Które ciała nazywamy krystalicznymi i amorficznymi. Ciała amorficzne i krystaliczne, ich właściwości

Szczegóły Kategoria: Teoria molekularno-kinetyczna Opublikowano 14.11.2014 17:19 Wyświetleń: 16390

W ciałach stałych cząstki (cząsteczki, atomy i jony) znajdują się tak blisko siebie, że siły oddziaływania między nimi nie pozwalają im się od siebie oddalić. Cząstki te mogą wykonywać jedynie ruchy oscylacyjne wokół położenia równowagi. Dlatego ciała stałe zachowują swój kształt i objętość.

Ze względu na budowę molekularną ciała stałe dzielą się na krystaliczny I amorficzny .

Budowa ciał krystalicznych

Komórka kryształowa

Krystaliczne to takie ciała stałe, cząsteczki, atomy lub jony, w których ułożone są w ściśle określonym porządku geometrycznym, tworząc w przestrzeni strukturę zwaną sieci krystalicznej . Porządek ten powtarza się okresowo we wszystkich kierunkach w przestrzeni trójwymiarowej. Utrzymuje się na długich dystansach i nie jest ograniczony przestrzennie. Jest on nazywany w długą drogę .

Rodzaje sieci krystalicznych

Sieć krystaliczna to model matematyczny, za pomocą którego można wyobrazić sobie rozmieszczenie cząstek w krysztale. Łącząc mentalnie punkty w przestrzeni, w których znajdują się te cząstki, liniami prostymi, otrzymujemy sieć krystaliczną.

Nazywa się odległość między atomami znajdującymi się w miejscach tej sieci parametr sieci .

W zależności od tego, które cząstki znajdują się w węzłach, powstają sieci krystaliczne molekularne, atomowe, jonowe i metaliczne .

Właściwości ciał krystalicznych, takie jak temperatura topnienia, elastyczność i wytrzymałość, zależą od rodzaju sieci krystalicznej.

Kiedy temperatura wzrasta do wartości, przy której rozpoczyna się topienie ciała stałego, sieć krystaliczna ulega zniszczeniu. Cząsteczki zyskują większą swobodę, a substancja stała krystaliczna przechodzi do stanu ciekłego. Im silniejsze wiązania między cząsteczkami, tym wyższa temperatura topnienia.

Sieć molekularna

W sieciach molekularnych wiązania między cząsteczkami nie są silne. Dlatego w normalnych warunkach takie substancje występują w stanie ciekłym lub gazowym. Stan stały jest dla nich możliwy tylko w niskich temperaturach. Ich temperatura topnienia (przejścia ze stanu stałego w ciekły) jest również niska. A w normalnych warunkach są w stanie gazowym. Przykładami są jod (I 2), „suchy lód” (dwutlenek węgla CO 2).

Sieć atomowa

W substancjach posiadających atomową sieć krystaliczną wiązania między atomami są silne. Dlatego same substancje są bardzo twarde. Topią się w wysokich temperaturach. Krzem, german, bor, kwarc, tlenki niektórych metali i najtwardsza substancja w przyrodzie, diament, mają krystaliczną sieć atomową.

Sieć jonowa

Substancje posiadające jonową sieć krystaliczną obejmują zasady, większość soli i tlenki typowych metali. Ponieważ siła przyciągania jonów jest bardzo duża, substancje te mogą topić się tylko w bardzo wysokich temperaturach. Nazywa się je ogniotrwałymi. Mają wysoką wytrzymałość i twardość.

Metalowy grill

W węzłach siatki metalowej, którą mają wszystkie metale i ich stopy, znajdują się zarówno atomy, jak i jony. Dzięki tej strukturze metale charakteryzują się dobrą ciągliwością i ciągliwością, wysoką przewodnością cieplną i elektryczną.

Najczęściej kształt kryształu jest foremnym wielościanem. Ściany i krawędzie takich wielościanów zawsze pozostają stałe dla danej substancji.

Nazywa się pojedynczy kryształ pojedynczy kryształ . Ma regularny kształt geometryczny, ciągłą sieć krystaliczną.

