Кристаллы - твердые тела, имеющие многогранную форму, а слагающие их частицы (атомы, молекулы, ионы) расположены закономерно. Поверхность кристаллов ограничена плоскостями, которые носят название граней. Места соединения граней называются рёбрами, точки пересечения которых называются вершинами или углами.

Грани, рёбра и вершины кристаллов связаны зависимостью: число граней + число вершин = число рёбер + 2. В большинстве случаев кристаллические вещества не имеют ясно огранённой формы, хотя и обладают закономерным внутренним кристаллическим строением.

Установлено, что кристаллы построены из материальных частиц - ионов, атомов или молекул, геометрически правильно расположенных в пространстве.

Основные свойства кристаллических веществ следующие:

1. Анизотропность (т.е. неравносвойственность).

Анизотропными называются такие вещества, которые имеют одинаковые свойства в параллельных направлениях, и неодинаковые - в непараллельных.

Различные физические свойства кристаллов, такие, как теплопроводность, твердость, упругость, распространение света и др., изменяются с изменением направления. В противоположность анизотропным, изотропные тела имеют одинаковые свойства во всех направлениях.

2. Способность самоограняться.

Этой специфической особенностью обладают только кристаллические вещества. При свободном росте кристаллы ограничиваются плоскими гранями и прямыми рёбрами, принимая многогранную форму.

3. Симметрия.

Симметрией называется закономерная повторяемость в расположении предметов или их частей на плоскости или в пространстве. Все кристаллы являются телами симметричными.

Структура кристалла, т.е. расположение в нём отдельных частиц, является симметричной. Следовательно, и сам кристалл будет обладать плоскостями и осями симметрии.

Материальные частицы (атомы, ионы, молекулы) в кристаллическом веществе размещаются не хаотично, а в определённом строгом порядке. Они расположены параллельными рядами, причём расстояния между материальными частицами этих рядов одинаковы. Эта закономерность в строении кристаллов выражается геометрически в виде пространственной решётки, являющейся как бы скелетом вещества.

Представить пространственную решётку можно как бесконечно большое число одинаковых по форме и размеру параллелепипедов, сдвинутых относительно другого и сложенных так, что они выполняют пространство без промежутков.

Вершины параллелепипедов, в которых находятся атомы, ионы или молекулы, называются узлами пространственной решётки, а прямые линии, проведённые через них, - рядами. Любая плоскость, которая проходит через три узла пространственной решётки (не лежащих на одной прямой), называется плоской сеткой. Элементарный параллелепипед, в вершинах которого находятся узлы решётки, носит название ячейки данной пространственной решётки.

Таким образом, кристаллическое вещество имеет строго закономерное (ретикулярное) строение. На приведенном ниже рисунке можно увидеть кристаллические решетки: а) - Алмаза, б) - графита.

Все важнейшие свойства кристаллических веществ являются следствием их внутреннего закономерного строения. Так, например, анизотропность кристаллов можно легко уяснить, если вести измерение каких-либо свойств в различных направлениях. Особенно чётко анизотропия выявляется в оптических свойствах кристаллов, на чём основан один из важнейших методов их изучения, применяемый в минералогии и петрографии.

Способность кристаллов самоограняться также является естественным следствием их внутреннего строения. Грани кристаллов соответствуют плоским сеткам, рёбра - рядам, а вершины углов - узлам пространственной решётки.

Пространственная решётка имеет бесконечное множество плоских сеток, рядов и узлов. Но реальным граням могут соответствовать лишь те плоские сетки решётки, которые имеют наибольшую ретикулярную плотность, т.е. на которых на единицу площади будет приходиться наибольшее число составляющих её частиц (атомов, ионов). Таких плоских сеток сравнительно немного, отсюда и кристаллы имеют вполне определённое число граней.

Дорогие друзья, сегодня я приглашаю вас совершить путешествие в прекрасный и таинственный Мир Кристаллов.

Нас всех с детства манили и притягивали к себе разноцветные камушки. Интуитивно мы чувствовали в них какую-то загадочность и не могли оторвать глаз от их естественной природной красоты. Нам всегда хотелось узнать по-больше о кристаллах, как они формируются, растут, какова их структура, функция и что их делает такими не похожими друг на друга. Нам хотелось узнать как они влияют на окружающую природу, на людей. Что в них такое сокрыто, что делает их настоящим кладезем знаний.

На эти и другие вопросы мы постараемся ответить в рамках этой статьи.

ЧТО ТАКОЕ КРИСТАЛЛ?

В школьных учебниках кристаллами обычно называют твердые тела, образующиеся в природных или лабораторных условиях и имеющие вид многогранников, которые напоминают самые непогрешимо строгие геометрические построения. Поверхность таких фигур ограничена более или менее совершенными плоскостями — гранями, пересекающимися по прямым линиям — ребрам. Точки пересечения ребер образуют вершины.

Кристалл - это твердое состояние вещества. Он имеет определенную форму и определенное количество граней вследствие расположения своих атомов.

Кристаллами называются все твердые тела, в которых слагающие их частицы (атомы, ионы, молекулы) расположены строго закономерно наподобие узлов пространственных решеток.

Ниже приводится схематическое изображение кристаллических решеток поваренной соли и алмаза:

Поваренная соль	Алмаз

Возможно вы считаете, что кристалл - это редкий и красивый минерал или драгоценный ка­мень. Отчасти вы правы. Изумруды и бриллианты являются кристаллами. Но не все кристаллы редки и красивы. Каждая отдельная частица соли или сахара - тоже кристалл! Многие из самых обычных веществ вокруг нас представляют из се­бя кристаллы.

В природе существуют сотни веществ, образу­ющих кристаллы. Вода - одно из самых распро­страненных из них. Замерзающая вода превраща­ется в кристаллы льда или снежинки.

ОБ ОБРАЗОВАНИИ КРИСТАЛЛОВ

Минеральные кристаллы образуются в ходе определенных породообразующих процессов. Огромные количества горячих и расплавленных горных пород глубоко под землей в действитель­ности представляют из себя растворы минералов. Когда массы этих жидких или расплавленных гор­ных пород выталкиваются к поверхности земли, они начинают остывать.

Они охлаждаются очень медленно. Минералы превращаются в кристаллы, когда переходят из состояния горячей жидкости в холодную твердую форму. Например, горный гранит содержит кри­сталлы таких минералов, как кварц, полевой шпат и слюда. Миллионы лет тому назад гранит был расплавленной массой минералов в жидком состоянии. В настоящее время в земной коре имеются массы расплавленных горных пород, ко­торые медленно охлаждаются и образуют кри­сталлы различных видов.

Минералы являются частью земной коры, и составляют внутреннюю структуру планеты. Они образуются из расплавленной магмы, находящейся в глубинных слоях Земли, и затвердевающей при выходе. Под воздействием различных природных условий постепенно происходят сдвиги земной коры, отдельные её слои опять опускаются и расплавляются. Кристаллы и есть продукты этого геологического циклического процесса.

Каждый кристалл состоит из миллионов отдельных структурных элементов, называемых монокристаллами и образующих кристаллическую решётку. Элементарная ячейка кристаллической решётки представляет собой квадрат, в каждом углу которого находится атом. В кристаллах кварца — это атомы кремния и кислорода.

Природные кристаллы кварца, добытые из земли, реагируют на сжатие и деформацию. В них появляются электрические заряды (пьезоэлектричество).

При нагреве кристалла кварца нарушается устойчивость его атомной структуры. Стремление природных сил к её восстановлению приводит к перераспределению электрических зарядов, и возникновению поляризации. Это называется пьезоэлектричеством.

Поскольку мысль — это энергия, значит, мы можем передать её наподобие электрического тока. Кристалл реагирует на эти токи, как и на любую другую энергию. Они могут хранить в своей памяти отношение к ним людей, которые извлекли их из земли и обработали. Мы можем «очищать», «исцелять», «программировать» камни, проецируя в них свои энергии.

ВИДЫ И ТИПЫ КРИСТАЛЛОВ

Царь всех кристаллов — алмаз

Кристаллы могут иметь всевозможные формы. Все известные в мире кристаллы могут быть раз­делены на 32 вида, которые в свою очередь могут быть сгруппированы в шесть видов. Кристаллы могут иметь и разные размеры.

Множество всех кристаллов можно классифицировать, разбить на несколько типов и видов, используя тот или иной характерный критерий классификации.

Рассмотрим несколько из них.

Во-первых, кристаллы следует разделить на две большие группы: идеальные и реальные.

Идеальные кристаллы – это математическая абстракция, используемая учеными для описания свойств настоящих кристаллов. Характерными признаками идеального кристалла являются гладкие грани, строгий дальний порядок, определенная симметрия кристаллической решетки и прочие характерные для кристалла параметры.

Реальные кристаллы – это те кристаллы, с которыми мы сталкиваемся в реальной жизни. Они имеют различные примеси, которые могут понижать симметрию кристаллической решетки, шероховатые грани, могут иметь не правильную форму, дефекты оптических свойств (если кристалл прозрачный). Но есть одно свойство, которое присуще как идеальному, так и реальному кристаллам - это дальний порядок, правило, по которому атомы располагаются в кристаллической решетке.

Еще одним критерием деления кристаллов на виды является их происхождение. По этому критерию кристаллы делятся на природные (естественные) и искусственные (выращенные человеком).

Природные кристаллы вырастают в недрах нашей планеты в естественных для роста условиях.

Искусственные кристаллы выращиваются в лабораториях или в домашних условиях. «Ростовики» сами создают необходимые условия для выращивания того или иного кристалла. К примеру кристаллы медного купороса можно с легкостью вырастить дома. Многие кристаллы могут быть выращены как самой природой, так и людьми, но существует множество примеров кристаллов, которые в природе «не произрастают». Единственный способ получить их - это вырастить в лаборатории.

Кристаллы также можно разделить по чисто эстетико-экономическому критерию на два вида -драгоценные и не драгоценные.

Драгоценные ( кристаллы ) камни – минералы, обладающие двумя основными характеристиками «драгоценности»: красота и редкость. Названия многих вам известны: алмаз, аметист, рубин, сапфир, изумруд, топаз и т.д.

	Алмаз
	Аметист
	Рубин
	Сапфир
	Изумруд
	Топаз

СТРУКТУРА И МЕТАФИЗИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ

Кристаллы с одной вершиной, это 6-гранные кристаллы, их грани сходятся в одной точке, образуя пирамидальную вершину. Большие кристаллы такого типа с широким основанием, что позволяет им стоять, называются генераторными. Считается, что через них передаётся энергия Вселенной.
Небольшие генераторные кристаллы используются для концентрации и передачи энергии от одной чакры к другой.

Генераторный кристалл кварца

Иногда у них есть ещё дополнительная ромбовидная грань, расположенная слева или справа от центральной грани. Если она на правой стороне, когда вы смотрите прямо на кристалл, его называют «правым», а если на левой стороне то «левым».

«Левый» кристалл

Большинство же кристаллов представляют собой сочетание обоих типов. Правое полушарие «чувствует и слушает», а левое «думает и действует», поэтому если вы хотите лучше понимать, ощущать, чувствовать, хотите развить свою интуицию, то лучший кристалл для вас — «левый». Если вам надо быть более напористым и решительным в действиях выбирайте «правый» кристалл.

Кристалл-передатчик в центре имеет чётко выраженную треугольную грань. Кристалл такого типа, когда его держишь, помогает направить или передать целительную энергию.
Он не заменяет то, что можно сделать руками, но очень и очень усиливает. Такой кристалл можно использовать при лечении отсутствующего человека. На листке напишите имя человека и, поставьте сверху кристалл или возьмите его в руку и сосредоточьте свои мысли на том, в чём нуждается тот человек. На самом деле, здесь нет необходимости в другой энергии, кроме любви и света! Кристалл передаст вашу энергию любви семье, друзьям, тем людям, которые в вас нуждаются.

Воспринимающие или восприимчивые кристаллы имеют семистороннюю плоскую основную грань, такой кристалл может вытягивать боль. Для достижения такого эффекта его надо держать в левой руке. Можно брать такой кристалл в постель ночью и класть рядом с больным местом. Заживление происходит значительно быстрее.
Воспринимающий кристалл особенно хорош при медитации, он позволяет легче расслабиться и прийти в нужное состояние. Он также стимулирует и нашу способность слышать самих себя, следовать своему внутреннему голосу. Хорошо их держать в своей постели, они помогают видеть сны и помнить их после пробуждения.

Кристаллы с двумя вершинами символизируют единство противоположностей — Инь и Янь.
Генераторный кристалл и кристалл с двумя завершениями являются одновременно и приемником, и передатчиком энергии, дают преобразование в двух направлениях, используются для устранения отрицательной энергии. В медитации они служат для равновесия духа и материи.
Эти кристаллы содержат в себе силу противоположностей, поэтому помогают нам познать жизнь и смерть, добро и зло, страх и радость. Другими словами, они стимулируют нас изучать крайности в нас самих, что не всегда приятно, и находить точку равновесия.

