Kristallar nizamlı həndəsi formaya malik bərk cisimlərdir. Sıralı hissəciklərin yerləşdiyi quruluşa kristal qəfəs deyilir. Onların salındığı hissəciklərin yerləşdiyi nöqtələrə kristal qəfəsin düyünləri deyilir. Bütün bu cisimlər monokristallara və polikristallara bölünür.
Tək kristallar nədir
Tək kristallar kristal qəfəsin aydın nizama malik olduğu tək kristallardır. Çox vaxt tək kristal müntəzəm bir forma malikdir, lakin kristalın növünü təyin edərkən bu xüsusiyyət məcburi deyil. Əksər minerallar tək kristallardır.
Xarici forma maddənin böyümə sürətindən asılıdır. Yavaş bir artım və materialın homojenliyi ilə kristallar düzgün kəsimə malikdir. Orta sürətlə, kəsik tələffüz edilmir. Yüksək kristallaşma sürətində bir çox monokristaldan ibarət polikristallar böyüyür.
Klassik monokristal nümunələri almaz, kvars,topaz. Elektronikada yarımkeçiricilər və dielektriklər xassələrinə malik olan monokristallar xüsusi əhəmiyyət kəsb edir. Tək kristalların ərintiləri artan sərtlik ilə xarakterizə olunur. Ultra saf monokristallar mənşəyindən asılı olmayaraq eyni xüsusiyyətlərə malikdir. Mineralların kimyəvi tərkibi böyümə sürətindən asılıdır. Kristal nə qədər yavaş böyüyərsə, tərkibi bir o qədər mükəmməldir.
Polikristallar
Tək kristallar və polikristallar yüksək molekulyar qarşılıqlı təsir ilə xarakterizə olunur. Polikristal bir çox monokristaldan ibarətdir və nizamsız bir forma malikdir. Bəzən onları kristalitlər adlandırırlar. Onlar təbii artım nəticəsində yaranır və ya süni şəkildə yetişdirilir. Polikristallar ərintilər, metallar, keramika ola bilər. Əsas xüsusiyyətlər monokristalların xüsusiyyətlərindən ibarətdir, lakin taxıl ölçüləri, aralarındakı məsafə və taxıl sərhədləri böyük əhəmiyyət kəsb edir. Sərhədlərin mövcudluğunda polikristalların fiziki xüsusiyyətləri əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir, gücü azalır.
Polikristallar kristallaşma, kristal tozların dəyişməsi nəticəsində əmələ gəlir. Bu minerallar monokristallardan daha az dayanıqlıdır, bu da ayrı-ayrı taxılların qeyri-bərabər böyüməsi ilə nəticələnir.
Polimorfizm
Tək kristallar eyni anda iki vəziyyətdə mövcud ola bilən, fiziki xassələri ilə fərqlənən maddələrdir. Bu xüsusiyyət polimorfizm adlanır.
Eyni zamanda, bir vəziyyətdə olan maddə digərindən daha sabit ola bilər. Ətraf mühit şəraiti dəyişdikdə vəziyyət dəyişə bilərdəyişin.
Polimorfizm aşağıdakı növlərə aiddir:
- Yenidənqurma - atom və molekullarda parçalanma baş verir.
- Deformasiya - struktur dəyişdirilib. Sıxılma və ya uzanma baş verir.
- Shift - strukturun bəzi elementləri yerini dəyişir.
Kristal xassələri tərkibində qəfil dəyişikliklə dəyişə bilər. Polimorfizmin klassik nümunəsi karbon modifikasiyasıdır. Bir vəziyyətdə almaz, digərində qrafit, müxtəlif xassələrə malik maddələrdir.
Karbohidratların bəzi formaları qızdırıldıqda qrafitə çevrilir. Xassələrdəki dəyişikliklər kristal qəfəsin deformasiyası olmadan baş verə bilər. Dəmir vəziyyətində bəzi komponentlərin əvəz edilməsi maqnit xüsusiyyətlərinin itməsinə səbəb olur.
Kristal gücü
Müasir texnologiyada istifadə olunan istənilən material son gücə malikdir. Nikel, xrom və dəmir ərintisi ən böyük gücə malikdir. Metalların möhkəmliyinin artırılması hərbi və mülki texnikanı təkmilləşdirəcək. Artan aşınma müqaviməti daha uzun xidmət müddətinə səbəb olacaqdır. Bu səbəbdən alimlər uzun müddətdir ki, monokristalların gücünü öyrənirlər.
