WŁAŚCIWOŚCI KRYSZTAŁÓW

Skład i struktura:

1. Skład materiału wpływa na wszystko, ale głównie na:

• właściwości fizyczne (przewodnośc elektryczną, ciepło właściwe, właściwości optyczne, reaktywność chemiczną itd.)

b) Struktura krystaliczna i defekty wpływają wszystko, ale głównie na:

• właściwości mechaniczne (wytrzymałość, twardość itd)

c) Oba aspekty struktury wpływają na takie cechy jak gęstość, rozszerzalność liniowa.

Ciepło właściwe:

• Ciepło właściwe zależy głównie od składu ciała stałego i od rodzaju wiązań istniejących między atomami.

• Zazwyczaj rośnie w takiej kolejności: Metale (miedź, stal) < Ceramiki (SiO2, Al2O3) < Polimery

Przykłady właściwości zależnych od kierunku:

• Rozszerzalność cieplna

Pod względem rozszerzalności cieplnej kryształy można podzielić na:

1. Izotropowe:kryształy należące do układu regularnego (kula pozostaje kulą);

2. Anizotropowe: kryształy należące do układów

2. Trygonalnego (romboedrycznego), tetragonalnego i heksagonalnego (kula staje się elipsoidą wydłużoną lub spłaszczoną o osi zgodną z krystalograficzną osią z ( c );

• Rombowego, jedno- i trójskośnego (kula staje się elipsoidą trójosiową).

Niektóre kryształy mają w pewnych kierunkach ujemny współczynnik rozszerzalności cieplnej (kurczą się). Np. heksagonalny grafit i trygonalny kalcyt mają ujemne współczynniki w kierunku prostopadłym do osi z.

Rozszerzalność cieplna zależy od:

• Rodzaju sił działających pomiędzy atomami

• Cech struktury krystalicznej, np. im krótsze wiązanie tym mniejsza rozszerzalność = grafit

• Przewodnictwo cieplne (Zdolność przekazywania ciepła od wyższej do niższej temperatury)

Zależy od:

• Rodzaju wiązań chemicznych i typu struktury kryształu. Najlepiej przewodzą

czyste metale, w których elektrony głównie przenoszą ciepło; stopy już są gorszymi przewodnikami ciepła;

• W kryształach kowalencyjnych i jonowych ciepło przekazywane jest za pośrednictwem drgań atomów.

• niższej temperatury

• właściwości elektryczne i dielektryczne (przewodnictwo elektryczne, piezoelektryczność, ferroelektryczność)

• właściwości mechaniczne (sprężystość, łupliwość, plastyczność, twardość)

• właściwości optyczne (absorpcja, załamanie, odbicie)

Przewodnictwo elektryczne

• Najlepszymi przewodnikami prądu są metale: wynika to z natury wiązania metalicznego: istnieją w nich prawie swobodne elektrony, które mogą się przemieszczać pod wpływem pola elektrycznego;

• Oporność metali rośnie gdy temperatura rośnie.

Półprzewodniki

• Przewodzą znacznie gorzej niż metale;

• W temperaturze 0K są izolatorami;

• Gdy temperatura rośnie: przewodzą prąd.

• Zatem: oporność maleje gdy temperatura rośnie;

Izolatory (dielektryki)

• Elektrony są tak silnie związane z atomami, że nie można ich łatwo uwolnić - opór jest ogromny w każdej temperaturze, np. SiO₂

Piezoelektryczność

• Zjawisko powstawania ładunków elektrycznych na powierzchniach kryształu pod wpływem rozciągania lub ściskania.