Такие кристаллы полезны, когда у вас имеются проблемы в общении с другими людьми, потому что помогают нам услышать «оппозицию». Если вы в этом и нуждаетесь, то выбирайте такой кристалл, но если вы плохо знаете кристаллы, то лучше взять кристалл с одним завершением. В кристалле прозрачная вершина проводит «мужскую» энергию, а менее прозрачная вершина — «женскую». «Мужское» остриё светится красным светом, а «женское» — голубым.

Понятно, что женщины поворачивают к себе кристалл прозрачной вершиной, и получают приток янской энергии, а мужчины — непрозрачной и получают иньскую энергию.

Кристалл с двумя вершинами

Пластинчатые кристаллы — таблички, это такие кристаллы, у которых 2 из 6 боковых граней шире остальных.

Они могут быть с 1 или 2 вершинами, а также частью сростка нескольких кристаллов. Такие кристаллы используются в телепатическом исцелении и общении. В практике они применяются для уравновешивания энергий двух людей или двух чакр, либо в период развития личности при переходе на следующий уровень сознания.

Пластинчатые кристаллы

Радужные кристаллы . Радуга образуется из-за удара и образования внутренней трещины, чья плоскость преломляет свет и раскладывает его на 7 составляющих цветов.

Такие кристаллы особенно радостные и любящие. Они напоминают о том, что перенесённые нами самими удары способны приносить с собой красоту и радость. Если вы угнетены или расстроены, носите кристалл с собой в кармане. Вскоре вы почувствуете себя лучше.

Они применяются для снятия депрессии и разочарования. Если положить такой кристалл на Анахату, то он поможет человеку ощутить радость. Такой кристалл является мостом, связывающим этот и высшие миры, и часто даёт стимул к изменению своей жизни.

Кристаллы — призраки . Это кристаллы с включением каких-либо элементов.

На какой-то стадии кристалл перестаёт расти, и на его гранях осаждается другой материал. Потом опять начинается рост кристалла вокруг осаждённых частиц. Контур «призрака» показывает, где прекратился его рост, он похож на призрачный контур другого кристалла.

Так как с кристаллом слился другой природный элемент, он может помочь открыть нам чудеса природы. Если вы хотите разговаривать со своими комнатными растениями, используйте кристалл-призрак в качестве посредника. Особенно, если растение ослаблено.

Очень эффективно использование таких кристаллов на садовом участке для получения богатого урожая.

Цитрин — призрак

Двойниковые кристаллы — это два кристалла, сросшиеся друг с другом.

Кристалл самоисцелившийся и «левый» кристалл

Они могут быть одинаковых размеров, но иногда один из них превосходит другой. Взаимно поддерживая друг друга, они сохраняют свою как левую, так и правую полярность. Они сбалансируют ваши взаимоотношения, не только внешние (между мужчиной и женщиной), но и внутренние (мужские и женские стороны натуры)

Проникающие двойники — это кристаллы, растущие таким образом, что они проникают друг в друга и часто имеют общий центр. Они символизируют объединение идеалов, способность сливаться с другим без потери своей силы. Эти кристаллы хороши для двух людей или тех, кто собирается в группу. Тройники, соединение трёх кристаллов, способствуют общению с другими людьми, с самим собой, со своей интуицией и внутренним голосом.

Кристалл тройник

Друзы — это множество кристаллов, имеющие одно основание. В друзах есть положительная и отрицательная полярность, Они очищают воздух и перезаряжают атмосферу. Друзы стимулируют работоспособность. Друза, расположенная в местах, где бывает много людей, создаёт гармонию и спокойствие. Она также исключительно полезна для вашего садового участка.

Друза кварца

Друза изумруда

Друза топаза

КРИСТАЛЛЫ-ХРАНИТЕЛИ ХРОНИК ИЛИ ХРАНИТЕЛИ ЗНАНИЙ

Они имеют на своих гранях треугольники, которые указывают на наличие знаний, но для получения этих знаний требуется определённый человек, так как эта информация предназначена только для него. Они ждут появления такого человека и только тогда проявляют свою истинную сущность.

Кристаллы — Учителя являются именно «Учителями». Они передают вибрации, пробуждающие высшие силы сознания и направляют наше внимание на уровень души. Открывают возможность контакта с областями высшего «Я». Такой кристалл используют чаще всего для медитаций, каждый кристалл сообщает о своей сути и функции, так что человеку необходимо научиться успокаивать беспорядочные мысли и овладеть ментальной дисциплиной. Человек, посредством такого кристалла, постигает искусство коммуникации между миром людей и минералов.

Небесные кристаллы известны как структурированный кварц. Эти особые кварцы, принесенные на нашу планету, чтобы способствовать всеобщему очищению, исцелению и пробуждению. Они несут в себе большую силу, необходимую при преодолении бремени человеческих эмоций, очищают ум от мрака, позволяют распознать истину и настроиться на область Небесного. По форме эти кристаллы не похожи ни на какие другие виды кварца. Тело кристалла оканчивается естественной вершиной, и они не имеют затупленных или отколотых граней. В отличие от обычного кварца, небесные кристаллы могут иметь по нескольку вершин, или одну, или вообще не иметь их.

Хранители Земли — представляют собой неправдоподобно огромные кристаллы кварца, которые являются носителями древних знаний изначальных цивилизаций.

КРИСТАЛЛЫ И ЗНАКИ ЗОДИАКА

С самых древних времен людям было известно о силе и свойствах натуральных камней. Их применяли в талисманах, амулетах и оберегах.

Талисманы из камня, подобранного по знаку зодиака, наполняют того кто их носит, чудодейственными силами, помогают усилить качества характера, новые черты, приносят успех, уверенность, счастье, удачу в делах, богатство и привлекательность, а так же защищают от неблагоприятных событий.

Амулеты и обереги — это природные камни с оберегающими свойствами, способны оберегать владельца от различных негативных событий — сглаза, болезней, бедствий, и в то же время, усиливают подсознание, повышая способность чувствовать признаки надвигающейся опасности.

Астрологи утверждают, что влияние камней на судьбу и здоровье человека определяется положением планет и созвездий знаков зодиака. Самыми полезными для человека считаются те камни, которые подходят тому знаку, под которым он родился.

Натуральные камни и знаки Зодиака очень связаны между собой. Данная взаимосвязь проверена веками. Согласно ей, камни соответствующие знакам Зодиака могут стать для человека талисманом на всю его жизнь.

Конечно натуральные камни оказывают не только охранительное воздействие, но и могут врачевать различные заболевания. Даже просто ношение правильно подобранных природных камней способствует накоплению сил и укреплению иммунитета.

Овен (21.03-20.04)

Камни Овна — это все солнечные, яркие и сочные, и при этом мощные и сильные как весна, вступающая в полную силу. Они усиливают его качества, так и успокаивают и помогают исправлять недостатки Овна.

Камни Овна : агат, амазонит, аквамарин, горный хрусталь, сердолик, змеевик, цитрин, коралл, кварц, тигровый или соколиный глаз, яшма.

Телец (21.04-21.05)

Камни Тельца — это агаты и халцедоны, которые образуются глубоко под землей. Телец — символ стабильности и возрождения природы, развития зародившейся жизни. Так как духовный потенциал развития у Тельца и так очень высок, то главная задача его талисманов- направлять Тельца в конструктивное русло.

Камни Тельца : агат, лазурит, амазонит, сердолик, лунный камень, бирюза, яшма.

Близнецы (22.05-21.06)

Этот знак предпочитает изумрудные, золотые и теплые желтые тона, не подходят ему холодные,мрачные камни, которые будут подавлять Близнецов или даже могут причинить им вред. В случае, если Близнецам не хватает энергии — они могут ее всегда черпать из натуральных камней. Поскольку Близнецы – теплый летний знак и сезон ношения украшений в самом разгаре, им можно собрать большую разнообразную коллекцию украшений с камнями, покупать и носить камни по своему желанию и настроению.

Камни Близнецов : аметист, агат, горный хрусталь, амазонит, жемчуг, кварц, коралл, янтарь, гранат, цитрин.

Рак (22.06-22.07)

Стихия Рака – это вода, поэтому и камни его подчинены стихии воды – легкие, прозрачные, светлые голубые и изумрудные зеленые, мягкие и солнечные камни. Знак Рака отличается мягкостью, но при этом высокой подвижностью, стремлением достигнуть всего простым и коротким путем. Рак сопротивляется влиянию огня и пытается компенсировать его избыток или недостаток. Именно поэтому камни Ракам рекомендуется в первую очередь светлые, прозрачные и спокойные. А вот водные камни, кораллы, жемчуга и перламутр Раку подходят.

Камни Рака : любой жемчуг, нефрит, амазонит, лунный камень, горный хрусталь, змеевик, лазурит, малахит, янтарь, яшма.

Лев (23.07-23.08)

Планета-хозяин Льва — Солнце, а значит камни его- удивительно солнечные золотистые, яркие оранжевые и необыкновенно светлые. Последняя зелень лета и сочные золотые краски нового урожая. Но возможны для Льва и более темные и тяжелые, осенние камни. Однако, лев не может сразу носить и темные и светлые камни — он должен разделять их.

Камни Льва : цитрин, янтарь, агат, коралл, горный хрусталь, малахит.

Дева (24.08-23.09)

Девы не любят как темные, так и чересчур яркие камни — им к лицу загадочные глубокие оттенки и приглушенные тона. Этот знак — это время таинственных и густых оттенков закатного Солнца и начала осени. Деве не хватает огня, поэтому, этому знаку подойдут огненные камни, сочных теплых оттенков. Аккуратность Девы требует, чтобы камни не сияли, имели приглушенное свечение, по цвету гармонировали с одеждой, настроением и ситуацией- вот основной критерий подбора и ношения украшений для Девы.

Камни Девы : агат, родонит, лазурит, коралл, яшма, горный хрусталь, сердолик, родонит, малахит, янтарь.

Весы (24.09-23.10)

Весы — очень особенный знак, для которого нет обязательных камней, но и нет камней, которые могут сильно навредить. Весы могут носить практически все камни без ограничений, больше всего подходят им цвета осени — различные оттенки лилового, темно-голубого, индиго, зеленого, желтого или оранжевого. Цвет их камней напоминает о бабьем лете и, начале осени. Одновременно, это уже по-зимнему темные ночи, отчего у Весов появляются также и черные камни. Весы — это равновесие, золотая середина. Единственное, что астрологи не рекомендуют Весам — это чрезмерные крайности. Носить камни рекомендуется зимой более холодные, а летом и осенью лучше подойдут теплые оттенки.

Камни Весов : аметист, лабрадор, хрусталь, яшма, цитрин.

Скорпион (24.10-22.11)

В Скорпионе обычно соседствуют разные крайности. Поэтому ему подходят, как черные, так и алые, темные синие или глубокие сиреневые — насыщенного цвета камни. Скорпион не терпит светлые и нежные тона, не подходят ему и желтые и золотисто-зеленые. Знак Скорпион обладает, собственным потенциалом для управления своими энергиями, хотя синие, алые и черные мерцающие камни ему в этом только помогут.

Камни Скорпиона : агат, коралл, гематит, черный оникс, жемчуг, кварц, лабрадор, бирюза

Стрелец (23.11-21.12)

Стрелец -, это следующий знак контрастов, и камни Стрельцу рекомендуют разных типов: с одной стороны, это алые удивительно огненные камни, а с другой — это темные и холодные камни. Твердость, целеустремленность, и рациональность. Единство и борьба противоположностей. Яркость и контрастность — принцип подбора камней в коллекцию Стрельца. Носить лучше по принципу противоположности: в трудное и мрачное время Стрельцам нужно носить красные и огненные камни, а в активное и горячее время — более холодные или матовые камни.

Камни Стрельца : бирюза, яшма, коралл, обсидиан, аметист, лазурит, гематит, горный хрусталь.

Козерог (22.12-20.01)

Козерог — самодостаточный знак. Козероги активны, наступательны, но и непоследовательны. Их планета-хозяин Сатурн, поэтому им нужны огненные камни. Многие камни, которые считаются опасными для некоторых знаков (такие, как змеевик, агат, лабрадор и другие) только помогут Козерогам. Только Козерог может иметь самый разнообразный набор камней и носить камни, не обращая внимания ни на что — на времена года, на месяцы и знаки зодиака.

Камни Козерога : агат, жемчуг, лабрадор, змеевик, гематит, хризопраз, оникс, горный хрусталь.

