Кристаллы

Термин «холестерические жидкие кристаллы» не случаен, поскольку наиболее характерным и на практике самым используемым кристаллом этого класса является холестерин. Молекулы холестерина и аналогов размещаются в нематических плоскостях. Особенность молекул холестерического типа в том, что при достаточно сильном боковом притяжении их вершины отталкиваются. Холестерин - доступный и достаточно дешевый материал, сырьем для которого богата любая скотобойня. Очень сложные жидкокристаллические структуры образуют растворы мыла .в воде. Здесь можно получить слоистые, дисковые и даже шарообразные структуры. Словом, выбор материала широк. В достаточно больших объемах кристаллической жидкости образуются домены, физические свойства которых подобны кристаллам. Однако в целом она проявляет свойства, подобные обычным жидкостям. Доменная структура жидких кристаллов образуется по тем же причинам и законам, что в сегнетоэлектриках и ферромагнетиках. Ситуация резко меняется в пленках, толщина которых сопоставима с радиусом взаимодействия молекул жидкости и пластин, формирующих слой. Это важно подчеркнуть, поскольку именно взаимодействие жидкого кристалла и формообразующих элементов создает тог легко управляемый прибор, который столь активно встраивается в современную электронную технику.

 

 

 

 

 

                                      Приложение 3

 

 

 

 

 

 

  Схематическое изображение тематического жидкого кристалла .

 

 

 

 

 

 

 

Схематическое изображение жидкого кристалла в смектической фазе

 

 

                                            Структура

                                      холестерических

                                      жидких кристаллов

 

 

 

 

                                                 Применение

Расположение молекул в жидких кристаллах изменяется под действием таких факторов, как температура, давление, электрические и магнитные поля; изменения же расположения молекул приводят к изменению оптических свойств, таких как цвет, прозрачность и способность к вращению плоскости поляризации проходящего света (у холестерически-нематических жидких кристаллов эта способность очень велика). На всем этом основаны многочисленные применения жидких кристаллов. Например, зависимость цвета от температуры используется для медицинской диагностики. Нанося на тело пациента некоторые жидкокристаллические материалы, врач может легко выявлять затронутые болезнью ткани по изменению цвета в тех местах,

 где эти ткани выделяют повышенные количества тепла. Температурная зависимость      цвета позволяет также контролировать качество изделий без их разрушения. Если металлическое изделие нагревать, то его внутренний дефект изменит распределение 
температуры  на поверхности. Эти дефекты выявляются по изменению цвета нанесенного на поверхность жидкокристаллического материала. .

Тонкие пленки жидких кристаллов, заключенные между стеклами или листками пластмассы, нашли широкое применение в качестве индикаторных устройств (прикладывая низковольтные электрические поля к разным частям соответствующим образом выбранной пленки, можно получать видимые глазом фигуры, образованные, например, прозрачными и непрозрачными участками). Жидкие кристаллы широко применяются в производстве наручных часов и небольших калькуляторов. Создаются плоские телевизоры с тонким жидкокристаллическим экраном. Сравнительно недавно было получено углеродное и полимерное волокно на основе жидкокристаллических матриц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Почему человек издавна обращает внимание на некоторые кристаллы и называет их драгоценными, за какие их свойства и качества.

(Приложение 4)

Все драгоценные камни, за редким исключением, принадлежат миру минералов. Напомним об их происхождении и строений. Об условиях образования драгоценных камней, не являющихся минералами в строгом смысле этого слова (например, янтаря, кораллов и жемчуга), будет подробнее сказано при их описании.

Минералы могут возникать разными способами. Одни образуются из огненно-жидких расплавов и газов в недрах Земли или из вулканических лав, извергнутых на ее поверхность (магматические минералы). Другие выпадают из водных растворов либо растут с помощью организмов на (или вблизи) земной поверхности (осадочные минералы). Наконец, новые минералы образуются путем перекристаллизации уже существующих минералов под влиянием больших давлений и высоких температур в глубинных слоях земной коры (метаморфические минералы).

