Најважније из лекције
Структура чврстих тела: Деле се на кристална (уређена решетка, правилан облик) и аморфна (неуређена структура, прехлађене течности: стакло, пластика).
Кристална решетка и елементарна ћелија: Кристална решетка је правилан просторни распоред честица, а елементарна ћелија је основни део чијим се понављањем она гради.
Полиморфизам: Способност исте супстанце да гради различите кристалне решетке, што доводи до потпуно различитих својстава (пример: дијамант и графит).
Анизотропија: Зависност физичких особина од правца посматрања. Карактеристична је за монокристале, док су поликристали због хаотичне оријентације зрна изотропни.
Кристална решетка и елементарна ћелија: Кристална решетка је правилан просторни распоред честица, а елементарна ћелија је основни део чијим се понављањем она гради.
Полиморфизам: Способност исте супстанце да гради различите кристалне решетке, што доводи до потпуно различитих својстава (пример: дијамант и графит).
Анизотропија: Зависност физичких особина од правца посматрања. Карактеристична је за монокристале, док су поликристали због хаотичне оријентације зрна изотропни.
Код чврстих тела молекули су чврсто везани јаким међумолекулским силама и не могу мењати свој релативни положај у односу на суседне молекуле. Према правилности унутрашње структуре, чврста тела се деле на:
Кристална тела (кристали): имају строго уређену унутрашњу структуру где су честице распоређене на правилним растојањима.
Аморфна тела: немају уређену унутрашњу структуру; по структури су слична течностима са веома јаким међумолекулским силама (често се посматрају као прехлађене течности).
Кристалне супстанце: кухињска со (\(\text{NaCl}\)), лед, дијамант, метали.
Аморфне супстанце: стакло, пластика, асфалт.
Аморфне супстанце: стакло, пластика, асфалт.
Зашто пахуљица снега или кристал кухињске соли имају правилан геометријски облик, док комад стакла при ломљењу даје неправилне ивице?
Макроскопски правилан облик кристала (лед, со) директна је последица строге правилности и симетрије њихове унутрашње микроскопске структуре. Стакло је аморфна супстанца и нема уређену унутрашњу структуру, па се ломи неправилно.
Кристална решетка: просторна структура настала правилним периодичним распоредом честица (атома, јона или молекула) у простору.
Јединична (елементарна) ћелија: најмањи део кристалне решетке чијим се просторним понављањем гради цео кристал. Она представља основни градивни елемент кристала.
У кристалу дијаманта сваки атом угљеника правилан је центар тетраедра и везан је са четири суседна атома угљеника, градећи изузетно чврсту кристалну решетку.
Полиморфизам је појава да се једна иста хемијска супстанца може јавити у два или више различитих кристалних облика (са различитим унутрашњим структурама).
Различита кристална структура доводи до потпуно различитих физичких особина супстанце (тврдоћа, електрична и топлотна проводљивост, оптичке особине).
Дијамант и графит су изграђени од исте супстанце – чистог угљеника (\(\text{C}\)):
- Дијамант: просторна тетраедарска решетка; најтврђи природни материјал, прозиран, изолатор.
- Графит: слојевита решетка; мекан и лако ломљив, непрозиран, проводи електричну струју.
Анизотропија: особина чврстог тела да му се физичке особине (нпр. проводљивост топлоте, брзина ширења светлости, механичка чврстоћа) разликују дуж различитих праваца у простору.
Монокристали: кристали са непрекидном кристалном решетком кроз целу запремину. Они испољавају анизотропност.
Поликристали: тела састављена од великог броја ситних, неправилно спојених монокристала (зрнаста структура). Због хаотичне оријентације кристалита, поликристали као целина нису анизотропни (изотропни су). Већина метала у природи су поликристали.
Зашто комад метала (поликристал) у целини нема анизотропне особине иако су сва његова појединачна кристална зрна анизотропна?
Поликристал се састоји од огромног броја ситних монокристала који су просторно оријентисани у свим могућим смеровима насумично. Због тога се анизотропност појединачних зрна усредњава и поништава на нивоу целог тела.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Разврстај следеће супстанце на кристалне и аморфне: пластика, кухињска со, асфалт, лед, стакло, бакар.
- Кристалне супстанце: кухињска со, лед, бакар (метал).
- Аморфне супстанце: пластика, асфалт, стакло.
Задатак 2 (средњи): Шта је елементарна ћелија и како њен облик утиче на макроскопски изглед кристала?
Елементарна (јединична) ћелија је најмањи просторни део кристалне решетке чијим се правилним понављањем гради целокупно кристално тело. Пошто се у свим правцима понавља иста симетрија елементарне ћелије, кристал на макроскопском нивоу задржава правилан геометријски и симетричан облик.
Задатак 3 (средњи): И дијамант и графит су сачињени искључиво од атома угљеника (\(\text{C}\)). Објасни зашто дијамант сече стакло и прозиран је, док се графит лако ломи, љушти и оставља траг на папиру. Како се зове ова појава?
Разлика у особинама потиче од различите унутрашње кристалне структуре (распореда атома угљеника и међуатомских веза). У дијаманту атоми граде чврсту тетраедарску решетку у свим правцима, док у графиту граде паралелне равни које слабо међусобно делују и лако клизе једна преко друге. Ова појава назива се полиморфизам.
Задатак 4 (тежак): Која је суштинска разлика између монокристала и поликристала у погледу простирања физичких појава (нпр. провођења топлоте) дуж различитих праваца?
Код монокристала постоји јединствена просторна уређеност кроз цело тело, па се физичке особине разликују у различитим правцима – испољава се анизотропија.
Код поликристала тело је састављено од мноштва ситних кристала чије су решетке насумично усмерене, па се мерена својства у свим правцима уједначавају (изотропија на макронивоу).
Код поликристала тело је састављено од мноштва ситних кристала чије су решетке насумично усмерене, па се мерена својства у свим правцима уједначавају (изотропија на макронивоу).
