Kuinka monen tyyppisiä kiderakenteita erotetaan. Kiderakenteiden tyypit. Tärkeimmät kiderakenteiden tyypit
Artikkelin sisältö
KITEITÄ- aineet, joissa pienimmät hiukkaset (atomit, ionit tai molekyylit) on "pakattu" tietyssä järjestyksessä. Tämän seurauksena kiteiden kasvun aikana niiden pinnalle ilmestyy spontaanisti litteitä pintoja, ja itse kiteet ottavat erilaisia geometrisia muotoja. Jokainen, joka on käynyt mineralogian museossa tai mineraalinäyttelyssä, ei voinut olla ihailematta "elottomien" aineiden muotojen suloisuutta ja kauneutta.
Ja kukapa ei olisi ihaillut lumihiutaleita, joiden valikoima on todella loputon! Takaisin 1700-luvulla. kuuluisa tähtitieteilijä Johannes Kepler kirjoitti tutkielman Tietoja kuusikulmaisista lumihiutaleista ja kolme vuosisataa myöhemmin julkaistiin albumeita, jotka sisälsivät kokoelmia suurennettuja valokuvia tuhansista lumihiutaleista, eikä mikään niistä toista toistaan.
Sanan "kristalli" alkuperä on mielenkiintoinen (se kuulostaa melkein samalta kaikissa Euroopan kielissä). Monia vuosisatoja sitten ikuisten lumien joukosta Alpeilla, nykyaikaisen Sveitsin alueella, he löysivät erittäin kauniita, täysin värittömiä kiteitä, jotka muistuttivat hyvin puhdasta jäätä. Muinaiset luonnontieteilijät kutsuivat niitä niin - "crystallos", kreikaksi - jää; Tämä sana tulee kreikan sanasta "krios" - kylmä, pakkanen. Uskottiin, että jää, joka on pitkään vuoristossa, kovassa pakkasessa, kivettyy ja menettää sulamiskykynsä. Yksi arvovaltaisimmista antiikin filosofeista, Aristoteles, kirjoitti, että "crystallos syntyy vedestä, kun se menettää kokonaan lämpöä". Roomalainen runoilija Claudianus vuonna 390 kuvaili samaa jakeessa:
Ankaralla alppitalvella jää muuttuu kiveksi.
Aurinko ei pysty sulattamaan sellaista kiveä.
Samanlainen johtopäätös tehtiin muinaisina aikoina Kiinassa ja Japanissa - jää ja vuorikristalli nimettiin siellä samalla sanalla. Ja jopa 1800-luvulla. runoilijat yhdistivät usein nämä kuvat yhteen:
Hädin tuskin läpinäkyvä jää, haalistumassa järven yli,
Hän peitti liikkumattomat suihkut kristallilla.
A.S. Pushkin. Ovidille
Erityisen paikan kiteiden joukossa ovat jalokivet, jotka ovat herättäneet ihmisten huomion muinaisista ajoista lähtien. Ihmiset ovat oppineet hankkimaan keinotekoisesti paljon jalokiviä. Esimerkiksi kellojen ja muiden tarkkuusinstrumenttien laakerit on pitkään valmistettu keinotekoisista rubiineista. Ne myös tuottavat keinotekoisesti kauniita kiteitä, joita ei ole luonnossa ollenkaan. Esimerkiksi kuutio zirkonia - niiden nimi tulee lyhenteestä FIAN - Tiedeakatemian fyysinen instituutti, josta ne hankittiin ensimmäisen kerran. Cubic Zirkonia ZrO 2 -kiteet ovat kuutiozirkoniakiteitä, jotka näyttävät hyvin samanlaisilta kuin timantit.
Kiteiden rakenne.
Rakenteesta riippuen kiteet jaetaan ionisiin, kovalenttisiin, molekyylisiin ja metallisiin. Ionikiteet on rakennettu vuorottelevista kationeista ja anioneista, joita sähköstaattiset veto- ja hylkäysvoimat pitävät tietyssä järjestyksessä. Sähköstaattiset voimat ovat suuntaamattomia: kukin ioni voi pitää ympärillään niin monta vastakkaisen merkin ionia kuin se sopii. Mutta samalla veto- ja hylkimisvoimat on tasapainotettava ja kiteen yleinen sähköinen neutraalisuus on säilytettävä. Kaikki tämä, ottaen huomioon ionien koon, johtaa erilaisiin kiderakenteisiin. Joten kun Na + -ionit (niiden säde on 0,1 nm) ja Cl - (säde 0,18 nm) ovat vuorovaikutuksessa, tapahtuu oktaedrinen koordinaatio: jokaisessa ionissa on kuusi vastakkaisen merkin ionia, jotka sijaitsevat oktaedrin huipuissa. Tässä tapauksessa kaikki kationit ja anionit muodostavat yksinkertaisimman kuutiokidehilan, jossa kuution kärjet ovat vuorotellen Na + ja Cl - -ionien miehittämiä. KCl:n, BaO:n, CaO:n ja useiden muiden aineiden kiteet on järjestetty samalla tavalla.
Cs + -ionit (säde 0,165 nm) ovat kooltaan lähellä Cl - -ioneja, ja tapahtuu kuutiokoordinaatiota: jokaista ionia ympäröi kahdeksan vastakkaisen merkin ionia, jotka sijaitsevat kuution kärjessä. Tässä tapauksessa muodostuu kehokeskeinen kidehila: jokaisen kahdeksan kationin muodostaman kuution keskellä sijaitsee yksi anioni ja päinvastoin. (On mielenkiintoista, että 445 °C:ssa CsCl muuttuu yksinkertaiseksi NaCl-tyyppiseksi kuutiomaiseksi hilaksi.) CaF 2:n (fluoriitin) ja monien muiden ionisten yhdisteiden kidehilat ovat monimutkaisempia. Joissakin ionikiteissä monimutkaiset moniatomiset anionit voivat yhdistyä ketjuiksi, kerroksiksi tai muodostaa kolmiulotteisen rungon, jonka onteloissa kationit sijaitsevat. Joten esimerkiksi silikaatit järjestetään. Ionikiteet muodostavat useimpien epäorgaanisten ja orgaanisten happojen suoloja, oksideja, hydroksideja, suoloja. Ionikiteissä ionien väliset sidokset ovat vahvoja, joten tällaisilla kiteillä on korkeat sulamispisteet (801 °C NaCl:lla, 2627 °C CaO:lla).
Kovalenttisissa kiteissä (niitä kutsutaan myös atomeiksi) kidehilan solmukohdissa on atomeja, identtisiä tai erilaisia, jotka on yhdistetty kovalenttisilla sidoksilla. Nämä yhteydet ovat vahvoja ja suunnattuja tietyt kulmat. Tyypillinen esimerkki on timantti; hänen kiteessään jokainen hiiliatomi on sitoutunut neljään muuhun atomiin, jotka sijaitsevat tetraedrin huipuissa. Kovalenttiset kiteet muodostavat booria, piitä, germaniumia, arseenia, ZnS:ää, SiO 2:ta, ReO 3:a, TiO 2:ta, CuNCS:a. Koska polaaristen kovalenttisten ja ionisten sidosten välillä ei ole terävää rajaa, sama pätee ionisiin ja kovalenttisiin kiteisiin. Siten alumiiniatomin varaus Al 2O 3:ssa ei ole +3, vaan vain +0,4, mikä osoittaa kovalenttisen rakenteen suuren panoksen. Samanaikaisesti kobolttialuminaatissa CoAl 2 O 4 alumiiniatomien varaus kasvaa +2,8:aan, mikä tarkoittaa ionivoimien vallitsevuutta. Kovalenttiset kiteet ovat yleensä kovia ja tulenkestäviä.
Molekyylikiteet rakennetaan eristetyistä molekyyleistä, joiden välillä vaikuttavat suhteellisen heikot vetovoimat. Tämän seurauksena tällaisilla kiteillä on paljon alhaisemmat sulamis- ja kiehumispisteet, ja niiden kovuus on alhainen. Joten jalokaasujen kiteet (ne on rakennettu eristetyistä atomeista) sulavat jopa erittäin alhaisissa lämpötiloissa. Epäorgaanisista yhdisteistä molekyylikiteet muodostavat monia ei-metalleja (jalokaasut, vety, typpi, valkoinen fosfori, happi, rikki, halogeenit), yhdisteitä, joiden molekyylit muodostuvat vain kovalenttisista sidoksista (H 2 O, HCl, NH 3, CO 2 jne.). Tämän tyyppiset kiteet ovat myös ominaisia melkein kaikille orgaanisille yhdisteille. Molekyylikiteiden vahvuus riippuu molekyylien koosta ja monimutkaisuudesta. Siten heliumkiteet (atomisäde 0,12 nm) sulavat -271,4 °C:ssa (30 atm:n paineessa) ja ksenonkiteet (säde 0,22 nm) -111,8 °C:ssa; fluorikiteet sulavat -219,6 °C:ssa ja jodi +113,6 °C:ssa; metaani CH4 -182,5 °C:ssa ja triakontaani C30H62 - +65,8 °C:ssa.