Saf monokristallar ideal kristal qəfəsə malik kristallardır, az sayda qüsurları ehtiva edir. Qüsurların sayının azalması ilə metalların gücü bir neçə dəfə artır. Eyni zamanda, metalın sıxlığı demək olar ki, eyni qalır.
İdeal qəfəsə malik tək kristallar ərimə nöqtəsinə qədər mexaniki stresə davamlıdır. ilə dəyişməyinvaxt. Çox vaxt belə monokristallarda sıfır dislokasiya olur. Ancaq bu, isteğe bağlı bir şərtdir. Güc, dislokasiyaların ən çox olduğu yerlərdə mikro çatların əmələ gəlməsi ilə izah olunur. Və onların yoxluğunda çatların görünməsi üçün heç bir yer yoxdur. Bu o deməkdir ki, monokristal öz gücü həddini keçənə qədər davam edəcək.
Süni tək kristallar
Tək kristalların yetişdirilməsi indiki elm səviyyəsində mümkündür. Metalı emal edərkən onun tərkibini dəyişmədən yüksək təhlükəsizlik həddi olan tək kristal yarada bilərsiniz.
Məkkristalların istehsalı üçün 2 məlum üsul var:
- super yüksək təzyiq və metal tökmə;
- kriogen təzyiq.
Birinci üsul yüngül metalların emalı üçün məşhurdur. Metalın saflığını və artan təzyiqi nəzərə alaraq, tədricən eyni xüsusiyyətlərə malik olan, lakin artan gücü olan yeni bir metal görünəcəkdir. Müəyyən şəraitdə ideal qəfəsli tək kristal əldə etmək mümkündür. Çirklərin mövcudluğunda, kristal şəbəkənin ideal olmaması ehtimalı var.
Ağır metallarda artan təzyiqlə strukturun dəyişməsi prosesi baş verir. Monkristal hələ ortaya çıxmayıb, lakin maddə xassələrini dəyişib.
Kriogen tökmə kriogen mayelərin istehsalına əsaslanır. Kristallaşma maqnit sahəsinin təsiri altında baş vermir. Yarımkristal forması elektriklə yükləndikdən sonra kristal olur.
Brilyantvə kvars
Almazın xassələri onun atom kristal qəfəsli bir maddə olmasına əsaslanır. Atomlar arasındakı bağ almazın gücünü təyin edir. Daimi şəraitdə almaz dəyişmir. Vakuuma məruz qaldıqda o, tədricən qrafitə çevrilir.
Kristal ölçüləri əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir. Sintetik şəkildə yetişdirilmiş almazlar kub üzlüdür və analoqlarından fərqli görünür. Almazın xüsusiyyətləri şüşə kəsmək üçün istifadə olunur.
Kvars kristallarına hər yerdə rast gəlinir. Mineral ən çox yayılmışlardan biridir. Kvars adətən rəngsizdir. Daşın içərisində çoxlu çatlar varsa, o zaman ağdır. Digər çirkləri əlavə etdikdə rəngini dəyişir.
Kvars kristalları şüşə istehsalında, ultrasəs yaratmaq üçün, elektrik, radio və televiziya avadanlıqlarında istifadə olunur. Bəzi növlər zərgərlikdə istifadə olunur.
Tək kristalların strukturu
Bərk vəziyyətdə olan metallar kristal quruluşa malikdir. Tək kristalların quruluşu bir-birini əvəz edən atomların sonsuz seriyasıdır. Reallıqda atomların düzülüşü istilik effektləri, mexaniki və ya bir sıra başqa səbəblərə görə pozula bilər.
Kristal qəfəslər 3 növdə olur:
- volfram növü;
- mis növü;
- maqnezium növü.
Tətbiq
Süni monokristallar yeni xüsusiyyətlərə malik material əldə etmək imkanıdır. Tək kristalların tətbiq sahəsi çox böyükdür. Kvars və şpat təbiət tərəfindən yaradılmışdır, natrium ftorid isə süni şəkildə yetişdirilmişdir.
Monokristallardıroptika və elektronikada istifadə olunan materiallar. Kvars və mika optikada istifadə olunur, lakin bahalıdır. Süni şəraitdə saflığı və gücü ilə seçiləcək tək kristal yetişdirə bilərsiniz.
Almaz yüksək gücün tələb olunduğu yerlərdə istifadə olunur. Amma süni şəraitdə uğurla sintez olunur. Üç ölçülü monokristallar ərimələrdən yetişdirilir.
