0071

r

3.1.4. Stan stały. Kryształy

Stan krystaliczny. Stan krystaliczny wyróżnia się uporządkowaniem dalekim. Elementy kryształu są rozmieszczone w przestrzeni w pewien określony sposób. Wzdłuż dowolnie wybranego kierunku powtarzają się w krysztale periodycznie takie same elementy. Powstaje w ten sposób charakterystyczna sieć krystaliczna, utworzona z pewnych prostych, powtarzających się struktur geometrycznych, zwanych komórkami elementarnymi kryształu. Ze względu na różnorodną symetrię komórek elementarnych rozróżnia się siedem układów krystalograficznych prostych (prymitywnych) (ryc. 3.4).

trój-    jedno-    rom-    ictra-    trygo-    hcksago-    regu-

skośny    skośny    bowy    gonainy    nalny    nalny    larny

Ryc. 3.4. Siedem układów krystalograficznych o sieciach prostych (prymitywnych).

W niektórych układach dodatkowe elementy mogą się znajdować na ścianach (powierzchniowe centrowanie) względnie w środku komórki (przestrzenne centrowanie); takich układów złożonych może być także siedem.

Zbiór przylegających do siebie komórek elementarnych tworzy kryształ. Kryształ makroskopowy swoim wyglądem nie zawsze przypomina komórkę elementarną. Jeżeli podczas krystalizacji, w pewnych kierunkach kryształ rośnie szybciej jak w innych, niektóre jego ściany mogą być bardziej wykształcone jak inne. Istotną właściwością kryształu jest równoległość odpowiednich ścian, tworzą one ze sobą zawsze takie same kąty jak odpowiednie ściany w komórce elementarnej. Kryształ makroskopowy spełniający prawo stałości kątów nazywa się monokryształem. Monokryształy rzadko spotyka się w przyrodzie, najczęściej są to polikryształy. Polikryształ składa się z bardzo małych mono-kryształków — krystalitów — wymieszanych w sposób nieuporządkowany. Polikryształy zachowują się izotropowo, to znaczy ich właściwości fizyczne nie zależą od kierunku. Monokryształy natomiast wykazują właściwości anizotropowe polegające na tym, że ich właściwości fizyczne zależą od wybranego w krysztale kierunku. Wielkości takie jak moduły sprężystości, rozszerzalność cieplna, przewodnictwo cieplne i elektryczne, współczynnik załamania światła i inne mają różne wartości w różnych kierunkach. Rentgenowska analiza strukturalna. Do badań struktury kryształów wykorzystuje się najczęściej zjawisko dyfrakcji promieni rentgenowskich na elementach strukturalnych kryształu. Istnieje w'iełe metod wykorzystania tego zjawiska, jedna z nich to metoda odbicia promieni rentgenowskich W. H. i W. L. Braggów (ojca i syna). Wiązka promieni rentgenowskich pada przez otworek w przegrodzie ołowiowej na kryształ (ryc. 3.5). Promienie te po odbiciu od różnych warstw elementów strukturalnych sieci interferują ze sobą i w pewnych kierunkach się wzmacniają, a w innych osłabiają. Wtedy odbicie nastąpi wyłącznie dla pewnych wybranych kątów podania a i promienie odbite mogą być zareje-

78