Przykładami naturalnych monokryształów są diament, rubin, kryształ górski, sól kamienna, drzewce islandzkie, kwarc. W sztucznych warunkach monokryształy otrzymuje się w procesie krystalizacji, gdy poprzez ochłodzenie roztworów lub stopienie się do określonej temperatury wyodrębnia się z nich substancję stałą w postaci kryształów. Przy powolnym tempie krystalizacji, szlif takich kryształów ma naturalny kształt. W ten sposób, w specjalnych warunkach przemysłowych, otrzymuje się monokryształy półprzewodników lub dielektryków.

Nazywa się małe kryształy losowo połączone ze sobą polikryształy . Najbardziej wyraźnym przykładem polikryształu jest kamień granitowy. Wszystkie metale są również polikrystaliczne.

Anizotropia ciał krystalicznych

W kryształach cząsteczki rozmieszczone są z różną gęstością w różnych kierunkach. Jeśli połączymy atomy w jednym z kierunków sieci krystalicznej linią prostą, wówczas odległość między nimi będzie taka sama w całym tym kierunku. W każdym innym kierunku odległość między atomami jest również stała, ale jej wartość może już różnić się od odległości w poprzednim przypadku. Oznacza to, że siły oddziaływania o różnej wielkości działają pomiędzy atomami w różnych kierunkach. Dlatego właściwości fizyczne substancji w tych kierunkach również będą się różnić. Zjawisko to nazywa się anizotropia - zależność właściwości materii od kierunku.

Przewodność elektryczna, przewodność cieplna, elastyczność, współczynnik załamania światła i inne właściwości substancji krystalicznej różnią się w zależności od kierunku w krysztale. Prąd elektryczny przewodzony jest inaczej w różnych kierunkach, substancja nagrzewa się inaczej, a promienie świetlne są inaczej załamywane.

W polikryształach nie obserwuje się zjawiska anizotropii. Właściwości substancji pozostają takie same we wszystkich kierunkach.

Istnieje kilka stanów skupienia, w których znajdują się wszystkie ciała i substancje. Ten:

płyn;
osocze;
solidny.

Jeśli weźmiemy pod uwagę całość planety i przestrzeni, wówczas większość substancji i ciał nadal znajduje się w stanie gazu i plazmy. Jednak na samej Ziemi zawartość cząstek stałych jest również znacząca. Porozmawiamy o nich, dowiadując się, czym są ciała stałe krystaliczne i amorficzne.

Ciała krystaliczne i amorficzne: koncepcja ogólna

Wszystkie stałe substancje, ciała, przedmioty są umownie podzielone na:

krystaliczny;
amorficzny.

Różnica między nimi jest ogromna, gdyż podział opiera się na znakach struktury i przejawianych właściwościach. Krótko mówiąc, stałe substancje krystaliczne to te substancje i ciała, które mają pewien rodzaj przestrzennej sieci krystalicznej, to znaczy mają zdolność do zmiany w określonym kierunku, ale nie we wszystkich (anizotropia).

Jeśli charakteryzujemy związki amorficzne, to ich pierwszą cechą jest zdolność do zmiany właściwości fizycznych we wszystkich kierunkach jednocześnie. Nazywa się to izotropią.

Struktura i właściwości ciał krystalicznych i amorficznych są zupełnie inne. Jeśli te pierwsze mają wyraźnie ograniczoną strukturę, składającą się z uporządkowanie rozmieszczonych w przestrzeni cząstek, to te drugie pozbawione są jakiegokolwiek porządku.

Właściwości ciał stałych

Ciała krystaliczne i amorficzne należą natomiast do jednej grupy ciał stałych, co oznacza, że posiadają wszystkie cechy danego stanu skupienia. Oznacza to, że wspólne dla nich właściwości będą następujące:

Mechaniczne - elastyczność, twardość, zdolność do odkształcania.
Termiczne - temperatury wrzenia i topnienia, współczynnik rozszerzalności cieplnej.
Elektryczne i magnetyczne - przewodnictwo cieplne i elektryczne.

Zatem stany, które rozważamy, mają wszystkie te cechy. Tyle że w ciałach amorficznych nieco inaczej będą się objawiać niż w ciałach krystalicznych.

Ważnymi właściwościami dla celów przemysłowych są właściwości mechaniczne i elektryczne. Ważną cechą jest zdolność do regeneracji po deformacji lub odwrotnie, kruszenia się i mielenia. Ważne jest również to, czy substancja może przewodzić prąd elektryczny, czy też nie.

Struktura krystaliczna

Jeśli opisujemy budowę ciał krystalicznych i amorficznych, to przede wszystkim powinniśmy wskazać rodzaj cząstek, które je tworzą. W przypadku kryształów mogą to być jony, atomy, jony atomowe (w metalach), cząsteczki (rzadko).

Generalnie struktury te charakteryzują się obecnością ściśle uporządkowanej siatki przestrzennej, która powstaje w wyniku ułożenia cząstek tworzących substancję. Jeśli wyobrazisz sobie strukturę kryształu w przenośni, otrzymasz coś takiego: atomy (lub inne cząstki) znajdują się w pewnych odległościach od siebie, dzięki czemu powstaje idealna komórka elementarna przyszłej sieci krystalicznej. Następnie komórka ta jest powtarzana wielokrotnie i tak rozwija się cała struktura.

Główną cechą jest to, że właściwości fizyczne takich struktur zmieniają się równolegle, ale nie we wszystkich kierunkach. Zjawisko to nazywa się anizotropią. Oznacza to, że jeśli wpłyniesz na jedną część kryształu, druga strona może na to nie zareagować. Możesz więc posiekać pół kawałka soli kuchennej, ale drugi pozostanie nienaruszony.

Rodzaje kryształów

Zwyczajowo wyznacza się dwa rodzaje kryształów. Pierwsza to struktury monokrystaliczne, to znaczy, gdy sama sieć ma wartość 1. Ciała krystaliczne i amorficzne w tym przypadku mają zupełnie inne właściwości. Przecież pojedynczy kryształ charakteryzuje się czystą anizotropią. Reprezentuje najmniejszą strukturę, elementarną.

Jeśli monokryształy powtarzają się wielokrotnie i łączą w jedną całość, to mówimy o polikrysztale. Wtedy nie mówimy o anizotropii, ponieważ orientacja komórek elementarnych narusza ogólną uporządkowaną strukturę. Pod tym względem polikryształy i ciała amorficzne są blisko siebie pod względem właściwości fizycznych.

Metale i ich stopy

Ciała krystaliczne i amorficzne są bardzo blisko siebie. Łatwo to sprawdzić na przykładzie metali i ich stopów. Oni sami są substancjami stałymi w normalnych warunkach. Jednakże w określonej temperaturze zaczynają się topić i do czasu całkowitej krystalizacji pozostają w stanie rozciągliwej, gęstej, lepkiej masy. I to jest już amorficzny stan ciała.

Dlatego, ściśle rzecz biorąc, prawie każda substancja krystaliczna może w pewnych warunkach stać się amorficzna. Podobnie jak ten ostatni, po krystalizacji staje się ciałem stałym o uporządkowanej strukturze przestrzennej.

Metale mogą mieć różne typy struktur przestrzennych, z których najbardziej znane i badane to:

Prosty sześcienny.
Skupiony na twarzy.
Skoncentrowany na objętości.

Struktura kryształu może opierać się na pryzmacie lub piramidzie, a jej główną część reprezentują:

trójkąt;
równoległobok;
kwadrat;
sześciokąt.

Substancja posiadająca prostą regularną siatkę sześcienną ma idealne właściwości izotropowe.

Pojęcie amorfizmu

Ciała krystaliczne i amorficzne można dość łatwo rozróżnić zewnętrznie. W końcu ten ostatni często można pomylić z lepkimi cieczami. Struktura substancji amorficznej również opiera się na jonach, atomach i cząsteczkach. Nie tworzą jednak uporządkowanej, ścisłej struktury, w związku z czym ich właściwości zmieniają się we wszystkich kierunkach. Oznacza to, że są izotropowe.

Cząsteczki ułożone są chaotycznie, losowo. Tylko czasami mogą tworzyć małe loci, co nadal nie wpływa na ogólne wykazywane właściwości.

Właściwości ciał podobnych

Są identyczne z kryształami. Różnice dotyczą jedynie wskaźników dla każdego konkretnego organu. Przykładowo możemy wyróżnić następujące charakterystyczne parametry ciał amorficznych:

elastyczność;
gęstość;
lepkość;
plastyczność;
przewodnictwo i półprzewodnictwo.

Często można spotkać stany graniczne połączeń. Ciała krystaliczne i amorficzne mogą stać się półamorficzne.

Interesująca jest również cecha rozważanego stanu, która objawia się pod ostrym wpływem zewnętrznym. Zatem, jeśli ciało amorficzne zostanie poddane ostremu uderzeniu lub odkształceniu, może zachowywać się jak polikryształ i rozpadać się na małe kawałki. Jeśli jednak dasz tym częściom czas, wkrótce ponownie się połączą i zmienią w stan lepkiego płynu.

Dany stan związków nie ma określonej temperatury, w której następuje przejście fazowe. Proces ten jest znacznie wydłużony, czasem nawet przez dziesięciolecia (np. rozkład polietylenu o małej gęstości).

Przykłady substancji amorficznych

Przykładów takich substancji jest wiele. Przedstawmy kilka najbardziej oczywistych i często spotykanych.

Czekolada jest typową substancją amorficzną.
Żywice, w tym fenolowo-formaldehydowe, wszystkie tworzywa sztuczne.
Bursztyn.
Szkło o dowolnym składzie.
Bitum.
Smoła.
Wosk i inne.

Ciało amorficzne powstaje w wyniku bardzo powolnej krystalizacji, czyli wzrostu lepkości roztworu wraz ze spadkiem temperatury. Często trudno nazwać takie substancje ciałami stałymi, częściej klasyfikuje się je jako lepkie, gęste ciecze.

Te związki, które w ogóle nie krystalizują podczas krzepnięcia, mają szczególny stan. Nazywa się je okularami, a stan jest szklisty.

Substancje szkliste

Właściwości ciał krystalicznych i amorficznych są podobne, jak się przekonaliśmy, ze względu na wspólne pochodzenie i jedną naturę wewnętrzną. Ale czasami specjalny stan substancji zwany szklistym jest rozpatrywany oddzielnie od nich. Jest to jednorodny roztwór mineralny, który krystalizuje i twardnieje, nie tworząc przestrzennych sieci. Oznacza to, że zawsze pozostaje izotropowy pod względem zmian właściwości.

Na przykład zwykłe szkło okienne nie ma dokładnej temperatury topnienia. Tyle, że gdy ten wskaźnik wzrasta, powoli topi się, mięknie i przechodzi w stan ciekły. Jeśli uderzenie zostanie zatrzymane, proces się odwróci i rozpocznie się krzepnięcie, ale bez krystalizacji.

Substancje takie są bardzo cenione, szkło jest dziś jednym z najpowszechniejszych i najbardziej poszukiwanych materiałów budowlanych na całym świecie.

Podobnie jak płyn, ale także forma. Występują przeważnie w stanie krystalicznym.
Kryształy- są to ciała stałe, których atomy lub cząsteczki zajmują określone, uporządkowane pozycje w przestrzeni. Dlatego kryształy mają płaskie krawędzie. Na przykład ziarno zwykłej soli kuchennej ma płaskie krawędzie, które tworzą ze sobą kąt prosty ( Ryc.12.1).

Można to zobaczyć, badając sól przez szkło powiększające. A jak geometrycznie poprawny jest kształt płatka śniegu! Odzwierciedla także poprawność geometryczną wewnętrznej struktury ciała krystalicznego – lodu ( Ryc.12.2).

Anizotropia kryształów. Jednak prawidłowy kształt zewnętrzny nie jest jedyną ani nawet najważniejszą konsekwencją uporządkowanej struktury kryształu. Najważniejsze jest to zależność właściwości fizycznych kryształu od kierunku wybranego w krysztale.
Przede wszystkim uderzająca jest różna wytrzymałość mechaniczna kryształów w różnych kierunkach. Na przykład kawałek miki łatwo złuszcza się w jednym kierunku na cienkie płytki ( Ryc.12.3), ale znacznie trudniej jest go złamać w kierunku prostopadłym do płytek.

