§ 9. Будова твердих тіл. Кристалічні і аморфні тіла

Які властивості твердих тіл?

Тверді тіла, що оточують нас, мають різну будову. Однак можна виділити велику групу твердих тіл, що мають правильну геометричну форму. Такі тверді тіла називають кристалами або кристалічними тілами. Вам доводилося спостерігати кристали льоду, цукру, кухонної солі. На рисунку 21 показано, як виглядають деякі кристали. Правильна зовнішня форма кристалів пояснюється тим, що частинки, з яких вони скла-

даються, розташовані в певному порядку одна відносно одної, на строго певній відстані одна від одної. Важливо, що цей порядок в розташуванні частинок повторюється.

Якщо подумки з'єднати лініями полож'ення рівноваги частинок, то отримаємо просторову кристалічну ґратку. Кристалічна ґратка — властиве кристалічній речовині правильне розташування частинок, що повторюється. Приклади кристалічних ґраток наведені на рисунках 22, 23.

У вузлах кристалічної ґратки можуть перебувати атоми, молекули або іони Відповідно існують атомні, молекулярні та іонні кристали.

Прикладом атомного кристала є кристал алмазу (див. рис. 22). який складається з атомів вуглецю. Кристал графіту (див. рис. 23) теж складається з атомів вуглецю, але має іншу будову, тому алмаз і графіт мають різні властивості. Так, алмаз значно твердіший за графіт.

о

Кристал кухонної солі—іоннім кристал. Його кристалічна ґратка складається з іонів натрію та іонів хлору.

У природі можна зустріти тверді тіла, що складаються з одного кристала. Ix називають монокристалами (від грецького «inonos» — один, єдиний).

У вигляді окремих монокристалів існують кухонна сіль, цукровий пісок. кварц та ін.

Значно частіше тверде тіло представляє собою безліч зрощених кристалів. Такі тіла називають полікристалами (від грецького «polys» — багато). До полікристалів належать, наприклад, метали.

Властивості монокристалів різні у різних напрямках. Так. пластинка слюди легко розшаровується на тонкі листи вздовж певного напрямку. В шших напрямках це зробити значно важче. Властивості полікристалів, які не піддавались спеціальній обробці, однакові в усіх напрямках.

Відмінність властивостей монокристалів у різних напрямках пов'язана з їхньою правильною будовою. Якщо в монокристалі виділити кілька напрямків і провести прямі, то на них буде розташовуватися різна кількість частинок (рис. 24). Відповідно відстані між частинками і сили взаємодії між ними в різних напрямках будуть різні. Це і призводить до того, що властивості монокристалів у різних напрямках неоднакові.

Інша річ — полікристал. Оскільки він складається з безлічі кристалів, то на прямих, проведених у різних напрямках, знаходиться одна і та ж кількість частинок (рис. 25). Цим і визначається однаковість властивостей полікристалів у різних напрямках.

Якщо розглянути шматок цукру та льодяник, то можна помітити, що їхня будова різна. Цукор--рафінад

мае кристалічну будову. Льодяник же не має такого порядку в будові. У цьому випадку одна і та ж речовина знаходиться в різних станах: цу-кор-рафінад — в кристалічному, а льодяник — в аморфному. До тіл, що зазвичай знаходяться в аморфному стані, належать скло, вар, бурштин, більшість пластмас.

Аморфний стан характеризується відсутністю порядку в розташуванні частинок. Деякі властивості аморфних тіл такі ж, як у кристалічних, інші — схожі на властивості рідин. Так, при різкому ударі шматочок вару можна розділити на частини. При тривалій ж дії буде проявлятися така його властивість, як плинність. Якщо помістити вар у посудину, то з часом він набуде форму посудини.

Будова аморфних тіл подібна до будови рідин: молекули коливаються близько положень рівноваги і час від часу здійснюють переходи з одного місця на інше.

Речовина може переходити з аморфного стану в кристалічний і назад. Так, якщо розплавити шматок цукру-рафінаду, а потім дати йому можливість застигнути, то вийде льодяник. На його поверхні з плином часу утворюються кристалики цукру.

Запитання для самоперевірки

1. Які тіла називають кристалічними?

Q. Порівняйте будову кристалічних і аморфних тіл.

3.    Наведіть приклади тіл у кристалічному і аморфному станах.

4.    Що таке монокристал; полікристал?

5.    Наведіть приклади монокристалів і полікристалів та порівняйте їхні властивості.

6.    Які властивості тіл в аморфному стані?

В чому полягає відмінність властивостей полікристала і монокристала? Відповідь поясніть.

1_β. Розгляньте монокристали солі і цукрового піску. Якщо у вас є лупа, скористайтеся нею. Намалюйте форму монокристалів. Порівняйте монокристал цукрового піску зі шматком цукру-рафінаду.

Q_e. Розгляньте за допомогою лупи злами різних металів: алюмінію, міді, заліза. Знайдіть у них межі дрібних кристалів, що складають метал.

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Пістун