Водолей (21.01-19.02)

Водолей символизируют стихию Воздуха, однако в этом знаке Зодиака все стихии как бы смазаны.Правит знаком мрачный Уран, от этого Водолею не страшны необыкновенно холодные, темные и даже немного коварные. Нет камней, которые могут крайне навредить Водолею. Серое небо, кристаллы льда, звезды или переливающееся северное сияние. Но Водолеям нельзя отказаться и от камней с мягкой энергией, в которой они остро нуждаются. Однако им следует быть осторожными с теплыми и огненными камнями, такими как коралл, сердолик, янтарь и другими.

Камни Водолея : лунный камень, жемчуг, аметист, авантюрин, горный хрусталь, агат, нефрит, обсидиан, хризопраз, малахит, яшма.

Рыбы (20.02-20.03)

Рыбы — знак отражения, ожидания. Конец Зимы, самое начало весны. Зима еще не сдается, но уже начинает пригревать солнце, журчат ручьи, пробиваются первоцветы.

Камни Рыб – это Вода темная, холодная и глубокая. Преобладают очень синие и сине-зеленые тона. Камни Рыб — без сомнения, зеленые и голубые кристаллы всех возможных оттенков. А так же камни Рыб- созданные в воде- жемчуга и кораллы.

ЛЕМУРИЙСКИЕ КРИСТАЛЛЫ

Большинство людей называют Лемурийские Кристаллы — «Кристаллами лемурийского семени». Это название подчеркивает, что эти кристаллы несут очень древнее сознание, хранящее первоначальные коды Рая, пришедшие со звезд, чтобы засеять Планету.

Лемурийские кристаллы звёздного семени, как говорят, возникли в стране, известной как Му или Лемурия. Эта цивилизация, по преданию, была мирной и высокоразвитой духовной цивилизацией, которая существовала в районе южной части Тихого океана, области, находящейся в настоящее время на дне океана. Лемурийцы, как полагают, знали о будущем катастрофическом событии, и подготовили наполненные информацией кристаллы для сохранения их знаний и традиций, которые содержатся в насечках (бар кодах). В последние дни своей цивилизации, лемурийцы решили посадить семена кристаллов запрограммированных для передачи сообщений единства. После высевания кристаллов на Земле, большинство из лемурийцев оставили эту планету, отправившись на другие звездные системы, возможно, в виде световых существ или душ. Другие пошли во внутренние земли (Телос), где они продолжают заботиться о Земле и запрограммированные ими кристаллы выплывают сейчас.

Лемурийские кристаллы или звездные семена являются кристаллами – «мастерами» в Царстве Кристаллов. Внутри планетарной голограммы они связаны со всеми кристаллами. Они передают остальным кристаллам послание Единства, Единения и Любви, бывшее ключевой энергией Лемурии. Их задача – реактивировать в планетарной матрице древнюю память Единства и Единения, чтобы она стала способом жизни на Новой Земле.

ЛЕМУРИЙСКИЕ КРИСТАЛЛЫ

АТЛАНТИЧЕСКИЕ ЛЕМУРИЙСКИЕ МАСТЕР-КРИСТАЛЛЫ

Наше уникальное время характеризуется готовящимся Переходом из третьего-четвертого измерений в пятое. Определяющим для этого является повышение частоты вибраций совокупного сознания человечества. Оно влечет за собой изменение вибраций Земли, поскольку мы с ней связаны очень тесно.

Для повышения вибраций Земли и общечеловеческого сознания на планету были доставлены из звездной системы Сириуса лемурийские мастер-кристаллы. Вместе с атлантическими мастер-кристаллами, которые были созданы на Земле во времена золотого века Атлантиды альянсом Сириус — Плеяды, они призваны сыграть первостепенную роль в Вознесении планеты и человечества.

Если атлантические мастер-кристаллы были непосредственно связаны с активацией планетарной кристаллической решеткой-144, то лемурийские мастер-кристаллы играют непосредственную роль в активации планетарной кристаллической решеткой-999.

Активация планетарных решеток влечет за собой активацию планетарного и общечеловеческого сознания с последующим планетарным вознесением.

Мы все знаем, что кристаллическая решетка-144 была полностью введена в действие 12:12:12. Но кристаллическая решетка-144 не является окончательной. По мере нашего продвижения в высшие измерения, и, следовательно, повышения частоты вибраций, она будет преобразована в более сложную структуру — Планетарную Кристаллическую Решетку 999.

Проект «Вознесение на Востоке и на Западе» и активация лемурийских кристаллов, связанная с ним – необходимый этап в сотворении новой планетарной кристаллической решетки 999 как формы кристаллического сознания людей и планеты.

ХРУСТАЛЬНЫЙ ЧЕРЕП МАКС

Владелица называет его «Макс». Он — это череп из цельного куска горного хрусталя, найденный около 100 лет назад в гробнице майя в Гватемале.

Дату его создания определить практически невозможно. Разные эксперты называют цифры от 5000 до 36000 лет назад. По одной из легенд он является одним из 13-ти хрустальных черепов, существующих в этом мире (более доступно эта легенда рассказывается в фильме «Индиана Джонс и тайна Хрустального черепа»). Что мол когда-нибудь все 13 черепов будут соединены и мы получим неиссякаемый источник древней мудрости и знаний.

Владелица артефакта, Джоан Парк в настоящее время разъезжает со своим черепом по США и дает разные интервью, выступает на ТВ с лекциями.

«Многие думают, что эти вещи с иных планет и могут передавать нам закодированные послания. Кто-то считает, что они из Древней Атлантиды. Я сама так считаю. Думаю, он часть утерянной ныне культуры и забытой цивилизации.

Про череп «Макс» снимали фильмы на Discovery Channel, ВВС, его помещали для исследований в Британский музей, который назвал его подлинным. Многие люди, находившиеся рядом с «Максом», переживали странные видения.

«В первый раз, когда я села с ним рядом, я вошла в состояние транса, рассказывает мисс Парк, — не помню, что было после этого. Он не часть какой-то религии, он не имеет к ней отношения. Он тут, чтобы помочь каждому познать самого себя».

Как так получилось, что простая домохозяйка из Хьюстона стала обладательницей ценного артефакта?

По словам Парк, она и ее муж в 1973 году были познакомлены с тибетским целителем по имени Норбу Чин. Тогда их 12-летняя дочь умирала от рака костей, и они искали лечение в любых областях. Дочь спасти так и не удалось, но Парки тесно связались с тибетской медициной и работали в лечебном фонде с Чином. От него-то они и узнали про череп. По словам целителя, он был найден в 1924 году в гробнице майя в Гватемале. В 1970 году якобы шаман из Мексики отдал его в подарок Чину.

«Чин общался со многими известными людьми, — говорит Парк, — астронавтами, актерами, профессорами и учеными».

В 1977 году Чин умер и перед смертью передал череп Паркам со словами «Возьмите его и когда-нибудь поймете, для чего он вам нужен». Джоан Парк положила череп в шкаф и на десяток лет забыла о нем.

В июне 1987 года она смотрела телевизор, и там показывали передачу про хрустальные черепа. Что-то заставило женщину узнать об этом получше, и она пошла в музей Хьюстона, чтоб посмотреть на эти артефакты. Там она узнала про черепа, которые хранятся в музеях Англии и Франции. Она показала им свой череп, ей сказали, что про такие вещи очень мало известно, работники хотели поставить его в экспозицию, но Джоан не согласилась. Она принесла череп обратно домой и хотела положить обратно в шкаф, со словами «ну ты и череп», но тут словно в своей голове услышала голос. Голос ответил «Я не Череп, меня зовут Макс».

«Помню, что сразу произнесла «Холли-Молли и вскочила, — рассказывает Джоан, — Но он успокоил меня, сказав, что не причинит мне вреда. Что он лишь инструмент, учитель, и что еще послужит человечеству в разных целях».

С тех пор Джоан с «Максом» облетели много стран, были во Франции, Великобритании и Голландии. «Макс» участвовал во многих церемониях и ритуалах, связанных с планетарной световой работой. Ее череп был вдохновителем для съемок фильма про Индиану Джонса.

О ХРУСТАЛЬНЫХ ЧЕРЕПАХ

«Парадигма Совершенства»

Архангел Метатрон
через Джеймс Тиберонна (отрывки из ченнелинга)

Человек является духом, проходящим человеческий опыт. Для всех людей важно постигнуть, что вы не просто посетители-наблюдатели планеты, на которой вы живете, вы — cотворцы планетарной реальности, в которой вы существуете.

И в этой планетарной среде человечество является в равной степени частью существующей сферы земли, частотно не выше, не ниже, но уникальной частью ее. Это осознание — важный ключ к пониманию механики предстоящих скачков в сознании и развитии.

И это является логической причиной того, что кристаллическими аспектами вашего земного минерального царства, которые одинаково сознательны, являются устройства энергетического подъема (кристаллы, кристаллические черепа), которые повышают земную и человеческую частотную среду.

Но это не всё. Человеческое тело переходит от углеродной основы к кремниевой, таким образом становясь более кристаллическим физически. Именно поэтому столь многих из вас сейчас более, чем когда-либо, привлекают драгоценные камни и кристаллы и кристаллические области планеты… и Кристаллические Черепа. Поскольку в них происходит перекодирование к библиотеке & парадигме Кристаллического Паттерна.

В Кристаллических Черепах находятся обширные библиотеки информации, относящейся к интенсивным изменениям, происходящим на Земле, и они действительно являются важными для человечества.

Кристаллические Черепа содержат вибрационные коды и являются парадигмой «Парадигмы Вознесения» и «Усовершенствованного Человеческого Прототипа».

С линейной Земной перспективы Кристаллический Череп – череп человеческой формы, сделанный из различных типов кристаллического материала, обычно кварца. Однако мы скажем вам, что подлинный череп имеет внеземной конгломерат того, что можно назвать «высшим кварцем», имея в своем составе чистый кварц, сплавленный с аспектом алмаза и сплавленный в алхимическом смысле с частотным золотом. Это материал, подобный тому, который использовался на Кристаллической Луне Атлантиды и в великолепных Храмовых Кристаллах, подобный, но не точно такой же. На самом деле подлинные черепа предшествуют в линейных сроках Атлантическим Храмовым Кристаллам.

Только два из Кристаллических Черепов в текущем обращении в настоящее время имеют внеземное происхождение. Эти подлинные кристаллические черепа прибыли из другого мира и другой реальности.

Первоначально смоделированные кристаллические черепа были принесены на Землю арктурианцами и плеядеянцами, и это было принесено на землю, которая стала Лемурией, но на самом деле модель была принесена прежде, чем планета была полностью в полярности. Это было принесено на планету во время Небесного свода, в нулевую точку Земли, будем говорить, немагнитный план, в Земной Мир, который знал совершенство, который был населен андрогинным проявлением Эфирного Духа в полном сознании. Однако уже тогда было известно, что Небесный свод падет, исчезнет, и план тогда состоял в том, что эта модель, этот экстраординарный голографический архив, подлинный кристаллический череп будет служить прототипом этого начального целостного аспекта. И потому он содержит в себе модель 12 слоев ДНК, полностью сознательного чистого разума и существа развитого человека.

Кристаллические черепа содержат в себе то, чем вы были до человеческого эксперимента и чем вы будете, когда вы завершите его бесконечный цикл.

Череп Макс — действительно одна из подлинных Кристаллических Парадигм. Он имеет Плеядеянскую и Арктурианскую конструкцию и происхождение. МАКС — обширное сознание, подобное суперкомпьютеру, со значительной библиотекой данных, содержащихся в нем. Он является наиболее мощным, наиболее сознательным из всех оставшихся «Древних Кристаллических Черепов». Он один из двух черепов, которые являются поистине внеземными по происхождению. Другой назван «Sha Na Ra». Оба происходят с луны огромной планеты, вращающейся вокруг Арктура (приблизительно в 20 раз больше самой крупной из ваших планет – Юпитера).

МАКС

SHA NA RA

МИТЧЕЛЛ ХЕДЖЕС

Существует легенда о существовании 13 черепов, но только один удерживает полную энергию 12 и это Макс. Поэтому были проявлены 12 черепов, которые представляли каждый из 12 индивидуальных аспектов Единого, и таким образом 12, окружающие один (Макс), находящийся в центре, стали со временем церемониальным и символическим ритуалом. Каждый из 12 представлял аспект и выражение каждого из 12 измерений земного плана и каждого из 12 уровней каждого измерения, каждого слоя ДНК, каждого компонента 144, который крайне важен для Земного опыта, Земного Плана.

Вопрос Метатрону: Было сказано, что подлинные 13 черепов необходимо собрать вместе, чтобы произошло Вознесение. Вы можете рассказать об этом?

Aрхангел Метатрон: Дорогие мои, они вместе. Они эфирно составляют круг под Тибетом. Вы не должны волноваться, что они должны быть физически взяты, сложены и собраны вместе, чтобы отпереть дверь Вознесения.

