Форма входа

Block title

Календарь

КаленДАРь - праздник на каждый день

Живой календарь

Поиск

Мудрые мысли

Школьный календарь

Статистика


Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Дети

Гороскоп





Воскресенье, 19.08.2018, 04:45
Приветствую Вас Гость | RSS
Сайт учителя химии и биологии Бахтиной Татьяны Юрьевны
Главная | Регистрация | Вход
КРИСТАЛЛЫ (1 часть)


        Кристаллы окружают нас повсюду. Мы строим дома из кристаллов, ходим по кристаллам, добываем кристаллы из земли, обрабатываем их на заводах, создаем изделия из кристаллических материалов, изучаем и широко применяем кристаллы в лабораториях. Мы также едим кристаллы, лечимся ими, но, что самое главное – мы сами частично состоим из кристаллов.
       Так что же такое кристаллы?

СРЕДИ КАМНЕЙ.

          В недрах земли люди порой находят камни, имеющие удивительную форму – иногда кажется, что их кто-то специально выпиливал, затем полировал, чтобы они приобрели именно такую форму. Речь идет о многогранниках с плоскими гранями и прямыми ребрами. Правильность и совершенство формы этих камней, а также безукоризненная поверхность их граней часто поражают человека своей красотой. Иногда, смотря на их, нам трудно поверить, что они образовались сами без участия человека. Именно такие камни с природной, не сделанной руками человека, правильной, симметричной, многогранной формой и называются КРИСТАЛЛАМИ.

         Кристаллы, которые залегают глубоко в земле, являются бесконечно разнообразными. Их часто называют «цветами мира камней». Размеры таких природных многогранников достигают подчас человеческого роста. Встречаются также очень тонкие кристаллы, толщина которых меньше чем у листка бумаги. Но бывают и огромные пласты, толщина которых достигает нескольких метров. Бывают кристаллы маленькие, узкие и острые как иголки, но также могут быть громадной формы, на подобии величественных колонн. Последние именно так и использовали в древней Испании, где ставили их вместо рукотворных колонн для удержания тяжелых ворот. В горном музее в Санкт-Петербурге хранится кристалл горного хрусталя высотой около метра и весом более тысячи килограмм. Этот кристалл много лет служил тумбой у ворот одного из домов в Свердловске.

Экспонаты Санкт-Петербуржского горного музея


Многие кристаллы идеально чисты и прозрачны, как вода.

Недаром постоянно можно слышать выражения: «прозрачный, как кристалл», «кристально чистый».

Посмотрите на кристаллы пирита! Идеальная форма куба:

Природные кристаллы пирита


Чаще всего кристаллы представлены кубическим, пентагон-додекаэдрическим и октаэдрическим габитусом


На земле можно встретить кристаллы невероятных размеров.

      

Пещера Naica из Чихуахуа, Мексика, это рабочая шахта по добыче свинца, цинка и серебра, в которой были найдены большие пустоты, содержащие огромные кристаллы селенита.


Вот они – правильные многогранники – кубы, параллелепипеды, призмы, пирамиды и другие, пленяющие сложностью и совершенством формы... Столбики, таблички, пластинки, звезды, иглы... На одном образце видна щетина тонких, прозрачных игл, на другом – сплетение иголок и столбиков. На большом камне на сером матовом фоне раскинулся веер чёрных блестящих игл – кристаллов турмалина. Пластинки кристаллов гематита (красного железняка) или барита образуют как бы лепестки цветка, и такие камни похожи на каменные розы. Прозрачные, как вода, кристаллы горного хрусталя причудливо срослись друг с другом в каменную «друзу» или «щётку». Кристаллический арагонит как бы воспроизвёл ветвистые деревья. 

Друза кристаллов кварца.