Metallikiteet muodostavat puhtaita metalleja ja niiden seoksia. Tällaisia kiteitä voidaan nähdä metallien murtumisissa sekä galvanoidun levyn pinnalla. Metallien kidehilan muodostavat kationit, jotka ovat liitetty toisiinsa liikkuvien elektronien ("elektronikaasu") avulla. Tämä rakenne määrittää kiteiden sähkönjohtavuuden, muokattavuuden ja korkean heijastavuuden (kirkkauden). Metallikiteiden rakenne muodostuu atomipallojen erilaisen pakkauksen seurauksena. Alkalimetallit, kromi, molybdeeni, volframi jne. muodostavat runkokeskeisen kuutiohilan; kupari, hopea, kulta, alumiini, nikkeli jne. - kasvokeskeinen kuutiohila (8 atomien lisäksi kuution kärjessä on 6 muuta, jotka sijaitsevat pintojen keskellä); beryllium, magnesium, kalsium, sinkki jne. - niin sanottu kuusikulmainen tiheä hila (sillä on 12 atomia, jotka sijaitsevat suorakaiteen muotoisen kuusikulmaisen prisman huipuissa, 2 atomia - prisman kahden emäksen keskellä ja 3 muuta atomia - kolmion kärjessä prisman keskellä).
Kaikki kiteiset yhdisteet voidaan jakaa yksi- ja monikiteisiin. Yksikide on monoliitti, jossa on yksi häiriötön kidehila. Suuret luonnolliset yksittäiskiteet ovat hyvin harvinaisia. Useimmat kidekappaleet ovat monikiteisiä, eli ne koostuvat monista pienistä kiteistä, jotka joskus näkyvät vain suurella suurennuksella.
Kristallin kasvu.
Monet merkittävät tiedemiehet, jotka antoivat suuren panoksen kemian, mineralogian ja muiden tieteiden kehitykseen, aloittivat ensimmäiset kokeilunsa juuri kiteiden kasvulla. Puhtaasti ulkoisten vaikutusten lisäksi nämä kokeet saavat meidät pohtimaan, miten kiteet asettuvat ja miten ne muodostuvat, miksi eri aineet muodostavat kiteitä. erilaisia muotoja, ja jotkut eivät muodosta kiteitä ollenkaan, mitä on tehtävä, jotta kiteet olisivat suuria ja kauniita.
Tässä on yksinkertainen malli, joka selittää kiteytymisen olemuksen. Kuvittele, että suureen saliin laitetaan parketti. Helpoin on työskennellä neliön muotoisilla laatoilla - riippumatta siitä, kuinka käännät sellaisen laatan, se sopii silti paikoilleen ja työ sujuu nopeasti. Siksi atomeista (metallit, jalokaasut) tai pienistä symmetrisistä molekyyleistä koostuvat yhdisteet kiteytyvät helposti. Tällaiset yhdisteet eivät yleensä muodosta ei-kiteisiä (amorfisia) aineita.
Parketin asettaminen suorakaiteen muotoisista laudoista on vaikeampaa, varsinkin jos niissä on uria ja ulkonemia sivuilla - silloin jokainen lauta voidaan asettaa paikoilleen yhdellä ainoalla tavalla. Erityisen vaikeaa on asettaa parkettikuvio monimutkaisen muotoisista lankkuista.
Jos parkettilattialla on kiire, niin laatat saapuvat asennuspaikalle liian nopeasti. On selvää, että oikea kuvio ei toimi nyt: jos laatta on vääntynyt ainakin yhdestä paikasta, niin kaikki menee vinoon, ilmaantuu tyhjiöitä (kuten vanhassa Tetris-tietokonepelissä, jossa "lasi" on täynnä yksityiskohdat liian nopeasti). Ei siitä mitään hyvää seuraa, vaikka kymmenkunta käsityöläistä alkaisi kerralla parketin ladontaa suureen saliin kukin omalta paikaltaan. Vaikka ne toimisivat hitaasti, on erittäin kyseenalaista, että vierekkäiset osat ovat hyvin liitetty toisiinsa, ja yleensä näkymä huoneesta on erittäin ruma: eri paikoissa laatat sijaitsevat eri suuntiin ja reiät aukeavat. tasaisen parketin eri osien väliin.
Suunnilleen samat prosessit tapahtuvat kiteiden kasvun aikana, vain vaikeus tässä on myös se, että hiukkasten ei tarvitse sopia tasoon, vaan tilavuuteen. Mutta loppujen lopuksi täällä ei ole "parkettilattiaa" - kuka laittaa aineen hiukkaset paikoilleen? Osoittautuu, että ne sopivat itselleen, koska he tekevät jatkuvasti lämpöliikkeitä ja "etsivät" itselleen sopivimman paikan, missä se on heille "kätevin". Tässä tapauksessa "mukavuus" tarkoittaa myös energeettisesti edullisinta sijaintia. Kerran sellaiseen paikkaan kasvavan kiteen pinnalla ainehiukkanen voi jäädä sinne ja hetken kuluttua olla jo kiteen sisällä, uusien kertyneiden ainekerrosten alla. Mutta toinen asia on myös mahdollista - hiukkanen poistuu jälleen pinnasta liuokseen ja alkaa jälleen "etsiä" missä sen on mukavampaa asettua.
Jokaisella kiteisellä aineella on tietty ulkoinen kiteen muoto, joka on sille omituinen. Esimerkiksi natriumkloridille tämä muoto on kuutio, kaliumalunalle se on oktaedri. Ja vaikka tällaisella kiteellä olisi aluksi epäsäännöllinen muoto, se ennemmin tai myöhemmin muuttuu kuutioksi tai oktaedriksi. Lisäksi, jos oikean muotoinen kide pilataan tarkoituksella, esimerkiksi sen kärjet lyödään pois, reunat ja pinnat vaurioituvat, niin jatkossa tällainen kide alkaa "parantaa" vaurioitaan itsestään. Tämä tapahtuu, koska "oikeat" kidepinnat kasvavat nopeammin ja "väärät" hitaammin. Tämän varmistamiseksi suoritettiin seuraava koe: suolakiteestä veistettiin pallo ja sitten se asetettiin kyllästettyyn NaCl-liuokseen; hetken kuluttua itse pallo muuttui vähitellen kuutioksi! Riisi. 6 Joidenkin mineraalien kristallimuotoja
Jos kiteytysprosessi ei ole liian nopea ja hiukkasilla on kätevä pinottava muoto ja suuri liikkuvuus, ne löytävät paikkansa helposti. Jos kuitenkin matalasymmetristen hiukkasten liikkuvuus vähenee jyrkästi, ne "jäätyvät" satunnaisesti muodostaen lasin kaltaisen läpinäkyvän massan. Tätä aineen tilaa kutsutaan lasimaiseksi tilaksi. Esimerkki on tavallinen ikkunalasi. Jos lasia pidetään erittäin kuumana pitkään, kun siinä olevat hiukkaset ovat riittävän liikkuvia, siinä alkaa kasvaa silikaattikiteitä. Tällainen lasi menettää läpinäkyvyytensä. Silikaatit eivät voi olla lasimaisia. Joten etyylialkoholin hitaalla jäähdytyksellä se kiteytyy -113,3 ° C:n lämpötilassa muodostaen valkoisen lumen kaltaisen massan. Mutta jos jäähdytys suoritetaan erittäin nopeasti (laske ohut ampulli alkoholilla nestetyppeen -196 ° C:n lämpötilassa), alkoholi jähmettyy niin nopeasti, että sen molekyyleillä ei ole aikaa rakentaa tavallista kiteitä. Tuloksena on läpinäkyvä lasi. Sama tapahtuu silikaattilasin (esimerkiksi ikkunalasin) kanssa. Erittäin nopealla jäähdytyksellä (miljoonaa astetta sekunnissa) voidaan saada jopa metalleja ei-kiteisessä lasimaisessa tilassa.
On vaikeaa kiteyttää aineita "epämukavassa" molekyylimuodossa. Tällaisia aineita ovat esimerkiksi proteiinit ja muut biopolymeerit. Mutta tavallinen glyseriini, jonka sulamispiste on + 18 ° C, jäähtyy helposti jäähtyessään ja jähmettyy vähitellen lasimaiseksi massaksi. Tosiasia on, että jo huoneenlämmössä glyseriini on erittäin viskoosia, ja jäähdytettynä siitä tulee melko paksua. Samanaikaisesti epäsymmetristen glyserolimolekyylien on hyvin vaikeaa asettua tiukkaan järjestykseen ja muodostaa kidehilan.
Kiteiden kasvatusmenetelmät.
Kiteyttäminen voidaan tehdä eri tavoilla. Yksi niistä on kylläisen kuuman liuoksen jäähdyttäminen. Kussakin lämpötilassa ei enempää kuin tietty määrä ainetta voi liueta tiettyyn määrään liuotinta (esimerkiksi veteen). Esimerkiksi 200 g kaliumalunaa voi liueta 100 g:aan vettä 90 °C:ssa. Tällaista liuosta kutsutaan kylläiseksi. Jäähdytetään nyt ratkaisu. Lämpötilan laskiessa useimpien aineiden liukoisuus heikkenee. Joten 80 ° C: ssa enintään 130 g alunaa voidaan liuottaa 100 g:aan vettä. Mihin loput 70 g menee? Jos jäähdytys suoritetaan nopeasti, ylimääräinen aine yksinkertaisesti saostuu. Jos tämä sakka kuivataan ja tutkitaan vahvalla suurennuslasilla, voidaan nähdä monia pieniä kiteitä.
Kun liuos jäähtyy, aineen hiukkaset (molekyylit, ionit), jotka eivät voi enää olla liuenneessa tilassa, tarttuvat toisiinsa muodostaen pieniä alkiokiteitä. Ytimen muodostumista helpottavat liuoksessa olevat epäpuhtaudet, kuten pöly, astian seinämien pienimmät epäsäännöllisyydet (kemistit hierovat joskus lasisauvalla lasin sisäseiniä auttaakseen aineen kiteytymistä). Jos liuosta jäähdytetään hitaasti, muodostuu vähän ytimiä, ja vähitellen joka puolelta kasvaessa ne muuttuvat kauniiksi oikean muotoisiksi kiteiksi. Nopealla jäähdytyksellä muodostuu monia ytimiä, ja liuoksen hiukkaset "vuodaavat" kasvavien kiteiden pinnalle, kuten herneet revitystä pussista; oikeita kiteitä ei tietenkään tässä tapauksessa saada, koska liuoksessa olevat hiukkaset eivät yksinkertaisesti ehdi "laskeutua" kiteen pinnalle paikoilleen. Lisäksi monet nopeasti kasvavat kiteet häiritsevät toisiaan aivan kuten useat samassa huoneessa toimivat parkettilattiat. Vieraat kiinteät epäpuhtaudet liuoksessa voivat myös toimia kiteytyskeskittymina, joten mitä puhtaampi liuos, sitä todennäköisemmin kiteytyskeskuksia on vähän.
Jäähdytettyämme 90°C:ssa kyllästetyn alunaliuoksen huoneenlämpöiseksi meillä on sedimentissä jo 190 g, koska 20°C:ssa vain 10 g alunaa liukenee 100 g:aan vettä. Tuleeko tästä yksi iso oikean muotoinen kide, joka painaa 190 g? Valitettavasti ei: edes erittäin puhtaassa liuoksessa yksikide ei todennäköisesti aloita kasvua: jäähdytysliuoksen pinnalle, jossa lämpötila on hieman alhaisempi kuin tilavuudessa, voi muodostua kidemassaa, samoin kuin aluksen seinät ja pohja.
Menetelmä kiteiden kasvattamiseksi jäähdyttämällä asteittain kyllästettyä liuosta ei sovellu aineille, joiden liukoisuus riippuu vähän lämpötilasta. Tällaisia aineita ovat esimerkiksi natrium- ja alumiinikloridit, kalsiumasetaatti.
Toinen menetelmä kiteiden saamiseksi on veden asteittainen poistaminen kyllästetystä liuoksesta. "ylimääräinen" aine kiteytyy. Ja tässä tapauksessa mitä hitaammin vesi haihtuu, sitä parempia kiteitä saadaan.
Kolmas menetelmä on kiteiden kasvattaminen sulaista aineista jäähdyttämällä nestettä hitaasti. Kaikkia menetelmiä käytettäessä parhaat tulokset saadaan, jos käytetään siementä - oikeanmuotoista pientä kidettä, joka laitetaan liuokseen tai sulaan. Tällä tavalla saadaan esimerkiksi rubiinikiteitä. Jalokivien kiteiden kasvu tapahtuu hyvin hitaasti, joskus vuosia. Jos kuitenkin kiteytymisen nopeuttamiseksi, yhden kiteen sijaan muodostuu massa pieniä.
Kiteet voivat kasvaa myös höyryjen tiivistyessä - näin saadaan lumihiutaleita ja kuvioita kylmälle lasille. Kun metallit syrjäytetään niiden suoloista aktiivisempien metallien avulla, muodostuu myös kiteitä. Esimerkiksi, jos rautanaula lasketaan kuparisulfaattiliuokseen, se peitetään punaisella kuparikerroksella. Mutta tuloksena olevat kuparikiteet ovat niin pieniä, että ne voidaan nähdä vain mikroskoopilla. Kynnen pinnalla kuparia vapautuu hyvin nopeasti, ja siksi sen kiteet ovat liian pieniä. Mutta jos prosessia hidastetaan, kiteet osoittautuvat suuriksi. Tätä varten kuparisulfaatti tulee peittää paksulla kerroksella ruokasuolaa, laittaa siihen ympyrä suodatinpaperia ja päälle - rautalevy, jonka halkaisija on hieman pienempi. Jää vielä kaataa astiaan kylläinen ruokasuolan liuos. sininen vitrioli liukenee hitaasti suolaveteen (liukoisuus siihen on pienempi kuin puhtaaseen veteen). Kupari-ionit (monimutkaisten anionien muodossa CuCl 4 2– vihreä) leviävät hitaasti, useiden päivien aikana ylöspäin; prosessi voidaan havaita värillisen reunuksen liikkeellä.
Saavutettuaan rautalevyn kupari-ionit pelkistyvät neutraaleiksi atomeiksi. Mutta koska tämä prosessi on hyvin hidas, kupariatomit asettuvat kauniiksi kiiltäviksi metallisen kuparin kiteiksi. Joskus nämä kiteet muodostavat oksia - dendriittejä. Muuttamalla kokeen olosuhteita (lämpötila, vitriolikiteiden koko, suolakerroksen paksuus jne.) on mahdollista muuttaa kuparin kiteytymisen olosuhteita.
alijäähdytetyt liuokset.
Joskus kyllästynyt liuos ei kiteydy jäähtyessään. Sellaista liuosta, joka sisältää tietyssä määrässä liuotinta enemmän liuennutta ainetta kuin sen "oletetaan" tietyssä lämpötilassa, kutsutaan ylikyllästetyksi liuokseksi. Ylikyllästynyttä liuosta ei saada edes hyvin pitkään sekoittamalla kiteitä liuottimen kanssa, se voidaan muodostaa vain jäähdyttämällä kuumaa kylläistä liuosta. Siksi tällaisia ratkaisuja kutsutaan myös alijäähdytetyiksi. Jokin niissä häiritsee kiteytymisen alkamista, esimerkiksi liuos on liian viskoosi tai kiteiden kasvuun tarvitaan suuria ytimiä, joita ei ole liuoksessa.
Natriumtiosulfaatin Na 2 S 2 O 3 liuokset alijäähtyvät helposti. 5H 2 O. Jos lämmität tämän aineen kiteet varovasti noin 56 °C:seen, ne "sulavat". Itse asiassa tämä ei ole sulamista, vaan natriumtiosulfaatin liukenemista "omaan" kiteytysveteen. Lämpötilan noustessa natriumtiosulfaatin, kuten useimpien muiden aineiden, liukoisuus kasvaa, ja 56 °C:ssa sen kiteytysvesi riittää liuottamaan kaiken läsnä olevan suolan. Jos nyt varovasti, teräviä iskuja välttäen, jäähdytä astia, kiteitä ei muodostu ja aine pysyy nesteenä. Mutta jos valmis alkio, pieni kide samasta aineesta, viedään alijäähdytettyyn liuokseen, nopea kiteytyminen alkaa. On mielenkiintoista, että sen aiheuttaa vain tämän aineen kide, ja ratkaisu voi olla täysin välinpitämätön ulkopuoliselle. Siksi, jos kosketat pientä tiosulfaattikidettä liuoksen pintaan, tapahtuu todellinen ihme: kiteestä juoksee kiteytysrintama, joka saavuttaa nopeasti astian pohjan. Joten muutaman sekunnin kuluttua neste "kovettuu" täysin. Astia voidaan jopa kääntää ylösalaisin - siitä ei valu tippaakaan! Kiinteä tiosulfaatti voidaan sulattaa takaisin kuuma vesi ja toista kaikki uudestaan.
Jos koeputki, jossa on alijäähdytetty tiosulfaattiliuos, laitetaan jääveteen, kiteet kasvavat hitaammin ja itse ovat suurempia. Ylikyllästyneen liuoksen kiteytymiseen liittyy sen kuumennus - tämä on kiteisen hydraatin sulamisen aikana saadun lämpöenergian vapautumista.
Natriumtiosulfaatti ei ole ainoa aine, joka muodostaa alijäähdytetyn liuoksen, jossa voidaan saada aikaan nopea kiteytyminen. Esimerkiksi natriumasetaatilla CH 3 COONa on samanlainen ominaisuus (se on helppo saada etikkahapon vaikutuksesta soodaan). Natriumasetaatilla kokeneet luennoitsijat osoittavat tällaisen "ihmeen": he kaadetaan hitaasti tämän suolan ylikyllästynyttä liuosta pienelle asetaattilevylle lautasessa, joka joutuessaan kosketuksiin kiteiden kanssa kiteytyy välittömästi muodostaen kiinteän suolan pylvään!
Kiteitä käytetään laajalti tieteessä ja tekniikassa: puolijohteet, prismat ja linssit optisiin laitteisiin, solid-state laserit, pietsosähköiset materiaalit, ferrosähköiset, optiset ja sähköoptiset kiteet, ferromagneetit ja ferriitit, erittäin puhtaiden metallien yksikiteet ...
Kiteiden röntgendiffraktiotutkimukset mahdollistivat monien molekyylien rakenteen, mukaan lukien biologisesti aktiiviset - proteiinit, nukleiinihapot.
Koruina käytetään jalokivien, myös keinotekoisesti kasvatettujen, viistettyjä kiteitä.
Ilja Leenson
Kiderakenteiden luokittelu niissä paikallistettujen kemiallisten sidostyyppien perusteella.Jos kiteen kaikkien atomien välinen sidos on sama, niin tällaisia rakenteita kutsutaan homodesmisiksi (kreikan sanasta Homo - sama, desmos - sidos) Jos useita tyyppejä kemialliset sidokset toteutuvat kiteessä, tällaisia rakenteita kutsutaan heterodesmisiksi (kreikan sanasta hetero - eri) Perustuu materiaalihiukkasten sijoittumiseen kiteisiin, viisi geometrisesti eri tyyppejä rakenteet - rakenteelliset motiivit: koordinaatio, saari, ketju, kerros ja kehys.