Kryształ grafitu również łatwo złuszcza się w jednym kierunku. Podczas pisania ołówkiem rozwarstwienie następuje w sposób ciągły i na papierze pozostają cienkie warstwy grafitu. Dzieje się tak, ponieważ sieć krystaliczna grafitu ma strukturę warstwową. Warstwy utworzone są przez szereg równoległych sieci składających się z atomów węgla ( Ryc.12.4). Atomy znajdują się na wierzchołkach regularnych sześciokątów. Odległość między warstwami jest stosunkowo duża - około 2 razy większa od długości boku sześciokąta, więc wiązania między warstwami są słabsze niż wiązania wewnątrz nich.

Wiele kryształów przewodzi ciepło i prąd w różny sposób w różnych kierunkach. Właściwości optyczne kryształów zależą również od kierunku. Zatem kryształ kwarcu załamuje światło w różny sposób w zależności od kierunku padających na niego promieni.
Nazywa się zależność właściwości fizycznych od kierunku wewnątrz kryształu anizotropia. Wszystkie ciała krystaliczne są anizotropowe.
Monokryształy i polikryształy. Metale mają strukturę krystaliczną. To metale są dziś wykorzystywane głównie do produkcji narzędzi, różnych maszyn i mechanizmów.
Jeśli weźmiemy stosunkowo duży kawałek metalu, to na pierwszy rzut oka jego krystaliczna struktura nie będzie widoczna ani w wyglądzie tego kawałka, ani w jego właściwościach fizycznych. Metale w stanie normalnym nie wykazują anizotropii.
Chodzi o to, że metal zwykle składa się z ogromnej liczby małych kryształów połączonych ze sobą. Łatwo je dostrzec pod mikroskopem lub nawet przez szkło powiększające, zwłaszcza na świeżym pęknięciu metalu ( Ryc.12.5). Właściwości każdego kryształu zależą od kierunku, ale kryształy są losowo zorientowane względem siebie. W rezultacie w objętości znacznie większej niż objętość poszczególnych kryształów wszystkie kierunki w metalach są równe, a właściwości metali są takie same we wszystkich kierunkach.

Nazywa się ciało stałe składające się z dużej liczby małych kryształów polikrystaliczny. Nazywa się monokryształy monokryształy.
Podejmując duże środki ostrożności, można wyhodować duży kryształ metalu – pojedynczy kryształ.
W normalnych warunkach ciało polikrystaliczne powstaje w wyniku tego, że rozpoczęty wzrost wielu kryształów trwa, dopóki nie zetkną się ze sobą, tworząc jedno ciało.
Do polikryształów zaliczają się nie tylko metale. Na przykład kawałek cukru również ma strukturę polikrystaliczną.
Większość krystalicznych ciał stałych to polikryształy, ponieważ składają się z wielu przerośniętych kryształów. Monokryształy - monokryształy mają regularny kształt geometryczny, a ich właściwości różnią się w różnych kierunkach (anizotropia).

???
1. Czy wszystkie ciała krystaliczne są anizotropowe?
2. Drewno jest anizotropowe. Czy jest to ciało krystaliczne?
3. Podaj przykłady ciał stałych monokrystalicznych i polikrystalicznych niewymienionych w tekście.

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, fizyka 10. klasa

Treść lekcji notatki z lekcji ramka wspomagająca prezentację lekcji metody przyspieszania technologie interaktywne Ćwiczyć zadania i ćwiczenia autotest warsztaty, szkolenia, case'y, zadania prace domowe dyskusja pytania retoryczne pytania uczniów Ilustracje pliki audio, wideo i multimedia fotografie, obrazy, grafiki, tabele, diagramy, humor, anegdoty, dowcipy, komiksy, przypowieści, powiedzenia, krzyżówki, cytaty Dodatki streszczenia artykuły sztuczki dla ciekawskich szopki podręczniki podstawowy i dodatkowy słownik terminów inne Udoskonalanie podręczników i lekcjipoprawianie błędów w podręczniku aktualizacja fragmentu podręcznika, elementy innowacji na lekcji, wymiana przestarzałej wiedzy na nową Tylko dla nauczycieli doskonałe lekcje plan kalendarza na rok, zalecenia metodyczne, programy dyskusji Zintegrowane Lekcje

