Мир кристаллов

| Категория реферата: Рефераты по химии
| Теги реферата: реферат театр, рефераты,
| Добавил(а) на сайт: Kapiton.

Люди, посвящающие свою жизнь кристаллу, часто воспринимают его живым. Во всяком случае, они говорят о нём как о живом существе.

Металловеды говорят об усталости металлического кристалла, о его старении, способности отдыхать, издавать звуки.

Геологи говорят о памяти минерала, о его способности разумно приспосабливаться к внешним условиям.

Учёные не заблуждаются по поводу умения кристалла толково рассказывать свою биографию или обнаруживать эмоции, но атмосфера личного отношения с природой придаёт поиску необходимую для них романтическую окраску.

Жидким кристаллам не повезло. Хотя их открытие совпало с моментом, когда закладывался фундамент здания современной физики, но только сейчас, приподнимая это здание за угол, пытаются поставить жидкие кристаллы на своё законное место. А их место именно в фундаменте! Ведь за всю историю, с глубокой древности до наших дней, человеку не удавалось выйти за пределы трёх понятий, описывающих, казалось бы, все состояния материи: газ, жидкое и твёрдое тело.

Заслуга великого немецкого учёного заключалась в том, что он усмотрел главный принцип развития: в единстве и борьбе противоположных начал. Спустя столетия человек с большим трудом признал, что электрон – это частица и волна одновременно, что масса и энергия едины, что свойства кристалла и жидкости могут совместиться в одном веществе – жидком кристалле.

Вместе с появлением электронных приборов с жидко кристаллическим табло и циферблатными (часы, калькуляторы, электронные словари и т.д.), наступил реносанс в физике и химии жидких кристаллов. Активно исследуется их строение, во всех аспектах изучается тягучесть, создаются новые вещества, в которых открывается множество необычных явлений, вызванных действием внешних сил (электрического поля и т.д.)

Наше глубокое убеждение состоит в том, что как в науке о жидких кристаллах, так и в технических аспектах, связанных с их применением, мы стоим лишь в начале пути. И камень, случайно выкатившийся из фундамента физики, будет поставлен на своё место.

2. Признаки жизни кристалла.

Жизнь кристаллов многокрасочна и не всеми красками каждый кристалл обязан отсвечивать. Иные признаки жизни, вообще говоря, могут и не обнаруживаться в кристалле по причине простой и очень уважительной: эти признаки ему не свойственны. Существуют, однако, непременные признаки, которых не быть в кристалле не может. Во-первых, если кристаллы находятся при некоторой конечной температуре, составляющие его атомы или молекулы обязаны совершать тепловые колебания. Лучше скажем так: они обязаны участвовать в комбинированном колебательном движении всего ансамбля атомом, образующих кристалл. Интенсивность этого движения растёт с температурой. Во- вторых, атомы обязаны принимать участие ещё в иных колебания, интенсивность которых от температуры не зависит. В- третьих, атомы в кристалле, подчиняясь законам термодинамики, обязаны блуждать по решётке, иногда меняя временные позиции осёдлости.
Попросту говоря, они обязаны диффундировать. И, в-четвёртых, все электроны, имеющиеся в кристалле, обязаны непрерывно двигаться.

Люди разгадали те законы природы, которым подчиняются кристаллы, обнаруживая различные «признаки жизни».

Мы должны восхищаться мудростью и проницательностью людей, разгадавших эти законы.

2.1. Нулевые колебания.

В начале о термине «нулевые колебания». Речь идет о тех колебаниях атомов кристаллической решетки, которые происходят тогда, когда температура кристалла становится равной нулю. Они происходят и при иной, более высокой температуре, одновременно с обычными, классическими колебаниями, которые при нулевой температуре замереть. Классические – замирающие, а нулевые или квантовые, остаются в чистом виде. Они не чувствительны к температуре! Они неуничтожимы! Они – непременный признак жизни кристалла.

И так, один из неприятных признаков жизни кристалла – нулевые колебания составляющих его атомов. Нам живущим в мире «нормальных условий» и «классических» проявлений законов природы, легко воспринять факт существования тепловых колебаний: более высокая температура колебания активнее, при определённой температуре колебания могут стать настолько активными, что кристалл расплавится.

Нулевые колебания себя обнаруживают во многих физических явлениях, главным образом в так называемых «квантовых кристаллах», у которых амплитуда нулевых колебаний велика.

Это – кристаллы, для которых характерна малая энергия связи, и существуют они в области низких температур. Благодаря активным нулевым колебаниям, эти кристаллы обладают аномальными механическими свойствами. А недавно физики обнаружили, что в кристаллах изотопов Гелия вблизи, происходит так называемая «квантовая диффузия», при которой коэффициент диффузии растёт с понижением температуры. Удивительно? Удивительно, но факт!

1. Мир кристаллов.

Кристаллы встречаются нам повсюду. Мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, обрабатываем кристаллы на заводах, создам приборы и изделия из кристаллов; проникаем в тайны строения кристаллов.

Что же такое кристалл?

Кристаллом называется тело, обладающее периодической атомной молекулярной или ионной структурой.

1.1. Кристаллы льда и снега.

Кристаллы замерзающей воды, то есть лёд и снег, известны всем. Эти кристаллы почти полгода покрывают необозримые пространства Земли, лежат на вершинах гор и сползают с них ледниками, плавают айсбергами в океанах.
Ледяной покров реки, массив ледника или айсберга – это, конечно, не один большой кристалл. Плотная масса льда обычно поликристаллическая, то есть состоит из множества отдельных кристаллов; их не всегда различишь, потому что они мелкие и все срослись вместе. Иногда эти кристаллы можно различить в тающем льду.

Каждый отдельный кристаллик льда, каждая снежинка, хрупка и мала.
Часто говорят, что снег падает, как пух. Но даже это сравнение, можно сказать, слишком «тяжёлое»: снежинка гораздо легче, чем пушинка. Десяток тысяч снежинок составляют вес одной копейки. Но, соединяясь в огромных количествах вместе, снежные кристаллы могут остановить поезд, образовав снежные завалы.

1.2. Кристаллы в облаках.