Кристалічна структура твердих тіл - Реферат

бесплатно 0
4.5 63
Кристал – тверде тіло з упорядкованою внутрішньою будовою. Типи кристалічних ґраток. Зв’язки в кристалах, природа утворення металічного, водневого типів зв’язків. Дефекти кристалічної структури: крайова і гвинтова дислокації, точкові порушення будови.

Скачать работу Скачать уникальную работу

Чтобы скачать работу, Вы должны пройти проверку:


Аннотация к работе
У залежності від складу, температури, тиску речовина може бути в газоподібному, рідкому або твердому стані. Завдання фізики - зрозуміти першопричину всього цього різноманіття навколишнього нас світу, пояснити спостережувані феноменологічні закономірності і вміти передбачати властивості нових речовин і сполук. При першому знайомстві з кристалами, перш за все, впадає в очі їх правильна багатогранна форма. Кристал - тверде тіло з упорядкованою внутрішньою будовою, що має вигляд багатогранника з природними плоскими гранями: впорядкованість будови полягає у певній повторюваності у просторі елементів кристала, що зумовлює виникнення так званої кристалічної ґратки. Сучасні експериментальні методи за допомогою тунельного електронного мікроскопу дають можливість «безпосередньо побачити» розташування атомів кристала в просторі.Найменша комірка кристалічної ґратки, зсувом якої можна відтворити весь кристал, називається примітивною коміркою. Найменша комірка, яка зберігає усі елементи симетрії кристалу, називається елементарною коміркою. Навіть у випадку кристалу із одним сортом атомів елементарна комірка містить кілька атомів. Наприклад, кристал заліза має кубічну обємноцентровану ґратку із 2 атомами в елементарній комірці. Якщо вузли кристалічної ґратки розташовані тільки у вершинах паралелепіпеда, який представляє собою елементарну комірку, то така ґратка називається примітивною або простою.Класифікація кристалів за кристалічними системами дає представлення про геометричні характеристики кристала, але не зачіпає питання про природу сил, що утримують атоми (молекули чи іони) в визначених місцях один відносно одного - у вузлах кристалічної ґратки. Ковалентний хімічний звязок виникає між двома атомами за рахунок утворення загальної пари валентних електронів по одному від кожного атома. Це означає, що такий звязок має спрямований характер і під впливом гомеополярного звязку атоми не тільки встановлюються на певних відстанях один від одного, але і утворюють певні просторові конфігурації. Виникає природне запитання: чому багато атомів легко приєднують електрон і стають електронегативними іонами (як, наприклад, хлор)? Наприклад, кристали хлористого натрію мають структуру гранецентрованої кубічної ґратки внаслідок того, що розмір іона хлору (1,81 A) майже вдвічі перевищує розмір іона натрію (0,98 A); при такому співвідношенні іонних радіусів в центрі кубічної комірки хлористого натрію вільний простір виявляється недостатнім для розміщення ще одного іона і утворення обємноцентрованої комірки.В принципі атоми, складові даних дефектів кристалу, могли б перебудуватися і створити енергетично більш вигідну конфігурацію. Тому дефектні кристали існують, і тільки спеціально прийняті заходи дозволяють створити бездефектні або майже бездефектні кристала. Практично всі кристали мають до того ж мозаїчну структуру, вони побудовані з невеликих блоків - «правильних» кристалітів, розташованих лише приблизно паралельно один одному. Дефекти кристалічної структури можуть бути не тільки точковими, але і просторовими, і в таких випадках кажуть, що в кристалі утворилися дислокації (слово «дислокація» означає в перекладі «зсув»). Крайова дислокація виникає тоді, коли одна з атомних площин обривається усередині кристала, як це показано на рис.В рефераті розглянуто кристалічні структури твердих тіл. Дано визначення терміну кристалічна ґратка - геометрично правильне розміщення атомів (іонів, молекул), властиве речовині, що перебуває в кристалічному стані. Показано, що всі кристалічні ґратки поділяються на сім кристалічних систем: триклінна; моноклінна; ромбічна; гексагональна; тригональна; тетрагональна; кубічна. Крім того кожна кристалічна система може існувати у вигляді примітивних (простих), базоцентрованих, обємноцентрованих і гранецентрованих ґраток. Знаючи тип звязку в кристалічні ґратці між компонентами можна описати властивості кристалів, а в деяких випадках і передбачити властивості ще не вирощених кристалів.

