Задачі для самостійного опрацювання.

Розв’язати у зошиті задачі (розв’язок супроводити відповідними рисунками і поясненнями)

1. Який діаметр повинна мати мильна бульбашка, щоб додатковий (лапласівський) тиск на її поверхні дорівнював 200 Па?

2. Визначити діаметри каналів трьох капілярних трубок, якщо відомо, що вода при 293 К піднімається у них на висоту відповідно 2,5 см, 5 см, 8 см.

Тема 3. Будова і властивості твердих тіл. Кристалічні і аморфні тверді тіла.

1. Опрацювати (прочитати, розібрати) теоретичний матеріал.

2. Зробити опорний конспект у зошиті.

3. Розв’язати тестові завдання.

Теоретичний матеріал

Властивості твердого тіла

• Характеризується щільною упаковкою частинок;

• Сили взаємодії великі;

• Зберігає форму і об’єм;

Стани:

Кристалічний Аморфний

• Частинки розміщені у Порядку в розміщенні частинок

певному порядку, немає;

утворюючи кристалічну

решітку;

• Правильність зовнішньої Відсутня правильна зовнішня

форми; форма; ізотропія;

• Певна температура Відсутність певної температури плавлення; плавлення;

Відносяться до в’язких рідин.

Кристалічна решітка – розташування частинок, що характеризується періодичною повторюваністю в трьох вимірах.

Вузли кристалічних решіток – точки, відносно яких частинки здійснюють теплові коливання.

Отже,

Тверді тіла

• Такі речовини, у яких є кристалічна будова, тобто дальній порядок у розташуванні їх частинок.

Кристалічні тіла:

Монокристали Полікристали

• Тверді тіла, частинки яких Тверді тіла, які складаються з

утворюють єдині кристалічні безлічі невпорядковано розмі –

решітки ( лід, поварена сіль, щених дрібних кристаликів

ісландський шпат). (“морозні візерунки” на вікнах,

цукор – рафінад).

Характеризуються

• Рівними кутами між відпові- Характеризуються ізотропністю -

дними гранями, хоча зовнішня їх фізичні властивості у всіх

форма може бути різною. напрямках однакові.

• Характеризуються анізотропією – Чим менші кристалики, які утво -

залежність фізичних властивостей рюють полікристалічне тіло, тим

від напрямку в кристалі (напр., їх воно однородніше і одночасно

міцність у різних напрямках різна). ізотропніше.

Монокристали застосовуються у техніці. Майже всі напівпровідникові прилади – це монокристали зі спеціально введеними домішками, які надають їм тих чи інших властивостей.

Видатним досягненням молекулярної електроніки було створення молекулярних підсилювачів і генераторів мікрохвильового випромінювання – мазерів і потужних генераторів випромінювання оптичного діапазону – лазерів. Основними деталями багатьох типів цих приладів є монокристали.

Зараз опрацьовано спеціальні методи вирощування великих кристалів, які дають змогу дістати зразки, лінійні розміри яких становлять десятки сантиметрів.

У залежності від роду частинок, розташованих у вузлах кристалічних решіток, і характеру сил взаємодії між ними кристали поділяються на 4 типи:

1. іонні кристали – у вузлах решіток розташовуються по черзі іони протилежного знаку. Сили взаємодії між іонами є в основному електростатичними.

Зв’язок обумовлений кулонівськими силами притягання між різнойменно зарядженими іонами називається іонним.

В такому кристалі не можна виділити окремих молекул, весь кристал є ніби однією гігантською молекулою. Такі кристали мають значну міцність. До них відносять неорганічні сполуки, зокрема солі.

2. атомні кристали – у вузлах решіток – нейтральні атоми, що утримуються найближчими сусідами ковалентним зв’язком (сили взаємодії виникають в результаті взаємного обміну валентними електронами між кожними двома сусідніми атомами). До таких кристалів відносять алмаз, графіт, германій, сірчистий цинк ZnS, оксид берилію ВеО та ін. Вони характеризуються високою твердістю і тугоплавкістю.

3. молекулярні кристали – у вузлах решіток знаходяться нейтральні молекули речовини, сили взаємодії між якими обумовлені незначним взаємним зсувом електронів в електронних оболонках атомів. Такі кристали при дуже низькій температурі (тверді гелій, водень, кисень, азот), легко випаровуються (“сухий лід”, нафталін). Також до молекулярних кристалів відносять кристали брому Br₂, йоду J₂, льоду H₂O, більшість кристалів органічних речовин.

4. металічні кристали – у вузлах решіток розміщені позитивні іони металу; між ними хаотично рухаються електрони, які взаємодіючи з іонами, утримують їх, інакше решітка б розсипалась під дією сил відштовхування між іонами. Такі кристали характеризуються доброю електропровідністю і теплопровідністю та мають симетрію високого порядку.

В природі ідеальних кристалічних структур майже не існує.

Дефекти кристалів

• відхилення від упорядкованого розташування частинок у вузлах кристалічних решіток.

Типи дефектів:

точкові лінійні

1. вакансія – відсутність атома 1. дислокація – порушення

у вузлі решіток. правильного чергування

2. міжвузловий атом – атом, що атомних площин.

впровадився у міжвузловий

простір. Крайова Гвинтова

3. домішковий атом – атом домі- дислокації.

шки, або атом основної речови- Порушують дальній порядок

ни, що зміщає. розташування частинок.

Такі дефекти порушують ближній

порядок розташування частинок.