Структура и механические свойства кристаллов

В первой части учебного пособия даются основные представления о дисперсных системах и поверхностных явлениях в них, о поверхностно-активных веществах и устойчивости. Рассматривается современная теория лиофильности, вопросы реологии и модельного анализа в дисперсных системах. Приводятся основные положения теории структурообразования н механических свойств кристаллов, а также принципы регулирования процессами формирования дисперсных структур различного состава. [c.2]

В данном пособии рассмотрены общие представления о структурномеханических свойствах твердых тел, реологии дисперсных систем, моделях и уравнениях течения структурированных жидкостей, структуре и механических свойствах кристаллов, теории регулирования свойств различного рода минеральных дисперсий. [c.5]

Происхождение наведенной резкой поляризации полос спектра в напряженных кристаллах пока остается невыясненным не только для бензола, но и для других исследованных кристаллов [46, 73]. Однако исследование влияния деформирования на спектры кристаллов может быть плодотворным методом изучения энергетической структуры и механических свойств кристалла. В частности следует упомянуть, что анализ спектров термически деформированных кристаллов нафталина позволил сделать заключение о том, что тонкие полученные сублимацией кристаллические пленки этого соединения обладают повышенным модулем упругости [73]. [c.76]

При пластических деформациях изменяется форма кристалла без изменения его объема. С движением дислокации тесно связаны механические свойства кристалла. Можно показать, что прочность кристаллов, не имеющих дислокаций, в несколько раз больше прочности реальных кристаллов с дефектами структуры. [c.268]

В связи с расширением областей применения парафинов, церезинов и разработкой на их основе восковых композиций большое значение приобретают физико-механические свойства этих продуктов, такие как твердость, прочность, пластичность, адгезия, усадка и др. Прочностные и пластичные свойства твердых углеводородов могут быть оценены по остаточному напряжению сдвига, температуре хрупкости и показателю пластичности. Результаты работ [16, 22] показали, что физико-механические свойства твердых углеводородов обусловлены их химическим составом, структурой молекул отдельных групп компонентов и связанной с ней плотностью упаковки кристаллов твердых углеводородов, а также фазовым состоянием вещества. Сопоставление физико-механических свойств со структурой твердых углеводородов проведено [16] на молекулярном уровне с использованием температурных зависимостей показателей преломления и ИК-спектров в области 700—1700 см-. На рис. 33 и 34 приведены результаты исследования грозненского парафина, состоящего из парафиновых углеводородов нормального строения, и углеводородов церезина 80 , не образующих комплекс с карбамидом и содержащих разветвленные и циклические структуры. [c.126]

Понятие о кинетически стабильных элементах структуры в полимерах не имеет строгого количественного критерия, но чем больше т при прочих равных условиях, тем больше кинетическая стабильность данного элемента структуры. Практически же под кинетически стабильными понимаются те флуктуационные структурные элементы, время жизни которых превышает длительность исследуемого процесса. К образованию флуктуационных структур, характеризуемых большей или меньшей кинетической стабильностью, способны все гибкоцепные полимеры, в том числе эластомеры. С точки зрения структурных особенностей эластомеров их можно считать высокомолекулярными жидкостями с более сложной структурой, чем простые жидкости. Эластомеры находятся в жидком агрегатном состоянии, но отличаются очень высокой вязкостью, поэтому их можно назвать полимерными высоковязкими жидкостями. С другой стороны, эластомеры из-за их высокой вязкости при недлительных нагружениях по своим механическим свойствам подобны упругим твердым телам. К твердым телам относятся как кристаллические, так и аморфные тела (стекла). Жидкости характеризуются непрерывно изменяющейся структурой, которая зависит от температуры Т и давления р. Для твердых же тел характерна неизменность структуры в области существования твердого состояния с данным типом структуры. Таким образо , твердое состояние ве-и ества отличается от жидкого не только структурой, но и ее постоянством при изменении внешних условий. При этом для кристаллов характерны наличие дальнего порядка и термодинамическая стабильность, а для стекол — наличие ближнего порядка и кинетическая стабильность (время жизни структурных элементов в стекле обычно существенно выше времени наблюдения). [c.25]

