Lär dig hur formen på kristallerna bestämmer de olika mineralerna i familjer Mineraler kristalliserar enligt ett av sju motiv, så kallade kristallsystem. Skapad och producerad av QA International. QA International, 2010. Alla rättigheter förbehållna. www.qa-international.com Se alla videor för den här artikeln
Kristall , vilket som helst fast material i vilket komponentatomerna är ordnade i ett bestämt mönster och vars ytregelbundenhet återspeglar dess inre symmetri.
Definitionen av ett fast ämne verkar uppenbart; en solid anses allmänt vara hård och fast. Vid inspektion blir dock definitionen mindre okomplicerad. En smörkub är till exempel hård efter att ha lagrats i kylskåp och är helt klart en fast substans. Efter att ha stannat på köksbänken en dag blir samma kub ganska mjuk och det är oklart om smöret fortfarande ska betraktas som ett fast ämne. Många kristaller beter sig som smör genom att de är hårda vid låga temperaturer men mjuka vid högre temperaturer. De kallas fasta ämnen vid alla temperaturer under smältpunkten. En möjlig definition av ett fast ämne är ett objekt som behåller sin form om det lämnas ostört. Den relevanta frågan är hur länge objektet behåller sin form. En mycket viskös vätska behåller sin form i en timme men inte ett år. Ett fast ämne måste hålla sin form längre än så.
De grundläggande enheterna av fasta ämnen är antingen atomer eller atomer som har kombinerats i molekyler. En atoms elektroner rör sig i banor som bildar en skalstruktur runt kärnan. Skalen fylls i en systematisk ordning, där varje skal endast rymmer ett litet antal elektroner. Olika atomer har olika antal elektroner, som är fördelade i en karakteristisk elektronisk struktur av fyllda och delvis fyllda skal. Arrangemanget av en atoms elektroner bestämmer dess kemiska egenskaper. Fastämnens egenskaper är vanligtvis förutsägbara utifrån deras egenskaper utgör Atomer och molekyler, och de olika skalstrukturerna hos atomer är därför ansvariga för mångfald av fasta ämnen.
vilken dag drabbade orkanen Katrina New Orleans
Alla ockuperade skal av argonatomen (Ar), till exempel, är fyllda, vilket resulterar i en sfärisk atomform. I fast argon är atomerna ordnade enligt den närmaste packningen av dessa sfärer. Järnatomen (Fe) har däremot ett elektronskal som bara delvis fylls, vilket ger atomen ett magnetiskt nettomoment. Således är kristallint järn en magnet. Den kovalenta bindningen mellan två kolatomer (C) är den starkaste bindningen som finns i naturen. Detta starka band är ansvarigt för att göra diamanten till den hårdaste fasta substansen.
Ett fast ämne är kristallint om det har lång räckvidd. När en atoms och dess grannars positioner är kända vid en tidpunkt är platsen för varje atom känd exakt i hela kristallen. De flesta vätskor saknar långväga ordning, även om många har kort räckvidd. Kort räckvidd definieras som atomens första eller näst närmaste grannar. I många vätskor är de första grannatomerna anordnade i samma struktur som i motsvarande fasta ämne fas . På avstånd som är många atomer borta blir emellertid atomernas positioner okorrelerade. Dessa vätskor, såsom vatten, har kort räckvidd men saknar lång räckvidd. Vissa vätskor kan ha kort räckvidd i en riktning och lång räckvidd i en annan riktning; dessa speciella ämnen kallas flytande kristaller. Massiva kristaller har både kort räckvidd och lång räckvidd.
Torrsubstanser som har kort räckvidd men saknar lång räckvidd kallas amorfa. Nästan vilket material som helst kan tillverkas amorf genom snabb stelning från smältan (smält tillstånd). Detta tillstånd är instabilt och det fasta ämnet kommer att kristallisera med tiden. Om tidsskalan för kristallisation är år, verkar det amorfa tillståndet stabilt. Glasögon är ett exempel på amorfa fasta ämnen. I kristallint kisel (Si) är varje atom tetraedrisk bunden till fyra grannar. I amorft kisel (a-Si) existerar samma kortdistansordning, men bindningsriktningarna ändras på avstånd längre bort från vilken atom som helst. Amorft kisel är en typ av glas . Quasicrystals är en annan typ av fast ämne som saknar långväga ordning.
De flesta fasta material som finns i naturen finns i polykristallin form snarare än som en enda kristall. De består faktiskt av miljoner korn (små kristaller) packade ihop för att fylla hela utrymmet. Varje enskild säd har en annan riktning än sina grannar. Även om långväga ordning existerar inom en korn, ändrar ordningen riktningen vid gränsen mellan korn. En typisk bit järn eller koppar (Cu) är polykristallin. Enstaka kristaller av metaller är mjuka och formbar medan polykristallina metaller är hårdare och starkare och är mer användbara industriellt. De flesta polykristallina material kan göras till stora enstaka kristaller efter långvarig värmebehandling. Tidigare skulle smeder värma en metallbit för att göra den smidig: värme får några korn till att bli stora genom att införliva mindre. Smedarna skulle böja den mjukade metallen i form och sedan slå den en stund; bultningen skulle göra det polykristallint igen och öka dess styrka.
Kristaller klassificeras i allmänna kategorier, såsom isolatorer, metaller, halvledare och molekylära fasta ämnen. En enda kristall av en isolator är vanligtvis transparent och liknar en bit glas. Metaller är glänsande såvida de inte har rostat. Halvledare är ibland blanka och ibland transparenta men är aldrig rostiga. Många kristaller kan klassificeras som en enda typ av fast ämne, medan andra har mellanliggande beteende. Kadmiumsulfid (CdS) kan framställas i ren form och är en utmärkt isolator; när föroreningar läggs till kadmiumsulfid blir det en intressant halvledare. Vismut (Bi) verkar vara en metall, men antalet elektroner som är tillgängliga för elektrisk ledning liknar det för halvledare. I själva verket kallas vismut en halvmetall. Molekylära fasta ämnen är vanligtvis kristaller bildade från molekyler eller polymerer. De kan vara isolerande, halvledande eller metalliska, beroende på typen av molekyler i kristallen. Nya molekyler syntetiseras kontinuerligt och många görs till kristaller. Antalet olika kristaller är enormt.
