P-T диаграмма. Кристаллическое, стеклообразное и аморфное состояние вещества. Закон Коновалова-Гиббса.

Вещества в стеклообразном или аморфном состоянии твердые только наощуп. Частично твердое состояние - кристаллическое состояние. Чтобы понять, как соотносятся кристаллическое, стеклообразное или аморфное состояние, мы рассмотрим P-t диаграмму (зависимость P пара вещества от температуры. [рисунок] AO - тв., OB - жид. При охлаждении по мере убывания t, темп нарастания вязкости >> Vкристаллизации => может быть, что жидкость затвердевает, а процесс кристаллизации пройти не успел. Жидкость переходит в переохлажденное (стеклообразное) состояние. Постепенно стекло “расстекловывается” и становится мутным (идет процесс кристаллизации). Если кристаллическое стекло измельчить до кусков из нескольких молекул, это будет аморфное состояние вещества. Pпара будет выше, чем над кристаллическим веществом (a``), т.к. Sповерхности больше => легче испаряется. a``` - более сильное измельчение.

Согласно закону Коновалова-Гиббса, если сосуществуют две фазы одного и того же вещества при данной температуре, то более устойчивая фаза - та, при которой Pпара ниже (кристаллическая). Например, углерод: крист. - алмаз, графит, карбит, полиугулен, фулерен, аморф. - сажа.

Кристалл. Монокристалл. Поликристаллическое тело. Свойства веществ в кристаллическом состоянии. Анизотропия. Закон постоянства междугранных углов.

кристалл--тв. тело, ограниченное в силу своих внутр. свойств плоскими гранями (плоскостями). Встречаются кристаллы гигантских размеров. Монокристалл - отдельный, хорошо образованный, правильно ограненный,типичный кристалл данного вещества,выросший из одного центра кристаллизации, о чем свидетельствует его внутренняя структура. Поликристаллическое тело - совокупность огромного числа беспорядочно ориентированных сросшихся монокристалликов.Кристаллическим веществам присуще строго определенная температура плавления.Веществам со стеклообразным и аморфным состояниями присущ температурный интервал размельчения. Кристаллическим веществам присуща определенная геометрическая форма. Анизотропия свойств(векториальность свойств): электропроводность, теплопроводность и т.д.-зависят от выбранного направления. Скалярные свойства от выбранного направления не зависят(теплоемкость). Для веществ в аморфном и стеклообразном состояниях присуща изотропия свойств.Квазиизотропны-отдельный монокристалл обладает анизотропией свойств.атело монокристалла изотропно. Анизотропия свойств не является следствием внешней формы кристалла,а анизотропия есть следствие внутреннего строения кристалла.Если выточить шар из слюды(кр.),то он будет обладать анизотропией свойств.Если из стекла отлить многогранник,то он не будет обладать анизотропией свойств. Закон постоянства междугранных углов. В процессе роста кр.,доступ вещества к различным растущим граням может быть не равномерныма число граней, их форма и размеры могут быть рзличными,а углы,под которыми сходятся грани постоянны для данного типа кристалла. Закон: кристаллы одной и той же модификации данного вещества при пост. темп.,давлении могут иметь различное кол-во,форму и размеры граней,но углы,под которыми сходятся грани,остаются постоянными для данного типа кристалла. Кварц - а,в,с-грани. а^b=141’47’,a^c=113’08’,b^c=120’.

Классификация кристаллов.