План
ЗМІСТ

Вступ

1.Типи кристалічних ґраток

2. Типи звязків в кристалах

3. Дефекти кристалів

Висновки

Resumee

Список використаних німецькомовних джерел

Словник термінів

Вывод
1. В рефераті розглянуто кристалічні структури твердих тіл. Дано визначення терміну кристалічна ґратка - геометрично правильне розміщення атомів (іонів, молекул), властиве речовині, що перебуває в кристалічному стані. Показано, що всі кристалічні ґратки поділяються на сім кристалічних систем: триклінна; моноклінна; ромбічна; гексагональна; тригональна; тетрагональна; кубічна. Крім того кожна кристалічна система може існувати у вигляді примітивних (простих), базоцентрованих, обємноцентрованих і гранецентрованих ґраток.

2. Розглянуто типи звязків в кристалічних тілах. Проведено класифікацію кристалів залежно від фізичної природи сил, що діють між частинками кристала. У такому випадку отримуємо чотири типи кристалів (і кристалічних ґраток): іонні, атомні, металічні і молекулярні. Знаючи тип звязку в кристалічні ґратці між компонентами можна описати властивості кристалів, а в деяких випадках і передбачити властивості ще не вирощених кристалів.

3. Зроблено опис найбільш імовірних типів дефектів кристалічної структури. Зроблено побіл всіх дефектів на точкові і просторові. До точкових дефектів віднесено вакансії, між вузлові атоми та чужі атоми в вузлах. Серед просторових дефектів виділено крайові та гвинтові (спіральні) дислокації.

RESUMEE

Je nach der raumlichen Symmetrie werden alle Kristallgitter in sieben Kristallsysteme eingeteilt. Nach der Form der Gitterzelle konnen sie in sechs Kristallsysteme unterteilt werden. Alle moglichen Verbindungen von Drehsymmetrieachsen und Spiegelebenen, welche ein Kristallgitter enthalt, fuhren zur Einteilung der Kristalle nach ihrer Symmetrie in zweiunddrei?ig Kristallklassen (Punktgruppen) und unter Berucksichtigung der Schraubenachsen und Gleitspiegelebenen lassen sich zweihundertdrei?ig Raumgruppen konstruieren. Es gibt insgesamt vierzehn verschiedene Raumgittertypen: triklin; monoklin (primitiv, basisflachenzentriert); rhombisch (primitiv, basisflachenzentriert, raumzentriert, flachenzentriert); hexagonal; trigonal; tetragonal (primitiv, raumzentriert); kubisch (primitiv, raumzentriert, flachenzentriert).

Das Kristallgitter ist eine gesetzma?ige geometrische Anordnung von Atomen (Ionen, Molekulen), die fur den Stoff geeignet ist, der in kristallinem Zustand vorliegt.

Die kleinste Einheit eines Kristallgitters, die durch reine Verschiebung die Gesamtstruktur des Kristalls ergibt, ist die sogenannte primitive Zelle. Beim primitiven Gitter, das aus Atomen der gleichen Art besteht, enthalt primitive Zelle ein einzelnes Atom.

Die primitive Zelle ist die Zelle mit dem kleinstmoglichen Kristallvolumen in Form eines Parallelepipeds, durch deren Translation sich der gesamte Kristall aufbauen lasst.

Daruber hinaus zeichnen sich ideale Kristalle durch die Translationssymmetrie. Das hei?t, es gibt solche Vektoren а, bei denen alle Kristallatome um einen Gittervektor verschoben werden.

Noch ein wichtiger Begriff in der Kristallographie ist eine Elementarzelle. Die Elementarzelle des Kristalls ist eine Einheitszelle, deren Volumen ein Vielfaches des Volumens der primitiven Zelle ist. Die Elementarzelle kennzeichnet sich durch die Kantenlangen (а, b, с), die mit den Kristallachsen des bestimmten Gitters sowie den Winkeln zwischen diesen Kanten (?, ?, ?) ubereinstimmen.