Химический состав минералов выражают формулой. Примеси при этом не учитывают, даже если они вызывают появление цветовых оттенков, вплоть до полного изменения цвета минерала. Почти все минералы кристаллизуются в определенных формах. То есть представляют собой кристаллы -. однородные по составу тела с регулярным расположением атомов, ионов или молекул в решетке. Кристаллы характеризуются

строгими геометрическими формами и ограничены преимущественно гладкими плоскими гранями. В большинстве своем кристаллы мелки, отчасти даже микроскопически малы; но встречаются и гигантские экземпляры. Для ювелирных целей такие чрезмерно крупные кристаллы минералов в общем случае малопригодны из-за многочисленных включений, загрязняющих примесей и различного рода дефектов, сопровождающих рост кристаллов.

Внутренняя структура кристаллов (пространственная решетка) определяет их физические свойства, в том числе внешнюю форму, твердость и способность раскалываться, тип излома, плотность и оптические явления.

В кристаллографии все кристаллы систематизированы, распределены по семи сингониям (системам): кубической, тетрагональной, гексагональной, тригональной, ромбической, моноклинной и триклинной. Различия между ними проводятся по 
кристаллографическим осям и углам, под которыми эти оси пересекаются, ,

Кубическая сингония (иногда называемая также правильной): вес три оси одинаковой длины и ориентированы взаимно перпендикулярно. Типичные формы кристаллов - куб, октаэдр (восьмигранник), ромбододекаэдр (12-гранник с четырех 
угольными гранями), пентагондодекаэдр (12-гранник спятиугольными гранями), икоситетраэдр (24-гранник), гексаки-соктаэдр (48-гранник).        • .,,    •  .

Тетрагональная, или квадратная, сингония: три оси расположены взаимно перпендикулярно; две из них имеют одинаковую длину и лежат в одной плоскости, третья (главная ось) - длиннее или короче. Типичные формы кристаллов: квадратные призмы и пирамиды, трапецоэдр и восьмигранные пирамиды, а также бипирамиды.

Гексагональная сингония (шестисторонняя): три из четырех осей расположены в одной плоскости, имеют равную длину и пересекаются под углом 120 градусов (или 60 градусов); четвертая ось имеет другую длину и ориентирована перпендикулярно этой плоскости. Типичные формы кристаллов: шестигранные призмы и пирамиды, а также 12-гранные пирамиды и бипирамиды.

Тригопальная сингония (ромбоэдрическая, или трехсторонняя): оси и углы соответствуют таковым предыдущей системы, вследствие чего их часто объединяют в рамках одной гексагональной сингонии. Различие состоит в элементах симметрии. В гексагональной сингонии поперечное сечение основной ; призматической формы шестиугольное, в тригональной. — треугольное. Путем стесывания углов треугольника возникает шестиугольная форма, присущая гексагональной сингонии. Типичные формы кристаллов тригональной сингонии - треугольные призмы и пирамиды, ромбоэдры и скаленоэдры.

Ромбическая сингония (орторомбическая, или ромбовидная): три оси разной длины расположены взаимно перпендикулярно. Типичные простые формы кристаллов: базопинакоиды, ромбические призмы и пирамиды, а также ромбические бипирамиды. S'U

Моноклинная система («единожды наклонная»): из трех осей разной длины две располагаются взаимно перпендикулярно, а третья - под косым углом к ним. Типичные простые формы кристаллов: базопинакоиды и призмы с наклонными кольцевыми гранями (клинопинакоидами).

Триклииная сингония («трижды наклонная»): все три оси имеют разную длину и ориентированы наклонно по отношению друг к другу Типичные простые формы кристаллов - пары граней (пинакоидальных) или одиночные грани (моноэдры).

Форма большинства кристаллов не идеальна, а более или менее искажена вследствие того, что одни их грани развиваются лучше, чем другие. Однако углы между гранями всегда сохраняют свою величину.

Многочисленные кристаллические индивиды представляют собой комбинации, то есть ограничены различными простыми формами данной сингонии, например, несут одновременно грани куба (гексаэдра) и октаэдра. У кальцита, например, известно более 1000 таких комбинаций.

Наиболее характерное для какого-либо минерала огранение кристаллов называют его габитусом. Так, пирит часто встречается, в форме пентагондодекаэдра, а гранат..- в виде ромбододекаэдра. В свою очередь, облик кристалла - это особенности его внешнего вида, отражающие характер развития.

 

                                       Приложение 4:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные понятия

Самоцвет, или драгоценный камень. Всю эту группу камней отличает одна объединяющая их черта - особая красота. Прежде самоцветами называли лишь немногие камни. Ныне число их резко возросло и продолжает увеличиваться. В большинстве своем это минералы, гораздо реже — минеральные агрегаты (горные породы). К драгоценным камням относят также некоторые материалы органического происхождения: янтарь, кораллы, жемчуг. Даже ископаемые органические останки (окаменелости) используются в качестве украшений. По своему назначению к драгоценным камням близок ряд других ювелирных материалов: дерево, кость, стекло и металл. Воспроизведение природных самоцветов путем синтеза, а также искусственное получение камней, не имеющих аналогов в природе, еще больше расширило многообразие драгоценных камней.

Для ношения пригодны, в первую очередь, твердые камни; камни помягче преимущественно оседают в коллекциях специалистов и любителей. Одни и те же минералы, различающиеся окраской или внешним строением, называют разновидностями драгоценных камней.

Полудрагоценный камень - понятие, пока еще бытующее в торговле, однако ввиду заложенного в нем умаляющего смысла употреблять его не следует. Прежде полудрагоценными называли менее ценные и не Очень твердые камни, противопоставляя их «настоящим» драгоценным камням.

Учение о драгоценных камнях развилось в особую научную дисциплину - геммологию. Это часть науки о полезных ископаемых, охватывающая происхождение, строение, классификацию и обработку драгоценных камней.

Поделочный камень. Это собирательный термин, который относится ко всем камням, используемым как в качестве украшения, так и для производства камнерезных изделий. Иногда поделочными называют менее ценные или непрозрачные камни. На практике его часто применяют просто как синоним термина «драгоценный камень», ибо нет убедительных основа ний для четкого разграничения «ювелирных» и «прочих» камней 

Ювелирное изделие. Под ювелирным изделием понимают украшение, состоящее из одного или нескольких драгоценных камней, оправленных в благородный металл. Иногда ювелирными изделиями называют и шлифованные камни без оправы, а также украшения из драгоценных металлов без камней.

 

 

 

 

 

ВЫРАЩИВАНИЕ КРИСТАЛЛОВ

( Приложение 5 )

Для изучения свойств тех или иных кристаллов необходимо приготавливать (выращивать) хорошие образцы – часто в форме монокристаллов самой высокой, насколько возможно, степени совершенства и химической чистоты.

 

Как вырастить кристалл

как вырастить кристаллы в домашних условиях. Для этого вам не потребуется много усилий, зато в итоге получите весьма привлекательные безделушки. Прежде чем, приступить непосредственно к изготовлению, необходимо  обзавестись растворимыми цветными солями.   Например можно найти  Никель сернокислый. Рис 1

Или можно использовать никель двухлористый.Рис 2 После того как основной ингредиент будущего кристалла найден, беретечистый стакан и заполняете его дистиллированной водой рис 3  И начинайте постепенно растворять соль в воде.  Рис 4

 Кстати, при нагревании  соль растворяется лучше, быстрее  и больше Рис 5 При этом можете комбинировать соли рис 6 Затем продолжайте  нагревать раствор и  подсыпать соль.  Доведите раствор до кипения и продолжайте подсыпать соль. Рис  7

 Сыпьте до тех пор, пока соль не перестанет растворяться в растворе.

В среднем на 100г воды уходит 250г соли никеля сернокислого

Далее снимаете стакан с раствором с подогрева и вынимаете все лишние предметы из него. Сразу же после этого опускаете в стакан  веревочку, на которой  будет образовываться кристаллики. Рис 8

Если раствор охлаждать  быстро, то кристаллы будут тоже расти быстро, но их   форма может оказаться неправильной. Если же раствор охлаждать медленно, то форма кристаллов будет правильной

Вот и все. Как видите выращивание    кристаллов своими руками - это довольно просто. И очень интересно. Рис 9

 

 

 

 

 

                                     

 

                                        Приложение 5:

 

 

             Рис 1                               Рис 2                                    Рис 3

                           

              Рис 4                                  Рис 5                                     Рис 6