Знание, заложенное в подлинных Кристаллических Черепах – это знание Вселенского Разума. Оно является обширным и обогащающим. Доступ к этой информации стимулирует понимание того, кто вы есть. Помещение вашего сознания в кристаллический череп, в действительности является способом как работать с ними, открывает порталы и двери в мир за пределами ваших самых больших ожиданий. Однако вхождение в череп не походит на наличие устного диалога, а больше на загрузку, вы могли бы сказать, внезапное и понятное получение информации, которая изменяет вашу парадигму, расширяет ваше понимание. Некоторые получают информацию как визуальные изображения, другие как информационные пакеты, загрузки, если вы пожелаете, и иногда как и то и другое. Информация уже находится в подсознании, в более глубокой части подсознания, которую вы называете суперподсознанием. Она существует в царстве света, который вы называете ультрафиолетом.

КАК РАБОТАТЬ С КРИСТАЛЛИЧЕСКИМИ ЧЕРЕПАМИ?

Путешествие в черепа рекалибрует, перезагружает ваше ментальное понимание и более тщательно выравнивает вас к вашему совершенству, вашему внутреннему Божественному Я.

Поэтому лучший способ работать с кристаллическим черепом состоит в том, чтобы войти в него. Визуализируйте себя входящим в череп, как будто вы входите в кристаллическую пещеру. Сделайте себя настолько крошечным и миниатюрным, что вы становитесь полностью углубившимся и скрытым внутри нее. Сделайте себя незначительным внутри ее необъятности и вступите в мир чуда, мир сокровища. Откройте себя ему и исследуйте, что в нем представлено, поскольку вы действительно, образно выражаясь, находитесь в подлинной пещере творения. Каждый раз, когда вы входите, он может представить вам другой мир, другое измерение, другую парадигму и параллель кристаллической мысли.

Итак, мы говорим вам, что люди в сознании дуальности стали видом с амнезией. Вы забыли, кто вы есть в реальности. Вы забыли, что вы являетесь мощными духами, обретающими человеческий опыт. Поиск человечества в массе и индивидуально должен вновь открыть вашу просвещенную подлинность, и эта подлинность представлена в кристаллическом черепе.

Просвещение является для вас, чтобы открыть его внутри, и кристаллический череп — это инструмент для этой рекалибровки. Действительно оно уже в вас, в вашем существе, вашем подсознании, вашей ДНК. Духовное просвещение не состоит в следовании ни за каким Гуру, никаким каналом, а скорее в том, чтобы найти его благодаря личной интуиции, благодаря вашему внутреннему руководству. Оно в принятии и знании, что Божественное Я является искрой Бога внутри вас и что вы — сложная и вечная часть Бога-Творца.

Существуют инструменты для помощи вам на пути, они всегда были и будут. Вы не одиноки. Но, дорогие, у вас есть миссия поддерживать эту совершенно особую эру Подъема. Сейчас на Земле разыгрывается совершенство.

Поистине, Кристаллические Черепа — отражение совершенства в человеке. Они являются древними компьютерами, запрограммированными помощниками, которые имеют ответы, аккуратно установленные внутри них, на многие из ваших беспокойств, затруднений и вопросов… независимо от того, когда они были высечены. Они являются парадигмой, голограммой, и они доступны для всех.

Когда человечество индивидуально и в массе будет готово использовать эти Божественные Библиотеки, чтобы объединиться в совершенство, они предложат проблеск в невероятные новые миры красоты, творчества и безусловной любви. Они бездействовали тысячелетия, ожидая этого момента в вашем линейном времени для перезагрузки и пробуждения. Тех из вас, кто работал с Кристаллическими Черепами в прошлых воплощениях, призываются сейчас, чтобы работать с ними снова. Вы слышите этот зов? Вы — один из Хранителей Кристаллической Мистерии! Это время пробуждения Мечтателя!

Я Есть Метатрон, и я поделился с вами этими Истинами. Вы любимы.

И это так.

Лицей современных технологий управления

Реферат по физике

Кристаллы и их свойства

Выполнил:

Проверил:

Введение

Кристаллические тела являются одой из разновидностей минералов.

Кристаллическими называют твердые тела, физические свойства которых не одинаковы в различных направлениях, но совпадают в параллельных направлениях.

Семейство кристаллических тел состоит из двух групп - монокристаллов и поликристаллов. Первые иногда обладают геометрически правильной внешней формой, а вторые, подобно аморфным телам, не имеют присущей данному веществу определенной формы. Но в отличие от аморфных тел структура поликристаллов неоднородна, зерниста. Они представляют собой совокупность сросшихся друг с другом хаотически ориентированных маленьких кристаллов - кристаллитов. Поликристаллическую структуру чугуна, например, можно обнаружить, если рассмотреть с помощью лупы образец на изломе.

По размерам кристаллы бывают различными. Многие из них можно увидеть только в микроскоп. Но встречаются гигантские кристаллы массой в несколько тонн.

Строение кристаллов

Разнообразие кристаллов по форме очень велико. Кристаллы могут иметь от четырех до нескольких сотен граней. Но при этом они обладают замечательным свойством - какими бы ни были размеры, форма и число граней одного и того же кристалла, все плоские грани пересекаются друг с другом под определенными углами. Углы между соответственными гранями всегда одинаковы. Кристаллы каменной соли, например, могут иметь форму куба, параллелепипеда, призмы или тела более сложной формы, но всегда их грани пересекаются под прямыми углами. Грани кварца имеют форму неправильных шестиугольников, но углы между гранями всегда одни и те же - 120°.

Закон постоянства углов, открытый в 1669 г. датчанином Николаем Стено, является важнейшим законом науки о кристаллах - кристаллографии.

Измерение углов между гранями кристаллов имеет очень большое практическое значение, так как по результатам этих измерений во многих случаях может быть достоверно определена природа минерала. Простейшим прибором для измерения углов кристаллов является прикладной гониометр. Применение прикладного гониометра возможно только для исследования крупных кристаллов, невелика и точность измерений, выполненных с его помощью. Различить, например, кристаллы кальцита и селитры, сход­ные по форме и имеющие углы между соответственными гранями, равные 101° 55" первого и 102°41,5" у второго, с помощью прикладного гониометра очень трудно. Поэтому в лабораторных условиях измерений углов между гранями кристалла обычно выполняют с помощью более сложных и точных приборов.

Кристаллы правильной геометрической формы встречаются в природе редко. Совместное действие таких неблагоприятных факторов, как колебания температуры, тесное окружение соседними твердыми телами, не позволяют растущему кристаллу приобрести характерную для него форму. Кроме того, значительная часть кристаллов, имевших в далеком прошлом совершенную огранку, успела утратить ее под действием воды, ветра, трения о другие твердые тела. Так, многие округлые прозрачные зерна, которые можно найти в прибрежном песке, являются кристаллами кварца, лишившимися граней в результате длительного трения друг о друга.

Существует несколько способов, позволяющих узнать, является ли твердое тело кристаллом. Самый простой из них, но очень малопригодный для использования, был открыт в результате случайного наблюдения в конце XVIII в. Французский ученый Ренне Гаюи нечаянно уронил один из кристаллов своей коллекции. Рассмотрев осколки кристалла, он заметил, что многие из них представляют собой уменьшенные копии исходного образца.

Замечательное свойство многих кристаллов давать при дроблении осколки, подобные по форме исходному кристаллу, позволило Гаюи высказать гипотезу, что все кристаллы состоят из плотно уложенных рядами маленьких, невидимых в микроскоп, частиц, имеющих присущую данному веществу правильную геометрическую форму. Многообразие геометрических форм Гаюи объяснил не только различной формой «кирпичиков», из которых они состоят, но и различными способами их укладки.

Гипотеза Гаюи правильно отразила сущность явления - упорядоченное и плотное расположение структурных элементов кристаллов, но она не ответила на целый ряд важнейших вопросов. Существует ли предел сохранению формы? Если существует, то что представляет собой самый маленький «кирпичик»? Имеют ли атомы и молекулы вещества форму многогранников?

Еще в XVIII в. английский ученый Роберт Гук и голландский ученый Христиан Гюйгенс обратили внимание на возможность построения правильных многогранников из плотно укладываемых шаров. Они предположили, что кристаллы построены из шарообразных частиц - атомов или молекул. Внешние формы кристаллов согласно этой гипотезе являются следствием особенностей плотной упаковки атомов или молекул. Независимо от них к такому же выводу пришел в 1748 г. великий русский ученый М. В. Ломоносов.

При плотнейшей укладке шаров в один плоский слой каждый шар оказывается окруженным шестью другими шарами, центры которых образуют правильный шестиугольник. Если укладку второго слоя вести по лункам между шарами первого слоя, то второй слой окажется таким же, как и первый, только смещенным относительно него в пространстве.

Укладка третьего слоя шаров может быть осуществлена двумя способами (рис.1). В первом способе шары третьего слоя укладываются в лунки, находящиеся точно над шарами первого слоя, и третий слой оказывается точной копией первого. При последующем повторении укладки слоев этим способом получается структура, называемая гексагональной плотноупакованной структурой. Во втором способе шары третьего слоя укладываются в лунки, не находящиеся точно над шарами первого слоя. При этом способе упаковки получается структура, называемая кубической плотноупакованной структурой. Обе упаковки дают степень заполнения объема 74%. Никакой другой способ расположения шаров в пространстве при отсутствии их деформации большей степени заполнения объема не дает.

При укладке шаров ряд за рядом способом гексагональной плотной упаковки можно получить правильную шестигранную призму, второй способ упаковки ведет к возможности построения куба из шаров.

Если при построении кристаллов из атомов или молекул действует принцип плотной упаковки, то, казалось бы, в природе должны встречаться кристаллы только в виде шестигранных призм и кубов. Кристаллы такой формы действительно очень распространены. Гексагональный плотной упаковке атомов соответствует, например, форма кристаллов цинка, магния, кадмия. Кубической плотной упаковке соответствует форма кристаллов меди, алюминия, серебра, золота и ряда других металлов.

Но этими двумя формами многообразие мира кристаллов вовсе не ограничивается.

Существование форм кристаллов, не соответствующих принципу плотнейшей упаковки равновеликих шаров, может иметь разные причины.

Во-первых, кристалл может быть построен с соблюдением принципа плотной упаковки, но из атомов разных размеров или из молекул, имеющих форму, сильно отличающуюся от шарообразной (рис.2). Атомы кислорода и водорода имеют шарообразную форму. При соединении одного атома кислорода и двух атомов водорода происходит взаимное проникновение их электронных оболочек. Поэтому молекула воды имеет форму, значительно отличающуюся от шарообразной. При затвердевании воды плотная упаковка ее молекул не может осуществляться тем же способом, что и упаковка равновеликих шаров.

Во - вторых, отличие упаковки атомов или молекул от плотнейшей может быть объяснено существованием более сильных связей между ними по определенным направлениям. В случае атомных кристаллов направленность связей определяется структурой внешних электронных оболочек атомов, в молекулярных кристаллах - строением молекул.

Разобраться в устройстве кристаллов, пользуясь только объемными моделями их строения, довольно трудно. В связи с этим часто применяется способ изображения строения кристаллов с помощью пространственной кристаллической решетки. Она представляет собой пространственную сетку, узлы которой совпадают с положением центров атомов (молекул) в кристалле. Такие модели просматриваются насквозь, но по ним нельзя ничего узнать о форме и размерах частиц, слагающих кристаллы.

В основе кристаллической решетки лежит элементарная ячейка - фигура наименьшего размера, последовательным переносом которой можно построить весь кристалл. Для однозначной характеристики ячейки нужно задать размеры ее ребер а, в и с и величину углов a, b и g между ними. Длину одного из ребер называют постоянной кристаллической решетки, а всю совокупность шести величин, задающих ячейку, - параметрами ячейки.

На рисунке 3 показано, как можно застроить все пространство путем сложения элементарных ячеек.

Важно обратить внимание на то, что большинство атомов, а для многих типов кристаллической решетки и каждый атом принадлежит не одной элементарной ячейке, а входит одновременно в состав нескольких соседних элементарных ячеек. Рассмотрим, к примеру, элементарную ячейку кристалла каменной соли.

За элементарную ячейку кристалла каменной соли, из которой, переносом в пространстве можно построить весь кристалл, должна быть принята часть кристалла, представленная на рисунке. При этом нужно учесть, что от ионов, находящихся в вершинах ячейки, ей принадлежит лишь одна восьмая каждого из них; от ионов, лежащих на ребрах ячейки, ей принадлежит по одной четвертой каждого; от ионов, лежащих на гранях, на долю каждой из двух соседних элементарных ячеек приходится по половине иона.

Подсчитаем число ионов натрия и число ионов хлора, входящих в состав одной элементарной ячейки каменной соли. Ячейке целиком принадлежит один ион хлора, расположенный в центре ячейки, и по одной четверти каждого из 12 ионов, расположенных на ребрах ячейки. Всего ионов хлора в одной ячейке 1+12*1/4=4. Ионов натрия в элементарной ячейке-шесть половинок на гра­нях и восемь восьмушек в вершинах, всего 6*1/2+8*1/8=4.