Ровные, гладкие грани кристаллов блестят, их форма безукоризненно правильна и симметрична. Красные, синие, жёлтые, зелёные, голубые, фиолетовые, малиновые, золотые, - от бесцветных, прозрачных, как вода, до бурых, чёрных и отливающих металлическим блеском, они сверкают, искрятся, играют разными красками

Да, действительно, это – цветы царства минералов!


Применения кристаллов в науке и технике так многочисленны и разнообразны, что их трудно перечислить.

Поэтому ограничимся несколькими примерами.Самый твердый и самый редкий из природных минералов - алмаз. Сегодня алмаз в первую очередь камень-работник, а не камень-украшение.




 

Алмазный режущий инструмент


Благодаря своей исключительной твердости алмаз играет громадную роль в технике. Алмазными пилами распиливают камни. Алмазная пила - это большой (до 2-х метров в диаметре) вращающийся стальной диск, на краях которого сделаны надрезы или зарубки. Мелкий порошок алмаза, смешанный с каким-нибудь клейким веществом, втирают в эти надрезы. Такой диск, вращаясь с большой скоростью, быстро распиливает любой камень.
Колоссальное значение имеет алмаз при бурении горных пород, в горных работах:

Алмазная бурильная головка


В граверных инструментах, делительных машинах, аппаратах для испытания твердости, сверлах для камня и металла вставлены алмазные острия.

Алмазные стеклорезы


Алмазным порошком шлифуют и полируют твердые камни, закаленную сталь, твердые и сверхтвердые сплавы. Сам алмаз можно резать, шлифовать и гравировать тоже только алмазом. Наиболее ответственные детали двигателей в автомобильном и авиационном производстве обрабатывают алмазными резцами и сверлами.

Рубин и сапфир относятся к самым красивым и самым дорогим из драгоценных камней. У всех этих камней есть и другие качества, более скромные, но полезные. Кроваво-красный рубин и лазарево-синий сапфир - это родные братья, это вообще один и тот же минерал - корунд, окись алюминия А12О3. Разница в цвете возникла из-за очень малых примесей в окиси алюминия: ничтожная добавка хрома превращает бесцветный корунд в кроваво-красный рубин, окись титана - в сапфир. Есть корунды и других цветов. Есть у них ещё совсем скромный, невзрачный брат: бурый, непрозрачный, мелкий корунд - наждак, которым чистят металл, из которого делают наждачную шкурку. Корунд со всеми его разновидностями - это один из самых твердых камней на Земле, самый твердый после алмаза. Корундом можно сверлить, шлифовать, полировать, точить камень и металл. Из корунда и наждака делают точильные круги и бруски, шлифовальные порошки.

Корундовые шарошки


Вся часовая промышленность работает на искусственных рубинах. На полупроводниковых заводах тончайшие схемы рисуют рубиновыми иглами. В текстильной и химической промышленности рубиновые нитеводители вытягивают нити из искусственных волокон, из капрона, из нейлона.

Часовой механизм с рубиновыми подшипниками


Новая жизнь рубина - это лазер или, как его называют в науке, оптический квантовый генератор (ОКГ), чудесный прибор наших дней. В 1960г. был создан первый лазер на рубине. Оказалось, что кристалл рубина усиливает свет. Лазер светит ярче тысячи солнц.

Действие рубинового лазера

Мощный луч лазера громадный мощностью. Он легко прожигает листовой металл, сваривает металлические провода, прожигает металлические трубы, сверлит тончайшие отверстия в твердых сплавах, алмазе. Эти функции выполняет твердый лазер, где используется рубин, гранат с неодимом. В глазной хирургии применяется чаще всего неодимовые лазеры и лазеры на рубине. В наземных системах ближнего радиуса действия часто используются инжекционные лазеры на арсениде галлия.

Появились и новые лазерные кристаллы: флюорит, гранаты, арсенид галлия и др.


Сапфир прозрачен, поэтому из него делают пластины для оптических приборов.

Основная масса кристаллов сапфира идет в полупроводниковую промышленность.