Der Unterschied zwischen einer Elementarzelle und einer primitiven Zelle besteht darin, dass man die Elementarzelle mit moglichst hoher Symmetrie wahlt.

Die Symmetrie einer Elementarzelle wird entsprechend der Kristallsymmetrie gewahlt. Bei Mineralien, die zum kubischen Kristallsystem gehoren, ist sie kubisch (wurfelformig). Beim tetragonalen Kristallsystem hat sie die Form eines tetragonalen Prismas, beim rhombischen Kristallsystem - die Form eines rhombischen Prismas, beim monoklinen Kristallsystem - die Form eines nadelformigen Prismas, beim triklinen Kristallsystem - die Form eines Parallelepipeds, beim trigonalen Kristallsystem - die Form eines Rhomboeders und eines hexagonalen Prismas, beim hexagonalen Kristallsystem - die Form eines hexagonalen Prismas mit Pinakoid.

Oben geht es aber um ideale Kristalle. In Wirklichkeit entspricht die Anordnung der Gitterbausteine bei Mineralien dem vorliegenden klassischen Bild ganz selten. Im Gegensatz zu den idealen Kristallmodellen, welche sich durch die gesetzma?ige und periodische Anordnung von Atomen oder Ionen zeichnen, weisen reale Kristalle eine Reihe Abweichungen im Aufbau auf. Es handelt sich um die Defekte im Kristallgitter (Dislokationen). Nach der konventionellen Klassifikation unterscheidet man folgende Baufehler im Kristallgitter: - Leerstellen, die durch das Ausfallen eines Atoms oder Ions aus einem idealen Gitter gebildet werden;

- zusatzlich zwischen den Gitterpunkten eingebaute Atome oder Ionen;

- Fremdatome oder - Ionen, die auf Zwischengitterplatzen angeordnet sind;

- Fremdatome, welche die eingebauten Atome des Gitters versetzen;

- wenn ein Ion im Gitter im Normalzustand, aber negativ geladen ist.

SCHLUSSELWORTER: KRISTALLGITTER, KRISTALLSYSTEME, ELEMENTARZELLE, CHEMISCHEN BINDUNG , GITTERFEHLER.

Список литературы
1. H. Ibach, H. Luth. Festkorperphysik, 7. Auflage. - Berlin: Springer, 2009. - 509S.

2. F. Thuselt. Physik der Halbleiterbauelemente. Einfuhrendes Lehrbuch fur Ingenieure und Physiker, 2. Auflage. - Berlin: Springer, 2011. - 407S.

3. J. Schulze. Konzepte siliziumbasierter MOS-Bauelemente. - Berlin: Springer, 2005. - 428S.

4. M. Kucher. Vom Keim zum Kristalle - Uber die Partikelbildung die Fallung schwerloslichen Feststoffe. - Karlsruhe: Universitatsverlag Karlsruhe, 2009. - 205S.

5. S. Hunklinger. Festkorperphysik, 2. Auflage. - Munchen: Oldenbourg Verlag Munchen, 2009. - 597S.

6. W. Massa. Kristallstrukturbestimmung, 7. Auflage. - Berlin: Springer, 2011. - 269S.

7. U. Tietze, Ch. Schenk. Halbleiter Schaltungstechnik. - Berlin: Springer, 1999. - 1421S.

8. M. Punke. Organische Helbleiterbauelemente fur mikrooptische Systeme. - Karlsruhe: Universitatsverlag Karlsruhe, 2007. - 199S.

9. H. Wagemann, H. Eschrich. Photovoltaik. Solarstrahlung und Halbleitereigenschaften, Solarzellenkonzepte und Aufgaben, 2. Auflage. - Wiesbaden: B.G.Teubner Verlag, 2010. - 275S.

10. P. Enders. Von der klassischen Physik zur Quantenphysik. Eine historisch-kritische deduktive Ableitung mit Anwendungsbeispielen aus der Festkorperphysik. - Berlin: Springer, 2006. - 261S.