Jeśli masz uwagi lub sugestie dotyczące tej lekcji,

Ciało stałe jest jednym z czterech podstawowych stanów materii, obok cieczy, gazu i plazmy. Charakteryzuje się sztywnością konstrukcji i odpornością na zmiany kształtu czy objętości. W przeciwieństwie do cieczy, ciało stałe nie płynie ani nie przybiera kształtu pojemnika, w którym jest umieszczone. Ciało stałe nie rozszerza się tak, aby wypełnić całą dostępną objętość tak jak gaz.
Atomy w ciele stałym są ze sobą ściśle powiązane, znajdują się w stanie uporządkowanym w węzłach sieci krystalicznej (są to metale, zwykły lód, cukier, sól, diament) lub są ułożone nieregularnie, nie mają ścisłej powtarzalności w struktura sieci krystalicznej (są to ciała amorficzne, takie jak szkło okienne, kalafonia, mika czy plastik).

Ciała kryształowe

Krystaliczne ciała stałe lub kryształy mają charakterystyczną cechę wewnętrzną - strukturę w postaci sieci krystalicznej, w której atomy, cząsteczki lub jony substancji zajmują określoną pozycję.
Sieć krystaliczna prowadzi do istnienia w kryształach specjalnych płaskich powierzchni, które odróżniają jedną substancję od drugiej. Każda sieć krystaliczna poddana działaniu promieni rentgenowskich emituje charakterystyczny wzór, który można wykorzystać do identyfikacji substancji. Krawędzie kryształów przecinają się pod pewnymi kątami, które odróżniają jedną substancję od drugiej. Jeśli kryształ zostanie podzielony, nowe ściany będą przecinać się pod tymi samymi kątami, co oryginał.

Mają dwie charakterystyczne właściwości: izotropię i brak określonej temperatury topnienia.
Izotropię ciał amorficznych rozumie się jako takie same właściwości fizyczne substancji we wszystkich kierunkach.
W ciele amorficznym odległość do sąsiednich węzłów sieci krystalicznej i liczba sąsiednich węzłów zmienia się w całym materiale. Dlatego do przerwania oddziaływań międzycząsteczkowych potrzebne są różne ilości energii cieplnej. W rezultacie substancje amorficzne miękną powoli w szerokim zakresie temperatur i nie mają wyraźnej temperatury topnienia.
Cechą ciał amorficznych jest to, że w niskich temperaturach mają one właściwości ciał stałych, a gdy temperatura wzrasta, mają właściwości cieczy.

Ciała krystaliczne i amorficzne

Cel lekcji:

Poznaj podstawowe właściwości ciał krystalicznych i amorficznych.

Zapoznanie studentów z prawidłowym kształtem kryształów oraz właściwością anizotropii, metodą modelowania w badaniu właściwości kryształów.

Sprzęt:

Zbiór ciał krystalicznych; obiektyw o krótkiej ogniskowej.

Lampa alkoholowa, pręt szklany.

Komputer z projektorem multimedialnym; plan lekcji, aplikacja multimedialna do lekcji, wykonana w Microsoft Point.

Podczas zajęć

Wstęp: Większość otaczających nas ciał stałych to substancje w stanie krystalicznym. Należą do nich materiały budowlane i konstrukcyjne: różne gatunki stali, wszelkiego rodzaju stopy metali, minerały itp. Szczególną dziedziną fizyki jest fizyka ciała stałego - zajmuje się badaniem struktury i właściwości ciał stałych. Ta dziedzina fizyki przoduje we wszystkich badaniach fizycznych. Stanowi podstawę nowoczesnej technologii.

