Форма внешняя кристалла равновесная

Пусть hj — длина вектора, нормального к грани 7, а Oj — площадь этой грани. Для данного сорта кристаллов направления этих векторов постоянны, но, как объяснялось в разделе 1.3, длина их обычно зависит от различных внешних факторов, так что форма, или габитус, кристалла может меняться от одного образца к другому. В этом разделе предполагается обсудить равновесную форму кристалла, т. е. форму, которую кристалл принимает, если его выдерживать при постоянной температуре бесконечно долгое время в присутствии его насыщенных паров. [c.73]

Твердые вещества в данных условиях тоже могут находиться в состояниях, обладающих различной термодинамической устойчивостью, например, в различных кристаллических формах. В свою очередь для любой из этих форм более устойчивым является состояние, соответствующее идеально правильному кристаллу. Дефекты структуры, вызванные условиями образования кристалла или последующей деформацией под действием внешних механических сил, в какой-то степени уменьшают его устойчивость, так как образование этих деформаций связано с затратой энергии и сопровождается возрастанием энтропии. Точно так же кристаллическое тело в измельченном состоянии, т. е. обладающее большей поверхностью, менее устойчиво. Во всех подобных случаях уменьшение устойчивости сопровождается возрастанием изобарного потенциала. В таких состояниях вещество обладает большей химической активностью и меньшей химической стойкостью, большей способностью к фазовым переходам (большим давлением насыщенного пара, большей растворимостью и т. д..) Выделение вещества в более активных формах и состояниях может происходить самопроизвольно только из состояний с еще большим изобарным потенциалом (еще более активных в данных условиях). Обычно такими состояниями служат сильно пересыщенный раствор или переохлажденная жидкость. Кроме того, такое вещество может получаться при химической реакции, происходящей в условиях, достаточно далеких от равновесных. [c.227]

Форма кристалла характеризуется его структурой, определяемой) в свою очередь, симметрией решетки, силами связи между структур ными единицами (ионами, атомами, молекулами), дефектами решетки и внешними условиями ее возникновения (переохлаждением, теплопроводностью, наличием примесей и т. д.). Обычно различают две формы кристаллов [3] равновесную форму и форму роста. [c.73]

Термодинамическая теория равновесия кристаллов с внешней средой позволила обосновать положение о равновесной форме кристаллов как о форме, которая обладает минимальной свободной поверхностной энергией из всех форм, возможных при данном объеме. Кристалл, находящийся в насыщенном растворе и не имеющий равновесной формы, может преобразиться в нее в результате растворения одних частей и роста других. Связь между положением о минимуме свободной поверхностной энергии (Гиббс — Кюри) и геометрической формой кристалла была установлена Вульфом. Однако это оказалось недостаточно для понимания и описания процессов роста, пока не пришли к выводу о необходимости учета атомной структуры вещества. При этом было установлено, что рост кристаллов является молекулярнокинетическим процессом, при котором происходит присоединение единичных атомов к поверхности. Учет атомной неоднородности поверхности кристалла позволил показать, что не все позиции на поверхности равноценны для закрепления атомов в решетку и что фундаментальную роль в процессе роста играют молекулярные ступеньки на поверхности и изломы в них. Поэтому структура кристаллических поверхностей в сильной мере определяет механизм и кинетику роста кристаллов. [c.240]

Зародившиеся кристаллы продолжают свой po i по закономерностям, которые обусловливают строго периодическое повторение в расположении частиц и строго определенную геометрическую форму кристалла. При росте кристалла всегда соблюдается следующая закономерность размер грани кристалла тем больше, чем меньше скорость ее роста. Именно поэтому изменение температуры и концентрации раствора, i.e. степени его пересыщения, приводит к образованию кристаллов самого различного внешнего вида для одного и того же соединения. Но мере приближения системы к состоянию равновесия форма растущего кристалла приближается к равновесной, т.е. такой, которая отвечает минимуму суммарной поверхностной эпер ии -раней. [c.244]

Наличие в растворе посторонних веществ может вызвать изменение внешней формы растущего кристалла. Так, хлорид натрия в водном растворе кристаллизуется в виде простых кубов (рис. 5.8, а), если же раствор содержит немного мочевины 0(NH2)2. то кристаллы приобретают форму кубов со срезанными вершинами. При еще большем содержании мочевины в растворе размер граней, срезающих вершины куба, увеличивается (рис. 5.8, б, а), а при достаточно высокой концентрации моче-ьины именно эти грани формируют кристалл и вместо куба получается октаэдр (рис. 5.8, г). По составу и структуре октаэдрические кристаллы хлорида натрия ничем не отличаются от кубических и практически не содержат мочевины. Это явление. можно объяснить по-разному молекулы мочевины адсорбируются или на гранях куба, способствуя их быстрому росту, или же, что более вероятно, — на гранях октаэдра, замедляя их рост (скорость самопроизвольно растущих граней кристалла в условиях, близких к равновесным, должна быть минимальной), В данном случае проявляется каталитическое влияние постороннего вещества (мочевины) на скорость роста отдельных граней кристалла (хлорида натрия). [c.249]