При изменении параметров состояния температуры и давления твердые вещества индивидуального состава могут переходить из одной структурной формы в другую без изменения стехиометрического состава. Примеры таких переходов — обратимые (энантиотропные) и необратимые (монотропные) превращения модификаций ряда простых веществ и соединений (разд. 33.2.2). Предпосылкой таких процессов является подвижность элементов решетки и перенос вещества, вызванный несовершенством строения твердой фазы. Некоторые свойства твердых веществ определяются не только их структурой и характером дефектов, но и строением микрокристаллитов, в том числе их формой, размерами и составом. Особенно большое влияние строение микрокристаллитов оказывает на механические свойства твердого тела, такие, как твердость, пределы пластической деформации. Проведением специально подобранной твердофазной реакции можно добиться направленного изменения структуры. В результате повышения температуры в достаточно длительного нагревания при постоянной температуре (отжига) можно ускорить рост отдельных кристаллических зерен до больших кристаллов и рекристаллизацию, что обеспечивает улучшение некоторых свойств материала. В отдельных случаях рекристаллизация играет отрицательную роль, например приводит к понижению активности некоторых катализаторов. [c.432]

Истинно-твердые тела (кристаллы) по современным воззрениям, также обладают свойствами коллоидных систем, вследствие существования дефектов кристаллической решетки различного рода в реальных телах средние расстояния между дефектами близки к размерам коллоидных частиц и механические свойства реальных кристаллов определяются в значительной степени структурой дефектов. [c.254]

Для однотипных соединений с одинаковой структурой наблюдается связь между ДЯ°кр и их механическими свойствами. Обычно чем выше Д//°кр, тем прочнее решетка и тем тверже ионный кристалл. [c.213]

В развитии указанных основных проблем современной науки и техники фундаментальное значение приобретают коллоидная химия и реология в тех основных формах, которые сложились под влиянием физико-химической механики и соответствующих областей практики. Большое значение коллоидной химии, т. е. учения о дисперсных системах и поверхностных явлениях, и реологии в развитии физикохимической механики связано с тем, что реальные твердые тела и отдельные кристаллы обладают своеобразной коллоидной структурой кроме того, образование твердых тел с характерными для них механическими свойствами зависит от процессов, изучаемых современной коллоидной химией и реологией в виде проблемы структурообразования в дисперсных системах (суспензиях) и в растворах высокомолекулярных соединений. Поэтому прежде чем рассматривать основные принципы и содержание физико-химической механики, необходимо вначале изложить те разделы коллоидной химии и реологии, с которыми непосредственно связана эта наука. [c.4]

Опыт 2. Получение пластической серы. Несколько кусочков серы расплавьте в пробирке (под тягой) и быстро вылейте тонкой струей в стакан с холодной водой. Пробирку держите металлическими щипцами. При выливании сера может вспыхнуть, тогда прикройте пробирку крышкой от тигля и повторите опыт. Пластическая сера состоит из молекул различного молекулярного веса и структуры. Сохраните ее до конца занятия и убедитесь, что пластическая сера стала хрупкой, в значительной мере потеряв свои механические свойства. В опыте имеют место два процесса образование пластической серы, так как при быстром охлаждении кристаллы ромбической серы не успели образоваться, и превращение одной, менее устойчивой аллотропной формы, в другую, более устойчивую. [c.228]

Наличие дислокаций и плоских дефектов в реальных кристаллах сильно сказывается на механических свойствах твердых тел. Однако это отнюдь не означает, что монокристаллы вещества по прочности всегда будут превосходить его поликристалличе-ские конгломераты. Все будет зависеть от степени взаимодействия дислокаций и плоских дефектов с другими дефектами твердого тела. Так, монокристаллы чистого железа очень пластичны, в то время как стали, имеющие блочную структуру, проявляют прочность в сотни раз большую за счет взаимодействия дислокаций с примесными дефектами. Междоузельные примесные дефекты, как правило, затрудняют движение дислокаций, осложняя механическую обработку металлов. В связи с этим при механической обработке высокопрочных металлов, таких, как титан, молибден, бериллий, вольфрам, обычно проводят их тщательную очистку от примесей азота и кислорода. [c.82]

Развитие физики твердого тела началось с изучения механических свойств его, т. е. явлений упругости. Следующий этап — математическое описание групп симметрии кристаллов. Углубление такого подхода связано с переходом от чисто внешнего описания отдельных кристаллов (минералогия) к установлению связи между их формой и внутренней структурой (кристаллография). Основной метод экспериментального исследования внутренней структуры кристаллов — рентгенография, дополняемая в последние годы нейтронографией и другими физическими методами. [c.172]

Периодичность в изменении свойств элементов и их соединений позволяет вскрыть закономерности в проявлении элементом определенных не только химических, но и физических и механических свойств. Это можно иллюстрировать зависимостью плотности q простых веществ в твердом состоянии от зарядов ядер атомов элементов (рис. 54). Необходимо отметить высокую плотность у веществ, образованных элементами середин больших периодов, т. е. d-метал-лами. Это объясняется плотной упаковкой атомов в металлических кристаллах, характеризующихся высокими значениями координационных чисел и большими массами самих атомов. При переходе к элементам концов периодов, к р-элементам, атомы которых склонны к объединению в молекулы, наблюдается понижение плотности простых веществ из-за более рыхлой структуры молекулярных кристаллов. [c.208]

Доказательством того, что основной реакцией при вулканизации каучука является образование пространственной структуры, служит то обстоятельство, что присоединение к каучуку 0,16% серы достаточно для полного изменения его физико-механических свойств. Содержание серы в технически пригодных вулканизатах колеблется от 0,01 до 1 атома на одно элементарное звено полимера. С возрастанием количества связанной серы возрастают твердость и плотность каучука и изменяются другие физико-механические свойства. Эбонит — продукт присоединения предельного количества серы (32%), по механическим свойствам близок к кристаллу. [c.254]

Механические свойства осадков также находятся в зависимости от их структуры. Осадки с крупнокристаллической структурой имеют пониженную твердость по сравнению с осадками мелкокристаллическими. Влияние размера кристаллов на твердость находит объяснение в большем или меньшем развитии границ между ними. При измельчении кристаллов увеличивается общая поверхность раздела, а на поверхности раздела вследствие неуравновешенности силовых полей отдельных атомов неизбежно некоторое искажение кристаллической решетки по сравнению с внутренними слоями кристалла, в которых все силы притяжения и отталкивания уравновешены. К этому еще добавляется возможность существования меж-кристалличе ского вещества в виде пленок примесей, обволакивающих зерна. Если эти пленки являются более твердыми, чем сами кристаллы, то увеличение суммарной поверхности раздела также приведет к повышению твердости. Все факторы, способствующие измельчению структуры, вызывают соответствующее повыщение твердости осадка, и наоборот. [c.139]

Свойства кристалла в большой мере зависят от типа кристаллической решетки. Для атомных (и в меньшей степени для ионных) кристаллов характерны высокие температуры плавления и большая твердость, низкие электрическая проводимость и теплопроводность. Такие свойства обусловлены особо прочными связями между атомами или ионами. Вместе с тем вещества с атомной и ионной структурой отличаются хрупкостью. При механическом воздействии на кристалл отдельные слои кристаллической решетки смещаются относительно друг друга (рис. 6. 2). Смещение приводит либо к разрыву [c.81]

В практике добычи нефти активные компоненты адсорбируются и на металле. Экспериментальные и теоретические исследования были посвящены изучению строения и свойств адсорбционных слоев на границах раздела металл — масло с различными присадками. Наиболее подробно структура и свойства этих слоев описаны в монографии А. С. Ахматова [3]. Им отмечается, что структурно-механические свойства цепных молекул и кристаллов углеводородов, составляющих граничные слои, изучены еще очень мало. Граничные слои по своему строению подобны монокристаллу, образованному цепными полярными молекулами углеводорода в объеме. Однако на строение и свойства этого граничного кристалла существенно влияет силовое поле твердой фазы. Действие этого поля распространяется на расстояние в сотни и тысячи ангстрем от твердой поверхности [3, 29, 44]. Впервые эти силы были измерены Б. В. Дерягиным и И. И. Абрикосовой [44, 41, 49, 61]. Расстояние, на которое распространяется их действие, оценено ими в 0,04 мк [42, 43]. [c.45]