Każda dziedzina technologii wykorzystuje właściwości ciała stałego: mechaniczne, termiczne, elektryczne, optyczne itp. Kryształy są coraz częściej wykorzystywane w technologii. Prawdopodobnie wiesz o zasługach radzieckich naukowców - akademików, laureatów Lenina i Nagrody Nobla A. M. Prochorowa i N. G. Basowa w tworzeniu generatorów kwantowych. Działanie nowoczesnych optycznych generatorów kwantowych – laserów – opiera się na wykorzystaniu właściwości monokryształów (rubinów itp.). Jak zbudowany jest kryształ? Dlaczego wiele kryształów ma niesamowite właściwości? Jakie cechy strukturalne kryształów odróżniają je od ciał amorficznych? Na te i podobne pytania możesz odpowiedzieć na końcu lekcji. Zapiszmy temat „Ciała krystaliczne i amorficzne”.

Prezentacja nowego materiału:

Przejdźmy do omawianego materiału. Jakie właściwości mają ciała stałe?

Student:

1) Zachowują swój kształt i objętość.

2) Mają w swojej strukturze sieć krystaliczną.

Nauczyciel: Wszystkie ciała stałe dzielą się na krystaliczne i amorficzne. Przyjrzymy się jakie są ich podobieństwa i różnice.

Co to są kryształy?

Kryształy - są to ciała stałe, których atomy lub cząsteczki zajmują określone, uporządkowane pozycje w przestrzeni. Kryształy tej samej substancji mają różne kształty. Kąty pomiędzy poszczególnymi ścianami kryształu są takie same. Niektóre kształty kryształów są symetryczne. Kolor kryształów jest różny, oczywiście w zależności od zanieczyszczeń.

Aby wizualnie przedstawić wewnętrzną strukturę kryształu, stosuje się jego obraz za pomocą sieci krystalicznej. Istnieje kilka rodzajów kryształów:

1) jonowy

2) atomowy

3) metal

4) molekularny.

Idealny kształt kryształu to wielościan. Taki kryształ jest ograniczony płaskimi ścianami, prostymi krawędziami i ma symetrię. W kryształach można znaleźć różne elementy symetrii. Ciała krystaliczne dzielą się na monokryształy i polikryształy.

Monokryształy - monokryształy (kwarc, mika...) Idealny kształt kryształu to wielościan. Taki kryształ jest ograniczony płaskimi ścianami, prostymi krawędziami i ma symetrię. W kryształach można znaleźć różne elementy symetrii. Płaszczyzna symetrii, oś symetrii, środek symetrii. Na pierwszy rzut oka wydaje się, że liczba rodzajów symetrii może być nieskończenie duża. W 1867 roku rosyjski inżynier A.V. Gadolin po raz pierwszy udowodnił, że kryształy mogą mieć tylko 32 rodzaje symetrii. Upewnijmy się, że kryształ śniegu jest symetrią - płatek śniegu

Symetria kryształów i ich inne właściwości, które omówimy później, doprowadziły do ważnego spostrzeżenia na temat wzorców rozmieszczenia cząstek tworzących kryształ. Czy ktoś z Was mógłby spróbować to sformułować?

Student. Cząsteczki w krysztale są ułożone tak, że tworzą pewien regularny kształt, siatkę.

Nauczyciel. Cząsteczki w krysztale tworzą regularną przestrzenną siatkę. Sieci przestrzenne różnych kryształów są różne. Oto model przestrzennej siatki soli kuchennej. (Pokazuje model.) Kulki jednego koloru imitują jony sodu, kulki innego koloru imitują jony chloru. Jeśli połączymy te węzły liniami prostymi, powstanie siatka przestrzenna, podobna do prezentowanego modelu. W każdej sieci przestrzennej można wyróżnić powtarzające się elementy jej struktury, czyli inaczej komórkę elementarną.

Koncepcja sieci przestrzennej umożliwiła wyjaśnienie właściwości kryształów.

Rozważmy ich właściwości.

1) Zewnętrzny regularny kształt geometryczny (modele)

2) Stała temperatura topnienia.

3) Anizotropia - różnica właściwości fizycznych od kierunku wybranego w krysztale (pokazuje przykład z miką, z kryształem kwarcu)

Jednak monokryształy są rzadkie w przyrodzie. Ale taki kryształ można hodować w sztucznych warunkach.

Teraz zapoznajmy się z polikryształami.

Polikryształy - są to ciała stałe składające się z dużej liczby kryształów rozmieszczonych losowo względem siebie (stal, żeliwo...)

Polikryształy mają również regularny kształt i gładkie krawędzie, a ich temperatura topnienia jest stała dla każdej substancji. Ale w przeciwieństwie do monokryształów, polikryształy są izotropowe, tj. właściwości fizyczne są takie same we wszystkich kierunkach. Wyjaśnia to fakt, że kryształy w środku są ułożone losowo i każdy z osobna ma anizotropię, ale kryształ jako całość jest izotropowy.

Oprócz ciał krystalicznych istnieją ciała amorficzne.

Ciała amorficzne - Są to ciała stałe, w których zachowany jest jedynie porządek krótkiego zasięgu w układzie atomów. (Krzemionka, żywica, szkło, kalafonia, cukier cukierkowy).

Na przykład kwarc może być w stanie krystalicznym lub w stanie amorficznym - krzemionka. (Patrz zdjęcie w podręczniku). Nie mają stałej temperatury topnienia i mają płynność (pokazuje zginanie szklanego pręta nad lampą alkoholową). Ciała amorficzne są izotropowe, w niskich temperaturach zachowują się jak ciała krystaliczne, a w wysokich - jak ciecze.

Obserwacja ciał krystalicznych i amorficznych

(rób notatki w zeszycie)

Za pomocą szkła powiększającego badamy kryształki soli kuchennej. - Jaki mają kształt? (kształt sześcianu).

Spójrzmy na kryształy siarczanu miedzi. – Jaka jest osobliwość tych kryształów? (niektóre mają płaskie krawędzie).

Przyjrzyjmy się pęknięciu cynku i znajdź na nim krawędzie małych kryształów.

Rozważmy ciała amorficzne: szkło, kalafonię lub wosk. Zwróćmy uwagę na potłuczone szkło. Jaka jest różnica od złamania metalu? (gładka powierzchnia z ostrymi krawędziami).

Zadania do samodzielnej pracy.

1. Dlaczego śnieg skrzypi pod stopami podczas zimnej pogody?

Odpowiedź : Setki tysięcy płatków śniegu - kryształów - pęka.

2. Jakie jest pochodzenie wzorów na powierzchni ocynkowanego żelaza?

Odpowiedź : Wzory pojawiają się w wyniku krystalizacji cynku.

3. Próba końcowa.

Nauczyciel: Otwórzcie swoje pamiętniki i zapiszcie zadanie domowe: § 75.76(1); § 24, 26, 27. Zadanie dla zainteresowanych: wyhodować kryształy z roztworu siarczanu miedzi lub ałunu.

Literatura:

1. Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B., Sotsky N.N. Fizyka, klasa 10. – M.: Edukacja 1992.

2. Pinsky A.A. Fizyka, klasa 10. – M. „Oświecenie” 1993

3. Tarasov L.V. Ten niesamowicie symetryczny świat. - M.: Edukacja, 1982.

4. Dzieci w wieku szkolnym o fizyce współczesnej: fizyka układów złożonych. - M.: Edukacja, 1978.

5. Słownik encyklopedyczny młodego fizyka.

6. V.G. Razumowski, L.S. Chiżniakow. Lekcja fizyki współczesnej w szkole średniej. – M.: Edukacja, 1983.

7. Metody nauczania fizyki w klasach 8–10 szkoły średniej. Część 2 / wyd. wiceprezes Orekhova, A.V. Usova i inni - M.: Edukacja 1980.

8. V.A. Volkov. Rozwój lekcji z fizyki. M. „VAKO” 2006

Test końcowy

1. Dokończ zdanie.

1) monokryształy;

2) polikryształy.

a) monokryształy;

1) ziarno soli;

3) ziarno cukru;

4) kawałek rafinowanego cukru

c) stan amorficzny.

1) ciała krystaliczne;

2) ciała amorficzne.

Test końcowy

1. Dokończ zdanie.

„Zależność właściwości fizycznych od kierunku wewnątrz kryształu nazywa się…”

2. Uzupełnij brakujące słowa.

„Ciała stałe dzielą się na… i…”

3. Znajdź zgodność między ciałami stałymi i kryształami.