Kristalai – tai kietieji kūnai, turintys tvarkingą vidinę struktūrą. Juos sudaro tvarkingai susigrupavusios dalelės: atomai, jonai (įelektrinti atomai) arba molekulės (atomų junginiai). Kristalai susidaro iš tirpalų, aušinant išlydytą kietąją medžiagą, o šis susidarymo procesas vadinamas kristalizacija. Susidarant kristalui, jo atomai, jonai ar molekulės tvarkingai išsidėsto lygiagrečiomis eilėmis, kurių grupės sudaro kristalų gardeles. Gardelė lemia kristalo formą. Kai prie jos jungiasi daugiau atomų, jonų ar molekulių, kristalas auga. Pats mažiausias tūris, tiksliai pasikartojantis visame kristale, vadinamas elementariuoju narveliu. Kristalą sudaro narvelių kombinacijos. Druska ir cukrus turbūt yra žinomiausios kristalinės medžiagos, bet pavyzdžiui, molis ar plienas irgi susideda iš kristalų. Daugelio gamtinių medžiagų kristalinę sandarą sunku įžiūrėti, nes kristalai dažniausiai būna sulipę.
Kristalų simetrijos elementai yra ašys, plokštumos ir centrai. Pagal šių elementų kombinacijas, kristalai gali būti priskiriami vienai iš septynių kristalografinių sistemų: kubinei, tetragoninei, rombinei, monoklininei, heksagoninei, romboedrinei (arba trigoninei) ar triklininei . Pavyzdžiui, visų kubinei sistemai priskirtų medžiagų kristalai yra kubo formos (druska, piritas), o rombinei – rombo formos (kvarcas, topazas). Tačiau dažnai kristalai turi defektų – suauga, neturi viršūnių ir t.t., todėl atrodo labai skirtingi. Kai kurios medžiagos turi polimorfinių savybių. Tai reiškia, kad jos gali turėti kelias skirtingos struktūros atmainas ir sudaryti kelias stabilias gardeles. Pavyzdžiui, kalcio karbonatas sudaro mineralinį kalcitą, kurio kristalai priskiriami romboedrinei sistemai ir būna pasvirusių blokų formos. Jis taip pat sudaro mineralą aragonitą, kuris priskiriamas jau rombinei sistemai. Skirtingų struktūrų susidarymą lemia slėgis ir temperatūra.
Dar viena kristalų forma – skystieji kristalai. Tai medžagos, sudarytos iš pailgų molekulių, kurios tam tikrame temperatūrų diapazone pasižymi ir skysčiams būdingu takumu, ir kristalams būdinga molekulių išsidėstymo tvarka. Skystųjų kristalų molekulės yra išsidėsčiusios taisyklingai, kaip ir kietųjų kristalų dalelės. Skystieji kristalai naudojami termometruose, laikrodžiuose, skaičiuotuvuose, monitoriuose ir kituose elektronikos prietaisuose.
Skystuosius kristalus atrado austrų botanikas Rainiceris (Rheinitzer) dar 1888 metais. Nors skysti kristalai žinomi jau seniai, tačiau iki 60-tųjų mūsų amžiaus metų skysti kristalai niekaip nebuvo naudojami. 1963 metais amerikiečių mokslininkas Viljamsas (Williams), dirbęs RCA (Radio Corporation of America) firmoje, pastebėjo, kad paveikus skystąjį kristalą elektriniu lauku, šviesos sklidimas per jį pasikeičia. Po penkerių metų kitas RCA tyrinėtojas Hylmejeris (Heilmeyer) ir jo kolegos pagamino pirmą skystųjų kristalų ekrano prototipą.
Kristalus nagrinėjantis mokslas vadinamas kristalografija. Danijos fizikas N. Stenas (Stenn) 1669m nustatė, kad įvairiausių kvarco kristalų kampai tarp atitinkamų sienų visuomet pastovūs, o prancūzas Ž. B. Romė de Lilis (l‘Isle) atrado, kad kampas tarp sienų priklauso nuo medžiagos, iš kurios kristalas susideda. Kito prancūzo kunigo R. Ž. Hajuji nuomone, kampai tarp sienų yra pastovūs todėl, kad medžiagos „sumūrytos“ iš mažyčių elementarių blokelių, kurie dabar vadinami elementariaisiais narveliais. Jis aprašė pagrindinius kristalų simetrijos dėsnius ir kristalografines sistemas. Kristalai tyrinėjami naudojant rentgenokristalografijos metodą – kristalo struktūra nustatoma naudojant Rentgeno spindulius. Šį metodą 1915 metais atrado anglų fizikas Viljamas Henris Bragas (Bragg) kartu su sūnumi Viljamu Lorencu Bragu. Rentegno spindulių pluoštas, sklisdamas per kristalą, užlinksta (difraguoja) ir už kristalo esančioje fotografinėje juostoje suformuoja difrekcinį taškelių vaizdą. Iš šių taškelių išsidėstymo sprendžiama apie kristalo struktūrą. Rentgenokristalografija naudojama mineralams, lydiniams ir genetikams svarbiai DNR struktūrai tirti.
Kristalų panaudojimas:
Daugelis kristalų yra be galo gražių formų ir spalvų, kad naudojami juvelyriniams dirbiniams. dėl savo taisyklingos vidinės struktūros kristalai labai svarbūs pramonėje. Pavyzdžiui, kvarco kristalėliai, įtaisyti laikrodžiuose, kontroliuoja jų tikslumą, iš deimantų gaminami grąžtų ir kitų įrankių antgaliai. Šiuolaikinės technologijos neapsieina be skystųjų kristalų, kurie naudojami sparčiai tobulinamuose elektronikos prietaisuose: laikrodžiuose, telefonuose, kompiuterių monitoriuose, televizorių ekranuose ir t.t.
Kristalų simetrijos elementai yra ašys, plokštumos ir centrai. Pagal šių elementų kombinacijas, kristalai gali būti priskiriami vienai iš septynių kristalografinių sistemų: kubinei, tetragoninei, rombinei, monoklininei, heksagoninei, romboedrinei (arba trigoninei) ar triklininei . Pavyzdžiui, visų kubinei sistemai priskirtų medžiagų kristalai yra kubo formos (druska, piritas), o rombinei – rombo formos (kvarcas, topazas). Tačiau dažnai kristalai turi defektų – suauga, neturi viršūnių ir t.t., todėl atrodo labai skirtingi. Kai kurios medžiagos turi polimorfinių savybių. Tai reiškia, kad jos gali turėti kelias skirtingos struktūros atmainas ir sudaryti kelias stabilias gardeles. Pavyzdžiui, kalcio karbonatas sudaro mineralinį kalcitą, kurio kristalai priskiriami romboedrinei sistemai ir būna pasvirusių blokų formos. Jis taip pat sudaro mineralą aragonitą, kuris priskiriamas jau rombinei sistemai. Skirtingų struktūrų susidarymą lemia slėgis ir temperatūra.
Dar viena kristalų forma – skystieji kristalai. Tai medžagos, sudarytos iš pailgų molekulių, kurios tam tikrame temperatūrų diapazone pasižymi ir skysčiams būdingu takumu, ir kristalams būdinga molekulių išsidėstymo tvarka. Skystųjų kristalų molekulės yra išsidėsčiusios taisyklingai, kaip ir kietųjų kristalų dalelės. Skystieji kristalai naudojami termometruose, laikrodžiuose, skaičiuotuvuose, monitoriuose ir kituose elektronikos prietaisuose.
Skystuosius kristalus atrado austrų botanikas Rainiceris (Rheinitzer) dar 1888 metais. Nors skysti kristalai žinomi jau seniai, tačiau iki 60-tųjų mūsų amžiaus metų skysti kristalai niekaip nebuvo naudojami. 1963 metais amerikiečių mokslininkas Viljamsas (Williams), dirbęs RCA (Radio Corporation of America) firmoje, pastebėjo, kad paveikus skystąjį kristalą elektriniu lauku, šviesos sklidimas per jį pasikeičia. Po penkerių metų kitas RCA tyrinėtojas Hylmejeris (Heilmeyer) ir jo kolegos pagamino pirmą skystųjų kristalų ekrano prototipą.
Kristalus nagrinėjantis mokslas vadinamas kristalografija. Danijos fizikas N. Stenas (Stenn) 1669m nustatė, kad įvairiausių kvarco kristalų kampai tarp atitinkamų sienų visuomet pastovūs, o prancūzas Ž. B. Romė de Lilis (l‘Isle) atrado, kad kampas tarp sienų priklauso nuo medžiagos, iš kurios kristalas susideda. Kito prancūzo kunigo R. Ž. Hajuji nuomone, kampai tarp sienų yra pastovūs todėl, kad medžiagos „sumūrytos“ iš mažyčių elementarių blokelių, kurie dabar vadinami elementariaisiais narveliais. Jis aprašė pagrindinius kristalų simetrijos dėsnius ir kristalografines sistemas. Kristalai tyrinėjami naudojant rentgenokristalografijos metodą – kristalo struktūra nustatoma naudojant Rentgeno spindulius. Šį metodą 1915 metais atrado anglų fizikas Viljamas Henris Bragas (Bragg) kartu su sūnumi Viljamu Lorencu Bragu. Rentegno spindulių pluoštas, sklisdamas per kristalą, užlinksta (difraguoja) ir už kristalo esančioje fotografinėje juostoje suformuoja difrekcinį taškelių vaizdą. Iš šių taškelių išsidėstymo sprendžiama apie kristalo struktūrą. Rentgenokristalografija naudojama mineralams, lydiniams ir genetikams svarbiai DNR struktūrai tirti.
Kristalų panaudojimas:
Daugelis kristalų yra be galo gražių formų ir spalvų, kad naudojami juvelyriniams dirbiniams. dėl savo taisyklingos vidinės struktūros kristalai labai svarbūs pramonėje. Pavyzdžiui, kvarco kristalėliai, įtaisyti laikrodžiuose, kontroliuoja jų tikslumą, iš deimantų gaminami grąžtų ir kitų įrankių antgaliai. Šiuolaikinės technologijos neapsieina be skystųjų kristalų, kurie naudojami sparčiai tobulinamuose elektronikos prietaisuose: laikrodžiuose, telefonuose, kompiuterių monitoriuose, televizorių ekranuose ir t.t.
Kategorija:
Komentarai