§ 7. Будова і ўласцівасці цвёрдых цел
У паўсядзённым жыцці мы лічым цвёрдым любое цела, якое захоўвае форму і аб’ём пры адсутнасці знешніх уздзеянняў, напрыклад целы, вырабленыя з металаў, пластмасы, лёду, шкла. Цвёрдыя целы падзяляюць на дзве групы, якія адрозніваюцца па сваіх уласцівасцях: крышталічныя і аморфныя. У чым адрозненне паміж крышталічнымі цвёрдымі целамі і аморфнымі?
Крышталі. Да крышталічных цел адносяць мінералы, напрыклад павараную соль, медны купарвас, кварц, галын (мал. 40), горны хрусталь і металы ў цвёрдым стане.
Крышталі — цвёрдыя целы, атамы, іоны або малекулы якіх выконваюць цеплавыя ваганні каля пэўных, упарадкаваных у прасторы становішчаў раўнавагі.
Упарадкаванае размяшчэнне часціц цвёрдага крышталічнага цела абумоўлівае яго правільную геаметрычную форму, у выніку чаго паверхня крышталя ўтворана плоскімі гранямі (мал. 41).
Часціцы крышталя ўтрымліваюцца на пэўнай усярэдненай адлегласці адна ад адной (∼ 0,1 нм) сіламі міжатамнага і міжмалекулярнага ўзаемадзеянняў. Нягледзячы на цеплавыя ваганні, яны ўтвараюць упарадкаваную прасторавую структуру. Геаметрычнай выявай гэтай структуры з’яўляецца крышталічная рашотка. Вузлы крышталічнай рашоткі — гэта становішчы ўстойлівай раўнавагі, адносна якіх вагаюцца часціцы (іоны, атамы або малекулы), што ўтвараюць крышталь.
Асновай будовы крышталя з’яўляецца так званая элементарная крышталічная ячэйка — шматграннік найменшых памераў, паслядоўным пераносам без змены арыентацыі якога разам з часціцамі, што знаходзяцца ўнутры гэтага шматгранніка, можна пабудаваць увесь крышталь.
На малюнку 42 паказаны самыя простыя элементарныя ячэйкі: кубічныя (а — прымітыўная, б — аб’ёмна-цэнтраваная, в — гранецэнтраваная) і гексаганальная прызма (г).
У крышталічных целах упарадкаванае размяшчэнне часціц паўтараецца ва ўсім аб’ёме крышталя, таму гавораць, што ў крышталі існуе далёкі парадак у размяшчэнні часціц.
Цікава ведаць
Каб зразумець, чаму ў крышталічных целах існуе ўпарадкаванае размяшчэнне часціц, правядзём дослед. Насыплем на ўвагнутае шкло аднолькавыя маленькія шарыкі (мал. 43, а) і злёгку страсянём іх некалькі разоў. Можна ўбачыць, што шарыкі размесцяцца на шкле ў строгім парадку (мал. 43, б). Шарыкі знаходзяцца ў самым нізкім з магчымых становішчаў, што адпавядае мінімуму іх патэнцыяльнай энергіі ў гравітацыйным полі Зямлі.
Крышталічная структура таксама звязана з мінімумам патэнцыяльнай энергіі, гэта значыць, што пры ўтварэнні крышталёў часціцы самаадвольна размяшчаюцца так, каб патэнцыяльная энергія іх узаемадзеяння была мінімальная.