4. Saišu veidi kristālos
Kristālu uzbūvi un īpašības nosaka to spēku daba, kas noteiktās kristāliskā režģa vietās notur jonus, atomus vai molekulas. Starp elementārām daļiņām kristālos darbojas saites spēki, kuru raksturs ir atkarīgs no elektronu izvietojuma atomos.
Pēc noteicošās saites rakstura visus kristālus iedala molekulāros, kovalentos, jonu un metālu kristālos. Šāds iedalījums ir nosacīts, jo daudzos gadījumos vienlaikus pastāv nevis viens, bet vairāki saišu tipi. [2]
4.1. Molekulārie kristāli
Molekulārajos kristālos galvenās ir Van der Vālsa saites, kas izveidojas starp jebkurām elementārdaļiņām (joniem, atomiem, molekulām) tikai nelielos attālumos. Palielinoties attālumam, šie spēki samazinās. Tās ir salīdzinoši vājas saites, novērojamas starp inerto gāzu atomiem. Elektronu kustība atomos vai molekulās rada pārejošu, nevienmērīgu elektriskā lādiņa izvietojumu. Van der Valsa saitēm nav virziena rakstura, jo momentānais dipols (veido divi vienāda lieluma, bet pretēju zīmju lādiņi) veidojas ar katru no blakus esošiem atomiem. Atoms vai molekula tiek polarizēti, veidojas nestabils dipols. Molekulāriem kristāliem ir zema kušanas temperatūra. [2]
4.2. Kovalentie kristāli
Kovalentie atomu kristāli ir Ce, Si, Ge, Sn, Sb, Bi, Se, Te, Po u.c. elementiem, jāpiemin arī dimants, kvarcs, grafīts. Mijiedarbības rezultātā šo elementu atomi apvieno elektronus, veidojot pārus un aizpildot valences zonu (ārējās elektronu čaulas enerģētiskā zona, kurā ir elektroni ar vislielākajām enerģijām). Elektroni vienlaikus pieder vairākiem atomiem, visu laiku ceļo no viena atoma pie otra, veido apmaiņas kovalentos spēkus. Atomu skaits n, kuriem ir kopēji elektroni, atkarīgs no elementa vērtības N un nosakāms no izteiksmes: n = 8 – N. Piemēram, ogleklim n = 8 – 4 = 4 atomi. Tā kā oglekļa atomam ir 4 valences elektroni, kuri veido 4 saites, tas saistās ar 4 blakus esošiem atomiem. Kovalentai saitei ir virziena raksturs, ko katrs atoms mijiedarbojas ar noteiktu skaitu blakus esošo atomu.[2]
4.3. Jonu kristāli
Jonu kristāli veidojas vielās, kas sastāv no dažādas valences elementiem. Elektrostatisku mijiedarbību starp pretēji lādētiem joniem sauc par jonu saiti. Kristāli ar jonu saitēm veidojas sacietējot sāļiem. Atomiem tuvojoties notiek elektronu pārdalīšana: elektriski pozitīvais elements zaudē valences elektronu un pārvēršas pozitīvā jonā, bet elektriski negatīvais elements iegūst elektronu, aizpilda valences zonu un pārvēršas negatīvā jonā. Joni novietojas jonu kristālu mezglos. Jonu saiti veidojot, atomu ķīmisko vērtību (valenci) nosaka atdoto vai pārņemto elektronu skaits. Jonu saitēm ir virziena raksturs, jo valences elektronu apmaiņa notiek starp vienas molekulas atomiem, piemēram, NaCl kristālā – starp vienu nātrija un vienu hlora atomu. Jonu kristālu saites enerģija ir tuva kovalento kristālu saites enerģijai. Jonu kristāliem ir samērā augsta kušanas temperatūra, liels elastības modulis, liela cietība un zems plastiskums, labi šķīst ūdenī un polārajos šķīdinātājos. [2]
4.4. Metālu kristāli
Metālu kristālus veido elementi ar metālu īpašībām. Tie viegli atdod savus valences elektronus. Metālu saitei nav virziena rakstura. Metāliem veidojas kompakts kristāliskais režģis ar lielu koordinācijas skaitli. Metālu kristālu saites enerģija ir nedaudz mazāka par kovalento kristālu saites enerģiju, tādēļ metāliem ir zemāka kušanas enerģija, mazāks elastības modulis un cietība, bet lielāks plastiskums un elektrovadītspēja.[2]
5. Kristālu defekti
Reāliem kristāliem atšķirībā no ideāliem kristāliem ir sastopamas dažādas struktūras nepilnības – defekti – režģī var trūkt kāds atoms, vai ir nobīdīts kāds slānis attiecībā pret pārējiem. Defektu klātbūtne neietekmē vai nebūtiski ietekmē kristāla pamatvielas kristalogrāfiskos parametrus. Defektu kustīguma un mijiedarbības dēļ to koncentrācija kristālā mainās. Vismazāk defektu satur monokristāli un atkvēlināti metāli. Vienmēr izpildās nosacījums, ka defektu koncentrācija ir maza. Reālos metālos defektu koncentrācija palielinās, ja tos rūda, deformē vai pakļauj citiem apstrādes veidiem.
Kristāliskās uzbūves defektus iedala punktveida, lineāros un virsmas defektos.
…