Рентгеноструктурными, электронографическими и другими новыми методами исследования структуры углерода установлено, что чистый углерод кристаллизуется с образованием кубической (алмазы) и гексагональной (графит) форм. В узлах кристаллической решетки алмаза каждый атом углерода направляет свои четыре о-связи к четырем соседним атомам. Расстояние между атомами в решетке алмаза такое же, как между атомами углерода в органических соединениях— 1,54 А. Энергия связи между атомами углерода весьма высока, что обусловливает высокую твердость алмаза, малую его летучесть и большую химическую стойкость. Теплота сгорания алмаза несколько выше, чем графита. В связи с этим при нагреве алмаза без доступа воздуха он переходит в термодинамически более устойчивое состояние — в графит. В кристалле графита (рис. 12) атомы углерода в базисных плоскостях расположены в углах шестиугольников, на расстоянии 1,42 А, т. е. на таком л<е расстоянии, как и в молекулах бензола. Прочность связей углерода в базисной плоскости кристалла графита примерно в шесть раз выше, чем в атомах углерода, расположенных на двух плоскостях, находяш,ихся на расстоянии 3,345 А. Относительно большое расстояние между базисными плоскостями обусловливает специфические физико-химические и механические свойства графита. Значительное расстояние между базисными плоскостями приводит к тому, что между ними могут внедряться атомы других элементов меньших размеров. [c.50]

Многие замечательные свойства кристаллов определяются главным образом их структурой, а соответственно с этим их внешней и внутренней симметрией. Механические, электрические, магнитные и оптические свойства кристаллов могут быть описаны в тесной связи с их симметрией [13]. [c.410]

В процессе эксплуатации колонных аппаратов в условиях статических и малоцикловых нагрузок происходит эволюция дислокационной структуры образуются разрозненные дислокационные скопления, устойчивые полосы скольжения, ячеистая и фрагментированная (кристаллит разбит на микрообласти, разориентированные на углы порядка нескольких градусов) структуры. При этом изменяются и физико-механические свойства предел текучести, прочность, пластичность, коэффициенты упругости, трения, магнитные, электрические и тепловые свойства, а также скорость распространения упругих волн. Обнаружено, что образование фрагментированной структуры с "ножевыми" границами зерен приводит к появлению хрупкого излома при ударном разрушении. Количественный анализ поверхности разрушения показал, что доля хрупкой составляющей равна 20 - 30%. [c.18]

Физические свойства веществ можно подразделить на две группы структурно чувствительные и структурно нечувствительные свойства. Первые зависят от атомной структуры кристаллов, вторые — главным образом от электронного строения атома и типа химической связи. Примером первых могут служить механические свойства, примером вторых — электрические и оптические. [c.243]

Литературные данные о физико-механических свойствах амфиболовых асбестов ограничены. В то же время в связи с использованием асбестов в качестве упрочняющих, армирующих наполнителей в различных композиционных материалах сведения об их прочностных характеристиках имеют важное практическое значение. Не меньший интерес представляют данные о физикомеханических свойствах этих минералов и для сравнения со свойствами нитевидных кристаллов, которые по морфологическим особенностям близки к асбестам. Анализ результатов исследований, выполненных за последние годы, показал, что нитевидные кристаллы обладают прочностью, приближающейся к теоретической. Это обусловлено высоким совершенством их структуры и минимальным количеством поверхностных дефектов. Поэтому изучение физико-механических свойств нитевидных кристаллов амфиболов, исследование взаимосвязи между их структурой, условиями образования и прочностными характеристиками могут 128 [c.128]

В результате теплового воздействия некоторые атомы или ноны могут покидать свои места в узлах решетки и образовывать дефекты, называемые вакансиями Атомы или ионы ( собственные и чужие ) также могут появиться между узлами кристаллической решетки В ионном кристалле (в отличие от атомного) вакансии должны быть обязательно скомпенсированы электрически Комбинация вакансии и иона в междуузлиях называется дефектом по Френкелк) а комбинация анионной и катионной вакансий — дефектом по Шоттки Дефекты по Френкелю и Шотткн относятся к так называемым точечным дефектам Эти дефекты могут мигрировать в кристалле, чем объясняется самоднффузия и ионная проводимость Наличие примесных атомов или ионов в структуре сильно влияет на физические и механические свойства кристаллов Так, например, при добавлении 20% КВг к КС1 теплопроводность снижается на 50% Добавление к железу 1% N1, Мп или Сг приводит к повышению его твердости соответственно на /го, /в и V Примесные атомы нли ионы поглощают свет в тех областях, где чистый кристалл прозрачен, что может влиять иа его цвет В некоторых случаях возбуждается люминесценция [c.239]

