Весьма распространен метод получения равновесных форм кристаллов кристаллизацией шаров, впервые предложенный Е. С. Федоровым. Шарообразные кристаллы можно изготовить различными способами, проще всего механической обточкой, причем разрушенные части поверхности удаляются растворением и травлением.
Другой способ состоит в том, что капле расплава при соблюдении особых предосторожностей дают затвердеть в полушарообразный или линзовидный кристалл. Округленные кристаллы получаются также по способу Наккена — Киропулоса. С учетом атомной структуры кристалла монокристаллический шар в действительности является полиэдром с чрезвычайно большим числом граней (рис. 50). Из всех таких граней только немногие растут повторимо, оставаясь гладкими, все остальные грани огрубляются. Так как огрубленные грани (на рисунке они показаны волнистыми линиями) растут быстрее, чем гладкие, последние начинают образовывать плоские сечения шара, размеры которых непрерывно увеличиваются. При дальнейшем росте кристалла площадь гладких граней Увеличивается до тех пор, пока сначала отдельные, а потом все грани не пересекутся в ребрах. В результате образуется полиэдр, габитус которого зависит от скоростей роста отдельных граней. На рис. 50 схематически представлены последовательные моменты такого процесса.
Кристаллы с искусственно приданной формой исследовались с помощью метода колебаний температуры. Кристаллы различных исходных форм вместе с запасом вещества помещались в насыщенный раствор. Вся система подвергалась колебаниям температуры причем одновременно производилось перемешивание или встряхивание раствора. В таких условиях равновесные формы кристаллов алюмо-калиевых квасцов получала М. П. Шаскольская. Из кристалла алюмо-калиевых квасцов вытачивался шар диаметром в 3 см и помещался в насыщенный раствор той же соли, налитый в резиновый мячик, который герметически заклеивался и приводился в медленное вращение вокруг горизонтальной оси и через каждые два часа автоматически нагревался на 2 — 3°С при помощи электрической лампочки. При нагревании шар немного растворялся, а при охлаждении рос вследствие пересыщения. Через несколько месяцев шар приобрел форму правильного октаэдра, которая уже оставалась неизменной (рис. 51).
Я. И. Френкель высказал предположение, что поверхность кристалла в состоянии равновесия образована не одними только основными гранями, но и гранями, близкими к основным. Последние возникают вследствие флуктуации. Поэтому при температурах выше абсолютного нуля естественные грани кристалла должны обладать шероховатостью, которая обусловлена ступеньками из атомных слоев. Ширина ступеньки изменяется с течением времени путем присоединения или удаления отдельных атомов, перемещающихся по ступенькам независимо друг от друга. Вследствие таких перемещений атомов форма кристалла изменяется.
Существует мнение, что образование равновесной формы может осуществляться двумя путями: или при помощи многократного испарения и конденсации, или вследствие диффузии поверхностных атомов. Последнее более вероятно, так как теплота активации явления диффузии значительно меньше, чем теплота испарения.
Скачать реферат:
Пароль на архив: privetstudent.com