Pha lê là những vật thể rắn có hình dạng hình học đều đặn. Cấu trúc mà các hạt có thứ tự nằm trong đó được gọi là mạng tinh thể. Các điểm nằm ở vị trí của các hạt mà chúng dao động được gọi là các nút của mạng tinh thể. Tất cả những cơ thể này được chia thành đơn tinh thể và đa tinh thể.
Đơn tinh thể là gì
Đơn tinh thể là những tinh thể đơn trong đó mạng tinh thể có trật tự rõ ràng. Thường thì một tinh thể đơn có hình dạng đều đặn, nhưng đặc điểm này không bắt buộc khi xác định loại tinh thể. Hầu hết các khoáng chất là đơn tinh thể.
Hình thức bên ngoài phụ thuộc vào tốc độ phát triển của chất. Với sự gia tăng chậm và sự đồng nhất của vật liệu, các tinh thể có đường cắt chính xác. Ở tốc độ trung bình, vết cắt không rõ rệt. Ở tốc độ kết tinh cao, các tinh thể đa tinh thể bao gồm nhiều đơn tinh thể lớn lên.
Ví dụ cổ điển về đơn tinh thể là kim cương, thạch anh,topaz. Trong điện tử, đơn tinh thể, có các đặc tính của chất bán dẫn và chất điện môi, có tầm quan trọng đặc biệt. Hợp kim của các đơn tinh thể có đặc điểm là tăng độ cứng. Các tinh thể đơn siêu tinh khiết có các đặc tính giống nhau bất kể nguồn gốc. Thành phần hóa học của chất khoáng phụ thuộc vào tốc độ tăng trưởng. Tinh thể phát triển càng chậm thì thành phần của nó càng hoàn hảo.
Đa tinh thể
Đơn tinh thể và đa tinh thể được đặc trưng bởi sự tương tác phân tử cao. Đa tinh thể bao gồm nhiều đơn tinh thể và có hình dạng bất thường. Đôi khi chúng được gọi là chất kết tinh. Chúng xuất hiện là kết quả của sự phát triển tự nhiên hoặc được trồng nhân tạo. Đa tinh thể có thể là hợp kim, kim loại, gốm sứ. Các đặc điểm chính được tạo thành từ các đặc tính của đơn tinh thể, nhưng kích thước hạt, khoảng cách giữa chúng và ranh giới hạt có tầm quan trọng lớn. Khi có ranh giới, các đặc tính vật lý của đa tinh thể thay đổi đáng kể, sức mạnh giảm xuống.
Đa tinh thể được tạo ra là kết quả của quá trình kết tinh, sự thay đổi trong bột kết tinh. Các khoáng chất này kém ổn định hơn so với các tinh thể đơn lẻ, dẫn đến sự phát triển không đồng đều của các hạt riêng lẻ.
Đa hình
Đơn tinh thể là những chất có thể tồn tại ở hai trạng thái cùng một lúc, tính chất vật lý sẽ khác nhau. Tính năng này được gọi là tính đa hình.
Đồng thời, một chất ở trạng thái này có thể ổn định hơn chất khác. Khi điều kiện môi trường thay đổi, tình hình có thểthay đổi.
Đa hình gồm các loại sau:
- Tái tạo - phân rã xảy ra đối với các nguyên tử và phân tử.
- Biến dạng - cấu trúc được sửa đổi. Nén hoặc kéo căng xảy ra.
- Shift - một số thành phần của cấu trúc thay đổi vị trí của chúng.
Tính chất của tinh thể có thể thay đổi khi có sự thay đổi đột ngột về thành phần. Ví dụ cổ điển của tính đa hình là sự biến đổi cacbon. Ở trạng thái này, nó là kim cương, ở trạng thái khác nó là than chì, những chất có các đặc tính khác nhau.
Một số dạng cacbohydrat chuyển thành than chì khi đun nóng. Các thay đổi về tính chất có thể xảy ra mà không có sự biến dạng của mạng tinh thể. Trong trường hợp của sắt, sự thay thế của một số thành phần dẫn đến sự biến mất của các đặc tính từ tính.
Sức mạnh tinh thể
Bất kỳ vật liệu nào được sử dụng trong công nghệ hiện đại đều có sức mạnh cuối cùng. Hợp kim của niken, crom và sắt có độ bền lớn nhất. Tăng độ bền của kim loại sẽ cải thiện thiết bị quân sự và dân sự. Tăng khả năng chống mài mòn sẽ dẫn đến tuổi thọ dài hơn. Vì lý do này, các nhà khoa học đã nghiên cứu sức mạnh của các đơn tinh thể trong một thời gian dài.