11. G. Czycholl. Theoretische Festkorperphysik. Von den klassischen Modellen zu modernen Forschungsthemen. - Berlin: Springer, 2008. - 497S.

СЛОВНИК ТЕРМІНІВ

№ Deutsch Українською

1 das Abhangigkeit залежність

2 das Anisotropie анізотропія

3 der Antiferromagnetismus антиферомагнетизм

4 die Anzahl число

5 der Atom атом

6 der Atomkern атомне ядро

7 die atomischen Crystalen атомні кристали

8 der atomischen Mangel атомні дефекти

9 das Ausma? ступінь

10 der Austausch обмін

11 die Autolyse автолізія

12 die Basis базис

13 die Beimischung домішка

14 die Bestellung впорядкованість

15 der Betrag кількість

16 das Bravais-Gitter ґратки Браве

17 die chemische Bindung хімічний звязок

18 das chemische Element хімічний елемент

19 die chemische Formel хімічна формула

20 das chemische Gleichgewicht хімічна рівновага

21 die coulombsche Bindung кулонівський звязок

22 das Coulomb-Kraft кулонівські сили

23 das Dipolmoment дипольний момент

24 die Defekten in Kristallen дефекти кристалів

25 die Deformation деформація

26 die Dichte щільність

27 die Desorientierung дезорієнтація

28 der Diamagnetismus діамагнетизм

29 die Ladungsdichte густина

30 die Gitterparameter період кристалічної ґратки

31 die Koordinationszahl координаційне число

32 die Wellenfunktion хвильові функції

33 der Dipol диполь

34 die Dispersion дисперсія

35 die Domains домени

36 der Druck тиск

37 die Durchschlagfestigkeit електрична міць

38 die Ecke вершина

39 die Elektronenkonfiguration електронна конфігурація

40 der hochrein Kristall високочистий кристал

41 die einfache Sache проста речовина

42 Einheit des Gitters вузол ґратки

43 die Einstufung класифікація

44 der elastische Bereich пружне поле

45 die Elastizitat пружність

46 der Elastizitatsmodul модуль пружності

47 der Elektron електрон

48 die Elektronenhulle електронна оболонка

49 das elektronischer Gas електронний газ

50 die Elektrostatik електростатика

51 der Element елемент

52 die Elementarzelle елементарна комірка

53 die Energie енергія

54 die Entstellung спотворення

55 das Eutektikum евтектика

56 das Experiment експеримент

57 der Fernordnung дальній порядок

58 der Ferroelectrics сегнетоелектрик

59 der Ferromagnetismus феромагнетик

60 die feste Losung твердий розчин

61 das Flugzeug площина

62 die Fluktuation коливання

63 die Flussigkeit рідина

64 der Flussigkristalle рідкий кристал

65 die Formeleinheit формульна одиниця

66 der Frenkel-Defekte дефекти по френкелю

67 die Funktion функція

68 die Fusion розплав

69 das Gas газ

70 der Gaszustand газоподібний стан

71 die Gemisch сполука

72 das Glas скло

73 die Gro?e розмір

74 die Gro?enordnung величина

75 die Grundlage основа

76 der Halbleiter напівпровідник

77 die Halogene галогени

78 die Harte твердість

79 das Harten гартування

80 die heteropolare Bindung гетерополярний звязок

81 das hexagonalen Gitter гексагональна ґратка

82 die homoopolare Bindung гомеополярний звязок

83 die Induktion індукція

84 der Inertgase інертні гази

85 die innere Energie внутрішня енергія

86 der Ion іон

87 der Ionenkristallen іонні кристали

88 der Isolator діелектрик

89 das Kante грань

90 die Klassifizierung класифікація

91 die komplizierte Sache складна речовина

92 die Konfiguration конфігурація

93 der Konstruktionstyp структурний тип

94 die kovalente Bindung ковалентний звязок

95 der Kristall кристал

96 das Kristallgitter кристалічна ґратка

97 die Kristallisation кристалізація

98 die Kristallisierung кристалічна структура

99 die Kristallographie кристалографія

100 die Kristallographischen Achse кристалографічні осі

