Az anyag kristályos állapota
A kristályos anyag egyik jellemző jellemzője a legtöbb esetben az anizotrópia jelenléte. azaz függ a fizikai tulajdonságok irányától. A folyadékkristályokkal ellentétben a gázok és az amorf szervek izotropikusak. A kristályok anizotrópiájának oka az atomok vagy molekulák rendezett elrendezése.
Általában az anizotrópia nem jelenik meg, mert a kristályos testek általában polikristályok formájában fordulnak elő. A polikristályok nagyszámú kicsi, orientált kaotikusan egyszálú kristályokból állnak. Egyetlen kristály. szigorúan egy kristály, amelyen belül az atomok elrendezésében az abszolút periodicitás figyelhető meg. Valódi kristályoknál az ilyen ideális periodicitás nem lehet többféle rácshiba-hiba miatt. Ha azonban a hibák száma nem túl nagy, akkor a kristályt egyetlen kristálynak tekintik.
A kristályok atomjainak vagy molekuláinak elrendezésének rendellenessége abban rejlik, hogy egy geometriailag szabályos kristályrács csomópontjaiban helyezkednek el. Az egész kristályt úgy kaphatjuk meg, hogy három különböző irányban ismétlődően megismételjük ugyanazt a szerkezeti elemet, amelyet az elemi kristálycellának nevezünk.
Az elemi kristálycella általában három vektorral konstruált ferde párhuzamos epitípus: Ezeknek a vektoroknak a moduljai megegyeznek a megfelelő irányú idõszakokkal.
Az alapsejteket különböző módon lehet kiválasztani. Elementáris sejt, beleértve a legkisebb atomszámot, amely a kristályos anyag kémiai összetételét jellemzi. egy primitív sejtnek nevezik. Azonban általában az elemi sejteket nagyszámú atomok választják ki, de ugyanolyan szimmetriával rendelkeznek, mint az egész kristály.
A kristályrács szimmetriája a rács tulajdonsága, hogy bizonyos térbeli elmozdulásokkal egybeessen magával. Minden rácsnak először is a transzlációs szimmetriája van, vagyis egybeesik önmagával, amikor egy azonosító időszakra mozog a megfelelő irányba.
Figyelembe vesszük a szimmetriát a tengelyek körüli forgatások és a síkokhoz viszonyított tükrözi visszaverődések tekintetében is.
Az egységcella alakja szerint a kristályokat hét kristályos rendszerre osztják. A szimmetria növekvő sorrendjében: monoklinikus, triklinikus, rombuszos, tetragonális, rombuszos, hatszögletű, köbös.
A részecskék jellegétől és az egymás közötti kölcsönhatások természetétől függően négy fizikai típusú kristályrácsot különböztetünk meg. ionos, atomi, fémes, molekuláris.
Az ionos kristályokban a rácspontok olyan ionokat tartalmaznak, amelyek elektrosztatikus erőkkel kölcsönhatásba lépnek. Az atomok közötti ionos kötésnek számító teljes kristály hatalmas molekulának tekinthető.
Az atomkristályokban semleges atomok helyezkednek el a csomópontokban. amelyek között vannak homeopolar (kovalens) kötések. Ezeket a kötéseket valence-elektronok alkotják, és irányított karakterekkel rendelkeznek, így minden egyes atom több legközelebbihez kapcsolódik, amelyek száma megegyezik a valence-elektronok számával.
A fémes kristályokban a pozitív ionok a csomópontokon helyezkednek el, amelyek szinte szabad elektronok gázába merülnek.
A molekuláris kristályokban a molekulák a csomópontokban vannak, és az interakciós erők ugyanolyan jellegűek, mint a van der Waals-gáz molekuláinak vonzó ereje.
Minden egyes atom, amely a kristályrács helyén helyezkedik el, három vibrációs szabadsági fokkal rendelkezik. Ennek megfelelően a belső energia a kristályos anyag mólja.
Ezután a kristály hőteljesítménye
A reláció (11.2) kielégíti a kémiailag egyszerű anyagok kristályait, elég magas hőmérsékleten. Ezt az arányt Dulong és Petit kísérleti jelleggel állapította meg, és nevük törvénye. Alacsony hőmérsékleten ez a törvény nem teljesül, de az ilyen viselkedés magyarázata csak kvantummechanikai ábrázolások alapján adható meg.