Tinh thể đơn thuần là những tinh thể có mạng tinh thể lý tưởng, chứa một số ít khuyết tật. Với việc giảm số lượng khuyết tật, độ bền của kim loại tăng lên nhiều lần. Đồng thời, khối lượng riêng của kim loại gần như được giữ nguyên.
Các tinh thể đơn có mạng tinh thể lý tưởng có khả năng chịu ứng suất cơ học đến nhiệt độ nóng chảy. Không thay đổi bằngthời gian. Thông thường, các đơn tinh thể như vậy có độ lệch bằng không. Nhưng đây là điều kiện không bắt buộc. Sức mạnh được giải thích là do các vết nứt nhỏ được hình thành ở những nơi có số lượng trật khớp lớn nhất. Và khi thiếu vắng họ, không có chỗ nào để xuất hiện các vết nứt. Điều này có nghĩa là đơn tinh thể sẽ tồn tại cho đến khi vượt quá ngưỡng sức mạnh của nó.
Đơn tinh thể nhân tạo
Việc phát triển các tinh thể đơn lẻ là có thể thực hiện được ở trình độ khoa học hiện nay. Khi xử lý kim loại, không thay đổi thành phần của nó, bạn có thể tạo ra một tinh thể đơn lẻ có độ an toàn cao.
Có 2 phương pháp đã biết để sản xuất đơn tinh thể:
- siêu cao áp và đúc kim loại;
- áp suất đông lạnh.
Phương pháp đầu tiên phổ biến để xử lý kim loại nhẹ. Với độ tinh khiết của kim loại và áp suất tăng dần, một kim loại mới sẽ dần xuất hiện có cùng tính chất nhưng độ bền tăng dần. Trong những điều kiện nhất định, có thể thu được đơn tinh thể có mạng tinh thể lý tưởng. Khi có tạp chất, có khả năng mạng tinh thể sẽ không lý tưởng.
Trong kim loại nặng, với áp suất tăng dần sẽ xảy ra quá trình biến đổi cấu trúc. Đơn tinh thể vẫn chưa hóa ra nhưng chất này đã thay đổi tính chất.
Đúc đông lạnh dựa trên việc sản xuất chất lỏng đông lạnh. Sự kết tinh không xảy ra dưới tác động của từ trường. Dạng bán tinh thể trở thành tinh thể sau khi được tích điện.
Kim cươngvà thạch anh
Các tính chất của kim cương dựa trên thực tế rằng nó là một chất có mạng tinh thể nguyên tử. Liên kết giữa các nguyên tử quyết định độ bền của viên kim cương. Trong điều kiện không đổi, viên kim cương không thay đổi. Khi tiếp xúc với chân không, nó dần dần biến thành than chì.
Kích thước tinh thể thay đổi đáng kể. Những viên kim cương được trồng tổng hợp có các mặt hình khối và trông khác với các viên kim cương tương tự. Đặc tính của kim cương được dùng để cắt thủy tinh.
Tinh thể thạch anh được tìm thấy ở khắp mọi nơi. Khoáng chất là một trong những chất phổ biến nhất. Thạch anh thường không màu. Nếu bên trong viên đá có nhiều vết nứt thì tức là đá có màu trắng. Khi các tạp chất khác được thêm vào, nó sẽ thay đổi màu sắc.
Tinh thể thạch anh được sử dụng trong sản xuất thủy tinh, tạo sóng siêu âm, trong thiết bị điện, đài phát thanh và truyền hình. Một số loại được sử dụng trong đồ trang sức.
Cấu trúc của đơn tinh thể
Kim loại ở trạng thái rắn có cấu trúc tinh thể. Cấu trúc của đơn tinh thể là một chuỗi nguyên tử xen kẽ vô tận. Trong thực tế, trật tự của các nguyên tử có thể bị xáo trộn do hiệu ứng nhiệt, cơ học hoặc vì một số lý do khác.
Mạng tinh thể có 3 loại:
- loại vonfram;
- loại đồng;
- loại magiê.
Đơn
Đơn tinh thể nhân tạo là cơ hội để có được vật chất với các đặc tính mới. Khu vực ứng dụng của đơn tinh thể là rất lớn. Thạch anh và spar được tạo ra bởi tự nhiên, trong khi natri florua được trồng nhân tạo.
Đơn tinh thể làvật liệu dùng trong quang học và điện tử. Thạch anh và mica được sử dụng trong quang học nhưng đắt tiền. Trong điều kiện nhân tạo, bạn có thể phát triển một tinh thể đơn lẻ, chúng sẽ được phân biệt bằng độ tinh khiết và độ bền.
Kim cương được sử dụng ở những nơi cần độ bền cao. Nhưng nó được tổng hợp thành công trong điều kiện nhân tạo. Các tinh thể đơn ba chiều được phát triển từ các hạt nóng chảy.
