«И показал мне чистую реку воды

жизни, светлую, как кристалл, исходящую

от престола Бога и Агнца.»

Работу выполнил ученик 10 класса Максютин

Николай

Руководитель Шиверская И.Н..

Мир кристаллов

Само слово кристалл произошло от древнегреческого «krystallos»,

что значит «лёд».

Айсберг – огромная глыба льда.

Большинство природных и технических твердых материалов являются поликристаллами, т.е.

состоящими из множества кристаллических зёрен, одиночные кристаллы встречаются редко и

называются монокристаллами.

Мир кристаллов – удивительный мир многогранников, привлекающих совершенством и красотой геометрических форм.

Но красота и правильность внешней огранки не обязательные свойства кристаллов.

В 1783 году французский аббат

Рене Жюст Гаюи заметил, что любой

кристалл исландского шпата

можно разбить на равные

ромбоэдры. (РОМБОЭДР -

параллелепипед, все грани которого

— ромбы.)

Так было открыто важнейшее свойство кристаллов – трансляционная симметрия.

Трансляционная симметрия — тип симметрии, при которой свойства рассматриваемой системы не изменяются при сдвиге на определённый вектор,

который называется вектором трансляции. Например, однородная среда совмещается сама с собой при сдвиге на любой вектор, поэтому для неё

свойственна трансляционная симметрия.

Трансляционная симметрия свойственна также для кристаллов. В этом случае векторы трансляции не произвольны, хотя их существует бесконечное

число. Среди всех векторов трансляций кристаллической решётки можно выбрать 3 линейно независимых таким образом, что любой другой вектор трансляции был

бы целочисленно-линейной комбинацией этих трёх векторов. Эти три вектора составляют базис кристаллической решётки.

Теория групп показывает, что трансляционная симметрия в кристаллах совместима только с поворотами на углы θ=2π/n, где n может принимать значения

1, 2, 3, 4, 6. При повороте на углы 180, 120, 90, 60 градусов положение атомов в кристалле

не меняется. Говорят, что кристаллы имеют ось вращения n-го порядка.

Перенос в плоском четырёхмерном пространстве-времени не меняет физических законов. В теории поля трансляционная симметрии, согласно теореме Нётер, соответствует сохранению тензора энергии-импульса. В частности, чисто

временные трансляции соответствуют закону сохранения энергии, а чисто пространственные сдвиги — закону сохранения импульса.

Изучением физических свойств кристаллов занимается

наука кристаллография. Немалую роль в её развитии

сыграли такие учёные как ШУБНИКОВ Алексей

Васильевич, БЕЛОВ Николай Васильевич и многие другие.

ШУБНИКОВ Алексей Васильевич

БЕЛОВ Николай Васильевич

Виды кристаллическихрешеток

В зависимости от вида частиц и характера связи между ними различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, атомные, молекулярные и металлические.

ИоннаяКристаллические решетки, состоящие из ионов, называются ионными. Их образуют вещества с ионной связью. Примером может служит кристалл хлорида натрия, в котором, как уже отмечалось, каждый ион натрия окружен шестью хлорид-

ионами, а каждый хлорид-ион - шестью ионами натрия. Такому расположению соответствует наиболее плотная упаковка, если

ионы представить в виде шаров, размещенных в кристалле. Плавление ионных кристаллов приводит к нарушению

геометрически правильной ориентации ионов относительно друг друга и уменьшению прочности связи между ними. Поэтому

расплавы их проводят электрический ток. Ионные соединения, как правило, легко растворяются в жидкостях, состоящих из

полярных молекул, например в воде.

Атомная

Кристаллические решетки, в узлах которых находятся отдельные атомы, называются атомными. Атомы в таких решетках

соединены между собой прочными ковалентными связями. Примером может служить алмаз - одна из модификаций углерода.

Алмаз состоит из атомов углерода, каждый из которых связан с четырьмя соседними атомами. Координационное число углерода в

алмазе 4 . В решетке алмаза, как и в решетке хлорида натрия, молекулы отсутствуют. Весь кристалл следует рассматривать как

гигантскую молекулу. Атомная кристаллическая решетка характерна для твердого бора, кремния, германия и соединений

некоторых элементов с углеродом и кремнием.

Молекулярная

Молекулы в таких решетках соединены между собой сравнительно слабыми межмолекулярными

силами. Поэтому вещества с молекулярной решеткой имеют малую твердость и низкие температуры плавления, нерастворимы или

малорастворимы в воде, их растворы почти не проводят электрический ток. Число неорганических

веществ с молекулярной решеткой невелико.

Кристаллические решетки, состоящие из молекул (полярных и

неполярных), называются

молекулярными.

МеталлическаяДля металлов характерна металлическая кристаллическая решетка. В ней имеется

металлическая связь между атомами. В металлических кристаллах ядра атомов расположены таким образом, чтобы их упаковка была как можно более плотной. Связь в

таких кристаллах является делокализованной и распространяется на весь кристалл. Металлические кристаллы обладают высокой электрической проводимостью и

теплопроводностью, металлическим блеском и непрозрачностью, легкой деформируемостью.

Небольшой кристалл можно вырастить в домашних условиях.

Например, чтобы вырастить кристалл соли, нужно приготовить

насыщенный раствор, профильтровать его через

фильтровальную бумагу и перелить в чистую ёмкость. Затем опустить в полученную жидкость заготовку, на

которой и будут образовываться кристаллы.