Кристаллохимия изучает законы расположения атомов и типы симметрии в кристаллических телах, а также дефекты в их структуре. Кристаллохимия тесно связана с кристаллографией.
Центральное понятие кристаллохимии — кристаллическая структура (расположение атомов, ионов, молекул в кристалле). Определено свыше 150000 кристаллических структур (~70000 неорганических, более 80000 органических), от простых веществ до белков и вирусов.
Источником данных о структурах служат дифракционные методы исследования: рентгеноструктурный анализ, электронография, нейтронография, мессбауэрография. Причины образования той или иной кристаллической структуры определяются общим принципом термодинамики: наиболее устойчива структура, которая при данном давлении и температуре имеет минимальную свободную энергию.
По типу химической связи кристаллы делятся на четыре основные группы — ионные кристаллы (например, NaCl), ковалентные (например, алмаз, кремний), металлические (металлы и интерметаллические соединения) и молекулярные кристаллы (молекулами связаны ван-дер-ваальсовыми силами, например, нафталин).
Во многих кристаллах связь имеет промежуточный характер. Например, в кристаллах силикатов она ионно-ковалентная, у полупроводников связь в основном ковалентная, но с примесью ионной и металлической. Особые кристаллохимические закономерности выявляются в структуре полимерных кристаллов (цепочечные структуры), жидких кристаллов, биологических кристаллов. В некоторых кристаллах (например, лед, органические кристаллы) существует водородная связь. Сейчас известно 9 структурных модификаций льда, у них различные кристаллические решетки, различные плотности и температуры плавления.
Определенные
Полупроводники — продукт кристаллохимии. У. Шокли предложил методы создания диффузионного базового транзистора. Вместе с Дж. Хейнсом он смог непосредственно измерить подвижность и время жизни носителей заряда в германии (опыт Хейнса-Шокли, 1949), с Г. Сулом установил влияние магнитного поля на концентрацию носителей. Шокли построил теорию p-n-перехода, получил уравнение для плотности полного тока в нем (уравнение Шокли, 1949) и на основе этого предложил p-n-p-транзистор. В 1951 он предсказал явление насыщения в полупроводниках и разработал метод определения эффективной массы носителей заряда. В 1956 «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта» У. Шокли совместно с Д. Бардином и У. Браттейном был удостоен Нобелевской премии по физике.
Выращивание кристаллов сверхчистого кремния — тоже задача кристаллохимиков. Потребление поликристаллического кремния электронной промышленностью составляет несколько тысяч тонн в год.
Работает Институт кристаллографии РАН (Москва). Есть журнал «Кристаллография». Можно почитать:
интересно
Оценка статьи: 5
0 Ответить
Статья - образец популярной подачи сложных химических явлений. Хорошо освежает общие представления, понятия. Сейчас много разговоров о сверхпрочных углеродоволокнистых материалах. Безразмерная сеть интернета выдала сообщение о появлении подозрительных трещин на обшивке крыльев Аэробусов (в Австралии) и больших затратах на ремонт крылышек.
Не могли бы Вы кратенько прокомментировать этот казус?
Оценка статьи: 5
0 Ответить
Сергей Дмитриев, о базальтовых волокнах я уже писал - об углеродных можно попытаться, но это довольно частный вопрос материаловедения. Круг их использования узок из-за дороговизны.
В самолетах не разбираюсь.
0 Ответить
Николай Аблесимов, и не надо. Для технологов неважно,что изготовлять: пионерский горн или сопло ракеты. Так и для химика важен материал, а где его применят - не его проблемы.
Оценка статьи: 5
0 Ответить