Кристалдық торлардың құрылымдық түрлері. Кристалдық күй

№14 Дәріс

Кристалдық торлардың құрылымдық түрлері. Кристалдық күй.

Мақсаты: Кристалдық тор құрылымдарын меңгеру. Кристалдық тор

Сабақ міндеттері:

• Білімділік: молекулалық, атомдық және иондык кристалл торлары туралы түсінік беру, заттардың қасиеттері кристалл торлардың түріне байланысты екенін түсіндіру;
• Дамытушылық: студенттердің ой – өрісін, химия пәніне қызығушылығын арттыру, тұрмыста, еңбекте қолдану. Студенттердің оқулықпен, қосымша әдебиетпен жұмыс жасау мүмкіндіктерін, қабілеттерін дамыту.
• Тәрбиелік: білімалушыларды адамгершілікке, ұқыптылыққа, өз бетінше жұмыс істеуге баулу.

Жоспар:

1. Кристаллдар. Кристалдық күй.
2. Қарапайым текше, көлемді -центрленген текше, бетке - центрленген текше, тығыз алтыбұрышты тор.
3. Химиялық байланыстың түріне қарай кристалдық торлардың түрлері.

I. Қатты денелер арасында таралу дәрежесі бойынша негізгісі бөлшектердің (атомдардың, иондардың, молекулалардың) бір-біріне қатысты белгілі бір бағытымен сипатталатын кристалдық күй болып табылады. Бұл сонымен қатар заттың кристалл тәрізді сыртқы түрін анықтайды. Идеал жағдайларда кристалл нүктелік шыңдар мен түзу жиектерде жиналатын жалпақ беттермен шектеледі (сурет 1). Монокристалдар табиғатта бар және жасанды түрде де алынады. Дегенмен, жиі кездесетін кристалды денелер поликристалды түзілімдер болып табылады-әртүрлі бағдарланған ұсақ кристалдардың көп санының сыртқы пішіні дұрыс емес.

[pic 1]

Сурет 1. Ерітінділерден кристалдану арқылы алынған CaSO4•2H20 және Mg(NH4)P04 • 6H20 кристалдары (микроскоп астындағы)

Кристалдардың пішінін кристаллография зерттейді. Кристалдардың пішінін сипаттау үшін үш кристаллографиялық ось жүйесі қолданылады (сурет 2). Кәдімгі координаталық осьтерден айырмашылығы, бұл осьтер а, b және c соңғы сегменттері болып табылады және олардың арасындағы бұрыштар түзу және қиғаш болуы мүмкін. Кристалдардың геометриялық пішініне сәйкес олардың келесі жүйелері мүмкін (сурет 3): кубтық, тетрагональды, орторомбтық, моноклиндік, триклиндік, алтыбұрышты және ромбоэдрлік. 3-суретте көрсетілгендей, кристалл жүйелері кристаллографиялық осьтердің (α, β, γ ) өзара орналасу сипатымен және олардың ұзындығымен (а, b, с) ерекшеленеді.[pic 2][pic 3]

Сыртқы пішіннің симметриясы кристалдың ішкі құрылымының симметриясын, яғни белгілі бір түрдің кеңістіктік тор түйіндеріндегі бөлшектердің орналасуының дұрыс периодтық қайталануын көрсетеді. Олардың құрылымынан шығатын кристалды денелердің сипаты анизотропия болып табылады. Бұл кристалдардың механикалық, электрлік және басқа қасиеттері күштердің кристалға сыртқы әсер ету бағытына байланысты болатындығында көрінеді.

[pic 4]

Сурет 3. Негізгі кристаллдық жүйелер.

Кристалдардағы бөлшектер тепе-теңдік жағдайына жақын жылу тербелістерін жасайды (кристалдық тор түйіні).[1]

II. Бірлік жасушаның негізгі сипаттамасы:

1. Кристалл торының ең маңызды сипаттамасы a - жиектің өлшемі.
2. Жасушадағы бөлшектер арасындағы ең қысқа қашықтық d.
3. Координациялық сан – k – берілген бөлшектен ең қысқа қашықтықта орналасқан бірдей бөлшектердің саны.
4. Элементар ұяшықты тұрғызу үшін қажетті бөлшектер саны n.
5. Эффективтілік (көрінетін) радиусы = [pic 5][pic 6]

 Кубтық жүйеде кристалдық торлардың үш түрін ажыратуға болады: қарапайым текше, көлемді - центрленген текше  және бетке - центрленген текше.

Қарапайым текшелік тор(4-сурет):

[pic 7] 

Сурет 4. Қарапайым текшелік тор.

1. a - жиек ұзындығы (анықтамалық мән).
2. d = a.
3. k = 6  – d қашықтықта орналасқан ең жақын бөлшектердің саны.
4. 4. n =  ⋅8 = 1 – кристалдық тордың түйініндегі әрбір бөлшек [pic 8]

оған тек 1/8 бөлігіне ғана тиесілі, өйткені ол бір уақытта берілген төбеде жинақталған 8 кубқа жатады. Ал текшеде тек 8 төбе бар. Бірдей атомдары бар торды осындай орау кезінде олардың бір текшедегі кеңістік үлесі, яғни элементар кристалдық жасушаның тығыздығы 52,4% құрайды.