Tihein hiukkasten pakkaus kiteissä Molekyylien atomien tai ionien rakenteella on oltava vähimmäissisäinen energia.Tiheimmäksi kutsutaan tapaa täyttää tila samansäteisillä palloilla, joissa hiukkasten keskipisteiden välinen etäisyys on minimaalinen. pakkaus. Saman säteen omaavat pallot yhteen kerrokseen voidaan pakata mahdollisimman tiukasti ainoalla tavalla: jokaista palloa ympäröi kerrokseksi kuusi lähintä naapuria, sen ja sen naapureiden välillä on kolmion muotoisia rakoja (kerros A). Toinen tiiviisti pakattu kerros voidaan saada myös ainutlaatuisella tavalla: (kerros B), jokaisella yläpallolla on kolme identtistä naapuria alimmassa kerroksessa ja päinvastoin jokainen alapallo on kosketuksessa kolmen ylimmän kanssa. Kuusikulmaisessa pallopakkauksessa kolmas kerros toistaa täsmälleen ensimmäisen, ja pakkaus osoittautuu kaksikerroksiseksi ja kirjoitetaan kahden kerroksen A ja B vuorotteluna: AB AB AB. Pallien kuutiopakkauksessa kolmannen kerroksen (kerros C) pallot sijaitsevat ensimmäisen onteloiden yläpuolella, koko pakkaus on kolmikerroksinen, motiivin toisto tapahtuu neljännessä kerroksessa, kirjainnimessä se kirjoitetaan nimellä ABC ABC ....
Suljetussa tilassa voidaan erottaa kahdenlaisia tyhjiä tiloja. Yhden tyypin tyhjiä tiloja ympäröi neljä vierekkäistä palloa, ja toisen tyypin tyhjiä tiloja ympäröi kuusi. Yhdistämällä neljän pallon painopisteet saamme tetraedrin - tetraedrin tyhjiön, toisessa tapauksessa saamme oktaedrin muodossa olevan tyhjiön - oktaedrin. Lähimpien tiivisteiden pohjalta rakennettujen rakenteiden koko kirjo määräytyy pääosin kationisten aiheiden eli miehitettyjen onteloiden tyypin, lukumäärän ja sijainnin perusteella. L. Paulingin ehdottamassa kiderakenteiden mallinnusmenetelmässä lähimmän pakkauksen muodostavat pallot vastaavat aina anioneja. Jos yhdistämme näiden pallojen painopisteet toisiinsa viivoilla, niin koko tiheästi pakattu kideavaruus jaetaan oktaedreiksi ja tetraedreiksi ilman rakoja.
Oliviinin (Mg, Fe)2 kiderakenteen projektio xy-tasolle Erotetaan koordinaatiopolyedrit – oktaedrit – Mg- ja Fe-atomien (M 1 ja M 2) ympärillä sekä tetraedrit Si-atomien ympärillä
Koordinaatioluvut ja koordinaatiopolyhedrat (polyhedra) Tiettyä hiukkasta kiderakenteissa ympäröivien lähimpien naapureiden lukumäärää kutsutaan koordinaatioluvuksi. Ehdollista monitahoista, jonka keskellä on partikkeli ja jonka kärjet edustaa sen koordinaatioympäristö, kutsutaan koordinaatiopolyhedriksi.
Saarirakenteet koostuvat yksittäisistä pääteryhmistä (usein molekyyleistä). Yksittäisistä Cl-molekyyleistä rakennetun kiteisen kloorin rakenteessa lyhin etäisyys kahden Cl-atomin välillä vastaa kovalenttista sidosta, kun taas minimietäisyys Eri molekyylien klooriatomien välinen suhde heijastaa molekyylien välistä vuorovaikutusta, eli van der Waalsin sidosta.
Ketjurakenteet voivat koostua sekä neutraaleista että valenssikyllästyneistä ketjuista. Sidos seleeniatomien välillä on kovalenttinen ja naapurimaiden van der Waalsin ketjujen atomien välillä. Rakenteessa. Na. HCO 3, vetysidokset rakentavat karbonaatti-ioneja (HCO 3) - ketjuihin, joiden välinen yhteys tapahtuu Na + -ionien kautta
Lähetä hyvä työsi tietokanta on yksinkertainen. Käytä alla olevaa lomaketta
Opiskelijat, jatko-opiskelijat, nuoret tutkijat, jotka käyttävät tietopohjaa opinnoissaan ja työssään, ovat sinulle erittäin kiitollisia.
Kiteet (kreikan sanasta kseufbllt, alunperin - jää, myöhemmin - vuorikristalli, kristalli) - kiinteät kappaleet, joissa atomit on järjestetty säännöllisesti muodostaen kolmiulotteisesti jaksollisen avaruudellisen järjestelyn - kidehilan.
Kiteet ovat kiinteitä aineita, joilla on luonnollinen ulkoinen muoto säännöllisiä symmetrisiä monitahoja, jotka perustuvat niiden sisäiseen rakenteeseen, toisin sanoen johonkin useista tietyistä säännöllisistä järjestelyistä, jotka muodostavat hiukkasten (atomien, molekyylien, ionien) aineen.
Ominaisuudet:
Yhdenmukaisuus. Tämä ominaisuus ilmenee siinä tosiasiassa, että kaksi identtistä kiteisen aineen alkuainetilavuutta, jotka ovat samalla tavalla avaruudessa orientoituneita, mutta leikattuina tämän aineen eri kohdista, ovat täysin identtisiä kaikilta ominaisuuksiltaan: niillä on sama väri, ominaispaino, kovuus. , lämmönjohtavuus, sähkönjohtavuus ja muut
On pidettävä mielessä, että todelliset kiteiset aineet sisältävät hyvin usein pysyviä epäpuhtauksia ja sulkeumia, jotka vääristävät niiden kidehilaa. Siksi absoluuttista homogeenisuutta todellisissa kiteissä ei usein tapahdu.
Kiteiden anisotropia
Monet kiteet ovat luontaisia anisotropian ominaisuuteen, eli niiden ominaisuuksien riippuvuuteen suunnasta, kun taas isotrooppisissa aineissa (useimmat kaasut, nesteet, amorfiset kiinteät aineet) tai pseudoisotrooppisissa (monikiteet) ominaisuudet eivät riipu ohjeita. Kiteiden joustamaton muodonmuutosprosessi suoritetaan aina tarkasti määriteltyjä liukujärjestelmiä pitkin, toisin sanoen vain tiettyjä kristallografisia tasoja pitkin ja vain tietyssä kristallografisessa suunnassa. Koska muodonmuutos kehittyy epähomogeenisesti ja epätasaisesti kiteisen väliaineen eri osissa, näiden osien välillä tapahtuu intensiivistä vuorovaikutusta mikrojännityskenttien evoluution kautta.
Samaan aikaan on kiteitä, joissa ei ole anisotropiaa.
Martensiittisen joustamattomuuden fysiikassa on kertynyt runsaasti kokeellista materiaalia erityisesti muodon muistin vaikutuksista ja transformaation plastisuudesta. Kokeellisesti todistettu kidefysiikan tärkeimmäksi kannaksi joustamattomien muodonmuutosten vallitsevasta kehityksestä lähes yksinomaan martensiittisten reaktioiden kautta. Mutta martensiittisen joustamattomuuden fysikaalisen teorian rakentamisen periaatteet eivät ole selvät. Samanlainen tilanne tapahtuu kiteiden muodonmuutoksen tapauksessa mekaanisen twinssin seurauksena.
Metallien dislokaatioplastisuuden tutkimuksessa on edistytty merkittävästi. Täällä ei vain ymmärretä rakenteellisia ja fysikaalisia perusmekanismeja joustamattomien muodonmuutosprosessien toteuttamiseksi, vaan on myös luotu tehokkaita menetelmiä ilmiöiden laskemiseen.
Itsetislauskyky on kiteiden ominaisuus muodostaa pintaa vapaan kasvun aikana. jos pallo, esimerkiksi ruokasuola, joka on veistetty jostakin aineesta, asetetaan sen ylikyllästettyyn liuokseen, jonkin ajan kuluttua tämä pallo on kuution muotoinen. Sitä vastoin lasihelmi ei muuta muotoaan, koska amorfinen aine ei voi itsetislautua.
vakio sulamispiste. Jos lämmität kiteistä kappaletta, sen lämpötila nousee tiettyyn rajaan, edelleen kuumennettaessa aine alkaa sulaa ja lämpötila pysyy vakiona jonkin aikaa, koska kaikki lämpö menee kiteen tuhoamiseen. ristikko. Lämpötilaa, jossa sulaminen alkaa, kutsutaan sulamispisteeksi.
Kiteiden systematiikka
Kristallirakenne
Kiderakenne, joka on kunkin aineen yksilöllinen, viittaa tämän aineen fysikaalisiin ja kemiallisiin perusominaisuuksiin. Kiteinen rakenne on sellainen atomijoukko, jossa tietty atomiryhmä, jota kutsutaan motiiviyksiköksi, liittyy jokaiseen kidehilan pisteeseen, ja kaikki tällaiset ryhmät ovat koostumukseltaan, rakenteeltaan ja suunnaltaan samat hilaan nähden. Voidaan olettaa, että rakenne syntyy hilan ja motiiviyksikön synteesin tuloksena, motivoivan yksikön kertomisen seurauksena käännösryhmällä.
Yksinkertaisimmassa tapauksessa motiiviyksikkö koostuu yhdestä atomista, esimerkiksi kuparin tai raudan kiteissä. Tällaisen motiiviyksikön pohjalta syntyvä rakenne on geometrisesti hyvin samanlainen kuin hila, mutta eroaa kuitenkin siinä, että se koostuu atomeista, ei pisteistä. Usein tätä seikkaa ei oteta huomioon, ja termejä "kidehila" ja "kiderakenne" tällaisille kiteille käytetään synonyymeinä, mikä ei ole tiukasti. Tapauksissa, joissa motiiviyksikkö on koostumukseltaan monimutkaisempi, se koostuu kahdesta tai lisää atomeja, hilassa ja rakenteessa ei ole geometristä samankaltaisuutta, ja näiden käsitteiden siirtyminen johtaa virheisiin. Joten esimerkiksi magnesiumin tai timantin rakenne ei ole geometrisesti sama kuin hilan: näissä rakenteissa motiiviyksiköt koostuvat kahdesta atomista.
