Kristalet janë trupa të ngurtë me formë të rregullt gjeometrike. Struktura brenda së cilës ndodhen grimcat e renditura quhet rrjetë kristalore. Pikat e vendndodhjes së grimcave në të cilat ato lëkunden quhen nyje të rrjetës kristalore. Të gjithë këta trupa ndahen në monokristale dhe polikristale.
Çfarë janë kristalet e vetme
Kristalet e vetme janë kristale tek të cilat rrjeta kristalore ka një renditje të qartë. Shpesh një kristal i vetëm ka një formë të rregullt, por kjo veçori nuk është e detyrueshme kur përcaktohet lloji i kristalit. Shumica e mineraleve janë njëkristale.
Forma e jashtme varet nga shkalla e rritjes së substancës. Me një rritje të ngad altë dhe homogjenitet të materialit, kristalet kanë prerjen e duhur. Me shpejtësi mesatare, prerja nuk është e theksuar. Me një shkallë të lartë kristalizimi, polikristalet që përbëhen nga shumë kristale të vetme rriten.
Shembuj klasikë të kristaleve të vetme janë diamanti, kuarci,topaz. Në elektronikë, kristalet e vetme, të cilat kanë vetitë e gjysmëpërçuesve dhe dielektrikëve, kanë një rëndësi të veçantë. Lidhjet e kristaleve të vetme karakterizohen nga fortësi e shtuar. Kristalet e vetme ultra të pastra kanë të njëjtat veti pavarësisht nga origjina. Përbërja kimike e mineraleve varet nga shpejtësia e rritjes. Sa më ngadalë të rritet kristali, aq më e përsosur është përbërja e tij.
Polikristale
Kristalet e vetme dhe polikristalet karakterizohen nga ndërveprim i lartë molekular. Një polikristal përbëhet nga shumë kristale të vetme dhe ka një formë të parregullt. Ndonjëherë ato quhen kristalite. Ato shfaqen si rezultat i rritjes natyrore ose rriten artificialisht. Polikristalet mund të jenë aliazhe, metale, qeramika. Karakteristikat kryesore përbëhen nga vetitë e kristaleve të vetme, por madhësitë e kokrrizave, distanca midis tyre dhe kufijtë e kokrrizave janë të një rëndësie të madhe. Në prani të kufijve, karakteristikat fizike të polikristaleve ndryshojnë ndjeshëm, forca zvogëlohet.
Polikristalet krijohen si rezultat i kristalizimit, ndryshimeve në pluhurat kristalorë. Këto minerale janë më pak të qëndrueshme se kristalet e vetme, duke rezultuar në rritje të pabarabartë të kokrrave individuale.
Polimorfizëm
Tekkristalet janë substanca që mund të ekzistojnë në dy gjendje njëherësh, të cilat do të ndryshojnë në vetitë e tyre fizike. Kjo veçori quhet polimorfizëm.
Në të njëjtën kohë, një substancë në një gjendje mund të jetë më e qëndrueshme se një tjetër. Kur kushtet mjedisore ndryshojnë, situata mund të ndodhëndryshim.
Polimorfizmi është i llojeve të mëposhtme:
- Rindërtimi - ndodh prishja tek atomet dhe molekulat.
- Deformim - struktura është modifikuar. Ndodh kompresim ose shtrirje.
- Shift - disa elementë të strukturës ndryshojnë vendndodhjen e tyre.
Vetitë e kristalit mund të ndryshojnë me një ndryshim të papritur në përbërje. Shembulli klasik i polimorfizmit është modifikimi i karbonit. Në një shtet është diamant, në një tjetër është grafit, substanca me veti të ndryshme.
Disa forma të karbohidrateve kthehen në grafit kur nxehen. Ndryshimet në vetitë mund të ndodhin pa deformim të rrjetës kristalore. Në rastin e hekurit, zëvendësimi i disa komponentëve çon në zhdukjen e vetive magnetike.
Forca kristal
Çdo material i përdorur në teknologjinë moderne ka një forcë përfundimtare. Një lidhje e nikelit, kromit dhe hekurit ka forcën më të madhe. Rritja e forcës së metaleve do të përmirësojë pajisjet ushtarake dhe civile. Rritja e rezistencës ndaj konsumit do të rezultojë në jetë më të gjatë shërbimi. Për këtë arsye, shkencëtarët kanë studiuar forcën e kristaleve të vetme për një kohë të gjatë.