Современное человечество только в XVII веке заново открыло для себя кристаллы. Датой рождения кристаллографии - науки, занимающейся изучением кристаллов, принято считать 1669 г.
Хотя научная кристаллография зародилась в XVII веке, теоретические основы о строении кристаллов и способах их исследования были заложены лишь в XIX веке. В XX веке эти открытия нашли практическую реализацию в самых разных областях человеческой жизни. Кристаллы стали широко применяться в самых разных областях науки и техники. Будущее - тоже за ними.
Кристаллы окружают нас со всех сторон. Они - основа физического мира. Из них состоят почти все минералы, в том числе базальт, гранит, известняк и мрамор. Из них состоят все металлы и большинство неметаллов: каучук, кости, волосы, целлюлоза и многое другое.
Мы живем в мире кристаллов. Дома, пароходы, автобусы, самолеты, ракеты, ножи и вилки... - все состоит из них.
Даже в пищу потребляем кристаллические вещества: соль, сахар, не говоря уже о лекарствах в таблетках и порошках, которые мы принимаем во время болезни.
Нет на Земле такого места, где не было бы кристаллов. Да и во Вселенной они широко распространены, так как служат ее материальной основой.
В 1669 году датский врач Н. Стенон сделал важное открытие, он установил, что в кристаллах, образованных одним и тем же веществом, углы между соседними гранями всегда одинаковы, независимо от формы и размеров кристалла.
Это значит, что каждый кристалл имеет присущий только ему угол между гранями.
Это открытие вошло в кристаллографию как закон постоянства углов. Таким образом, если известен угол между гранями, то можно определить вещество кристалла, не прибегая к химическому или физическому анализу. Достаточно только сравнить их с углами известных кристаллов.
Кроме того, тот же Стенон впервые предложил замечательную версию, что кристаллы растут не изнутри, как это наблюдается у растений, а снаружи, путем наложения на внешние плоскости новых частиц.
Кристаллы состоят из атомов, ионов и молекул. Эти частицы располагаются в строго определенном порядке, образуя пространственную решетку. Атомы и ионы удерживаются в них силами притяжения и отталкивания. Они не стоят на месте, а непрерывно колеблются.
Каждый кристалл имеет свою характерную форму, зависящую не только от среды, в которой он вырос, но и от строения пространственной решетки. Форма решетки определяет и свойства самого кристалла. В этом отношении наиболее показателен пример алмаза и графита, пространственные решетки, которых образованы атомами одного и того же элемента - углерода.
Графит - минерал черного цвета, мягкий и пластичный, проводит электрический ток и устойчив к огню. И все потому, что решетка его состоит как бы из слоев, связь между которыми не такая прочная, как между отдельными атомами внутри этого слоя. Такие слои легко сдвинуть один относительно другого при легком нажиме, что мы и наблюдаем, когда пишем карандашом. Он, как мы уже догадались, и является графитом.
А вот алмаз - полная противоположность графиту. Он прозрачен, по прочности превосходит другие кристаллы, но не проводит ток и легко сгорает в струе кислорода. Он почти вдвое тяжелее графита. "Виновата" во всем этом его пространственная решетка. Она трехмерна, а каждый атом в ней крепко связан с четырьмя другими.
Кристаллы бывают твердыми телами и могут быть жидкими, если их молекулы обладают способностью ориентироваться в одном направлении "все вдруг" или группами-слоями или другими способами.
Наконец, "кристаллы" могут быть чисто энергетическими, невидимыми, но наука кристаллография такими "призраками" пока не занимается.
В кристалле грани пересекаются по ребрам, а ребра пересекаются в вершинах. Грани, ребра и вершины - обязательные элементы гранения.
Основные особенности кристаллов - однородность и плоскогранность. Таким образом, если кристаллы имеют плоские грани, то значит, состав их однороден. И наоборот: если вещество кристалла однородно, то оно имеет плоские грани.
Кристаллы могут издавать звуки, например, поющие пески. Это явление привлекает внимание путешественника, оказавшегося среди песчаных барханов пустыни Каракум или других пустынь.
Вдруг неведомо откуда раздаются невнятные звуки пения, но никого нет вокруг, только пески. Они издают звуки, когда при слабом ветре начинает сползать песчаный откос.
Поющие пески есть не только в пустынях. Гармоничные мелодии часто возникают, когда идешь по влажному песку на пляже.
Русский путешественник А. Елисеев оставил свои впечатления о Сахаре:
"...в раскаленном воздухе послышались какие-то чарующие звуки, довольно высокие, певучие, не лишенные гармонии, с сильным металлическим оттенком. Они слышались отовсюду, словно их производили невидимые духи пустыни...
Пустыня была безмолвна, но звуки летели и таяли в раскаленной атмосфере, возникая откуда-то сверху и пропадая будто бы в земле... То веселые, то жалостливые, то резкие и крикливые, то нежные и мелодические, они казались говором живых существ, но не звуками мертвой пустыни...
Никакие нимфы древних не могли придумать чего-либо более поразительного и чудесного, чем эти таинственные песни песков".
Всех, кто слышал песни песков, удивляет это явление, и многие пытались объяснить его. Например, древние египтяне считали, что такие звуки являются порождением духов пустыни, и были правы.
Современные ученные считают, что причина возникновения звуков может скрываться в самой структуре песчинки. В ней, как известно, много кварца и других кремнеземов.
Кварц - это окись кремния, наиболее распространенная в земной коре. Его кристаллы обладают рядом выдающихся свойств. Они богаты простыми, то есть замкнутыми, закрытыми формами. Здесь можно найти пирамиды, призмы, ромбоэдры, - более пятисот простых форм. Для кварца характерны образования двойников - симметричных сростков кристаллов.
Но не только многообразием внешних форм удивляет кварц. Его кристалл не имеет центра симметрии, а это верный признак, что он обладает пьезоэлектрическими свойствами.
Поэтому, если сжать кристалл, то на его гранях, перпендикулярных направлению сжатия, возникают разноименные электрические заряды: положительный - на одной грани, отрицательный - на другой.
Так механическая энергия с помощью кристалла кварца превращается в электрическую энергию. Если же снять механическую нагрузку с кристалла и начать его растягивать, то полярность зарядов на гранях меняется на противоположные заряды. И это происходит в кристалле кварца, который сам по себе является изолятором!
Это явление в кварцевых кристаллах было открыто в 1817 году французским кристаллографом Р. Гаюи, и повторно - в 1880 г. французскими учеными братьями Жаном и Пьером Кюри и названо пьезоэлектричеством. Позднее они же обнаружили и обратимость этого эффекта.
Оказалось, что кристалл кварца мог сжиматься или растягиваться, если на его гранях создаются разноименные электрические заряды. При этом электрическая энергия превращалась в механическую энергию.
Именно это свойство кристалла дает основание полагать, что пение песков пустыни связано с пребыванием духов. Так как духи пустыни являются демоническими сущностями, которые представляют собой хаотическое движение электронов.
В демонических сущностях отсутствует ядро и магнетизм. Они представляют собой пустоту, которая окружена, хаотично движущими электронами. Таким образом, демонические сущности являются носителями электрического заряда, который вызывает напряжение на поверхности молекул кристаллов.
В результате этого воздействия кристаллы песка сжимаются и разжимаются, вызывая колебание воздуха, которое проявляется в виде звуков.
Пение песков сильно воздействует на психику человека, вызывая инстинктивный страх. Причину этого страха можно объяснить тем, что человеческая душа в пении песков улавливает "дыхание" смерти, носителем которой является демоническая сущность.
Человек, животное и растение, как живые организмы, не могут подобно демонической сущности переносить напряжение и влиять на кристаллы, не могут вызывать пение песков. Так как атомарная система живых клеток органических тел производит вибрации другой частоты и электромагнитную индукцию, что делает систему организма закрытой в смысле электрического воздействия. То есть электрическая энергия организма захвачена собственным магнитным полем, которое ею и управляет.
И только в том случае, когда духовность человека падает, что снижает потенциал магнитного поля его организма, может образовываться избыток электрической энергии и дополнительное напряжение. Именно это напряжение демоническая сила улавливает и переносит. Этот избыток электричества негативно влияет в первую очередь на кристаллические структуры самого человеческого организма, а затем на кристаллические тела, которые его окружают. Например, на ювелирные украшения, которые носит человек. Поэтому в древности по состоянию камней-амулетов прогнозировали состояние здоровья человека и даже его будущее. Обращали внимание на молоко, которое чутко реагирует на присутствие в доме нечистой силы.
В результате исследований было установлено, что кварц в виде пластинки, вырезанной из тела кристалла, обладает такой большой упругостью, что может колебаться с очень высокой частотой, последовательно сжимаясь и растягиваясь при смене полярности электрического поля.
Кварц может вибрировать в широком диапазоне частот, создавая акустические и электрические волны, то есть петь. Когда с бархана сползает песчаная лавина или обрушивается песчаный массив, нижележащие слои песка испытывают переменное давление от движущегося слоя. Они сжимаются под давлением и "распрямляются" после уменьшения давления. Кварцевые кристаллы, имеющиеся в песчинках, начинают колебаться, вибрировать, генерируя акустические волны. Аналогичные процессы возникают и при ходьбе по мокрому песку.
Механические колебания кристалликов кварца в песчинках приводят к образованию электрических зарядов на их гранях, полярность которых меняется синхронно с механическими колебаниями кристаллов. Возникают не только акустические волны, но и переменное электрическое поле определенного спектра частот.
Каждая песчинка, каждый кристаллик поет свою песню на своей частоте. Их голоса складываются. И вот уже звучит многоголосое пение, достаточно громко, диапазон частот широк. Его-то и слышит человеческое ухо. Но только низкие частоты. Высокие частоты наше ухо не воспринимает. Когда движение песка замирает, возбужденные механические и электрические колебания кристаллов кварца в песчинках затухают, звучание прекращается.
В 1957 г. советский ученый К. Баранский установил, что акустические волны можно возбудить непосредственно на поверхности кристалла, что еще выше расширяло диапазон генерируемых частот. Затем американские ученые увеличили потолок частот еще на порядок.
Если поют пески, когда подвергаются механическим и электрическим воздействиям, то по аналогичной причине поет и сама Земля. Пульсирующее огненное сердце планеты, влияние других планет и Солнца вызывают подвижку и вибрацию пород земной коры, заставляя звучать Землю. Ее песня, не воспринимаемая человеческим ухом, далеко разносится в космосе.
Земная кора находится в постоянном напряжении. То тут, то там происходят землетрясения и вулканические извержения, освобождающие опасные зоны от перегрузок на них демонических сущностей - бездуховных пустот.
Количество землетрясений на Земле достигает до ста тысяч в год. Из общего числа землетрясений сильных землетрясений происходит до тысячи в год.
Из очагов деформации земной коры колебания передаются на большие расстояния. Скорость распространения волн очень высока. В гранитных породах для продольных волн она составляет более 5000 метров в секунду, для поперечных - около 2509 метров в секунду.
На своем пути земные волны то сжимают породы, то растягивают их, вызывая образование мощных электрических зарядов разной полярности. Особенно они велики в эпицентре сжатия или растягивания, где земные породы испытывают очень сильные, вплоть до разрыва, деформации.
Электрические разряды в виде сильнейших подземных молний стремительно распространяются по зонам наименьшего сопротивления и часто прорываются из глубин на поверхность Земли, оставляя оплавленные твердые породы или странные круглые отверстия.
В том, что Земля звучит, нет ничего странного. Ее твердые породы, базальта, граниты, песчаники и другие имеют кристаллическую структуру. В них много кварцевых образований. При деформации кристаллов возникают не только акустические и электрические волны, но протекают попутно и другие физические и химические процессы.
Грозный рокот глубинных бурь "слышат" многие животные, птицы, насекомые. Они даже могут быть "оповещателями", приближающегося подземного удара. И только человек, как правило, оказывается застигнутым врасплох. Так как перестал воспринимать себя частью природы и следить за происходящими процессами в природе.
Кроме "пения" кристаллы вибрируют в определенном диапазоне светового спектра, поэтому приобретают свой цвет, например, ювелирные камни. Камни прозрачные и с сильным блеском способны пропускать и модифицировать лучистую энергию. Цветность минералов связывается с включением в их кристаллическую решетку ионов металлов, легко меняющих свою валентность, способных при минимальной подаче энергии отдавать свои электроны.
Часть этих электронов "бродит" среди атомов кристаллической решетки, взаимодействуя с ними, обмениваясь с ними энергией. В результате в кристалле возникают и непрерывно меняют свой узор местные нарушения кристаллической решетки. Таким образом, кристалл интенсивно живет своей "внутренней жизнью", внешние проявления которой и составляют наборы "магических" свойств камней-амулетов.
К таким металлам, примеси соединений, которых заметно изменяют энергетический силуэт кристалла, относятся железо, медь, марганец, хром, редкоземельные элементы.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лицей современных технологий управления

Реферат по физике

Кристаллы и их свойства

Введение

Кристаллические тела являются одой из разновидностей минералов.

Кристаллическими называют твердые тела, физические свойства которых не одинаковы в различных направлениях, но совпадают в параллельных направлениях.

Семейство кристаллических тел состоит из двух групп -- монокристаллов и поликристаллов. Первые иногда обладают геометрически правильной внешней формой, а вторые, подобно аморфным телам, не имеют присущей данному веществу определенной формы. Но в отличие от аморфных тел структура поликристаллов неоднородна, зерниста. Они представляют собой совокупность сросшихся друг с другом хаотически ориентированных маленьких кристаллов - кристаллитов. Поликристаллическую структуру чугуна, например, можно обнаружить, если рассмотреть с помощью лупы образец на изломе.

По размерам кристаллы бывают различными. Многие из них можно увидеть только в микроскоп. Но встречаются гигантские кристаллы массой в несколько тонн.

1. Строение кристаллов

Разнообразие кристаллов по форме очень велико. Кристаллы могут иметь от четырех до нескольких сотен граней. Но при этом они обладают замечательным свойством - какими бы ни были размеры, форма и число граней одного и того же кристалла, все плоские грани пересекаются друг с другом под определенными углами. Углы между соответственными гранями всегда одинаковы. Кристаллы каменной соли, например, могут иметь форму куба, параллелепипеда, призмы или тела более сложной формы, но всегда их грани пересекаются под прямыми углами. Грани кварца имеют форму неправильных шестиугольников, но углы между гранями всегда одни и те же -- 120°.

Закон постоянства углов, открытый в 1669 г. датчанином Николаем Стено, является важнейшим законом науки о кристаллах -- кристаллографии.

Измерение углов между гранями кристаллов имеет очень большое практическое значение, так как по результатам этих измерений во многих случаях может быть достоверно определена природа минерала. Простейшим прибором для измерения углов кристаллов является прикладной гониометр. Применение прикладного гониометра возможно только для исследования крупных кристаллов, невелика и точность измерений, выполненных с его помощью. Различить, например, кристаллы кальцита и селитры, сходные по форме и имеющие углы между соответственными гранями, равные 101° 55" первого и 102°41,5" у второго, с помощью прикладного гониометра очень трудно. Поэтому в лабораторных условиях измерений углов между гранями кристалла обычно выполняют с помощью более сложных и точных приборов.

Кристаллы правильной геометрической формы встречаются в природе редко. Совместное действие таких неблагоприятных факторов, как колебания температуры, тесное окружение соседними твердыми телами, не позволяют растущему кристаллу приобрести характерную для него форму. Кроме того, значительная часть кристаллов, имевших в далеком прошлом совершенную огранку, успела утратить ее под действием воды, ветра, трения о другие твердые тела. Так, многие округлые прозрачные зерна, которые можно найти в прибрежном песке, являются кристаллами кварца, лишившимися граней в результате длительного трения друг о друга.

Существует несколько способов, позволяющих узнать, является ли твердое тело кристаллом. Самый простой из них, но очень малопригодный для использования, был открыт в результате случайного наблюдения в конце XVIII в. Французский ученый Ренне Гаюи нечаянно уронил один из кристаллов своей коллекции. Рассмотрев осколки кристалла, он заметил, что многие из них представляют собой уменьшенные копии исходного образца.

Замечательное свойство многих кристаллов давать при дроблении осколки, подобные по форме исходному кристаллу, позволило Гаюи высказать гипотезу, что все кристаллы состоят из плотно уложенных рядами маленьких, невидимых в микроскоп, частиц, имеющих присущую данному веществу правильную геометрическую форму. Многообразие геометрических форм Гаюи объяснил не только различной формой «кирпичиков», из которых они состоят, но и различными способами их укладки.

Гипотеза Гаюи правильно отразила сущность явления -- упорядоченное и плотное расположение структурных элементов кристаллов, но она не ответила на целый ряд важнейших вопросов. Существует ли предел сохранению формы? Если существует, то что представляет собой самый маленький «кирпичик»? Имеют ли атомы и молекулы вещества форму многогранников?

Еще в XVIII в. английский ученый Роберт Гук и голландский ученый Христиан Гюйгенс обратили внимание на возможность построения правильных многогранников из плотно укладываемых шаров. Они предположили, что кристаллы построены из шарообразных частиц -- атомов или молекул. Внешние формы кристаллов согласно этой гипотезе являются следствием особенностей плотной упаковки атомов или молекул. Независимо от них к такому же выводу пришел в 1748 г. великий русский ученый М. В. Ломоносов.

При плотнейшей укладке шаров в один плоский слой каждый шар оказывается окруженным шестью другими шарами, центры которых образуют правильный шестиугольник. Если укладку второго слоя вести по лункам между шарами первого слоя, то второй слой окажется таким же, как и первый, только смещенным относительно него в пространстве.

Укладка третьего слоя шаров может быть осуществлена двумя способами (рис.1). В первом способе шары третьего слоя укладываются в лунки, находящиеся точно над шарами первого слоя, и третий слой оказывается точной копией первого. При последующем повторении укладки слоев этим способом получается структура, называемая гексагональной плотноупакованной структурой. Во втором способе шары третьего слоя укладываются в лунки, не находящиеся точно над шарами первого слоя. При этом способе упаковки получается структура, называемая кубической плотноупакованной структурой. Обе упаковки дают степень заполнения объема 74%. Никакой другой способ расположения шаров в пространстве при отсутствии их деформации большей степени заполнения объема не дает.

При укладке шаров ряд за рядом способом гексагональной плотной упаковки можно получить правильную шестигранную призму, второй способ упаковки ведет к возможности построения куба из шаров.

Если при построении кристаллов из атомов или молекул действует принцип плотной упаковки, то, казалось бы, в природе должны встречаться кристаллы только в виде шестигранных призм и кубов. Кристаллы такой формы действительно очень распространены. Гексагональный плотной упаковке атомов соответствует, например, форма кристаллов цинка, магния, кадмия. Кубической плотной упаковке соответствует форма кристаллов меди, алюминия, серебра, золота и ряда других металлов.

Но этими двумя формами многообразие мира кристаллов вовсе не ограничивается.

Существование форм кристаллов, не соответствующих принципу плотнейшей упаковки равновеликих шаров, может иметь разные причины.

Во-первых, кристалл может быть построен с соблюдением принципа плотной упаковки, но из атомов разных размеров или из молекул, имеющих форму, сильно отличающуюся от шарообразной (рис.2). Атомы кислорода и водорода имеют шарообразную форму. При соединении одного атома кислорода и двух атомов водорода происходит взаимное проникновение их электронных оболочек. Поэтому молекула воды имеет форму, значительно отличающуюся от шарообразной. При затвердевании воды плотная упаковка ее молекул не может осуществляться тем же способом, что и упаковка равновеликих шаров.

Во - вторых, отличие упаковки атомов или молекул от плотнейшей может быть объяснено существованием более сильных связей между ними по определенным направлениям. В случае атомных кристаллов направленность связей определяется структурой внешних электронных оболочек атомов, в молекулярных кристаллах -- строением молекул.

Разобраться в устройстве кристаллов, пользуясь только объемными моделями их строения, довольно трудно. В связи с этим часто применяется способ изображения строения кристаллов с помощью пространственной кристаллической решетки.Она представляет собой пространственную сетку, узлы которой совпадают с положением центров атомов (молекул) в кристалле. Такие модели просматриваются насквозь, но по ним нельзя ничего узнать о форме и размерах частиц, слагающих кристаллы.

В основе кристаллической решетки лежит элементарная ячейка -- фигура наименьшего размера, последовательным переносом которой можно построить весь кристалл. Для однозначной характеристики ячейки нужно задать размеры ее ребер а, в и с и величину углов , и между ними. Длину одного из ребер называют постоянной кристаллической решетки, а всю совокупность шести величин, задающих ячейку, -- параметрами ячейки.

На рисунке 3 показано, как можно застроить все пространство путем сложения элементарных ячеек.

Важно обратить внимание на то, что большинство атомов, а для многих типов кристаллической решетки и каждый атом принадлежит не одной элементарной ячейке, а входит одновременно в состав нескольких соседних элементарных ячеек. Рассмотрим, к примеру, элементарную ячейку кристалла каменной соли.

За элементарную ячейку кристалла каменной соли, из которой, переносом в пространстве можно построить весь кристалл, должна быть принята часть кристалла, представленная на рисунке. При этом нужно учесть, что от ионов, находящихся в вершинах ячейки, ей принадлежит лишь одна восьмая каждого из них; от ионов, лежащих на ребрах ячейки, ей принадлежит по одной четвертой каждого; от ионов, лежащих на гранях, на долю каждой из двух соседних элементарных ячеек приходится по половине иона.

Подсчитаем число ионов натрия и число ионов хлора, входящих в состав одной элементарной ячейки каменной соли. Ячейке целиком принадлежит один ион хлора, расположенный в центре ячейки, и по одной четверти каждого из 12 ионов, расположенных на ребрах ячейки. Всего ионов хлора в одной ячейке 1+12*1/4=4. Ионов натрия в элементарной ячейке--шесть половинок на гранях и восемь восьмушек в вершинах, всего 6*1/2+8*1/8=4.

Сравнение элементарных ячеек кристаллических решеток различного типа может проводиться по разным параметрам, среди которыхчасто употребляются атомный радиус, плотность упаковки и количество атомов в элементарной ячейке. Атомный радиус определяют как половину расстояния между центрами ближайших соседних атомов в кристалле.

Доля объема, занятая атомами в элементарной ячейке, называется плотностью упаковки.

Классификация кристаллов и объяснение их физических свойств оказываются возможными только на основе изучения их симметрии. Учение о симметрии является основой всей кристаллографии.

Для количественной оценки степени симметричности служат элементы симметрии -- оси, плоскости и центр симметрии. Осью симметрии называют воображаемую прямую, при повороте вокруг которой на 360° кристалл (или его решетка) несколько раз совмещается сам с собой. Число этих совмещений называют порядком оси.

Плоскостью симметрии называют плоскость, рассекающую кристалл на две части, каждая из которых является зеркальным отображением одна другой.

Плоскость симметрии как бы выполняет роль двустороннего зеркала (рис.4). Число плоскостей симметрии может быть различным. Например, в кубе их девять, а в снежинках любой формы -- шесть.

Центром симметрии называют точку внутри кристалла, в которой пересекаются все оси симметрии.

Каждый кристалл характеризуется определенным сочетанием элементов симметрии. Ввиду того, что число элементов симметрии невелико, задача отыскания всех возможных форм кристаллов не является безнадежной. Выдающийся русский кристаллограф Евграф Степанович Федоров установил, что в природе может существовать только 230 различных кристаллических решеток, обладающих осями симметрии второго, третьего, четвертого и шестого порядка. Иначе говоря, кристаллы могут иметь форму различных призм и пирамид, в основании которых могут лежать только правильный треугольник, квадрат, параллелограмм и шестиугольник.

Е. С. Федоров является основоположником кристаллохимии -- науки, занимающейся определением химического состава кристаллов путем исследования формы граней и измерения углов между ними. Кристаллохимический анализ по сравнению с химическим обычно занимает меньше времени и не приводит к разрушению образца.

Многие современники Федорова не только не верили в существование кристаллических решеток, но даже сомневались в существовании атомов. Первые экспериментальные доказательства справедливости выводов Федорова были получены в 1912 г. немецким физиком Э. Лауэ. Разработанный им метод определения атомной или молекулярной структуры тел с помощью рентгеновских лучей носит название рентгеноструктурного анализа. Результаты исследования структуры кристаллов с помощью рентгеноструктурного анализа доказали реальность существования всех рассчитанных Е. С. Федоровым кристаллических решеток. Теория этого метода слишком сложна, чтобы ее можно было рассмотреть в школьном курсе физики.

Наглядное представление о внутренней структуре кристаллов дает новый замечательный прибор для исследования строения кристаллов -- ионный микропроектор, изобретенный в 1951 г. Устройство микропроектора сходно с устройством кинескопа телевизора (puc.5). В стеклянном баллоне располагается исследуемый кристалл металла в виде тончайшей иглы 1 диаметром около 10-5--10-6 см. Против острия иглы расположен люминесцентный экран 2, способный светиться при бомбардировке быстрыми частицами. После тщательной откачки воздуха из баллона в него вводят небольшое количество гелия. Между иглой и экраном прикладывают напряжение около 30 000 в .