Полупроводниковая пластина (кремний на сапфире)


Кремень, аметист, яшма, опал, халцедон — все это разновидности кварца. Мелкие зернышки кварца образуют песок. А самая красивая, самая чудесная разновидность кварца - это и есть горный хрусталь, т.е. прозрачные кристаллы кварца. Поэтому из прозрачного кварца делают линзы, призмы и др. детали оптических приборов.

Всем известная бактерицидная ультрафиолетовая кварцевая лампа


Особенно удивительны электрические свойства кварца. Если сжимать или растягивать кристалл кварца, на его гранях возникают электрические заряды. Это - пьезоэлектрический эффект в кристаллах.

Бытовая пьезоэлектрическая зажигалка

В наши дни в качестве пьезоэлектриков используют не только кварц, но и многие другие, в основном искусственно синтезированные вещества: синетову соль, титанат бария, дигидрофосфаты калия и аммония (КДР и АДР) и многие другие.

Пьезоэлектрические кристаллы широко применяются для воспроизведения, записи и передачи звука.

Существуют и пьезоэлектрические методы измерения давления крови в кровеносных сосудах человека и давления соков в стеблях и стволах растений.Пьезоэлектропластинками измеряют, например, давление в стволе артиллерийского орудия при выстреле, давление в момент взрыва бомбы, мгновенные давления в цилиндрах двигателей при взрыве в них горячих газов.


Эдектрооптическая промышленность - это промышленность кристаллов, не имеющих центра симметрии. Эта промышленность очень велика и разнообразна, на её заводах выращивают и обрабатывают сотни наименований кристаллов для применения в оптике, акустике, радиоэлектронике, в лазерной технике.


В технике также нашел своё применение поликристаллический материал поляроид.

Поляроид - это тонкая прозрачная пленка, сплошь заполненная крохотными прозрачными игольчатыми кристалликами вещества, двупреломляющего и поляризующего свет. Все кристаллики расположены параллельно друг другу, поэтому все они одинаково поляризуют свет, проходящий через пленку.

Поляроидные пленки применяются в поляроидных очках. Поляроиды гасят блики отраженного света, пропуская весь остальной свет. Они незаменимы для полярников, которым постоянно приходится смотреть на ослепительное отражение солнечных лучей от заледеневшего снежного поля

Поляроидные очки

Поляроидные стекла помогут предотвратить столкновения встречных автомобилей, которые очень часто случаются из-за того, что огни встречной машины ослепляют шофера, и он не видит этой машины. Если же ветровые стекла автомобилей и стекла автомобильных фонарей сделать из поляроида, причем повернуть оба поляроида так, чтобы их оптические оси были смещены, то ветровое стекло не пропустит света фонарей встречного автомобиля, "погасит его".9


      Кристаллы сыграли важную роль во многих технических новинках 20 в. Некоторые кристаллы генерируют электрический заряд при деформации. Первым их значительным применением было изготовление генераторов радиочастоты со стабилизацией кварцевыми кристаллами. Заставив кварцевую пластинку вибрировать в электрическом поле радиочастотного колебательного контура, можно тем самым стабилизировать частоту приема или передачи.

Кварцевый резонатор


Полупроводниковые приборы, революционизировавшие электронику, изготавливаются из кристаллических веществ, главным образом кремния и германия. При этом важную роль играют легирующие примеси, которые вводятся в кристаллическую решетку. Полупроводниковые диоды используются в компьютерах и системах связи, транзисторы заменили электронные лампы в радиотехнике, а солнечные батареи, помещаемые на наружной поверхности космических летательных аппаратов, преобразуют солнечную энергию в электрическую. Полупроводники широко применяются также в преобразователях переменного тока в постоянный.

                                                       

Солнечная батарея

Кристаллы используются также в некоторых мазерах для усиления волн СВЧ - диапазона и в лазерах для усиления световых волн. Кристаллы, обладающие пьезоэлектрическими свойствами, при


Copyright MyCorp © 2018