101 die kristallographischen Richtungen кристалографічні напрямки

102 das Kristallspriessen проростання кристалів

103 die Kristallsysteme сингонія

104 der Kristallzuchtung ріст кристалу

105 die Krummung відхилення

106 das Kubischen Gitters кубічна ґратка

107 die Lange довжина

108 die Leerstelle вакансії

109 der Leiter провідник

110 der Leitfahigkeit провідність

111 der Losung розчин

112 die Lumineszenz люмінесценція

113 die Magnetooptik магнітооптика

114 das Material матеріал

115 das Melting плавлення

116 der Metalle метал

117 die metallische Bindung металічний звязок

118 der Mikrokristalle мікрокристал

119 der Miller-Indizes індекси Міллера

120 der Mineral мінерал

121 die Mobilitat рухливість

122 die Modifizieren модифікація

123 die Molekul молекула

124 die Molekulkristallen молекулярні кристали

125 das monokline Gitter моноклінна ґратка

126 der Monokristall монокристал

127 das Nahordnung ближній порядок

128 der Neutron нейтрон

129 der Nukleus ядро

130 die Oberflache поверхня

131 die Oberflachenphysik фізика поверхні

132 die organische Verbindungen органічні сполуки

133 die Orientierung орієнтація

134 das orthorhombische Gitter ромбічна ґратка

135 die Orthotropie ортотропія

136 das Paramagneten парамагнетик

137 die perfekten Kristall ідеальний кристал

138 die physikalische Eigenschaften фізичні властивості

139 die Piezoelektrizitat пєзоелектрики

140 die Polarbindung полярний звязок

141 die Polarisation поляризація

142 der Polyeder багатогранник

143 die Polykristallen полікристали

144 die Polymerisation полімеризація

145 das Polymer полімер

146 der Polymorphie поліморфізм

147 das Potential потенціал

148 der Potentialstorung потенціальний барєр

149 die Potenz потужність

150 die primitiven Zelle примітивна комірка

151 der Primzahl просте число

152 das Proton протон

153 der Prozess процес

154 die Pyroelektrizitat піроелектрика

155 der Quader паралелепіпед

156 der Radius радіус

157 der Raum простір

158 der Raumgruppe просторова група

159 der realer Kristall реальний кристал

160 der Rekristallisation перекристалізація

161 das reziprok Gitter обернена ґратка

162 die Rundfunk трансляція

163 die Rutsche ковзання

164 die Schraubenversetzung гвинтова дислокація

165 die spatial Mangeln просторові дефекти

166 der Spindichtewellen хвиля спінової густини

167 der Starke міцність

168 der starren Korper тверде тіло

169 der statische Absto?ung статичне відштовхування

170 der statische Anziehung статичне притягання

171 die Stufenversetzungen крайова дислокація

172 die Substanz речовина

173 die Substitution заміщення

174 der Substitutionsgrad ступінь заміщення

175 die Subtraktion відщеплення

176 der Supraleiter надпровідник

177 die Symmetrie симетрія

178 die System система

179 die Temperatur температура

180 der Tensor тензор

181 das tetragonale Gitter тетрагональна ґратка

182 das trigonale Gitter тригональна ґратка

183 das trikline Gitter триклінна ґратка

184 der Tunnelmikroskop тунельний мікроскоп

185 die Umverteilung перерозподіл

186 die Valenzelektronen валентні електрони

187 der Vektor вектор

188 das Verbindung сполука

189 das Verfahren метод

190 die Versetzung дислокація

191 die Verteilung розподіл

192 die Vorgange Symmetrie операції симетрії

193 die Waals-Bindung вандерваальсівський звязок

194 der Waals-Krafte вандерваальсівські сили

195 die Wahrscheinlichkeit імовірність

196 der Wasserstoffbruckenbindungen водневий звязок

197 der Widerstand опір

Размещено на .ru

Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность
своей работы


Новые загруженные работы

Дисциплины научных работ





Хотите, перезвоним вам?