Tärkeimmät kiderakennetta kuvaavat parametrit, joista osa liittyy toisiinsa, ovat seuraavat:
§ kidehilan tyyppi (syringony, Bravais-hila);
§ kaavan yksiköiden lukumäärä alkeissolua kohden;
§ avaruusryhmä;
§ yksikkösolun parametrit (lineaariset mitat ja kulmat);
§ atomien koordinaatit solussa;
§ kaikkien atomien koordinaatioluvut.
Rakenteellinen tyyppi
Kiderakenteet, joilla on sama avaruusryhmä ja samat atomien järjestelyt kidekemiallisissa asemissa (kiertoradoissa), yhdistetään rakennetyypeiksi.
Tunnetuimpia rakennetyyppejä ovat kupari, magnesium, b-rauta, timantti (yksinkertaiset aineet), natriumkloridi, sfaleriitti, wurtsiitti, cesiumkloridi, fluoriitti (binääriyhdisteet), perovskiitti, spinelli (kolmiyhdisteet).
Kristallisolu
Hiukkaset, jotka muodostavat tämän kiinteän aineen, muodostavat kidehilan. Jos kidehilat ovat stereometrisesti (spatiaalisesti) samoja tai samankaltaisia (saman symmetria), niin niiden välinen geometrinen ero on erityisesti eri etäisyyksillä hilan solmupisteissä olevien hiukkasten välillä. Itse hiukkasten välisiä etäisyyksiä kutsutaan hilaparametreiksi. Hilaparametrit, samoin kuin geometristen polyhedrien kulmat, määritetään fysikaalisilla rakenneanalyysimenetelmillä, esimerkiksi röntgenrakenneanalyysin menetelmillä.
Isännöi osoitteessa http://www.allbest.ru/
Riisi. Kristallisolu
Usein kiinteät aineet muodostavat (olosuhteista riippuen) useamman kuin yhden kidehilan muodon; tällaisia muotoja kutsutaan polymorfisiksi modifikaatioiksi. Yksinkertaisista aineista tunnetaan esimerkiksi ortorombinen ja monokliininen rikki, grafiitti ja timantti, jotka ovat hiilen kuusikulmaisia ja kuutioisia muunnelmia, mm. monimutkaiset aineet-- Kvartsi, tridymiitti ja kristobaliitti ovat erilaisia piidioksidin muunnelmia.
Kiteiden tyypit
On välttämätöntä erottaa ihanteellinen ja todellinen kristalli.
Täydellinen kristalli
Se on itse asiassa matemaattinen esine, jolla on täydellinen symmetria, ihanteellisesti sileät sileät reunat.
oikeaa kristallia
Se sisältää aina erilaisia vikoja hilan sisäisessä rakenteessa, vääristymiä ja epäsäännöllisyyksiä pinnoissa ja sillä on vähentynyt polyhedronin symmetria erityisten kasvuolosuhteiden, syöttöaineen epähomogeenisuuden, vaurioiden ja muodonmuutosten vuoksi. Oikealla kiteellä ei välttämättä ole kristallografisia reunoja ja säännöllistä muotoa, mutta se säilyttää pääominaisuutensa - atomien säännöllisen sijainnin kidehilassa.
Kidehilan viat (kiteiden todellinen rakenne)
Todellisissa kiteissä atomien järjestelyssä on aina poikkeamia ihanteellisesta järjestyksestä, joita kutsutaan epätäydellisyyksiksi tai hilavirheiksi. Niiden aiheuttamien hilahäiriöiden geometrian mukaan viat jaetaan piste-, lineaari- ja pintavirheisiin.
Pistevirheet
Kuvassa 1.2.5 näyttää erityyppisiä pistevirheitä. Nämä ovat vapaita työpaikkoja - tyhjät hilakohdat, "oma" atomit välissä ja epäpuhtausatomit hilapaikoissa ja välipaikoissa. Pääsyy kahden ensimmäisen virhetyypin muodostumiseen on atomien liike, jonka intensiteetti kasvaa lämpötilan noustessa.
Riisi. 1.2.5. Pistevikojen tyypit kidehilassa: 1 - tyhjä tila, 2 - atomi välissä, 3 ja 4 - epäpuhtausatomit kohdassa ja välissä, vastaavasti
Minkä tahansa pistevian ympärillä esiintyy paikallista hilavääristymää, jonka säde R on 1 ... 2 hilajaksoa (katso kuva 1.2.6), joten jos tällaisia vikoja on paljon, ne vaikuttavat atomien välisen sidoksen jakautumisen luonteeseen. voimat ja vastaavasti kiteiden ominaisuudet.
Riisi. 1.2.6. Kidehilan paikallinen vääristymä tyhjiön (a) ja epäpuhtausatomin ympärillä hilakohdassa (b)
Linjan vikoja
Lineaarisia vikoja kutsutaan dislokaatioiksi. Niiden ulkonäkö johtuu "ylimääräisten" atomipuolitasojen (extra-tasojen) läsnäolosta kiteen erillisissä osissa. Ne syntyvät metallien kiteytymisen aikana (johtuen atomikerrosten täyttöjärjestyksen rikkomisesta) tai niiden plastisen muodonmuutoksen seurauksena, kuten kuvassa 2 on esitetty. 1.2.7.
Riisi. 1.2.7. Reunasiirtymän muodostuminen () kiteen yläosan osittaisen siirtymisen seurauksena voiman vaikutuksesta: ABCD - liukutaso; EFGH - lisätaso; FI - reunan dislokaatioviiva
Voidaan nähdä, että leikkausvoiman vaikutuksesta tapahtui kiteen yläosan osittainen siirtyminen tiettyä liukutasoa ("kevyt leikkaus") ABCD pitkin. Tämän seurauksena muodostui tason ulkopuolinen EFGH. Koska se ei jatku alaspäin, sen reunan EH ympärillä tapahtuu elastinen hilavääristymä, jonka säde on useiden atomien välisten etäisyyksien verran (eli 10 -7 cm - katso aihe 1.2.1), mutta tämän vääristymän laajuus on monta kertaa suurempi (voi saavuttaa 0,1 ... 1 cm).
Tällainen kiteen epätäydellisyys ekstratason reunan ympärillä on lineaarinen hilavirhe ja sitä kutsutaan reunasiirtymäksi.
Metallien tärkeimmät mekaaniset ominaisuudet - lujuus ja plastisuus (katso aihe 1.1) - määräytyvät dislokaatioiden esiintymisen ja niiden käyttäytymisen perusteella kehoa kuormitettaessa.
Tarkastellaan kahta dislokaatioiden siirtymämekanismin ominaisuutta.
1. Dislokaatiot voivat hyvin helposti (pienellä kuormituksella) liikkua liukutasoa pitkin ekstratason "rele-race"-liikkeen avulla. Kuvassa 1.2.8 näyttää tällaisen liikkeen alkuvaiheen (kaksiulotteinen piirustus tasossa, joka on kohtisuorassa reunan dislokaatioviivaa vastaan).
Riisi. 1.2.8. Reunan dislokaatio () viestikilpailun liikkeen alkuvaihe. A-A - liukutaso, 1-1 lisätaso (aloitusasento)
Voiman vaikutuksesta ulkotason (1-1) atomit repivät irti tasosta (2-3) liukutason yläpuolella olevat atomit (2-2). Tämän seurauksena nämä atomit muodostavat uuden ekstratason (2-2); "vanhan" ekstratason (1-1) atomit täyttävät vapautuneet paikat täydentäen tason (1-1-3). Tämä teko tarkoittaa ylimääräiseen tasoon (1-1) liittyvän "vanhan" dislokation katoamista ja ylimääräiseen tasoon (2-2) liittyvän "uuden" syntymistä, tai toisin sanoen "viestisauman" siirto - siirtymä yhdelle tasojen väliselle etäisyydelle. Tällainen dislokaatioiden välitysliike jatkuu, kunnes se saavuttaa kiteen reunan, mikä tarkoittaa sen yläosan siirtymistä yhden tasojen välisen etäisyyden verran (eli plastista muodonmuutosta).
Tämä mekanismi ei vaadi paljon vaivaa, koska. koostuu peräkkäisistä mikrosiirtymistä, jotka vaikuttavat vain rajoitettuun määrään ekstratasoa ympäröiviä atomeja.
2. On kuitenkin selvää, että dislokaatioiden liukumisen helppous havaitaan vain silloin, kun niiden tiellä ei ole esteitä. Tällaisia esteitä ovat mitkä tahansa hilavirheet (erityisesti lineaariset ja pintavirheet!) sekä muiden faasien hiukkaset, mikäli niitä on materiaalissa. Nämä esteet aiheuttavat hilavääristymiä, joiden voittaminen vaatii ulkopuolista lisäponnistusta, joten ne voivat estää dislokaatioiden liikkeen, ts. tehdä niistä liikkumattomia.
Pintaviat
Kaikki teollisuusmetallit (lejeeringit) ovat monikiteisiä materiaaleja, ts. koostuvat valtavasta määrästä pieniä (yleensä 10 -2 ... 10 -3 cm), satunnaisesti suuntautuneita kiteitä, joita kutsutaan rakeiksi. On selvää, että kullekin rakeelle (yksikiteelle) ominaista hilajaksoisuutta rikotaan tällaisessa materiaalissa, koska rakeiden kristallografiset tasot kiertyvät toisiinsa nähden kulmalla 6 (ks. kuva 1.2.9), jonka arvo on vaihtelee murto-osista useisiin kymmeniin asteisiin.