Когда атомы гелия соударяются с острием положительно заряженной иглы, от них отрывается по одному электрону, и они становятся положительными ионами. Чаще всего соударение атомов гелия происходит с выступающими участками поверхности острия -- «с торчащими» из решетки металла отдельными, атомами или группами атомов. Поэтому ионизация гелия в основном происходит около таких выступов. От каждого выступа-атома ион за ионом летит по прямым в направлении отрицательно заряженного катода 3. При ударах об экран они вызывают его свечение, создавая увеличенное до 107 раз изображение поверхности острия. Пунктир из светлых точек на фотографии -- это изображение края ступенек слоев атомов, а сами светлые точки -- отдельные атомы в вершинах ступенек. Вся картина хорошо передает периодичность и симметрию расположения атомов в кристалле.

2. Процесс роста кристаллов

Никто не видел, как образуется зародыш кристалла в растворе или расплаве. Можно высказать предположение, что беспорядочно движущиеся атомы или молекулы случайно могут расположиться в таком порядке, какой соответствует кристаллической решетке. Если раствор не насыщен или температура расплава выше температуры кристаллизации, то зародыши образуются и тут же растворяются или разрушаются тепловым движением. В перенасыщенном растворе или в расплаве, охлажденном до температуры ниже температуры кристаллизации, скорость роста зародыша превышает скорость его разрушения.

Такое, казалось бы разумное предположение не согласуется с результатами практики. Как показывают расчеты, зародыш будет устойчив и сможет расти, если число молекул на его поверхности много меньше числа внутренних молекул. Теоретическая оценка ребра такого зародыша дает величину около 1*10-8 м, т. е. равную нескольким десяткам межатомных расстояний. В объеме этого минимального устойчивого зародыша содержится несколько тысяч атомов. Ясно, что вероятность столкновения такого большого числа атомов ничтожно мала. Однако допустим, что зародыш каким-то образом все же образовался, и выясним, какие условия необходимы для того, чтобы он не растворился, а начал расти.

При образовании зародыша выделилось тепло. Атомы, образовавшие кристаллическую решетку зародыша, передали часть своей энергии соседним атомам расплава, которые начали двигаться быстрее. Атомы ближайшего окружения зародыша до тех пор не смогут «осесть» на нем, пока не передадут избыточную энергию более отдаленным атомам. Таким образом, рост зародыша будет происходить в том случае, если обеспечить постоянный отвод тепла из расплава.

Как же располагаются на поверхности зародыша оседающие атомы? Раньше считали, что рост кристаллов происходит слой за слоем. Сначала завершается построение одного слоя, потом начинается укладка следующего и т. д. В результате грани, наращиваясь слой за слоем, перемещаются параллельно самим себе в направлении, перпендикулярном плоскости грани, как при кладке кирпичной стены. О справедливости такого предположения, казалось бы, говорят факты существования плоских граней у кристаллов. На рисунке 6 показана модель недостроенной грани кристалла. Ясно, что осаждение нового атома наиболее вероятно в точке А поверхности, где он будет удерживаться тремя соседями, тогда как в любой другой точке поверхности грани он будет удерживаться меньшим числом соседей. Когда закончится застройка четвертого ряда, начнется застройка пятого и т. д., пока не завершится вся плоскость.

После этого рост кристалла затрудняется, так как образование нового слоя -- событие менее вероятное. Где бы ни «осел» атом на завершенной плоскости, везде он будет связан с небольшим числом атомов кристалла. Вероятность того, что эта слабая связь будет нарушена тепловым движением, велика, поэтому атом не сможет закрепиться на кристалле и перейдет в раствор или в расплав. При таком механизме застройки атомных плоскостей скорость роста кристалла должна быть очень малой. В опыте же при выращивании кристаллов из паров с пересыщением всего в 1% была обнаружена скорость роста кристалла в 101000 раз больше рассчитанной теоретически! По-видимому, большего расхождения теории с опытом в физике не наблюдалось.

Объяснение этому расхождению теории и практики было найдено лишь сравнительно недавно, в 1949 г. Легкость, с какой начинается застройка новой атомной плоскости, оказалось возможным объяснить тем, что реальные кристаллы имеют множество дефектов структуры.

Описывая строение кристаллов, мы пользовались их идеальными моделями. Отличие реальных кристаллов от идеальных заключается в том, что реальные кристаллы не обладают правильной кристаллической решеткой, а имеют целый ряд нарушений в расположении атомов, называемых дефектами. Знание условий образования дефектов и способов их устранения играет большую роль при использовании кристаллов на практике.

Схемы возникновения дефектов в кристаллах показаны на рисунке 7. Самые простые дефекты в идеальной кристаллической решетке возникают в результате замещения собственного атома чужеродным (рис.7,а), внедрения атома в междоузлие (рис.7,б), отсутствия атома в одном из узлов кристаллической решетки (рис.7.в).

Особую роль в процессе роста кристалла играют несовершенства его структуры, называемые дислокациями (смещениями). Простейшими видами дислокации являются краевая и винтовая. Краевая дислокация образуется в месте обрыва «лишней» атомной полуплоскости (pис. 8). В случае винтовой (дислокации атомные плоскости образуют систему, напоминающую винтовую лестницу. Количество дислокаций в кристаллах может быть очень большим, достигая 108 - 109 см-3. Кристаллов без дислокаций не существует. Постоянное наличие открытой ступеньки винтовой дислокации создает благоприятные условия для роста кристалла, Ведь не нужно начинать строить ни новый ряд, ни новую плоскость. Атомы, пристраивающиеся к ступенькам, наращивают ее, и за счет этого она начинает перемещаться по поверхности грани. Но это движение не будет перемещением ступеньки параллельно самой себе, так как ее конец неподвижен. Нетрудно сообразить, что если атомы укладываются с постоянной скоростью вдоль всей длины ступеньки, то она по мере роста начнет изгибаться и примет форму спирали. Постоянное наращивание ступеньки новыми слоями атомов приведет к тому, что на грани кристалла образуется спиральная башенка (рис. 9). Центральная часть ее как бы ввинчивается в пространство, опережая в своем движении нижние ступеньки лестницы, которые со временем будут застроены полностью и исчезнут, превратившись в завершенный атомный слой.

Фотографии, полученные с помощью электронного микроскопа, подтвердили реальность спирального механизма роста кристаллов. Если имеется много близко расположенных дислокаций, то ступеньки роста кристаллов имеют высоту во много атомных слоев и их можно видеть даже в обычный микроскоп.

Зарождение кристалла облегчается при наличии в растворе или расплаве мельчайших инородных тел -- пылинок и других загрязнений. Очевидно, в данном случае зародыши кристаллов образуются не путем объединения при случайных столкновениях атомов или молекул, а в результате осаждения атомов на твердых инородных телах, пылинках, практически всегда присутствующих в расплаве или газе. Например, зародышами снежинок являются взвешенные в воздухе твердые пылинки, чаще всего мельчайшие кварцевые песчинки. Неправильная форма пылинки, на которой начинается зарождение кристалла, способствует возникновению в нем дислокации и резкому возрастанию скорости роста кристалла.

Способы зарождения новых слоев и скорости роста граней кристаллов различных веществ неодинаковы. Одни кристаллы вырастают в виде пластин, другие -- в виде иголок. Это вызвано многими причинами. Одна из них -- различие молекул вещества по форме. Различие скоростей роста граней кристаллов многих веществ объясняется зависимостью от направления величины сил связи частиц, образующих кристалл. Вероятность прилипания молекул в направлении действия больших сил, конечно, оказывается большей, чем в направлении действия меньших сил. Так обстоит дело в кристаллах с пластинчатой структурой (слюда, графит), в которых рост происходит преимущественно вдоль плоскостей, где действуют сильные связи. В направлениях, перпендикулярных этим плоскостям, скорость роста значительно ниже.

Но не только форма молекул и заметная разница сил их взаимодействия в различных направлениях определяют форму растущего кристалла. Если кристаллы растут при больших пересыщениях пара или раствора, то часто образуются необычные для данного вещества ветвистые, древовидные формы, называемые дендритами. Объясняется это тем, что вершины кристаллов соприкасаются с более пересыщенным паром или раствором, чем их грани. Опережая в росте боковые грани, вершины внедряются в глубь неиспользованного раствора или пара, что способствует их дальнейшему быстрому росту и т, д.

Примером дендритных образовании являются снежинки, ледяные узоры на стекле. При медленном росте кристаллы льда принимают обычную для них форму шестигранных призм. Дендриты образуются при быстром охлаждении расплавов солей и металлов. В природе довольно часто встречаются в виде дендритов серебро, медь, золото.

3. Кристаллы в природе

Вопрос о происхождении большинства минералов в природе тесно связан со сложной проблемой происхождения и развития Земли. Согласно современным представлениям Земля образовалась путем объединения первоначально холодного вещества, имевшегося в солнечной системе в виде твердых частиц пыли. За счет выделения энергии при столкновении частиц, а также за счет ряда других источников энергии Земля должна была разогреться до 1000--2000° С. При такой высокой температуре слои, близкие к поверхности и не сжатые давлением вышележащих слоев, должны были расплавиться. В этом расплавленном слое произошло разделение пород: менее плотные породы, типа гранитов, всплыли на поверхность, под ними расположился слой более плотных базальтов и еще ниже -- породы, слагающие мантию. Газы, освободившиеся при расплавлении вещества верхнего слоя земного шара, образовали атмосферу Земли. При последующем остывании Земли расплавленные слои затвердели и образовали земную кору, пары воды после конденсации из атмосферы создали Мировой океан.

Многие минералы и горные породы образовались при охлаждении земной коры подобно тому, как образуется лед при замерзании воды. Магма, вещество земной коры в расплавленном состоянии, представляет собой сложный расплав различных веществ, насыщенный различными горячими газами и парами. При охлаждении магмы сначала в ней образовались кристаллы того вещества, температура кристаллизации которого самая высокая. По мере дальнейшего охлаждения происходила кристаллизация других минералов, обладающих меньшей температурой кристаллизации, и так до тех пор, пока вся магма не затвердела. Так, в честности, могли образовываться такие распространенные породы, как граниты.

Рассматривая зернистую поверхность гранита, можно сделать вывод, какой из входящих в его состав минералов образовался раньше других. Зерна этого минерала крупнее и имеют форму, близкую к форме правильных кристаллов, так как им не мешали расти кристаллы других минералов. Зерна кристаллов, образовавшихся позднее, мельче и имеют случайную форму, так как для их роста остались лишь промежутки между зернами ранее выросших кристаллов. Чем медленнее понижалась температура магмы, т. е. чем дольше росли кристаллы, тем крупнозернистее получался минерал. Мелкозернистые же минералы образовались при более быстром охлаждении, А при очень быстром охлаждении магмы, например при ее выбросах на поверхность Земли во время извержения вулканов, она затвердела раньше, чем начали расти кристаллы. Вероятно, так образовался обсидиан, встречающийся на Кавказе.

При затвердевании объем земной коры уменьшался и в ней появлялись трещины и пустоты. В таких пустотах рост кристаллов происходит беспрепятственно. В них часто находят круги и хорошо ограненные кристаллы кварца, пластинчатые кристаллы слюды площадью в несколько квадратных метров и многие другие.

Многие минералы возникли из пересыщенных водных растворов. Первым среди них следует назвать каменную соль NaCl являющуюся одним из наиболее знакомых каждому человеку минералов. Толщина пластов каменной соли, образовавшихся при испарении воды соленых озер, достигает в некоторых месторождениях нескольких сотен метров.

Каждому знаком способ образования кристаллов из пара. Снежинки, морозные узоры на стеклах окон и иней, украшающий зимой голые ветки деревьев, представляют собой кристаллы льда, выросшие из паров воды.

Подобным образом образуются и кристаллы некоторых минералов. Например, летучие пары соединений борного ангидрида оседая на стенках пустот и трещин остывающей магмы, образуют кристаллы турмалина, иногда достигающие 2--3 м длины.

На стенках кратеров «курящихся» вулканов постоянно образуются кристаллы серы, хлористого аммония, каменной соли и других веществ, достигающих поверхности Земли в виде пара. Однажды при извержении Везувия за несколько дней из паров образовалась жила кристаллов гематита (Ре2О3) толщиной 1 м .

Многие кристаллы являются продуктами жизнедеятельности организмов. Некоторые виды моллюсков обладают способностью наращивать на инородных телах, попавших в раковину, перламутр. За 5 -- 10 лет образуется драгоценный камень жемчуг, имеющий поликристаллическое строение.

