Главная >> Физика. 10 класс. Базовый уровень. Пурышева

Глава 7. Свойства твёрдых тел и жидкостей

§ 39. Идеальный кристалл

Строение твёрдого кристаллического тела

1. Вас окружает множество тел, которые в обычных условиях находятся в твёрдом состоянии, или, иначе говоря, твёрдых тел. Все они имеют разное строение. Так, разную структуру имеют медь и алюминий, оксид кремния и хлорид натрия (поваренная соль), металлы и пластмассы, стекло и дерево. Однако среди всего многообразия твёрдых тел можно выделить весьма многочисленную группу тел, имеющих правильную форму. Это кристаллы или твёрдые тела, находящиеся в кристаллическом состоянии. На рисунке 106 приведены примеры кристаллов.

Правильная внешняя форма кристаллов объясняется их упорядоченной структурой, при которой атомы, молекулы или ионы, входящие в состав кристалла, занимают определённые положения в пространстве.

Предположение о том, что правильная форма кристаллов связана с их внутренним строением, было сделано в середине XIX в. В 1912 г. немецкий физик Макс Феликс Теодор фон Лауэ (1879—1960) предложил исследовать строение кристаллов с помощью рентгеновских лучей. Этот и другие методы структурного анализа позволили в настоящее время изучить кристаллическую структуру более чем 30 000 веществ, от кристаллов химических элементов до сложнейших биологических кристаллов.

Было установлено, что частицы, составляющие кристалл, расположены на некоторых расстояниях друг от друга в определённом порядке. Они связаны между собой силами взаимодействия, имеющими электромагнитную природу.

Частицы, участвуя в тепловом движении, совершают колебания относительно некоторых положений равновесия. Совокупность точек, соответствующих положениям равновесия частиц, и воображаемых линий, соединяющих их, называют кристаллической решёткой.

Кристаллическая решётка состоит из элементарных ячеек, которые представляют собой повторяющиеся элементы структуры. Так, элементарной ячейкой пространственной решётки кристалла поваренной соли является куб (рис. 107, а), а меди — гранецентрированный куб (рис. 107, б). Более сложную элементарную ячейку имеет кристалл натрия. Это тоже куб, но объёмно-центрированный (рис. 107, в). Кристалл магния имеет форму гексогональной (шестигранной) призмы (рис. 107, г). На рисунке 107 шарики обозначают точки равновесного положения атомов, а линии, соединяющие шарики, — силы взаимодействия между ними.

В таблице 27 приведены параметры элементарной ячейки некоторых кристаллов и биохимических соединений.

Окончание >>>