Наиболее нереалистическим звеном моделей [104, 108] является использование синусоидального межатомного потенциала. Этот недостаток в рамках аналитического рассмотрения преодолен в [111], где использовался более реалистический потенциал Морзе. Проблема изучения атомной структуры ядра дислокации представлялась важной, поскольку экспериментальные и теоретические исследования прив01] ят к выводу [112], что большинство Особенностей поведения дислокаций, определяющих как механические свойства кристаллов, так и те их свойства, в которых проявляется взаимодействие дислокаций, с электронной и фононной системами, сушественно зависят от атомной структуры ядра дислокации. [c.36]

Уже из определения энергии решетки следует, что она представляет собой меру стабильности структуры. Если вещество встречается в двух модификациях, как, например, ромбическая и моноклинная сера, то самой стабильной будет та структура, которая обладает наибольшей энергией решетки. Энергия рен1етки тесно связана и с другими свойствами, например со сжимаемостью, с тепловым расширением, с температурами плавления и кипения, с твердостью и с прочими механическими свойствами кристаллов. При расчете энергии решетки различных кристаллов следует учитывать природу различных сил связи и классифицировать кристаллы по характеру сил связи. [c.70]

Наличие примесных атомов или ионов в структуре сильно влияет на физические и механические свойства кристаллов. Так, добавление около 20% КВг к КС1 снижает теплопроводность на 50%. Добавление к железу 1 /о Ni, 1% Мп и 1% Сг повышает его твердость (по шкале Бринелля) соответственно на 1/20, 1/8 и 1/4. Примесные атомы или ионы поглощают свет в тех областях, где чистый кристалл прозрачен, а иногда возбуждают люминесценцики [c.266]

Симметрия внешней формы отражает симметрию внутренней структуры кристалла, т. е. правильную периодическую повторяемость распо южения частиц в узлах пространственной реше1ки того или иного вида. Характерной особенностью кристаллических тел, вытекающей из их строения, является анизотропия. Она проявляется в том, что механические, электрические и другие свойства кристаллов зависят от направления в кристалле. [c.101]

Характерным механическим свойством металлов является их плис 1 ичлость (см. Г.1. VII, 3). Снособность металлов к пластической деформации обусловлена особенностью их кристаллической структуры, связанной с Ещлнчием свободно перемещающихся между узлами решетки электронов. Сментение заполненных ионами плоскостей в металлическом кристалле не приводит к его разрушению, если только расстояния между плоскостями изменяются в пределах, допускающих осуществление металлической связи. [c.217]

В первом случае частицы наполнителя играют ту же роль, что кристаллиты в кристалло-аморфных полимерах, способствуя образованию суперсетки , во многом определяющей механические свойства наполненного полимера. Более того, например сажевые частицы сами способны к образованию разветвленных цепных структур, т. е. своего рода сверхполимера в полимере . [c.46]

В предкристаллизационной стадии дегидрирование практически завершается, а затем протекает деструкция упрочненных осколков молекул, что обеспечивает подвижность кристаллитов на стадии кристаллизации. После предварительного ориентирования относительно друг друга кристаллиты срастаются и образуют кристалл гексагональной формы со строго упорядоченной структурой базисных плоскостей. Межслоевое расстояние при этом уменьшается с 3,43 до 3,358А, что является характерным для предельно графитированного углерода. Межслоевое расстояние и другие размеры кристалла, а также характер и распределение пористости в массе графита являются важными характеристиками, оказывающими существенное влияние на его физико-химические и механические свойства. [c.228]

Добавка ОЭДФ оказывает положительное влияние на физико-механические свойства твердых удобрений — прочность, сыпучесть, гранулометрический состав, слеживаемость. Так, для модифицированного суперфосфата и кальциевой селитры слеживаемость уменьшается в 2—3 раза [897]. Электронномикроскопическое исследование показало, что модифицированная кальциевая селитра имеет более совершенную структуру с повышенной плотностью упаковки кристаллов в гранулах [888]. [c.485]

Рассмотрим теперь некоторые механические свойства осадков электролитического железа о точки зрения поисков непосредственной их свЯ аи с параметрами субмикроструктуры и о пластической деформацией,претерпеваемой кристаллами железа в процессе их роста и в послеэлектрО лиэный период стабилизации структуры. [c.116]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология