Molekulyar fizika

Shakl 4.6
Shuni ta'kidlash kerakki, yuzlarning o'sish sur'ati, ya'ni ularning o'zlari bilan parallel ravishda harakatlanish tezligi har xil yuzlar uchun har xil. Shu bilan birga, aynan tez sur'atlar bilan harakatlanadigan (yo'q bo'lib ketadigan) yuzlar, masalan, o'rta rasmdagi pastki chap yuz. Aksincha, asta-sekin o'sib boradigan yuzlar, ular aytganidek, eng keng tarqalgan bo'lib chiqadi.
Bu ayniqsa oxirgi rasmda aniq ko'rinadi. Shaklsiz chip boshqa kristallar bilan bir xil shaklga ega bo'ladi, aynan o'sish tezligining anizotropiyasi tufayli. Belgilangan yuzlar boshqalarning hisobiga yanada kuchayadi va kristallga ushbu moddaning barcha namunalariga xos bo'lgan shakl beradi.
To'p urug 'sifatida olinganida juda chiroyli o'tish shakllari kuzatiladi va eritma navbat bilan ozgina soviydi va isitiladi. Isitilganda eritma to'yinmagan bo'ladi va urug 'qisman eriydi. Sovutish eritmaning to'yinganligiga va urug'ning o'sishiga olib keladi. Ammo molekulalar boshqa joylarga joylashadilar, go'yo ba'zi joylarni afzal ko'rishadi. Demak, modda to'pning bir joyidan boshqasiga o'tkaziladi.
Birinchidan, doira shaklida kichik yuzlar to'p yuzasida paydo bo'ladi. Doira asta-sekin o'sib boradi va bir-biri bilan aloqa qilganda tekis qirralar bo'ylab birlashadi. To'p ko'pburchakka aylanadi. Keyin, ba'zi yuzlar boshqalarni egallab olishadi, ba'zi yuzlar haddan tashqari o'sib ketadi va kristall o'ziga xos shaklga ega bo'ladi (4.7-rasm).


Shakl 4.7
Kristallarning o'sishini kuzatayotganda, o'sishning asosiy xususiyati hayratlanarli - yuzlarning parallel harakatlanishi. Aniqlanishicha, chiqarilgan modda yuzni qatlamlarga shakllantiradi: bir qavat tugaguncha, keyingisi qurila boshlanmaydi.
Shaklda 4.8 da atomlarning "tugallanmagan" o'rash ko'rsatilgan. Harflar bilan ko'rsatilgan pozitsiyalarning qaysi birida kristallga biriktirilgan yangi atom eng qattiq ushlab turiladi? Shak-shubhasiz, Ada, chunki bu erda u uch tomondan qo'shnilarning e'tiborini tortadi, B tomonda esa ikki tomonda, C esa faqat bir tomonda. Shuning uchun birinchi navbatda ustun, so'ngra butun samolyot tugatiladi va shundan keyingina yangi samolyot yotqizish boshlanadi.


