Как растут кристаллы.

ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ

В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ

Кристалл ,как загадочная и прекрасная часть природы, издревле привлекал внимание людей.

Кристалл обычно служит символом неживой природы. Однако грань между живым и неживым установить очень трудно, и понятие «кристалл» и «жизнь» не являются взаимоисключающими.

Природные кристаллы всегда возбуждали любопытство у людей. Их цвет, блеск и форма затрагивали человеческое чувство прекрасного, и люди украшали ими себя и жилище. С давних пор с кристаллами были связаны суеверия; как амулеты, они должны были не только ограждать своих владельцев от злых духов, но и наделять их сверхъестественными способностями.

Позднее, когда те же самые минералы стали разрезать и полировать, как драгоценные камни, многие суеверия сохранились в талисманах «на счастье» и «своих камнях», соответствующих месяцу рождения. Все драгоценные природные камни, кроме опала, являются кристаллическими, и многие из них, такие, как алмаз, рубин, сапфир и изумруд, попадаются в виде прекрасно ограненных кристаллов.

Наиболее известные примеры кристаллов: лед, алмаз, кварц, каменная соль. Большинство твердых тел не обладает характерной для кристаллов правильной геометрической формой многогранника с плоскими гранями и острыми ребрами. Слово «кристалл» происходит от греческого – «лед».

Природа кристаллов

Кристаллические вещества – это твердые тела, в которых частицы ( атомы, молекулы и ионы) периодически правильно повторяются в трех измерениях, образуя бесконечную структуру. Частицы, расположенные в пространстве в определенном порядке, образуют кристаллическую решетку.

КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА – это регулярное расположение в пространстве атомов, определяющее специфику состояния вещества, называемого твердым телом.

Симметрия и порядок – вот отличительные характеристики кристаллов. Симметричными называют тела, состоящие из равных, одинаковых частей, которые могут быть совмещены друг с другом. Существует много различных элементов симметрии : плоскость , ось, центр симметрии, трансляция и другие.

Все кристаллы симметричны. Это значит , что в них можно найти различные элементы симметрии. Элементы симметрии могут сочетаться друг с другом только по строгим математическим законам. Всего таких сочетаний для кристаллических структур может быть 230. Их называют «Федоровскими пространственными группами» в честь кристаллографа Федорова, который одновременно с немецким математиком Шенфлисом в конце XIX в. вывел эти законы.

В кристаллической решетке можно выделить наименьший параллелепипед, при перемещении ( трансляции ) которого в трех измерениях получится весь кристалл. Такая структурная единица называется элементарной ячейкой. Всего существует 14 элементарных трехмерных геометрических ячеек, или решеток, названных по имени французского ученого, установившего их, Бравэ.

По типам химической связи кристаллы подразделяются на ионные (обычная поваренная соль ), ковалентные кристаллы (алмаз, кремний), металлические, молекулярные кристаллы ( нафталин ). Разный тип связи в кристаллах приводит к различиям в свойствах твердых веществ.

Как растут кристаллы.

Кристалл – это твердое вещество, имеющие естественную форму многогранника. Химические связи кристаллов очень упорядочены и симметричны. Кристаллы бывают различных форм. Крупные одиночные кристаллы, имеющие свою правильную форму, в природе встречаются очень редко. Но такой кристалл можно вырастить в искусственных условиях. Кристаллизация может происходить из раствора, расплава, а также из газообразного состояния вещества. Рассмотрим кристаллизацию из раствора.

В данном объёме той или иной жидкости при постоянной температуре и давлении может раствориться не больше определённого количества того или иного кристаллического вещества. Полученный при этом раствор называют насыщенным.Кристалл, помещённый в насыщенный раствор, не будет ни расти, ни растворяться в нём. Если повысить температуру жидкости, то растворимость её

повышается, поэтому имеющееся количество растворённого вещества уже не будет насыщать раствор. Кристалл, помещённый в ненасыщенный раствор, начнёт

в нём растворяться. Если насыщенный раствор охладить, он станет пересыщенным. Пересыщенные растворы могут сохраняться в замкнутых сосудах долгое время, не кристаллизуясь. Однако достаточно попасть в раствор

малейшей частицы кристалла, как раствор немедленно начнёт кристаллизоваться. Таким образом, пересыщение раствора является необходимым, но достаточным условием для кристаллизации. Чтобы кристаллизация началась,

нужно внести в раствор затравку - небольшой кристалл растворённого вещества. Из раствора кристалл выращивают обычно таким образом. Вначале в воде растворяют достаточное количество кристаллического вещества. При этом раствор подогревают до тех пор, пока вещество полностью не растворится. Затем раствор медленно охлаждают, переводя его тем самым в пересыщенное состояние. В пересыщенный раствор подмешивают затравку. Если, в течение всего времени кристаллизации, поддерживать температуру и плотность раствора одинаковыми во всём объёме, то в процессе роста кристалл примет правильную форму.