Талст, эрдэнийн чулууг хараад хүн энэ нууцлаг гоо үзэсгэлэн хэрхэн гарч ирсэн, байгалийн ийм гайхалтай бүтээлүүд хэрхэн бүтээдгийг ойлгохыг хүсдэг. Тэдний өмч хөрөнгийн талаар илүү ихийг мэдэх хүсэл эрмэлзэл байдаг. Эцсийн эцэст, байгалийн хаана ч байхгүй, дахин давтагдах тусгай талст бүтэц нь тэдгээрийг үнэт эдлэлээс эхлээд шинжлэх ухаан, техникийн хамгийн сүүлийн үеийн нээлт хүртэл хаана ч ашиглах боломжийг олгодог.
Болор эрдсүүдийн судалгаа
Талстуудын бүтэц, шинж чанар нь маш олон талт тул эдгээр үзэгдлийг судлах, судлах чиглэлээр тусдаа шинжлэх ухаан болох минералоги ажилладаг. Оросын нэрт академич Александр Евгеньевич Ферсман болор ертөнцийн олон талт байдал, хязгааргүйд маш их уусч, гайхсан тул энэ сэдвээр аль болох олон хүний оюун ухааныг татахыг хичээсэн. "Эрдэс судлалын зугаа цэнгэл" номондоо тэрээр ашигт малтмалын нууцтай танилцаж, эрдэнийн ертөнцөд орохыг урам зоригтой, халуунаар уриалсан:
Би чамайг үнэхээр хүсч байнасэтгэл татах. Чамайг уулс, карьер, уурхай, уурхайг сонирхож эхэлснээр ашигт малтмалын цуглуулга цуглуулж, бидэнтэй хамт хотоос хол, голын урсгал, тэнд байгаа газар руу явахыг хүсч байна. өндөр чулуурхаг эрэг, уулын орой эсвэл чулуурхаг далайн эрэг хүртэл чулуу хагарч, элс олборлож, эсвэл хүдэр дэлбэрч байна. Тэнд та бид хоёр хаана ч хамаагүй хийх зүйлээ олох болно: үхсэн хад, элс, чулуун дунд бид бүх дэлхийг захирч, бүх ертөнцийг бүтээдэг байгалийн агуу хуулийг уншиж сурах болно.
Физик бол аливаа хатуу биет бол талстыг судалдаг. Хими нь талстуудын молекулын бүтцийг судалж, аливаа металл талст бүтэцтэй гэсэн дүгнэлтэд хүрдэг.
Болорын гайхалтай шинж чанарыг судлах нь орчин үеийн шинжлэх ухаан, технологи, барилгын салбар болон бусад олон салбарыг хөгжүүлэхэд чухал ач холбогдолтой юм.
Болорын үндсэн хуулиуд
Хүмүүс болорыг хараад хамгийн түрүүнд анзаардаг зүйл бол түүний хамгийн тохиромжтой олон талт хэлбэр боловч энэ нь ашигт малтмал, металлын гол шинж чанар биш юм.
Болорыг жижиг хэсгүүдэд хуваахад хамгийн тохиромжтой хэлбэрээс юу ч үлдэхгүй, харин ямар ч хэлтэрхий өмнөх шигээ болор хэвээр үлдэнэ. Кристалын бусдаас ялгарах шинж чанар нь гадаад үзэмж биш, харин дотоод бүтцийн онцлог юм.
Тэгш хэмтэй
Болорыг судлахдаа хамгийн түрүүнд санаж, анхаарах зүйл бол үзэгдэл юмтэгш хэм. Энэ нь өдөр тутмын амьдралд өргөн тархсан байдаг. Эрвээхэйний далавч нь тэгш хэмтэй, хагасаар нугалсан цаасан дээрх толбоны дардас юм. Тэгш хэмтэй цасан талстууд. Зургаан өнцөгт цасан ширхэг нь зургаан тэгш хэмийн хавтгайтай. Цасан ширхгийн тэгш хэмийн хавтгайг дүрсэлсэн дурын шугамын дагуу зургийг гулзайлгаснаар та түүний хоёр талыг өөр хоорондоо нэгтгэж болно.
Тэгш хэмийн тэнхлэг нь дүрсийг эргэн тойронд нь тодорхой өнцгөөр эргүүлснээр тухайн зургийн тохиромжтой хэсгүүдийг хооронд нь нэгтгэх боломжтой байдаг ийм шинж чанартай байдаг. Зургийг эргүүлэхэд тохиромжтой өнцгийн хэмжээнээс хамааран талстуудад 2, 3, 4, 6-р эрэмбийн тэнхлэгүүдийг тодорхойлно. Ийнхүү цасан ширхгүүдэд зургадугаар эрэмбийн тэгш хэмийн нэг тэнхлэг байдаг бөгөөд энэ нь зургийн хавтгайд перпендикуляр байна.
Тэгш хэмийн төв гэдэг нь зургийн хавтгай дээрх ижил зайд эсрэг чиглэлд тухайн зургийн ижил бүтцийн элементүүд байрладаг цэг юм.
Дотор нь юу байна?
Талстуудын дотоод бүтэц гэдэг нь зөвхөн талстуудад өвөрмөц дарааллаар молекул ба атомуудын нэгдэл юм. Микроскопоор ч харагдахгүй бол бөөмсийн дотоод бүтцийг яаж мэдэх вэ?
Үүнд Рентген туяаг ашигладаг. Тэдгээрийг тунгалаг талстуудад ашигласнаар Германы физикч М. Лауэ, Английн физикч аав хүү Брагг, Оросын профессор Ю. Вольф нар талстуудын бүтэц, бүтцийг судлах хуулиудыг тогтоожээ.
Бүх зүйл гэнэтийн бас гэнэтийн байсан. Самомолекулын бүтцийн тухай ойлголт нь бодисын талст төлөвт хамаарахгүй болсон.
Жишээ нь хоолны давс гэх мэт алдартай бодис нь NaCl молекулын химийн найрлагатай байдаг. Кристалд хлор, натрийн бие даасан атомууд нь бие даасан молекулуудыг нэгтгэдэггүй, харин орон зайн эсвэл болор тор гэж нэрлэгддэг тодорхой тохиргоог үүсгэдэг. Хлор, натрийн хамгийн жижиг хэсгүүд нь цахилгаанаар холбогддог. Давсны болор тор нь дараах байдлаар үүсдэг. Натрийн атомын гаднах бүрхүүлийн валентийн электронуудын нэг нь хлорын атомын гаднах бүрхүүлд ордог бөгөөд хлорын гурав дахь давхаргад найм дахь электрон байхгүйгээс бүрэн дүүрдэггүй. Тиймээс болор дахь натри ба хлорын аль алиных нь ион бүр нэг молекулд хамааралгүй, харин бүхэл бүтэн талст юм. Хлорын атом нь нэг валент учраас өөртөө зөвхөн нэг электроныг холбож чаддаг. Гэхдээ талстуудын бүтцийн онцлог нь хлорын атомыг зургаан натрийн атомаар хүрээлэхэд хүргэдэг бөгөөд тэдгээрийн аль нь хлортой электрон нэгдэхийг тодорхойлох боломжгүй юм.
Хүнсний давсны химийн молекул болон талст нь огт ижил зүйл биш болох нь харагдаж байна. Нэг талст бүхэлдээ нэг аварга молекул шиг.
Сараа тор - зөвхөн загвар
Орон зайн торыг болор бүтцийн бодит загвар болгон авах үед алдаа гарахаас зайлсхийх хэрэгтэй. Тор - талстуудын бүтэц дэх энгийн бөөмсийн холболтын жишээний нөхцөлт дүрсний нэг төрөл. Бөмбөлөг хэлбэртэй сүлжээний холболтын цэгүүдЭнэ нь атомуудыг дүрслэх боломжийг олгодог бөгөөд тэдгээрийг холбосон шугамууд нь тэдгээрийн хоорондох холбох хүчний ойролцоо дүрс юм.
Бодит байдал дээр болор доторх атомуудын хоорондын зай хамаагүй бага байдаг. Энэ нь түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нягт савлагаа юм. Бөмбөг бол атомын ердийн тэмдэглэгээ бөгөөд үүнийг ашиглах нь нягт савлах шинж чанарыг амжилттай тусгах боломжийг олгодог. Бодит байдал дээр атомуудын энгийн холбоо байдаггүй, гэхдээ тэдгээрийн бие биентэйгээ хэсэгчлэн давхцдаг. Өөрөөр хэлбэл болор торны бүтцэд байгаа бөмбөгний дүрс нь тодорхой болгох үүднээс атомын электронуудын үндсэн хэсгийг агуулсан ийм радиустай бөмбөрцөг дүрслэгдсэн байна.
Хүч чадлын амлалт
Эсрэг цэнэгтэй хоёр ионы хооронд цахилгаан татах хүч бий. Энэ нь ширээний давс гэх мэт ионы талстуудын бүтэц дэх холбогч юм. Гэхдээ хэрэв та ионуудыг ойртуулах юм бол тэдгээрийн электрон тойрог замууд хоорондоо давхцаж, ижил цэнэгтэй бөөмсийн түлхэх хүч гарч ирнэ. Кристал дотор ионуудын тархалт нь түлхэх болон татах хүч тэнцвэртэй байхаар талст хүчийг хангадаг. Энэ бүтэц нь ионы талстуудад түгээмэл байдаг.
Мөн алмаз ба бал чулууны болор торонд нийтлэг (хамтын) электронуудын тусламжтайгаар атомуудын холболт байдаг. Ойр зайтай атомууд нь нэг болон хөрш атомын аль алиных нь цөмийг тойрон эргэдэг нийтлэг электронуудтай.
Иймэрхүү холбоо бүхий хүчний онолыг нарийвчлан судлах нь нэлээд хэцүү бөгөөд квант механикийн салбарт оршдог.
Металлын ялгаа
Металл талстуудын бүтэц нь илүү төвөгтэй байдаг. Металлын атомууд боломжтой гадаад электронуудыг амархан өгдөг тул талстыг бүхэлд нь чөлөөтэй хөдөлгөж, дотор нь электрон хий гэж нэрлэгддэг бодисыг үүсгэдэг. Ийм "тэнүүчлэх" электронуудын ачаар металлын ембүүгийн бат бөх байдлыг хангах хүчийг бий болгодог. Бодит металлын талстуудын бүтцийг судлах нь метал ембүүг хөргөх аргаас хамааран гадаргуу, цэг, шугаман гэсэн согогийг агуулж болохыг харуулж байна. Ийм согогийн хэмжээ нь хэд хэдэн атомын диаметрээс хэтрэхгүй боловч болор торыг гажуудуулж, металл дахь диффузийн процесст нөлөөлдөг.
Болор өсөлт
Илүү ойлгомжтой болгохын тулд талст бодисын өсөлтийг тоосгоны бүтцийг босгох байдлаар илэрхийлж болно. Хэрэв дуусаагүй өрлөгийн нэг тоосго болорын салшгүй хэсэг гэж үзвэл болор хаана ургахыг тодорхойлох боломжтой. Кристалын энергийн шинж чанар нь эхний тоосгон дээр тавьсан тоосго нь нэг талаас - доороос таталцлыг мэдрэх болно. Хоёр дахь нь хоёр талаас, гурав дахь нь - гурваас нь тавихад. Талсжих явцад - шингэн төлөвөөс хатуу төлөвт шилжих үед - энерги (хайлуулах дулаан) ялгардаг. Системийн хүч чадлыг нэмэгдүүлэхийн тулд түүний боломжит энерги хамгийн бага байх ёстой. Тиймээс талстуудын өсөлт нь давхарга давхаргад тохиолддог. Эхлээд онгоцны эгнээ, дараа нь бүхэл бүтэн онгоц, дараа нь дараагийнх нь баригдаж эхэлнэ.
Шинжлэх ухаанталстууд
Кристаллографийн үндсэн хууль - талстуудын шинжлэх ухаан нь болор нүүрний янз бүрийн хавтгай хоорондын бүх өнцөг үргэлж тогтмол бөгөөд ижил байдаг гэж хэлдэг. Өсөн нэмэгдэж буй болор хичнээн гажигтай байсан ч түүний нүүрний хоорондох өнцөг нь энэ төрөлд хамаарах ижил утгыг хадгалдаг. Хэмжээ, хэлбэр, тоо зэргээс үл хамааран ижил болор хавтгайн нүүр нь урьдаас тогтоосон ижил өнцгөөр үргэлж огтлолцдог. Өнцгийн тогтмол байдлын хуулийг М. В. Ломоносовыг 1669 онд байгуулж, талстуудын бүтцийг судлахад томоохон үүрэг гүйцэтгэсэн.
Анизотропи
Болор үүсэх үйл явцын онцлог нь анизотропийн үзэгдэл - өсөлтийн чиглэлээс хамааран өөр өөр физик шинж чанаруудтай холбоотой юм. Нэг талстууд нь цахилгаан, дулаан, гэрлийг өөр өөр чиглэлд өөр өөрөөр дамжуулдаг бөгөөд хүч чадал нь тэгш бус байдаг.
Тиймээс ижил атомтай ижил химийн элемент өөр өөр талст тор үүсгэж болно. Жишээлбэл, нүүрстөрөгч нь алмаз болон бал чулуу болж талсжих боломжтой. Үүний зэрэгцээ алмааз нь ашигт малтмалын дунд хамгийн их бат бөх байдгийн жишээ бөгөөд бал чулуу нь цаасан дээр харандаагаар бичихэд хайрсаасаа амархан гардаг.
Ашигт малтмалын гадаргуугийн өнцгийг хэмжих нь тэдгээрийн мөн чанарыг тодорхойлоход практик ач холбогдолтой.
Үндсэн онцлог
Талстуудын бүтцийн онцлогийг мэдэж авсны дараа бид тэдгээрийн үндсэн шинж чанаруудыг товч тайлбарлаж болно:
- Анизотропи - янз бүрийн чиглэлд жигд бус шинж чанарууд.
- Нэгдмэл байдал - анхан шатныталстуудын бүрдэл хэсгүүд, ижил зайтай, ижил шинж чанартай байна.
- Өөрийгөө зүсэх чадвар - ургахад тохиромжтой орчинд байгаа болорын аливаа хэлтэрхий нь олон талт хэлбэрийг авч, энэ төрлийн талстуудад тохирсон нүүрээр бүрхэгдсэн байх болно. Энэ шинж чанар нь болорыг тэгш хэмээ хадгалах боломжийг олгодог.
- Хайлах цэгийн өөрчлөлтгүй байдал. Ашигт малтмалын орон зайн торыг устгах, өөрөөр хэлбэл талст бодис хатуу төлөвөөс шингэн төлөвт шилжих нь үргэлж ижил температурт явагддаг.
Болор гэдэг нь тэгш хэмт олон талт хэлбэрийн байгалийн хэлбэрийг авсан хатуу биет юм. Орон зайн тор үүсэх замаар тодорхойлогддог талстуудын бүтэц нь хатуу биетийн электрон бүтцийн онолыг физикт хөгжүүлэх үндэс суурь болсон. Ашигт малтмалын шинж чанар, бүтцийг судлах нь практикийн чухал ач холбогдолтой.