Кристалл можно классифицировать двояко:1)по симм. внешней формы,2)по симметрии внутренней структуры.Е.С.Федоров: симметрия -это св-во геом. фигур приходить к различным положениям в совмещении с исходным положением.Симм. опред. с помощью операций симм. и элементов симм.. Операции -это совмещение точки или части фигуры со сходной точкой или частью фигуры. Элемент симм. –воображаемый геом. элемент,с помощью которого проводится операция симм.Эл. симм. 1-ого рода:поворотные оси симм.,плоскость симметрии,центр симметрии(инферии) и еденичное направление.Ось симм. n-ого порядка-фигура совмещенная сама с собой при повороте на 360’ n раз.Альфа –элементарный угол поворота 360/n.1,2,3,4,5,6-порядок.1-в данном направлении кр. симм. не имеет ибо он совмещен сам собой при полном обороте.(см.рис1).4**3-три оси 4 порядка. Плоскость симметрии -пл-ть,которая делит кристалл на 2 равные части(m). m**9-9 плоскостей.Единичное направление-направление которое встречается в кристалл 1 раз. Центр симм. совпадает с центром тяжести.Если провести прямую через центр симм.,то на равных расстояниях от центра симм. должны находиться сходные точки фигуры.Совокупность эл. симм. далеко не случайно.Эта совокупность называется видом симметрии.Существует 32 вида симм.=> 32 класса кристаллов.Если вещество раздробленно до микроскопических сост.,то в дело вступает универсальная классификация. Сингония -со сходными углами.

1)триклинная(низшего рядка),2,a/=b/=c,ал/=бетта/=гамма/=90’.

2)моноклинная(н.п.),3, a/=b/=c,ал=бетта=90’/=гамма.3)ромбическая(низшего порядка),3, a/=b/=c, ал=бетта=гамма= 90’. 4)тригональная(с.п.),5, a=b=c,ал=бетта=гамма/=90’.5)тетрогональная(среднего порядка),7, =b/=c,ал=бетта= гамма =90’. 6)гексогональная(среднего порядка), 7, a =b/=c,ал = бетта=90’/ =гамма. 7)кубическая(высшего порядка),5, a=b=c, ал=бетта=гамма=90’. Пространственная решетка-геометрическая схема построения кристалла, в узлах ее расп. кристаллографические точки.Если вместо точек туда поместить реальные частицы, то это будет кристаллическая решетка. Для того чтобы построить пример решетки нужно три серии плоскостей:

1 серия: расст. между плоскостями а,

2 серия: расст. между плоскостями b,

3 серия: расст. между плоскостями с.(см.рис2) Чтобы дать характеристику элементарной ячейке необходимо знать a,b,c.У кристаллов, относящихся к сингонии низшего порядка не может быть главных осей больше чем 2. У кристаллов, относящихся к сингонии среднего порядка может быть по одной оси порядка выше чем 2. У кристаллов, относящихся к сингонии высшего порядка может быть несколько осей симметрии порядка выше чем2.

18) Кубическая: примитивная решетка р, о-ц куб, двукратно примитивная I,гранецентрированный куб.,F решетка.(см.рис3) Р-решетка: к.ч.=6, n(кратность)=8/8=1, базис=0 0 0. I-решетка: к.ч.=8, n=8/8+1/1=2, базис=0 0 0, 0.5 0.5 0.5. F-решетка: к.ч.=12, n=8/8+6/2=4, базис=0 0 0, Ѕ Ѕ 0, Ѕ 0 Ѕ, 0 S Ѕ. Координационное число (к.ч.)-расстояние до ближайших соседей. Чтобы дать характеристику кристаллической решетке необходимо знать к.ч., n, базис. Кратность: ск-ко частиц приходится на данный элементарный объем. Базис -это совокупность координат всех не идентичных трансляционных точек. Зная эти координаты и зная период идентичности мы можем построить элементарную ячейку. Период идентичности - кратчайшее расстояние между двумя идентичными точками по определенному направлению. Трансляция - параллельный перенос точки по определенному направлению на отрезке равному периоду идентичности. Структура кристалла может быть охарактеризована формами и размерами элементарной ячейки, количеством частиц приходящихся на одну элементарную ячейку и их расположению в элементарной ячейке.(см.рис4) От выбора осей координат зависит как эту решетку называть: однократнопримитивную,2..,3.. Вся призма является элементарной ячейкой. n=12/6+2/2=3, 2) a1,a3,c n=8/8=1, 3) l,m,c’ n=8/8+2/2=2.