Форма реальных кристаллов обычно изменяется во времени и сильно зависит от внешних факторов. Чем медленнее растут кристаллы, тем ближе они к сюей равновесной форме. При малом переохлаждении кристаллы растут, как правило, сохраняя правильную форму, соответствующую их внутреннему строению. При увеличении переохлаждения скорость роста разных фаней может повышаться не в одинаковой мере. Возникающему пересыщению растворов часто сопутствует изменение формы кристаллов могут исчезать одни фани и появляться другие. При больших пересыщениях кристаллы часто приобретают форму дендритов, скелетов, сферолитов, спиральных и других образований. Известно, что бысфое переохлаждение растюров обычно приюдит к образованию игольчатых кристаллов такая форма способствует лучшему отводу тепла от фронта кристаллизации во внешнюю среду. [c.99]

Наккеном (см. выше). Причина полиэдральной формы заключается в векториальной анизотропии роста кристалла в противном случае должны появляться только шарообразные формы. Каждой ограничивающей поверхности кристалла соподчинен определенный вектор линейной скорости кристаллизации, перпендикулярный к грани. Расстояния различных граничных поверхностей от центра кристалла выражаются рациональной функцией от скорости кристаллизации в направлениях, перпендикулярных к граням. Число, направление и длина этих векторов определяют конечную форму кристалла. Во В ремя роста граней изменяются абсолютные и относительные площади граней, их края и состояние внешней поверхности. Она может быть бороздчатой, шероховатой или гладкой, плоской или кривой и т. д. Все эти внешние особенности растущего кристалла обычно включают в понятие его облика, который количественно определяется расстоянием от центра до граней и их контурами. Кристалл кубической формы с узкими гранями ромбическо1го додекаэдра может развиться из начального равновесного состояния, свойствениого обеим кристаллическим формам, если скорость роста грани МО вдвое превышает рост грани [c.384]

Пластинчатые (ламеляр-ные) монокристаллы. Монокристаллы полимеров обычно получают кристаллизацией полимера из разбавленных (менее 1%) растворов при медленном охлаждении или изотермической выдержке при температурах ниже равновесной температуры растворения. Внешний вид монокристалла (размеры, форма, регулярность строения) зависит от химического строения цепи и условий кристаллизации (температуры, концентрации раствора, приррды растворителя, скорости охлаждения и т. п.). Простейшие монокристаллы полимеров представляют собой монослойные плоские пластины (ламели) часто ромбовидной формы (рис. 3.6, см. вклейку) толщиной 100 А и размером сторон пластины до 1 мкм. Оси а я Ь кристаллографической ячейки соответствуют длинной и короткой диагоналям ромба, а ось с, вдоль которой направлены макромолекулярные цепи, перпендикулярна плоскости кристалла (рис. 3.7). [c.86]

П. я., к-рые могут быть названы физическими, связаны с избытком свободной энергии в поверхностном слое, с наличием поверхностного натяжения вследствие некомпенсированности молекулярных сил сцепления, действующих на молекулы поверхностного слоя. К этой группе П. я. относятся образование равновесных форм кристаллов при их росте, соответствующих минимуму свободной энергии при постоянстве объема шарообразная форма капель и пузырей, отвечающая условию минимума поверхности нри заданном объеме коалесценция — слияние капелек или пузырьков в эмульсиях, туманах и пенах коагуляция — агрегирование частиц дисперсной фазы и структурообразование в дисперсных системах, т. е. сцепление частиц в пространственные структуры — каркасы смачивание и прилипание, всегда связанные с уменьшением поверхностной энергии. Сложные формы жидких поверхностей раздела, возникающие нри совместном действии молекулярных сил (иоверх-ностпого натяжения и смачивания) и внешних сил (силы тяжести), рассматриваются теорией капиллярности (см. Капиллярные явления), связанной с общей теорией П. я. Из условия минимума свободной поверхностной энергии кристалла, различные грани к-рого (совместимые с данным типом кристаллич. решетки) имеют разные поверхностные натяжения, выводятся математически все возможные формы кристаллич. многогранников, изучаемые в кристаллографии. [c.51]

Процессы кристаллизации представляют собой фазовые превращения, которые протекают спонтанно и соответствуют переходу атомов из вещества с полностью или частично неупорядоченной конфигурацией (пар, жидкость) в вещество с упорядоченной, периодической конфигурацией кристаллической рещетки. В основе этих процессов лежит стремление системы достичь минимума свободной энергии при данных условиях. Минимум свободной энергии структурно совершенного кристалла достигается тогда, когда его свободная поверхностная энергия имеет наименьшее значение, т. е. когда кристалл обладает равновесной формой. Равновесная внешняя форма кристаллов связана непосредственно с особенностями его внутренней структуры, которая в свою очередь определяется природой сил взаимодействия атомов, образующих кристалл. [c.242]

На форме и поверхности профилированных монокристаллов отражается не только равновесная форма кристалла, но и характер внешней среды концентрационные потоки в расплаве, зависящие от теплового поля сила тяжести примеси вязкость расплава и др. Необходимо учитывать не только состояние и строение среды, но и движение кристалла относительно формирующей его среды. При выращивании монокристаллов способом Степанова рассматривается случай, когда направление вытягивания строго вертикально и совпадает с направлением силы тяжести, а вращение кристалла отсутствует. В соответствии с универсальным принципом Кюри симметрия кристаллообразующей среды как бы отпечатывается на формирующемся в ней кристалле. При этом элементы симметрии кристаллобразующей среды накладываются на внешнюю симметрию кристалла. В результате внешняя форма кристалла содержит только те элементы своей собственной симметрии, которые совпадают с элементами симметрии кристаллообразующей среды. [c.76]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология