristalinių ir amorfinių kūnų stebėjimas

(užsirašykite užrašų knygelėje)

Padidinamuoju stiklu tiriame valgomosios druskos kristalus. - Kokios formos jie? (kubelių forma).

Pažvelkime į vario sulfato kristalus. – Koks šių kristalų ypatumas? (kai kurie turi lygius kraštus).

Pažiūrėkime į cinko lūžį ir raskime ant jo mažų kristalų kraštus.

Panagrinėkime amorfinius kūnus: stiklą, kanifoliją ar vašką. Atkreipkime dėmesį į išdaužtą stiklą. Kuo skiriasi metalo lūžis? (lygus paviršius su aštriais kraštais).

Savarankiško darbo užduotys.

1. Kodėl šaltu oru sniegas girgžda po kojomis?

Atsakymas : Šimtai tūkstančių snaigių – kristalų – lūžta.

2. Kokia yra cinkuotos geležies paviršiaus raštų kilmė?

Atsakymas : Raštai atsiranda dėl cinko kristalizacijos.

3. Baigiamasis testas.

Mokytojas: Atidarykite savo dienoraščius ir užsirašykite namų darbų užduotį: § 75.76 (1); § 24, 26,27. Užduotis besidomintiems: iš vario sulfato ar alūno tirpalo išauginti kristalus.

Literatūra:

1. Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B., Sotsky N.N. Fizika 10 klasė. – M.: Išsilavinimas 1992m.

2. Pinsky A.A. Fizika 10 klasė. – M. „Švietimas“ 1993 m

3. Tarasovas L.V. Šis nuostabiai simetriškas pasaulis. - M.: Išsilavinimas, 1982 m.

4. Moksleiviams apie šiuolaikinę fiziką: sudėtingų sistemų fizika. - M.: Išsilavinimas, 1978 m.

5. Enciklopedinis jauno fiziko žodynas.

6. V.G. Razumovskis, L.S. Khižniakovas. Šiuolaikinė fizikos pamoka vidurinėje mokykloje. – M.: Išsilavinimas, 1983 m.

7. Fizikos mokymo metodai vidurinės mokyklos 8–10 klasėse. 2 dalis / Red. V.P. Orekhova, A.V. Usova ir kiti - M.: Išsilavinimas 1980 m.

8. V.A.Volkovas. Fizikos pamokų raida. M. “VAKO” 2006 m

Paskutinis testas

1. Užbaikite sakinį.

1) pavieniai kristalai;

2) polikristalai.

a) pavieniai kristalai;

1) grūdelis druskos;

3) cukraus grūdelis;

4) gabalėlį rafinuoto cukraus

c) amorfinė būsena.

1) kristaliniai kūnai;

2) amorfiniai kūnai.

Paskutinis testas

1. Užbaikite sakinį.

„Fizikinių savybių priklausomybė nuo krypties kristalo viduje vadinama...“

2. Įrašykite trūkstamus žodžius.

"Kietieji kūnai skirstomi į ... ir ..."

3. Raskite atitikmenis tarp kietųjų medžiagų ir kristalų.