Кристаллические и аморфные тела

Мы с вами живем в мире, в котором большая часть веществ находится в твердом состоянии. Пользуемся различными механизмами, приборами, инструментами.

Таблица

Кристаллы
Аметист
медный купорос
рубин
алмаз
сера
раухтопаз

Кристаллы

Изучение свойств кристаллов
Оборудование: 1) лупа; 2) гониометр или транспортир; 3) кристаллы поваренной соли, медного купороса; 4) фотографии кристаллов.
Цель: выявить общие признаки кристаллов.
Ход работы.
Рассмотрите кристаллы предложенных веществ, фотографии. Обратите внимание на форму кристаллов, плоские грани, симметрию форм.
С помощью гониометра и транспортира измерьте углы между гранями одного из кристаллов. Для этого приложите кристалл к одной из линеек у точки скрепления так, чтобы грань кристалла была перпендикулярна плоскости линейки. Сделайте вывод.
Ответьте на вопрос: каковы общие признаки кристаллов?
Что из перечисленных уже особенностей кристаллов подтверждается при наблюдении кристалликов соли?
Посмотрите внимательно на модель решетки графита. Где сильнее связаны атомы: в отдельных слоях или между слоями?
Как это может повлиять на прочность кристалла?
В каком направлении будет быстрее передаваться тепло – вдоль слоя или в перпендикулярном направлении?

Анизотропия кристаллов
Анизотропия объясняется тем, что при упорядоченном расположении атомов, молекул или ионов силы межмолекулярного взаимодействия между ними и межатомные расстояния оказываются неодинаковыми по различным направлениям
Кристаллы по – разному проводят теплоту и электрический ток в различных направлениях.
От направления зависят и оптические свойства кристаллов

Полиморфизм Графит и алмаз – модификации углерода

ФИАНИТЫ
Фианиты - группа синтетических монокристаллов на основе окислов циркония или гафния. Фианиты известны как имитация бриллианта. Впервые (в 1972) созданы в Физическом институте АН СССР.

Плавление кристаллов

Причина различия свойств алмаза и графита в строении их кристаллических решёток
Алмаз - плотная упаковка атомов углерода.
Графит - слоистая структура решётки.
А
Л
М
А
З
Г
Р
А
Ф
И
Т

Аморфные тела
У аморфных тел нет строгого порядка в расположении атомов. Только ближайшие атомы-соседи располагаются в некотором порядке. Но строгой повторяемости по всем направлениям одного и того же элемента структуры, которая характерна для кристаллов, в аморфных телах нет.
По расположению атомов и по их поведению аморфные тела аналогичны жидкостям.
Часто одно и то же вещество может находиться как в кристаллическом, так и в аморфном состоянии. Например, кварц SiO2 может быть как в кристаллической, так и в аморфной форме (кремнезем).

Изучение свойств аморфных тел
Оборудование: 1) лупа; 2) фотографии кристаллических и аморфных тел.
Цель: сравнить результат ударного воздействия на пластины слюды, гипса, стекла.
Ход работы.
Внимательно рассмотрите крупинки сахара и кусочки леденца, пластину слюды. 2. Обратите внимание на расслаивание пластины в определенном направлении.
3. Рассмотрите фотографии: слева – крупинка сахарного песка, справа – кусочек леденца.
4. Обратите внимание на скол леденца.
5. Ответьте на вопросы:
Что можно сказать о форме крупинок, о наличии плоских граней, о повторяемости формы в
разных крупинках?

Примеры аморфных тел
СТЕКЛО
СУРГУЧ
КАНИФОЛЬ
Не имеют постоянной температуры плавления (не плавятся, а «размягчаются»)
Изотропны
«Ближний порядок» в расположении частиц вещества
Могут переходить в кристаллическое состояние, как более устойчивое

Монокристаллы Крупные одиночные кристаллы
Монокристалл кварца
Кристаллы алмаза
Физические свойства:
Правильная геометрическая форма
Постоянная температура плавления
Анизотропия

Поликристаллы
Большинство твёрдых тел имеют поликристаллическую структуру. Поликристаллы состоят из множества хаотически расположенных маленьких кристаллов, и анизотропией свойств они не обладают.
Аметист (разновидность кварца)
Физические свойства:
Правильная геометрическая форма
Постоянная температура плавления
Изотропия

График зависимости температуры плавления кристаллического и аморфного тела
Различие между кристаллическими и аморфными телами проявляются при их переходе в жидкое состояние.
У аморфных тел нет четко выраженной температуры плавления. Есть область размягчения. Температура размягчения не определяется точно.

Таблица 1

Жидкие кристаллы
Это вещества, обладающие одновременно свойствами как жидкостей , так и кристаллов.
Жидкие кристаллы открыл в 1888 г. австрийский ботаник Ф. Рейнитцер.

Применение жидких кристаллов

Три класса жидких кристаллов
Нематики N
Смектики S
Молекулы расположены параллельно друг другу, могут двигаться во всех направлениях, вращаться вокруг своей оси, но при этом сохраняют ориентированный порядок.
Имеют слоистую структуру. Толщина смектического слоя определяется длиной молекулы.
Молекулы упакованы в параллельных слоях. Продольные оси одного слоя повернуты на небольшой угол относительно молекул соседнего слоя . Это угловое смещение нарастает от слоя к слою по спирали.
Холестерики Chol

Применение алмазов
Бормашина стоматолога
Свёрла
Шлифовальный диск
Алмазный бур

Закрепление материала
№ 591. Как доказать, что скорость роста кристалла, помещенного в перенасыщенный раствор или расплав, различна по разным направлениям?
№ 592. Кубик, вырезанный из монокристалла, нагреваясь, может превратиться в параллелепипед. Почему это возможно?
№ 593. Если тело обладает анизотропией, означает ли это, что оно является кристаллическим?
№ 594. Вблизи поверхности кристалла в процессе его роста наблюдаются так называемые концентрированные потоки раствора, поднимающиеся вверх. Объясните явление.
№ 595. Что будет с кристаллом, если его опустить в ненасыщенный раствор? Если опустить в перенасыщенный раствор?

Информация о домашнем задании
§§73, 74, Физика-10, Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н. Сотский;
Дополнительное практическое задание: «Получение кристаллов льда».
Инструкция по выращиванию кристаллов.
Приборы и материалы: лупа, небольшой кусок стекла, вода.
2. Ход работы:
а) на небольшое стекло поместите большую каплю воды; б) быстро охладите стекло, поместив в морозильную камеру холодильника; в) с помощью лупы рассмотрите то, что получилось на стекле; г) сделайте фотоснимки или зарисовки. 3. Объясните причину наблюдаемого явления.