Shakl 4.8
Bir qator hollarda kristallar eritilgan massadan - eritmadan hosil bo'ladi. Tabiatda bu juda katta hajmda amalga oshiriladi: bazalt, granitlar va boshqa ko'plab jinslar olov magmasidan kelib chiqqan.
Biz tosh tuzi kabi ba'zi bir kristalli moddalarni isitishni boshlaymiz. 804 ° S gacha, tosh tuzining kristallari ozgina o'zgaradi: ular biroz kengayadi va modda qattiq bo'lib qoladi. Moddani bo'lgan idishga joylashtirilgan harorat o'lchagich qizdirilganda haroratning doimiy o'sishini ko'rsatadi. 804 ° S haroratda biz bir-biri bilan o'zaro bog'liq ikkita yangi hodisani topamiz: modda eriy boshlaydi va harorat ko'tarilishi to'xtaydi. Barcha moddalar suyuqlikka aylanmaguncha; harorat o'zgarmaydi; haroratning yanada ko'tarilishi allaqachon suyuqlikni qizdirmoqda. Barcha kristalli moddalar ma'lum bir erish nuqtasiga ega. Muz 0 ° S da eriydi, temir - 1527 ° C da, simob -39 ° C da va boshqalar.
Ma'lumki, har bir kristallda atomlar yoki moddaning molekulalari tartibga solingan G o'rashni hosil qiladi va ularning o'rtalarida kichik tebranishlar hosil qiladi. Tana isishi bilan tebranish zarralarining tezligi salınımların amplitudasi bilan birga ortadi. Haroratning oshishi bilan zarrachalar tezligining o'sishi tabiatning asosiy qonunlaridan biri bo'lib, u materiyaga har qanday holatda - qattiq, suyuq yoki gazsimon ta'sir qiladi.
Kristalning ma'lum bir etarlicha yuqori haroratiga erishilganda, uning zarralari tebranishi shunchalik baquvvat bo'ladiki, zarrachalarni toza tartiblash imkonsiz bo'lib qoladi - kristal eriydi. Erish boshlanishi bilan, etkazib berilgan issiqlik endi zarrachalar tezligini oshirish uchun emas, balki kristall panjarani yo'q qilish uchun ishlatiladi. Shuning uchun harorat ko'tarilishi to'xtaydi. Keyinchalik isitish bu suyuqlik zarralari tezligining oshishi.
Bizni qiziqtirgan eritmadan kristallanish holatida yuqoridagi hodisalar teskari tartibda kuzatiladi: suyuqlik soviganda uning zarralari tartibsiz harakatni sekinlashtiradi; ma'lum bir etarlicha past haroratga yetganda, zarrachalar tezligi shu qadar kichikki, ularning ba'zilari jozibador kuchlar ta'siri ostida bir-biriga yopishib, kristall yadrolarni hosil qila boshlaydilar. Barcha materiallar kristallanmaguncha, harorat doimiy bo'lib qoladi. Bu harorat odatda erish nuqtasi bilan bir xil.
Agar siz maxsus choralarni ko'rmasangiz, unda eritishdan kristallanish ko'p joylarda darhol boshlanadi. Kristallar, yuqorida aytib o'tganimizdek, ularga xos bo'lgan oddiy ko'pburchak shaklida o'sadi. Biroq, erkin o'sish uzoq davom etmaydi: o'sib boradi, kristallar bir-biriga duch keladi, aloqa joylarida o'sish to'xtaydi va qotib qolgan tanasi donador tuzilishga ega bo'ladi. Har bir don alohida shakldagi kristall bo'lib, u o'zining doimiy shaklini olmadi.
Ko'p sharoitlarga va, avvalambor, sovutish tezligiga qarab, qattiq tanada ko'proq yoki kamroq katta donalar bo'lishi mumkin: sovutish qanchalik sekin bo'lsa, donalar shuncha katta bo'ladi. Kristall jismlarning don o'lchamlari santimetrning milliondan uchdan bir necha millimetrgacha. Ko'pgina hollarda, donador kristalli tuzilish mikroskop ostida kuzatilishi mumkin. Qattiq jismlar odatda shunday kristalli tuzilishga ega.
Metalllarni qotish jarayoni texnologiyaga katta qiziqish uyg'otadi. Fiziklar metallarni qoliplarga quyish va qotish jarayonida sodir bo'ladigan hodisalarni juda batafsil o'rganishdi.
Ko'pincha, qotish paytida dendrit deb ataladigan daraxtga o'xshash yagona kristallar o'sadi. Boshqa hollarda, dendritlar tasodifiy yo'naltiriladi, boshqa hollarda - bir-biriga parallel.
Shaklda 4.9-rasmda bitta dendritning o'sish bosqichlari ko'rsatilgan. Bunday xatti-harakatlar bilan dendrit boshqa shunga o'xshash holatni kutib olishdan oldin o'sib chiqishi mumkin. Keyin kastingda biz dendritlarni topa olmaymiz. Hodisalar boshqa yo'l bilan rivojlanishi mumkin: dendritlar bir-biriga uchrashib o'sib borishi mumkin (ular hali yoshligida).