Tekkristalet e pastra janë kristale me një rrjetë kristalore ideale, përmbajnë një numër të vogël defektesh. Me një ulje të numrit të defekteve, forca e metaleve rritet disa herë. Në të njëjtën kohë, dendësia e metalit mbetet pothuajse e njëjtë.
Tekkristalet me një rrjetë ideale janë rezistente ndaj stresit mekanik deri në pikën e shkrirjes. Mos ndryshoni mekoha. Më shpesh, kristale të tilla të vetme kanë një zhvendosje zero. Por ky është një kusht fakultativ. Forca shpjegohet me faktin se mikroçarjet formohen në vendet ku ka numrin më të madh të dislokimeve. Dhe në mungesë të tyre nuk ka ku të shfaqen të çara. Kjo do të thotë se kristali i vetëm do të zgjasë derisa të tejkalohet pragu i forcës së tij.
Tekkristale artificiale
Rritja e kristaleve të vetme është e mundur në nivelin aktual të shkencës. Kur përpunoni metalin, pa ndryshuar përbërjen e tij, mund të krijoni një kristal të vetëm që ka një kufi të lartë sigurie.
Ekzistojnë 2 metoda të njohura për prodhimin e kristaleve të vetme:
- presion super i lartë dhe derdhje metali;
- presioni kriogjenik.
Metoda e parë është e njohur për përpunimin e metaleve të lehta. Duke pasur parasysh pastërtinë e metalit dhe presionin në rritje, gradualisht do të shfaqet një metal i ri që ka të njëjtat veti, por me forcë të shtuar. Në kushte të caktuara, është e mundur të merret një kristal i vetëm me një grilë ideale. Në prani të papastërtive, ekziston mundësia që rrjeta kristalore të mos jetë ideale.
Në metalet e rënda, me rritjen e presionit, ndodh procesi i ndryshimit të strukturës. Kristali i vetëm nuk ka dalë ende, por substanca ka ndryshuar vetitë.
Derdhja kriogjenike bazohet në prodhimin e lëngjeve kriogjenike. Kristalizimi nuk ndodh nën ndikimin e një fushe magnetike. Forma gjysmë kristalore bëhet kristal pasi ngarkohet në mënyrë elektrike.
Diamantdhe kuarci
Vetitë e diamantit bazohen në faktin se ai është një substancë me një grilë kristal atomike. Lidhja midis atomeve përcakton forcën e një diamanti. Në kushte konstante, diamanti nuk ndryshon. Kur ekspozohet ndaj një vakumi, ai gradualisht shndërrohet në grafit.
Madhësitë e kristalit ndryshojnë ndjeshëm. Diamantet e rritur në mënyrë sintetike kanë fytyra kubike dhe duken ndryshe nga homologët e tyre. Vetitë e diamantit përdoren për të prerë xhamin.
Kristalet e kuarcit gjenden kudo. Minerali është një nga më të zakonshmet. Kuarci është zakonisht pa ngjyrë. Nëse ka shumë të çara brenda gurit, atëherë ai është i bardhë. Kur shtohen papastërti të tjera, ajo ndryshon ngjyrën.
Kristalet e kuarcit përdoren në prodhimin e qelqit, për të krijuar ultratinguj, në pajisjet elektrike, radio dhe televizion. Disa varietete përdoren në bizhuteri.
Struktura e kristaleve të vetme
Metalet në gjendje të ngurtë kanë një strukturë kristalore. Struktura e kristaleve të vetme është një seri e pafundme atomesh të alternuara. Në realitet, renditja e atomeve mund të prishet për shkak të efekteve termike, mekanike ose për një sërë arsyesh të tjera.
Rrjetat kristalore gjenden në 3 lloje:
- lloji tungsten;
- lloj bakri;
- lloj magnezi.
Aplikacion
Tekkristalet artificiale janë një mundësi për të marrë materiale me veti të reja. Zona e aplikimit të kristaleve të vetme është shumë e madhe. Kuarci dhe spari u krijuan nga natyra, ndërsa fluori i natriumit u rrit artificialisht.
Monokristalet janëmaterialet e përdorura në optikë dhe elektronikë. Kuarci dhe mika përdoren në optikë, por janë të shtrenjta. Në kushte artificiale, mund të rritet një kristal i vetëm, i cili do të dallohet nga pastërtia dhe forca.
Diamanti përdoret aty ku kërkohet forcë e lartë. Por sintetizohet me sukses në kushte artificiale. Kristalet e vetme tredimensionale janë rritur nga shkrirja.
