- •Кристалографiя, кристалохiмiя та мiнералогiя
- •Основні визначення кристалографічних термінів
- •Частина і Кристалографія Розділ 1 Кристалографія і її зв'язок з іншими науками
- •1.1 Етапи розвитку
- •1.2 Кристали
- •1.3 Елементи внутрішньої будови кристалічних мінералів
- •1.4 Елементи структури кристалів та їх взаємозв'язок з елементами просторових ґраток
- •1.5 Властивості кристалічних речовин
- •1.7 Закон сталості кутів кристалів
- •1.8 Гоніометри
- •1.6 Аморфні тіла
- •1.9 Формула Вульфа-Брегга
- •Розділ 2 Метод кристалографічного індицирування. Закон цілих чисел
- •2.1 Символи вузлів
- •2.2 Символи рядів (ребер)
- •2.3 Символи площин (граней)
- •2.4 Параметри Вейса й індекси Міллера
- •2.5 Закон цілих чисел
- •2.6 Визначення ретикулярних щільностей атомних площин кристала
- •Розділ 3 Кристалографічні проекції
- •3.1 Сферична проекція
- •3.2 Стереографічна проекція
- •3.3 Гномостереографічна проекція
- •3.4 Гномонічна проекція
- •3.5 Сітка Вульфа
- •Розділ 4 Симетрія кристалів
- •4.1 Загальні поняття про симетрію кристалів
- •4.2 Центр інверсії (c)
- •4.3 Площина симетрії (l)
- •4 .4 Поворотні осі симетрії (l)
- •4.5 Інверсійні осі симетрії (Li)
- •4.6 Принцип Кюрі
- •4.7 Одиничні напрямки (він)
- •4.8 Сингонії кристалів
- •4.9 Решітки Браве
- •4.10 Зворотні гратки
- •4.11 Антисиметрія
- •Частина іі Кристалохімія Розділ 1 Кристалохімія. Типи зв'язків у кристалах
- •1.1 Іонні (атомні) радіуси
- •1.2 Межі стійкості структури
- •1.3 Щільні упакування частинок у структурах
- •1.4 Координаційні числа й координаційні
- •1.5 Визначення стехіометричної формули речовини
- •1.6 Поляризація
- •Частина ііі Мінералогія Розділ 1 Основні поняття та історія мінералогії
- •Фізичні властивості мінералів. Форма
- •1.2 Механічні властивості мінералів
- •1.3 Теплові властивості мінералів
- •1.4 Електричні властивості мінералів
- •1.5 Магнітні властивості мінералів
- •Розділ 2 Генезис мінералів
- •Розділ 3 Хімічний склад і розрахунок формул мінералів
- •Розділ 4 Класифікація мінералів
- •4.1 Хімічний склад мінералів
- •4.2 Класифікація кристалів
- •4.3 Самородні елементи
- •4.4 Штучні мінерали
- •Розділ 5 Основи петрографії
- •Розділ 6 Магматичні гірські породи
- •6.1 Походження, класифікація, форма залягання
- •6.2 Хімічний і мінеральний склад
- •Розділ 7 Методи діагностики й дослідження мінеральних тіл
- •Частина IV Дефекти кристалічних структур
- •1.1 Фізичні передумови утворення дефектів
- •1.2 Визначення точкових дефектів
- •1.3 Визначення одновимірних дефектів
- •1.4 Енергія дислокацій
- •Гвинтового і змішаного типу
- •Розрахункові формули геометричної кристалографії
- •Додаток б
- •Розрахункові формули структурної кристалографії
- •Тема 1 Основні властивості кристалічних та аморфних мінералів
- •Тема 2 Симетрія і класифікація кристалічних багатогранників
- •Тема 3 Прості форми і комбінації кристалів
- •Тема 4 Проекції кристалів та методика їх побудови
- •Тема 5 Розв’язання кристалографічних задач
- •Тема 6 Основні фізичні властивості кристалів і мінералів Запитання для самоконтролю
- •Методика розв’язання типових кристалографічних задач з допомогою стереографічної сітки г.В. Вульфа
- •Список літератури
- •Кристалографія, кристалохімія, мінералогія
Частина IV Дефекти кристалічних структур
Розділ 1 Реальна будова кристалічних структур
1.1 Фізичні передумови утворення дефектів
Уже в початковий період тріумфального розвитку кристалографії, коли вчені всього світу одну за одною розшифровували всі нові й нові атомні структури кристалів, у фізиків стали виникати серйозні питання до нової теорії. Якщо атомна структура насправді така, як її описують дослідники, то яким чином реалізуються такі фундаментальні фізичні процеси в кристалах, як дифузія й іонна електропровідність? Адже реалізація цих фізичних процесів у кристалах з ідеальною кристалічною структурою малоймовірна, у той час як реальність цих процесів не викликає сумнівів.
Серйозні проблеми виникли також із трактуванням механічних властивостей кристалів. Оскільки теоретична оцінка механічної міцності іонних кристалів не викликає більших труднощів (розрахунки базуються на обліку сил кулонівської електростатичної взаємодії), то проведене порівняння теорії з експериментом виявило між ними разюча розбіжність. Дійсно, реальна міцність кристалів виявилася нижче теоретичної в багато тисяч разів.
З метою розв’язання цієї наукової проблеми видатний вітчизняний фізик, академік А.Ф. Іоффе в 20-х роках XX століття поставив серію спеціальних експериментів з вивчення міцності кристалів хлориду натрію NaСl. Він припустив, що причина розбіжність теорії з експериментом пов'язана з методикою приготування зразків для механічних випробувань: зразки циліндричної форми, виготовлені на звичайних токарських верстатах, мають ушкоджений поверхневий шар з безліччю мікротріщин, які відіграють роль надрізів, що приводить до формального зниження обмірюваної міцності кристала.
У дослідах А.Ф. Іоффе поверхневий шар кристалічних зразків видаляли (за допомогою часткового розчинення зразків у воді), що дозволило істотно підвищити експериментальні значення межі міцності кристалів. Однак нова методика підготовки зразків не усунула зазначеного протиріччя між теорією й експериментом: міцність вдалося підняти приблизно на один порядок. Отже, основну причину зазначеного протиріччя розкрити за допомогою цих експериментів не вдалося.
Однак невдача з ідеєю ушкодженого поверхневого шару випробуваних зразків змусила академіка шукати нові шляхи до вирішення однієї з найгостріших проблем фізики твердого тіла. Свою нову ідею він взяв з життєвого досвіду (це був дуже тяжкий час початку 20-х років XX в.): якщо випрана білизна може висохнути на морозі, то чому атоми в кристалі не можуть «випаровуватися» у міжвузловий простір зі своїх стандартних положень у вузлах кристалічної структури. У результаті такого переходу з'являються й міжвузлові атоми, і покинуті ними вузли - вакансії, які можуть забезпечувати й дифузію у кристалах, і їхня електропровідність, переміщаючись у кристалі під впливом градієнтів концентрацій й електричних полів.
Цього разу ідея А.Ф. Іоффе одержала блискуче експериментальне підтвердження у працях з дослідження електропровідності іонних кристалів, які були виконані вітчизняним академіком Я.І. Френкелем (1926 р.).