Кристаллическое Состояние

Вещества, характеризуется наличием дальнего порядка в расположении частиц (атомов, ионов, молекул). В К. С. Существует и ближний порядок, к-рый характеризуется постоянными координац. Числами, валентными углами и длинами хим. Связей. Инвариантность характеристик ближнего порядка в К. С. Приводит к совпадению структурных ячеек при их трансляционном перемещении и образованию трехмерной периодичности структуры (см. Кристаллохимия. Кристаллы). Вследствие своей макс. Упорядоченности К. С. В-ва характеризуется миним. Внутр. Энергией и является термодинамически равновесным состоянием при данных параметрах -давлении, т-ре, составе (в случае твердых растворов) и др. Строго говоря, полностью упорядоченное К. С. Реально не м. Б. Осуществлено, приближение к нему имеет место при стремлении т-ры к О К (т.

Наз. Идеальный кристалл). Реальные тела в К. С. Всегда содержат нек-рое кол-во дефектов, нарушающих как ближний, так и дальний порядок. Особенно много дефектов наблюдается в твердых р-рах, в к-рых отдельные частицы и их группировки статистически занимают разл. Положения в пространстве. Вследствие трехмерной периодичности атомного строения основными признаками кристаллов являются однородность и анизотропия св-в и симметрия, к-рая выражается, в частности, в том, что при определенных условиях образования кристаллы приобретают форму многогранников (см. Монокристаллов выращивание). Нек-рые св-ва в-ва на пов-сти кристалла и вблизи от нее существенно отличны от этих св-в внутри кристалла, в частности из-за нарушения симметрии.

Состав и, соотв., св-ва меняются по объему кристалла из-за неизбежного изменения состава среды по мере роста кристалла. Т. Обр., однородность св-в так же, как и наличие дальнего порядка, относится к характеристикам "идеального" К. С. Большинство тел в К. С. Является поликристаллическими и представляет собой сростки большого числа мелких кристаллитов (зерен) - участков размером порядка 10-1-10-3 мм, неправильной формы и различно ориентированных. Зерна отделены друг от друга межкристаллитными слоями, в к-рых нарушен порядок расположения частиц. В межкристаллитных слоях происходит также концснтрирование примесей в процессе кристаллизации. Из-за случайной ориентации зерен поликристаллич. Тело в целом (объем, содержащий достаточно много зерен) м.

Б. Изотропным, напр. Полученное при осаждении кристаллич. Порошков с послед. Спеканием. Однако обычно в процессе кристаллизации и особенно пластич. Деформации возникает текстура -преимуществ, ориентация кристаллич. Зерен в определенном направлении, приводящая к анизотропии св-в. На диаграмме состояния однокомпонентной системы вследствие полиморфизма К. С. Может отвечать неск. Полей, расположенных в области сравнительно низких т-р и повыш. Давлений. Если имеется лишь одно поле К. С. И в-во химически не разлагается при повышении т-ры, то поле К. С. Граничит с полями жидкости и газа по линиям плавления кристаллизации и возгонки - конденсации соотв., причем жидкость и газ (пар) могут находиться в метастабильном (переохлажденном) состоянии в поле К.

С., тогда как К. С. Не может находиться в поле жидкости или пара, т. Е. Кристаллич. В-во нельзя перегреть выше т-ры плавления или возгонки. Нек-рые в-ва (мезогены) при нагреве переходят в жидкокристаллич. Состояние (см. Жидкие кристаллы). Если на диаграмме однокомпонентной системы имеются два и более полей К. С., эти поля граничат по линии полиморфных превращений. Кристаллич. В-во можно перегреть или переохладить ниже т-ры полиморфного превращения. В этом случае рассматриваемое К. С. В-ва может находиться в поле др. Кристаллич. Модификации и является метастабильным. В то время как жидкость и пар благодаря существованию критич. Точки на линии испарения можно непрерывно перевести друг в друга, вопрос о возможности непрерывного взаимного превращ.

К. С. И жидкости окончательно не решен. Для нек-рых в-в можно оценить критич. Параметры -давление и т-ру, при к-рых DH пл и DV пл равны нулю, т. Е. К. С. И жидкость термодинамически неразличимы. Но реально такое превращ. Не наблюдалось ни для одного в-ва (см. Критическое состояние). В-во из К. С. Можно перевести в неупорядоченное состояние (аморфное или стеклообразное), не отвечающее минимуму своб. Энергии, не только изменением параметров состояния (давления, т-ры, состава), но и воздействием ионизирующего излучения или тонким измельчением. Критич. Размер частиц, при к-ром уже не имеет смысла говорить о К. С., примерно 1 нм, т. Е. Того же порядка, что и размер элементарной ячейки. К. С. Отличают обычно от др. Разновидностей твердого состояния (стеклообразного, аморфного) по рентгенограммам в-ва.

Лит. Шаскольская М. П., Кристаллография, М., 1976. Современная кристаллография, под ред. Б. К. Вайнштeйна. Т. I. М., 1979. П. И. Федоров.