Кристаллические тела
Автор naturalscience.ru   

Геологам известно, что в природе встречаются довольно большие монокристаллы (греч. "монос" - один, единственный). Однако большинство кристаллов являются поликристаллами (греч. "полис" - многочисленный). Это значит, что они состоят из многочисленных, сросшихся между собой кристалликов.

На верхнем рисунке вы видите увеличенную фотографию поверхности отшлифованной алюминиевой пластины. Черные линии на ней - промежутки между отдельными кристалликами алюминия. Поликристаллическое тело образуется в результате того, что одновременно начинают образовываться сразу множество кристалликов. Так происходит, например, при застывании расплавленного олова, цинка и, вообще, всех металлов. Следовательно, все металлы имеют кристаллическое или, точнее, поликристаллическое строение.

Строение монокристаллов. В середине XX века появились особые электронные микроскопы, которые помогли увидеть частицы некоторых веществ. На этой фотографии, сделанной с экрана электронного микроскопа, ионы золота увеличены в 70 тысяч раз. Нельзя не заметить, что они располагаются параллельными рядами. Говорят, что в их расположении наблюдается дальний порядок: упорядоченное расположение частиц сохраняется на больших расстояниях по сравнению с размерами самих частиц.

Кроме электронных, можно сделать и рентгеновские фотографии. И все они подтвердят, что частицы кристаллических веществ расположены упорядоченно, образуя множество параллельных рядов.

Установлено, что не существует кристаллов без дефектов. Например, в одном из рядов может не хватать нескольких частиц.

Кристаллическая решетка. Вспомним (см. § 9-б), что обычная соль состоит из частиц, называемых ионами. На рисунках внизу изображены модели строения кристалла поваренной соли. Два левых рисунка показывают одну и ту же модель под разными углами зрения: со стороны грани и со стороны угла. Ионы натрия и хлорид-ионы схематически изображены в виде шариков разного цвета.

На правом рисунке изображена немного другая модель строения кристалла соли. Она имеет специальное название - кристаллическая решетка - и состоит из "узлов" и "ребер". Кроме пространственного расположения частиц в кристалле, она показывает и направления наиболее прочных связей между частицами.

Движение частиц кристаллов. В молекулярно-кинетической теории считается, что частицы кристаллических твердых тел непрерывно колеблются около положений равновесия. Размах колебаний частиц невелик по сравнению с размерами самих частиц, поэтому на фотографиях их отклонения незаметны. В модели "кристаллическая решетка" положения равновесия частиц отмечены узлами.

Колебательное движение частиц кристаллов - основное их движение. Однако частицы могут иногда перескакивать с места на место. Этому способствует тот факт, что в кристаллах имеются дефекты. Например, в пустое место в ряду - "дырку" - может перескочить частица из соседнего ряда. В результате образуется новая "дырка". В нее может перескочить частица другого ряда и т.д. Именно благодаря дефектам кристаллического строения твердые тела способны диффундировать друг в друга.