Кристалдардың физикалық қасиеттері

Кристалдардың физикалық қасиеттері. Кристалдардың Ішкі структурасының заңды тәртіптілігіне байланысты олардың физикалық қасиеттері де әр бағытында әр түрлі болады. Мұндай заттарды анизотроп заттар деп атағанбыз. Кристалдардың көпшілігі осы анизотроп затқа жатады. Барлық бағыттарында физикалық қасиеті бірдей заттарды изотроп заттар дегенбіз. Аморф заттар мен куб формалас кристалдар осы нзотроп заттар қатарына жатады. Анизотроп кристалдыд сәуле, жылу, дыбыс өткізгіштік қасиеті, қаттылық , серпімділік, жарылғыштық , ерігіштік қасиеттері әр бағытында әр түрлі келеді. Мысалы, оның бір бағытында сәуле шапшаң өтсе, екінші бағытында шабан өтеді т. т. Кристалдардың осы қасиеттерін қазіргі техникада, ғылымда және өндірісте көп пайдаланады. Сондықтан кристалдардың бірнеше физикалық қасиеттерін қарастырайық .

Кристалдардың жымдастығы

Кристалдардың белгілі бір бағыттағы жазық бет бойынша параллель болып жарылуын оның жымдастығы деп атайды. Әр түрлі структуралы кристалдардың жымдастық қасиеттері де әр түрлі болады. Мысалы, слюдалардың жымдастығы айрықша жақсы. Оны бір бағытта жұп-жұқа қабыршақтай етіп оп-оңай қолмен бөлшектеуге болады. Ал кварц сияқты минералда ондай жымдастық жік жоқ . Кварцты балғамен ұрсаң шатынап, шыны сияқтанып сынады, сынған жері тегіс емес, шатынаған кедір-бұдырлы келеді. Минералдар жымдастығы бір бағытта немесе 2, 3 бағытта, кейде 6 бағытта да болады. Кейбір минералдардың ешбір жымдастығы болмайды. Бұларға, мысалы, кварц, алмаз, шыны т. б. жатады. Кристалдардын, жымдастығы неше бағытта болса да, ол бағыттарының арасындағы бұрыштар тұрақ ты болып келеді. Жымдастығынан жарылған кристалдардың формасы олардың таби- ғатта кездесетін формасындай түзу геометриялық форма болады. Мысалы, ас тұзының жымдастық формасы куб; балқытқыш шпат (флюорит) минералының жіктелу формасы сегіз қырлы октаэдр формалас; кальциттікі — ромбоэдр; слюданікі бір бағытты жұқа жазық тақтайша, яғни пинакоид; далалық шпаттар, ортоклаз атты минералдікі көбінесе қиғаш бұрышты қос тақталы пинакоидтар болып келеді. Сонымен, минералдардың жымдастығы оларды бір-бірінен айырып алатын белгісінің бірі болып табылады. Минералдардың жымдастығы олардың ішкі атомдық , иондық және молекулалық құрылыстарына байланысты. Егер атомдар (иондар, молекулалар) бірнеше жазықтық т а р бойынша ғана өз ара тығыз орналасқан болса, ал ол жазықтықтар арасындағы байланыс әлсіздеу болса, ондай минералдар осы жазықтар бойымен жарылады. Слюданық жымдастығы бір жазықтық бойы- мен жарылады. Сонымен байланыстары бір жазық бойынша, екі жазық бойынша, үш жазық бойынша т. т. әлсіз болып құрылған кристалдардың жымдастықтары да соған сәйкес 1, 2, 3 т. б. бағыттарда болады. Кристалдарды құрайтын бөлшектердің (атомдардың, иондардың, молекулалардың) аралары неғұрлым жақын болса, олардың арасындағы байланыс күштері де соғұрлым күштірек болады. Керісінше, бөлшектердің аралары неғұрлым қашық болса, олардың араларындағы байланыс күштері де соғұрлым әлсіз болады. Осы айтылғандардан мынадай ереже шығаруға болады: жымдастық бөлшектердің ең тығыз орналасқан қатарларына параллель және ол солардың араларындағы ең қашық, бағыттан өтеді.

1-сурет

Осы ереженің түсінігі 1-суреттегі схемада келтірілген. АВ қатарында атомдар жиілеу, AC қатарьшда сиректеу орналасқан. Сондықтан кристалл 2—2 сызығы бойынша берік болады, ал 1—1 сызығы бойынша оңайлау жіктеледі. Демек, 1—1 жымдастық бағыты болып есептеледі.

Кристалдардың пьезоэлектрлік қасиеті

«Пьезо» — грек тілінде қысым деген сөз. Кейбір кристалдарды белгілі бір бағытта қысса немесе созса, оның сыртқы беттерінде электр заряды пайда болады. Пьезоэлектр, яғни қысымдық электр деп осыны айтады. Кристалды қысқанда (немесе созғанда) оның формасы өзгереді, яғни ол деформацияға ұшырайды. Сондықтан белгілі бір бағытта деформацияланған кристалда пьезоэлектр пайда болады. Кристалға электр тогын жіберген уақытта да ол деформацияға ұшырайды, сондықтан сол токтың күші де, бағыты да өзгермек. Сонымен пьезоэлектрлік қасиет дегеніміз қысымға ұшыраған кристалдын, электрлік қасиетінін. өзгеруі болып шығады. Электр өткізбейтін (диэлектр) кристалдар қысымға түскенде олар элөктрлі затқа айналады. Осындай қасиеті бар кристалдарды пьезоэлектрлік кристалл дейді. Пьезоэлектрлік қасиет көп кристалдарда болады. Солардың ішінде қазіргі қолданылып жүргендері мыналар:

• кварц кристалы, яғни кремний тотығы ( Si0₂ ) , оны пьезокварц деп атайды;
• сегнет тұзының кристалы (NaKC₄H₄O₆ • 4Н₂O) ;
• барий титанат кристалы (ВаТіОз) т. б.

Пьезоэлектр кристалдар механикалық әсерді электрлік әсерге, электрлік әсерді механикалық әсерге айналдыру үшін қолданылады. Мұндай кристалдардың қазір радиотехникада, мысалы дыбысты күшейтуде, заттардың қысымын өлшеу техникасында, яғни пьезометрияда және басқаларда алатын орны зор.

Кристалдардың басқа физикалық қасиеттері туралы

Кристалдардың қаттылығы, түсі, сыну түрі, жылтырлығы, сәуле өткізуі, жарық сындыруы, тағы басқа қасиеттері олардың геометриялық формалары мен ішкі химиялық құрамдарына байланысты. Сондықтан кристалдардың бұл қасиеттерін жақсы түсіну үшін ең алдымен олардың геометриялық формаларымен, ол формалардың химиялық құрамына байланысты мәселемен танысамыз. Сонан кейін осы бөлімнің аяғында кристалдардың ең керекті оптикалық қасиеттеріне ораламыз. Ал кристалдардың қаттылығы, түсі, жылтырлығы сияқты қасиеттері минералогия бөлімінде баяндалады, өйткені мұндай қасиеттер жалғыз жеке кристалдарға ғана тән емес, ол жалпы минерал заттарда болатын қасиеттер.