Конспект урока: Структура твёрдых тел. Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления

Аморфные тела и кристаллы

По характеру относительного расположения частиц все твёрдые тела разделяют на аморфные и кристаллические. Твёрдые тела, в которых атомы или молекулы расположены упорядочено и образуют периодически повторяющуюся внутреннюю структуру, называются кристаллами.

Физические свойства кристаллических тел неодинаковы в различных направлениях, но совпадают в параллельных направлениях. Это свойство кристаллов называется анизотропностью. Кристалл поваренной соли при раскладывании дробится на части, ограниченные плоскими поверхностями, пересекающимися под прямыми углами. Эти плоскости перпендикулярны особым направлениям в образце, по этим направлениям его прочность минимальна.

Рис. 1. Анизотропия

Анизотропия механических, тепловых, электрических и оптических свойств кристаллов объясняется тем, что при упорядоченном расположении атомов, молекул или ионов силы взаимодействия между ними и межатомные расстояния оказываются неодинаковыми по различным направлениям (рис. 1).

 

Кристаллические тела делятся на монокристаллы и поликристаллы. Монокристаллы иногда обладают геометрически правильной внешней формой, но главный признак монокристалла — периодически повторяющаяся внутренняя структура во всём его объёме.

Поликристаллическое тело представляет собой совокупность сросшихся друг с другом хаотически ориентированных маленьких кристаллов — кристаллитов. Поликристаллическую структуру чугуна, например, можно обнаружить, если рассмотреть с помощью лупы образец на изломе. Каждый маленький монокристалл поликристаллического тела анизотропен, но поликристаллическое тело изотропно.

Аморфными называются твёрдые тела, у которых отсутствует кристаллическая решётка. Примерами аморфных тел могут служить куски затвердевшей смолы, янтарь, изделия из стекла. Аморфные тела являются изотропными, то есть их физические свойства одинаковы по всем направлениям. Изотропность физических свойств аморфных тел объясняется беспорядочностью расположения составляющих их атомов и молекул. При нагревании аморфные тела размягчаются и постепенно переходят в жидкое состояние.

Кристаллическая решётка

Рис. 2. Кристаллическая решётка

В кристаллических телах атомы или молекулы расположены в строгом периодическом порядке. Для наглядного изображения внутренней структуры кристалла используется способ представления с помощью его пространственной кристаллической решётки (см. рис. 2). 

Кристаллы могут иметь форму хорошо знакомых нам геометрических фигур, например, призмы или пирамиды. В основании этих фигур могут лежать только правильный треугольник, квадрат, параллелограмм и шестиугольник. Представления о периодической структуре кристаллов и симметрии расположения атомов в них в настоящее время имеют строгое экспериментальное подтверждение. Стоит отметить, что одни и те же химические элементы, например, углерод могут образовывать различные кристаллические решётки. Это явление называют полиморфизмом.