Riisi. 1.2.9. Kaavio raerajojen rakenteesta monikiteisessä materiaalissa
Rakeiden välinen raja on siirtymäkerros, joka on enintään 10 atomien välistä etäisyyttä leveä, yleensä atomien epäjärjestyneellä järjestelyllä. Tämä on paikka, johon kerääntyy dislokaatioita, tyhjiä paikkoja, epäpuhtausatomeja. Siksi suurimmassa osassa monikiteistä materiaalia raeraajat ovat kaksiulotteisia pintavirheitä.
Hilavirheiden vaikutus kiteiden mekaanisiin ominaisuuksiin. Tapoja lisätä metallien lujuutta.
Lujuus on materiaalin kyky vastustaa muodonmuutosta ja tuhoutumista ulkoisen kuormituksen vaikutuksesta.
Kidekappaleiden lujuudella tarkoitetaan niiden kestävyyttä kohdistetulle kuormitukselle, joka pyrkii liikkumaan tai rajallisesti repeämään kiteen yhden osan suhteessa toiseen.
Liikkuvien dislokaatioiden esiintyminen metalleissa (jo kiteytymisprosessissa esiintyy jopa 10 6 ... 10 8 dislokaatiota poikkileikkauksessa, joka on yhtä suuri kuin 1 cm 2) johtaa niiden heikentyneeseen kuormituskestävyyteen, ts. korkea sitkeys ja alhainen lujuus.
Ilmeisesti eniten tehokas tapa lujuuden lisääminen on dislokaatioiden poistamista metallista. Tämä tapa ei kuitenkaan ole teknisesti edistynyt, koska dislokaatiovapaita metalleja voidaan saada vain ohuina lankoina (ns. "viikset"), joiden halkaisija on useita mikroneja ja pituus enintään 10 mikronia.
Siksi käytännön karkaisumenetelmät perustuvat hidastukseen, liikkuvien dislokaatioiden estämiseen hilavirheiden (ensisijaisesti lineaaristen ja pintavikojen!) lukumäärän jyrkän kasvun avulla sekä monivaiheisten materiaalien luomiseen.
Sellainen perinteisiä menetelmiä metallien lujuutta lisäävät:
– plastinen muodonmuutos (työkarkaisu-ilmiö),
– lämpökäsittely (ja kemiallis-lämpökäsittely),
- seostus (erityisten epäpuhtauksien lisääminen) ja yleisin lähestymistapa on seosten luominen.
Yhteenvetona on huomattava, että liikkuvien dislokaatioiden estämiseen perustuva lujuuden kasvu johtaa taipuvuuden ja iskulujuuden heikkenemiseen ja vastaavasti materiaalin käyttövarmuuteen.
Siksi kysymys kovettumisasteesta on käsiteltävä yksilöllisesti tuotteen käyttötarkoituksen ja käyttöolosuhteiden perusteella.
Polymorfismi sanan kirjaimellisessa merkityksessä tarkoittaa monimuotoisuutta, ts. ilmiö, kun saman kemiallisen koostumuksen aineet kiteytyvät eri rakenteissa ja muodostavat eri syngogian kiteitä. Esimerkiksi timantilla ja grafiitilla on sama kemiallinen koostumus, mutta erilaiset rakenteet, molemmat mineraalit eroavat jyrkästi fysikaalisesti. ominaisuuksia. Toinen esimerkki on kalsiitti ja aragoniitti - niillä on sama CaCO 3 -koostumus, mutta ne edustavat erilaisia polymorfisia modifikaatioita.
Polymorfismin ilmiö liittyy kiteisten aineiden muodostumisolosuhteisiin ja johtuu siitä, että vain tietyt rakenteet ovat stabiileja erilaisissa termodynaamisissa olosuhteissa. Joten metallitina (ns. valkoinen tina), kun lämpötila laskee alle -18 C 0, muuttuu epävakaaksi ja murenee muodostaen "harmaaksi tinaksi", jolla on erilainen rakenne.
Isomorfismi. Metalliseokset ovat koostumukseltaan vaihtelevia kiderakenteita, joissa yhden alkuaineen atomit sijaitsevat toisen kidehilan rakoissa. Nämä ovat niin sanottuja toisen tyyppisiä kiinteitä ratkaisuja.
Toisin kuin toisen tyypin kiinteissä liuoksissa, ensimmäisen tyypin kiinteissä liuoksissa yhden kiteisen aineen atomit tai ionit voidaan korvata toisen aineen atomeilla tai ioneilla. Jälkimmäiset sijaitsevat kidehilan solmuissa. Tällaisia liuoksia kutsutaan isomorfisiksi seoksiksi.
Isomorfismin ilmentymiseen tarvittavat olosuhteet:
1) Vain samanmerkkiset ionit voidaan korvata, eli kationi kationiksi ja anioni anioniksi
2) Vain samankokoiset atomit tai ionit voidaan korvata, ts. ionisäteiden ero ei saa ylittää 15 % täydellisessä isomorfismissa ja 25 % epätäydellisissä isomorfismissa (esimerkiksi Ca 2+ - Mg 2+)
3) Vain ionit, jotka ovat lähellä polarisaatioastetta (eli ioni-kovalenttisen sidoksen astetta) voidaan korvata
4) Vain elementit, joilla on sama koordinaationumero tietyssä kiderakenteessa, voidaan korvata
5) isomorfisten substituutioiden tulisi tapahtua tällä tavalla. Jotta kidehilan sähköstaattinen tasapaino ei häiriinny.
6) isomorfiset substituutiot etenevät hilan energian lisäyksen suuntaan.
Isomorfismin tyypit. Isomorfismia on 4 tyyppiä:
1) isovalenttiselle isomorfismille on ominaista se, että tässä tapauksessa esiintyy samanarvoisia ioneja ja ionisäteiden kokoero ei saa olla yli 15 %
2) heterovalenttinen isomorfismi. Tässä tapauksessa tapahtuu eri valenssisten ionien korvaamista. Tällaisella substituutiolla yhtä ionia ei voida korvata toisella häiritsemättä kidehilan sähköstaattista tasapainoa, joten heterovalenttisessa isomorfismissa ei korvata ionia, kuten heterovalentissa isomorfismissa, vaan tietyn valenssin ionien ryhmä toisella. ionien ryhmää säilyttäen samalla kokonaisvalenssin.
Tässä tapauksessa on aina muistettava, että yhden valenssin ionin korvaaminen toisen ionilla liittyy aina valenssikompensaatioon. Tämä kompensaatio voi tapahtua sekä yhdisteiden kationisissa että anionisissa osissa. Tässä tapauksessa seuraavat ehdot on täytettävä:
A) Substituoitujen ionien valenssien summan tulee olla yhtä suuri kuin substituoivien ionien valenssien summa.
B) korvaavien ionien ionisäteiden summan tulisi olla lähellä korvaavien ionien ionisäteiden summaa ja se voi poiketa siitä enintään 15 % (täydellisen isomorfismin saavuttamiseksi)
3) isorakenteinen. Ei tapahdu yhden ionin korvaamista toisella tai ioniryhmällä toista ryhmää, vaan yhden kidehilan koko "lohkon" korvaaminen toisella saman "lohkon" toisella. Tämä voi tapahtua vain, jos mineraalien rakenteet ovat samantyyppisiä ja niillä on samanlainen yksikkösolukoko.
4) erityislaatuinen isomorfismi.
kidehilavirheen dislokaatio
Isännöi Allbest.ru:ssa
Samanlaisia asiakirjoja
Pietsosähköisen vaikutuksen ominaisuudet. Vaikutuksen kiderakenteen tutkimus: mallin huomioiminen, kiteen muodonmuutokset. Käänteisen pietsosähköisen vaikutuksen fyysinen mekanismi. Pietsosähköisten kiteiden ominaisuudet. Tehosteen käyttäminen.
lukukausityö, lisätty 12.9.2010
Tietoa kidehilojen värähtelyistä, niiden fysikaalisia suureita kuvaavista funktioista. Kristallografiset koordinaattijärjestelmät. Kovalenttisten kiteiden atomien vuorovaikutusenergian laskeminen, bariumvolframaatin kidehilan värähtelyspektri.
opinnäytetyö, lisätty 1.9.2014
Virran kulku elektrolyyttien läpi. Sähkönjohtavuuden fysikaalinen luonne. Epäpuhtauksien, kiderakennevirheiden vaikutus metallien resistiivisuuteen. Ohut metallikalvojen kestävyys. Kosketusilmiöt ja termoelektromotorinen voima.
tiivistelmä, lisätty 29.8.2010
Kiteiden vikojen käsite ja luokittelu: energia, elektroniikka ja atomi. Kiteiden tärkeimmät puutteet, pistevikojen muodostuminen, niiden keskittyminen ja liikenopeus kiteen läpi. Hiukkasten diffuusio johtuen avoimien työpaikkojen liikkeistä.
tiivistelmä, lisätty 19.1.2011
Polymorfismin ydin, sen löytämisen historia. Fyysinen ja Kemialliset ominaisuudet hiilen polymorfiset modifikaatiot: timantti ja grafiitti, niiden vertaileva analyysi. Nestekiteiden, tinadijodidin ohuiden kalvojen, metallien ja metalliseosten polymorfiset muunnokset.
lukukausityö, lisätty 12.4.2012
Kiinteiden aineiden kiteiset ja amorfiset tilat, piste- ja viivavirheiden syyt. Kiteiden alkuperä ja kasvu. Jalokivien, kiinteiden liuosten ja nestekiteiden keinotekoinen tuotanto. Kolesteristen nestekiteiden optiset ominaisuudet.
tiivistelmä, lisätty 26.4.2010
Nestekiteiden käsitteen kehityksen historia. Nestekiteet, niiden tyypit ja pääominaisuudet. Nestekiteiden optinen aktiivisuus ja niiden rakenteelliset ominaisuudet. Freedericksz-efekti. LCD-näytön laitteiden fyysinen toimintaperiaate. Optinen mikrofoni.
opetusohjelma, lisätty 14.12.2010
Kiteytys on prosessi, jossa metalli siirtyy nesteestä kiinteään tilaan muodostamalla kiderakenne. Kaavio sauman muodostukselle kaarihitsauksessa. Nestemetallikiteiden kasvun aloittamiseen tarvittavat keskeiset tekijät ja olosuhteet.
esitys, lisätty 26.4.2015
Lasin rakenteen (kaoottisesti järjestettävien kristalliittien muodostuminen) ja valmistusmenetelmien (sulajäähdytys, ruiskutus kaasufaasista, kiteiden pommittaminen hermosolujen toimesta) tutkimus. Tutustuminen kiteytymis- ja lasisiirtymäprosesseihin.
tiivistelmä, lisätty 18.5.2010
Oikeiden kiteiden viat, bipolaaristen transistorien toimintaperiaate. Kidehilan vääristymä interstitiaalisissa ja korvaavissa kiinteissä liuoksissa. Pintailmiöt puolijohteissa. Transistorin parametrit ja emitterin virransiirtokerroin.
Menetelmät atomin kuvaamiseen ja kuvaamiseen
Kristallirakenteet
kiteitä
Rakenteen jaksollisuus on kiteiden tyypillisin ominaisuus. Jaksottaisessa hilassa voidaan aina erottaa alkeissolu, lähetys, joka avaruudessa on helppo saada käsitys koko kiteen rakenteesta. Tietyn avaruudellisen hilan muodostuminen minkä tahansa alkuaineen tai yhdisteen toimesta riippuu pääasiassa atomien koosta ja niiden ulkokuoren elektronisesta konfiguraatiosta.
Venäläinen tiedemies E. S. Fedorov, melkein 40 vuotta ennen röntlöytämistä, laski hiukkasten mahdolliset järjestelyt kidehiloissa erilaisia aineita ja ehdotti 230 tilaryhmää. Geometrisesti vain 14 erilaista spatiaalista hilaa ovat mahdollisia, joita kutsutaan Bravais-hiloiksi ja jotka ovat taulukossa esitetyn kuuden kidejärjestelmän perusta. 2.1 ja kuvassa 2.1. Joskus he pitävät romboedristä tai trigonaalista järjestelmää (a \u003d b \u003d Kanssa; α = β = γ ≠ 90°) itsenäisenä seitsemäntenä järjestelmänä.
Jos atomit sijaitsevat vain yksikkösolun kärjessä, niin hilaa kutsutaan primitiivinen tai yksinkertainen. Jos solun pinnoilla tai tilavuudessa on atomeja, hila on monimutkainen (esimerkiksi kanta-, keho- ja kasvokeskeinen).
Kiteiset kappaleet voivat olla erillisten suurten kiteiden - yksittäiskiteiden - muodossa tai koostua suuren määrän pienten kiteiden (rakeiden) aggregaatista.
Taulukko 2.1
Kidejärjestelmien spatiaaliset hilat
| Kristallijärjestelmä | Spatiaalinen hila | Aksiaalikulmien ja aksiaaliyksiköiden välinen suhde | |
| 1. Triklinikka | Minä - yksinkertainen | a ≠ b ≠ c; α ≠ β ≠ γ ≠90° | |
| 2. Monoklininen | II - yksinkertainen III - kantakeskeinen | a ≠ b ≠ c; α = γ = 90°; β ≠90° | |
| 3. Rombinen tai ortorombinen | IV - yksinkertainen V - pohjakeskitetty VI - vartalokeskeinen VII - kasvojen keskipiste | a ≠ b ≠ c; α = β = γ = 90° | |
| 4. Kuusikulmainen | VIII - yksinkertainen IX - romboedrinen | a = b ≠ c; α = β = 90°; γ = 120° | |
| 5. Tetragonaalinen | X - yksinkertainen XI - vartalokeskeinen | a = b ≠ c; α = β = γ = 90° | |
| 6. Kuutio | XII - yksinkertainen XIII - vartalokeskeinen XIV - kasvokeskeinen | a = b = c; α = β = γ = 90° |
Riisi. 2.1. Lattices rohkea
Monikiteen tapauksessa atomit sijoittuvat jokaisen rakeen sisällä jaksoittain, mutta siirtyessään rakeesta toiseen rajapinnoilla hiukkasten säännöllinen järjestys häiriintyy.
Yksittäiskiteille on ominaista ominaisuuksien anisotropia. Monikiteisissä kappaleissa anisotropiaa ei useimmissa tapauksissa havaita, mutta erikoiskäsittelyn avulla voidaan saada teksturoituja materiaaleja, joissa on suunnattu kiteiden järjestely.
Koska yksittäiskiteet ovat anisotrooppisia, sähköisiä, mekaanisia ja muita ominaisuuksia määritettäessä on välttämätöntä osoittaa kristallografisten tasojen ja suunnan sijainti kiteissä. Tätä varten käytetään Millerin indeksejä.
Millerin indeksit
Leikkaa taso koordinaattiakseleilta segmentit OA, OB ja OS (hilajakson yksiköissä). Lasketaan niiden käänteisluvut H = 1/OA, K = 1/OB, L = 1/OC ja määritetään pienimmät kokonaisluvut samalla suhteella kuin H: K: L = h: k: l. Kokonaislukuja (hkl) kutsutaan tason Millerin indekseiksi.
Kuutiokiteissä indeksit (100) viittaavat tasoon, joka on yhdensuuntainen Y- ja Z-akselien kanssa; indeksit (010) - tasoon, joka on yhdensuuntainen X- ja Z-akselien kanssa, ja (001) - tasoon, joka on yhdensuuntainen X- ja Y-akselien kanssa. Kiteissä, joissa on ortogonaaliset akselit, nämä tasot ovat myös kohtisuorassa akseleihin nähden. X, Y ja Z.
Kiteen suuntien osoittamiseen käytetään indeksejä pienimpien toisiinsa liittyvien kokonaislukujen muodossa tietyn suunnan suuntaisen vektorin komponentteina. Toisin kuin tasojen nimeäminen, ne kirjoitetaan hakasulkeisiin. Kuutiokiteissä nämä suunnat ovat kohtisuorassa tasoon nähden, jolla on samat indeksit. X-akselin positiivinen suunta tarkoittaa , Y-akselin positiivinen suunta - , Z-akselin negatiivinen suunta - , kuution diagonaali - ja niin edelleen. Kuvassa on esitetty kristallografisten tasojen ja suuntien nimet. 2.2.
Tasot, jotka leikkaavat yhtä suuret segmentit, mutta sijaitsevat muissa oktanteissa, ovat kristallografisesti ja fysikaalis-kemiallisesti vastaavia. Ne muodostavat joukon ekvivalentteja tasoja - (hkl) tai tasojärjestelmän, jossa h, k, l voidaan kirjoittaa missä tahansa järjestyksessä ja millä tahansa määrällä miinuksia indeksien eteen. Miinus on kirjoitettu indeksin yläpuolelle.
Suunnan sijainti spatiaalisessa hilassa on helposti määritettävissä koordinaattien origoa lähinnä olevan ja annetussa suunnassa olevan atomin koordinaateista.
Vastaavien suuntien joukko tai suuntajärjestelmä on merkitty
Riisi. 2.2. Esimerkkejä kristallografisesta merkinnästä
tasot ja suunnat kuutiokiteissä
Millerin indekseillä
Esimerkkejä ongelmanratkaisusta
Esimerkki 1. Määritä sen tason indeksit, joka katkaisee janat A = 1, B = 2, C = - 4 hilan akseleilla.
Segmenttien käänteislukujen suhteet ovat 1/A: 1/B: 1/C = 1/1: 1/2: 1/(-4). Tuomme tämän suhteen kolmen kokonaisluvun suhteeseen, kertomalla yhteisellä nimittäjällä 4, lisätekijät ovat 4 ja 2. 1 / A: 1 / B: 1 / C \u003d 4: 2: (- 1). Tämä on vaadittu h, k, l. Tasoindeksit (42 ).
Esimerkki 2. Määritä janat, jotka (023) taso katkaisee hilan akseleilla.
Kirjoitamme arvot käänteisesti tason indekseille: 1/0, 1/2, 1/3. Kerrotaan yhteisellä nimittäjällä, joka on 6 (segmentit saatetaan kokonaislukuihin). Tason akseleilta leikkaamat segmentit ovat yhtä suuria kuin A \u003d, B \u003d 3, C \u003d 2. Tämä taso on yhdensuuntainen x-akselin kanssa, koska A \u003d.
Polymorfismi
Joillakin kiinteillä aineilla on kyky muodostaa ei yhtä, vaan kahta tai useampaa kiderakennetta, jotka ovat stabiileja eri lämpötiloissa ja paineissa. Tätä materiaalin ominaisuutta kutsutaan polymorfismi, ja vastaavia kiderakenteita kutsutaan polymorfisiksi muodoiksi tai allotrooppinen aineen modifikaatiot.
Normaalissa ja alemmissa lämpötiloissa stabiili muutos merkitään yleensä kirjaimella α ; muutokset, jotka ovat stabiileja korkeammissa lämpötiloissa, on merkitty kirjaimilla. β , γ jne.
Polymorfismi on laajalle levinnyt joukossa tekniset materiaalit ja on välttämätöntä niiden käsittelylle ja hyödyntämiselle.
