img199 2

4. CHARAKTERYSTYKA CIAŁ STAŁYCH

4.1. DEFINICJA CIAŁA STAŁEGO

Ciała, które zachowują sztywność postaci (nadany im kształt), można w praktyce podzielić na ciała stałe o budowie krystalicznej i ciała amorficzne (bezpostaciowe), zwane też szklistymi, będące w efekcie cieczami sztywnymi. W teorii termin „ciało stałe” zarezerwowany jest tylko dla ciał o budowie krystalicznej.

W kryształach i ciałach amorficznych atomy łączą się ze sobą w zespoły w celu obniżenia energii potencjalnej dzięki oddziaływaniom międzyatomowym. Zatem atomy powinny układać się możliwie jak najściślej, a każdy atom powinien stykać się z możliwie dużą liczbą innych atomów. Liczba atomów, z którymi dany atom się styka, to liczba koordynacyjna. Przyjęto, że układ, który zapewnia największą liczbę koordynacyjną, jest równocześnie układem najlepiej upakowanym i dlatego jest układem uprzywilejowanym. W ten sposób powstaje komórka elementarna, czyli najmniejsza powtarzalna część struktury kryształu, która zawiera wszystkie rodzaje cząstek, jonów, atomów, które wchodzą w skład sieci krystalicznej. Zbiór zespołów koordynacyjnych może tworzyć strukturę krystaliczną bądź amorficzną.

Rys. 4.1. Przykładowy zespół koordynacyjny    Rys. 4.2. Przykładowy zespół koordyna-

dla idealnej struktury krystalicznej    cyjny dla struktury amorficznej

Ciało stałe krystaliczne charakteryzuje się uporządkowaną budową wewnętrzną, w której elementy ciała stałego (atomy, jony, cząsteczki) rozmieszczone są w prawidłowy sposób w przestrzeni, tworząc sieć krystaliczną. Uporządkowanie struktury wewnętrznej powoduje, że niektóre właściwości kryształów mają różne wartości w zależności od kierunku, w którym się je bada. Zjawisko to nazywamy anizotropią. Do typowych cech fizycznych zależnych od kierunku należą: wytrzymałość mechaniczna,