Klassinen esimerkki polymorfismista on valkoisen tinan muunnos matalassa lämpötilassa ( β -Sn) harmaaksi ( α -Sn), joka tunnetaan alalla "tinaruttona".
Käytännön kiinnostava on hiilen polymorfismi - sen olemassaolo timantin tai grafiitin muodossa. Normaaliolosuhteissa grafiitti on vakaampi muunnelma kuin timantti. Paineen kasvaessa timantin stabiilisuus kuitenkin kasvaa, kun taas grafiitin stabiilisuus vähenee, ja riittävän korkeissa paineissa timantista tulee vakaampi. Jos samalla lämpötilaa nostetaan atomien liikkuvuuden lisäämiseksi, grafiitti voidaan muuttaa timantiksi. Keinotekoisten timanttien tuotanto perustuu tähän periaatteeseen. Neuvostoliitossa niiden teollinen tuotanto alkoi vuonna 1961. Synteesi suoritetaan noin 10 10 Pa paineessa 2000 °C:n lämpötilassa. Tällä tavalla saaduilla keinotimanteilla on suurempi lujuus ja kovuus kuin luonnonkiteillä.
2.1.5. isomorfismi
isomorfismi- tämä on kemiallisesti ja geometrisesti läheisten atomien ja ionien ja niiden yhdistelmien ominaisuus korvata toisiaan kidehilassa, jolloin muodostuu vaihtelevan koostumuksen omaavia kiteitä.
Isomorfiset pii- ja germaniumkiteet muodostavat jatkuvan sarjan korvaavia kiinteitä liuoksia. Molemmat aineet kiteytyvät timantin rakenteessa, germanium a = 0,565 nm, piin a = 0,542 nm hilajakso, jaksojen ero on alle 4 %, joten rajattoman liukoisuuden omaavien korvaavien kiinteiden liuosten muodostuminen on mahdollista , jossa germanium- ja piiatomit sijaitsevat timanttiverkossa.
Tiheys, hilajakso, kovuus seka-Si-Ge-kiteiden isomorfisessa sarjassa muuttuvat lineaarisesti. Valitsemalla erilaisia isomorfisia koostumuksia on mahdollista vaihdella näiden ja muiden puolijohdeyhdisteiden kiinteiden liuosten käyttölämpötila-alueita ja sähköfysikaalisia parametreja.
Samanlaisia tietoja.
Laajin kiteiden ryhmä ovat molekyyleistä rakennettuja kappaleita. Ioniyhdisteillä on myös tarpeeksi edustajia. Näissä tapauksissa, kuten olemme jo todenneet, ajatus kiteestä tiheästi pakattuina hiukkasina on varsin perusteltu. On kuitenkin syytä keskittyä niihin rakenteisiin, joissa atomien välisten sidosten suuntautuminen, elektronipilven poikkeama pallosymmetriasta jne. ovat syynä rakenteiden muodostumiseen, joita ei enää voida pitää niin yksinkertaisesti.
Tällaisia poikkeuksia ovat yhteisten elektronien yhdistämien atomien rakenteet.
Monissa metalleissa on rakenteita, joissa on vartalokeskeinen kuutiosolu. Näissä kiteissä jokaisella atomilla on kahdeksan naapuria, ei kahtatoista, kuten lähimmässä pallopakkauksessa. Näin esimerkiksi rautaatomit käyttäytyvät (kuva 257). Rautahila on kuutiomainen; rautaatomit sijaitsevat kuutioiden huipuissa ja keskuksissa. Litiumilla, kaliumilla, cesiumilla ja useilla muilla aineilla on sama rakenne.
Kuvassa 263 kiteisen elohopean rakennetta verrataan ihanteelliseen kuutiotiiviiseen sulkupakkaukseen. On helppo nähdä, että atomien keskusten sijainnin luonne on sama, mutta rakenteessa
elohopeaa, kerrosten väliset etäisyydet pienenivät ja yhden kerroksen atomien väliset etäisyydet kasvoivat, ikään kuin olisimme tiiviisti pakattuja hieman litistettyjä palloja.
Tällaisista, enemmän tai vähemmän "pilaantuneista" nipuista on paljon esimerkkejä. Esimerkiksi jään tapauksessa (kuva 264) suhde pallomaiseen täytteeseen menetetään kokonaan. Kunkin happiatomiparin välisen sidoksen suorittaa yksi vetyatomi. Näissä neljässä sidoksessa kukin vetyatomi putoaa kahdelle happiatomille - mikä on ristiriidassa kuvassa 2 esitetyn veden kemiallisen kaavan kanssa. 264-rakenne ei tietenkään ole. Selvyyden vuoksi "vetysidos" kuvassa on esitetty "kannaksena". Jään rakenne on hyvin löysä, kuvassa on havaittavissa suuria ”reikiä”. Jos jatkat henkisesti rakennetta piirustuksen tason yläpuolella, nämä reiät muuttuvat leveiksi kanaviksi, jotka tunkeutuvat rakenteeseen.
Jään rakenne on tärkeä poikkeus yleissääntö. Tämä ei tarkoita sitä, että harvoissa tapauksissa kiteen assimilaatio tiheään hiukkaspakkaukseen menettäisi merkityksensä.
Kuten edellä totesimme, analogia pallojen tiheän pakkauksen kanssa on täysin menetetty, kun kyseessä ovat kiteet, jotka on rakennettu atomeista, joita yhdistävät yhteiset elektronit.
Yllä kuvassa 2 esitetty sinkkisulfidirakenne. 257 on hyvin ominaista. Joidenkin elementtien rakenteet näyttävät samalta: hiili (timantti), pii, germanium, tina (valkoinen).
Tapaukset ovat mahdollisia, kun homeopolaariset sidokset muodostavat kerroksia ja atomiketjuja.
Kuvassa 265 esittää grafiitin rakenteen. Grafiitin hiiliatomit muodostavat kerrosrakenteen. Mutta nämä eivät ole tiheimmän pakkauksen kerroksia. Grafiittikerrosta on mahdotonta rakentaa vierekkäisistä palloista. Grafiitissa vahvasti sitoutuneiden atomien kerrokset ovat litteitä. Arseeni ja fosfori antavat myös tässä mielessä kerrosrakenteita, mutta kerroksen atomit eivät sijaitse samassa tasossa. Esimerkiksi
rakenteet, jotka koostuvat vahvasti sitoutuneiden atomien ketjuista, voimme tuoda harmaata seleeniä. Jokainen tämän aineen atomi on tiiviisti yhteydessä vain kahteen naapuriin. Harmaan seleenin atomit muodostavat loputtoman spiraalin, joka kiertyy suoraa linjaa pitkin. Vierekkäisten heliksien atomien väliset etäisyydet ovat paljon suuremmat kuin lähimpien atomien väliset etäisyydet samassa heliksissä.
Mattamusta pehmeä grafiitti, jolla kirjoitamme, ja kiiltävä, läpinäkyvä, kova, lasia leikkaava timantti on rakennettu samoista atomeista - hiiliatomeista. Tämä esimerkki osoittaa poikkeuksellisen selkeästi, kuinka tarkasti kiteiden ominaisuudet määräytyvät atomien keskinäisen järjestyksen perusteella. Grafiittia käytetään tulenkestävien upokkaiden valmistukseen, jotka kestävät jopa 2000-3000 °C:n lämpötiloja ja timanttipalovammoja yli 700 °C:n lämpötiloissa; timantin ominaispaino on 3,5 ja grafiitin 2,1; grafiitti johtaa sähköä, timantti ei jne.
Tämä erilaisten kiteiden muodostamisen ominaisuus ei ole ominaista vain yhdelle hiilelle. Melkein jokainen kemiallinen alkuaine kiteisessä tilassa ja mitä tahansa ainetta esiintyy useissa eri muodoissa. Tunnemme kuusi erilaista jäätä, yhdeksän erilaista rikkiä, neljä erilaista rautaa.
Huoneenlämpötilassa rautaatomit muodostavat kuutiohilan, jossa atomit sijaitsevat kuutioiden huipulla ja keskellä; jokaisella atomilla on kahdeksan naapuria. Korkeissa lämpötiloissa rautaatomit muodostavat lähimmän pakkauksen: jokaisella atomilla on kaksitoista naapuria. Rauta kahdeksalla naapurilla on pehmeää, rauta kahdellatoista naapurilla kovaa. Teräksen karkaisu kiinnittää huoneenlämmössä tiheimmän kuutiotiivisteen, joka on vakaa korkeammissa lämpötiloissa.
Jo hiilen ja raudan esimerkeistä on selvää, että saman aineen kiteiden lajikkeet ovat rakenteeltaan täysin erilaisia. Sama koskee muita aineita.
Esimerkiksi keltainen rikki muodostaa aallotettuja kahdeksan atomin renkaita kiteeseen. Toisin sanoen kiteessä näkyy kahdeksan atomin rikkimolekyyli. Punainen rikki koostuu myös tällaisista renkaista, mutta ne on käännetty toisiinsa täysin eri tavalla.
Keltainen fosfori muodostaa kuutiorakenteen, jossa on kahdeksan lähintä naapuria. Musta fosfori on kerroksellinen grafiittityyppinen rakenne.
Harmaalla tinalla on sama rakenne kuin timantilla. Valkoista tinaa voidaan henkisesti saada harmaasta, jos timanttirakenne puristuu voimakkaasti kuution akselia pitkin. Tämän litistymisen seurauksena tinaatomin lähimpien naapureiden lukumäärästä tulee kuusi neljän sijasta.
Orgaanisilla aineilla on usein myös kiteisiä muotoja. Samat molekyylit ovat järjestetty eri tavalla suhteessa toisiinsa.