В морской воде растворено много различных солей. Мириады организмов, населяющих моря, строят свои раковины и скелеты из углекислого кальция и кремнезема. Выпадая в осадок, раковины и скелеты умерших организмов образуют мощные пласты так называемых осадочных пород. Рифы и целые острова в океанах сложены из кристалликов углекислого кальция, составляющих основу скелета беспозвоночных животных -- коралловых полипов. Мощные слои известняка в земной коре являются результатом многовековых отложений раковин и панцирей различных организмов. В результате движений земной коры часть известняка оказалась на значительной глубине, где под действием высокого давления и температуры без плавления превратилась в мрамор. Мрамор является типичным примером видоизмененных -- метаморфических -- пород. Кристалл обычно служит символом неживой природы. Однако грань между живым и неживым установить очень трудно и понятия «кристалл» и «жизнь» не являются взаимоисключающими. Простейшие живые организмы -- вирусы -- могут соединяться в кристаллы. Конечно, в кристаллическом состоянии они не обнаруживают никаких признаков живого, так как сложные жизненные процессы в кристаллах протекать не могут. Но при изменениях внешних условий на благоприятные (такими для вирусов являются условия внутри клеток живого организма) они начинают двигаться, размножаться.

Наконец, самое удивительное. Казалось бы, кристалл и живой организм представляют собой примеры осуществления крайних возможностей в природе. В кристалле неизменными остаются сами атомы и молекулы и их взаимное расположение в пространстве, в живом организме не только не существует сколько-нибудь постоянной структуры в расположении атомов и молекул, но даже ни на одно мгновение не остается неизменным его химический состав. В процессе жизнедеятельности организма одни химические соединения разлагаются на более простые, другие сложные соединения синтезируются из простых.

Но при всех химических процессах, протекающих в живом организме, этот организм остается самим собой в течение многих десятков и сотен лет! Более того, потомки каждого живого организма являются удивительно точной его копией! Следовательно, в клетках любого животного или растения имеется что-то постоянное, неизменное, способное управлять химическими процессами, протекающими в них. Такими носителями «программы» процессов, протекающих в живой клетке, оказались молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты, называемой коротко ДНК. Эти молекулы уже упоминались во введении, когда речь шла о самых больших молекулах в природе.

Молекулы ДНК не только управляют процессами жизнедеятельности клетки, но и несут в себе полную информацию о строении и развитии всего живого организма из одной только клетки! С полным основанием можно сказать, что молекула ДНК является основой жизни.

Согласно современным данным, молекула ДНК представляет собой двойную спираль, составленную из небольшого числа сравнительно простых молекулярных соединений, повторяющихся в строго определенном для данного вида порядке. Диаметр молекулы ДНК равен 2*10-9 м, а длина может достигать нескольких сантиметров. Такие гигантские молекулы с точки зрения физики рассматриваются как особый вид твердого тела -- одномерные апериодические кристаллы. Следовательно, кристаллы -- это не только символ неживой природы, но и основа жизни на Земле.

4. Получение и применение кристаллов

К сожалению, в природе монокристаллы большинства веществ без трещин, загрязнений и других дефектов встречаются редко. Это привело к тому, что многие кристаллы на протяжении тысячелетий люди называют драгоценными камнями, алмаз, рубин, сапфир, аметист и другие драгоценные камни долгое время ценились людьми очень высоко в основном не за особые механические пли другие физические свойства, а лишь из-за своей редкости.

Развитие науки и техники привело к тому, что многие драгоценные камни или просто редко встречающиеся в природе кристаллы стали очень нужными для изготовления деталей приборов и машин, для выполнения научных исследований. Потребность во многих кристаллах возросла настолько, что удовлетворить ее за счет расширения масштабов выработки старых и поисков новых природных месторождений оказалось невозможно.

Кроме того, для многих отраслей техники и особенно для выполнения научных исследований все чаще требуются монокристаллы очень высокий химической чистоты с совершенной кристаллической структурой. Кристаллы, встречающиеся в природе, этим требованиям не удовлетворяют, так как они растут в условиях, весьма далеких от идеальных.

Таким образом, возникла задача разработки технологии искусственного изготовления монокристаллов многих элементов и химических соединений.

Разработка сравнительно простого способа изготовления «драгоценного камня» приводит к тому, что он перестает быть драгоценным. Объясняется это тем, что большинство драгоценных камней является кристаллами широко распространенных в природе химических элементов и соединений. Так, алмаз -- это кристалл углерода, рубин и сапфир -- кристаллы окиси алюминия с различными примесями.

Рассмотрим основные способы выращивания монокристаллов. На первый взгляд может показаться, что осуществить кристаллизацию из расплава очень просто. Достаточно нагреть вещество выше температуры плавления, получить расплав, а затем охладить его. В принципе это правильный путь, но если не принять специальных мер, то в лучшем случае получится поликристаллический образец. А если опыт проводить, например, с кварцем, серой, селеном, сахаром, способными в зависимости от скорости охлаждения их расплавов затвердевать в кристаллическом или аморфном состоянии, то нет никакой гарантии, что не будет получено аморфное тело.

Для того чтобы вырастить один монокристалл, недостаточно медленного охлаждения. Нужно сначала охладить один небольшой участок расплава и получить в нем «зародыш» кристалла, А затем, последовательно охлаждая расплав, окружающий «зародыш», дать возможность разрастись кристаллу по всему объему расплава. Этот процесс можно обеспечить медленным опусканием тигля с расплавом сквозь отверстие в вертикальной трубчатой печи. Кристалл зарождается на дне тигля, так как оно раньше попадает в область более низких температур, а затем постепенно разрастается по всему объему расплава. Дно тигля специально делают узким, заостренным на конус, чтобы в нем мог расположиться только один кристаллический зародыш (рис. 10).

Этот способ часто применяется для выращивания кристаллов цинка, серебра, алюминия, меди и других металлов, а также хлористого натрия, бромистого калия, фтористого лития и других солей, используемых оптической промышленностью. За сутки можно вырастить кристалл каменной соли массой порядка килограмма.

Недостатком описанного метода является загрязнение кристаллов материалом тигля.

Этого недостатка лишен бестигельный способ выращивания кристаллов из расплава, которым выращивают, например, корунд, (рубины, сапфиры). Тончайший порошок окиси алюминия из зерен размером 2--100 мкм высыпается тонкой струёй из бункера, проходит через кислородно-водородное пламя, плавится и в виде капель попадает на стержень из тугоплавкого материала. Температура стержня поддерживается несколько ниже температуры плавления окиси алюминия (2030°С). Капли окиси алюминия охлаждаются на нем и образуют корку спекшейся массы корунда. Часовой механизм медленно (10--20 мм1ч) опускает стержень, и на нем постепенно вырастает не ограненный кристалл корунда, по форме напоминающий перевернутую грушу, так называемая буля (рис. 11).

Как и в природе, получение кристаллов из раствора сводится к двум способам. Первый из них состоит в медленном испарении растворителя из насыщенного раствора, а второй -- в медленном понижении температуры раствора. Чаще применяют второй способ. В качестве растворителей используют воду, спирты, кислоты, расплавленные соли и металлы. Недостатком методов выращивания кристаллов из раствора является возможность загрязнения кристаллов частицами растворителя.

Кристалл растет из тех участков пересыщенного раствора, которые его непосредственно окружают. В результате этого вблизи кристалла раствор оказывается менее пересыщенным, чем вдали от него. Так как пересыщенный раствор тяжелее насыщенного, то над поверхностью растущего кристалла всегда имеется направленный вверх поток «использованного» раствора. Без такого перемешивания раствора рост кристаллов быстро бы прекратился. Поэтому часто дополнительно перемешивают раствор или закрепляют кристалл на вращающемся держателе (рис. 12). Это позволяет выращивать более совершенные кристаллы.

Чем меньше скорость роста, тем лучше получаются кристаллы. Это правило справедливо для всех методов выращивания. Кристаллы сахара и поваренной соли легко получить из водного раствора в домашних условиях. Но, к сожалению, не все кристаллы можно вырастить так просто. Например, получение кристаллов кварца из раствора происходит при температуре 400°С и давлении 1000 ат.

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. За всю историю человечества его добыто всего около 150 т , хотя в мировой алмазодобывающей промышленности сейчас работает почти миллион человек. Сегодня алмаз в первую очередь камень-работник, а не камень-украшение. Около 80% всех добываемых природных алмазов и все искусственные алмазы используются в промышленности. Роль алмазов в современной технике так велика, что, по подсчетам американских экономистов, прекращение применения алмазов привело бы к уменьшению мощности промышленности США вдвое.

Примерно 80% применяемых в технике алмазов идет на заточку инструментов и резцов "сверхтвердых сплавов". Алмазы служат опорными камнями (подшипниками) в хронометрах высшего класса для морских судов и в других особо точных навигационных приборах. На алмазных подшипниках не обнаруживается никаких следов износа даже после 25 000 000 оборотов.

Несколько уступая алмазу по твердости, соревнуется с ним но разнообразию технических применении рубин -- благородный корунд, окись алюминия Al2O3 с красящей примесью окиси хрома. Мировое производство искусственных рубинов превышает 100 г . в год. Из 1 кг синтетического рубина удается изготовить около 40 000 опорных камней для часов. Незаменимыми оказались рубиновые стержни на фабриках по изготовлению тканей из химического волокна. На изготовление 1 м ткани из искусственного волокна требуется израсходовать сотни тысяч метров волокна. Нитеводители из самого твердого стекла изнашиваются за несколько дней при протяжке через них искусственного волокна, агатовые способны работать до двух месяцев, рубиновые нитеводители оказываются практически вечными.

Новая область для широкого применения рубинов в научных исследованиях и в технике открылась с изобретением рубинового лазера -- прибора, в котором рубиновый стержень служит мощным источником света, испускаемою в виде тонкого светового луча.

Исключительная роль выпала на долю кристаллов в современной электронике. Большинство полупроводниковых электронных приборов изготовлено из кристаллов германия или кремния.

5. Как получаются драгоценные камни в природе и как получают их искусственно

В начале было уже сказано о том, какие природные геологические процессы существуют. Большинство драгоценных камней образуется в результате процессов, требующих высоких температур и давлений.

Для того чтобы минерал образовал хороший кристалл, ему необходимы условия для роста, т. е. свободное пространство. Обычно горные породы являются очень плотными, и минералы, которые в них образуются, имеют неправильные формы. Прозрачные и почти идеальные по форме кристаллы самоцветов образуются в полостях трещин и других пустотах. В камерах и занорышах пeгмaтитoв растут кристаллы топазов, изумрудов, турмалинов, в полостях кварцевых жил -- кристаллы аметиста, горного хрусталя и т. д. При экзогенных процессах, когда происходит разрушение и выветривание пород, драгоценные камни, как более устойчивые, охраняются и накапливаются в коре выветривания и россыпях. Тем самым они становятся более доступными для добычи, потому что гораздо легче доставать минералы из рыхлых пород, чем из твердых.

При искусственном выращивании кристаллов в аппаратах создаются те же физико-химические условия, которые характерны для природных процессов. Даже некоторые термины, которые издавна используются геологами и минералогами, нашли применение в техническом языке, например термин «гидротермальные условия».

Монокристаллы ряда элементов и многих химических веществ обладают замечательными механическими, электрическими, магнитными и оптическими свойствами. Так, например, алмаз тверже любого другого минерала, встречающегося на Земле. Кристаллы кварца и слюды обладают рядом электрических свойств, обеспечивающих им широкое применение в технике. Кристаллы флюорита, турмалина, исландского шпата, рубина и многие другие находят применение при изготовлении оптических приборов.

К сожалению, в природе монокристаллы большинства веществ без трещин, загрязнений и других дефектов встречаются редко. Это привело к тому, что многие кристаллы на протяжении тысячелетий люди называют драгоценными камнями. Алмаз, рубин, сапфир, аметист и другие драгоценные камни долгое время ценились людьми очень высоко в основном не за особые механические или другие физические свойства, а лишь из-за своей редкости. Развитие науки и техники привело к тому, что многие драгоценные камни или просто редко встречающиеся в природе кристаллы стали очень нужными для изготовления деталей приборов. Потребность во многих кристаллах возросла настолько, что удовлетворить ее за счет расширения масштабов выработки старых и поисков новых природных месторождений оказалось невозможно.

Кроме того, для многих отраслей техники и особенно для выполнения научных исследований все чаще требуются монокристаллы очень высокой химической чистоты с совершенной кристаллической структурой. Кристаллы, встречающиеся в природе, этим требованиям не удовлетворяют, так как они растут в условиях, весьма далеких от идеальных.

Таким образом, возникла задача разработки технологии искусственного изготовления монокристаллов.

Первые попытки искусственно получить замечательные минералы человек предпринимал с давних пор. Еще в средние века алхимики с помощью философского камня пытались превратить простые вещества в драгоценные камни. Но все это были попытки с негодными средствами, потому что алхимики совершенно не представляли законов строения вещества. Успех пришел лишь тогда, когда был в достаточной мере познан процесс минералообразования. В настоящее время существует целый ряд способов выращивания кристаллов. Исходное вещество может быть твердым, растворенным или расплавленным, даже может находиться в газообразном состоянии. Из более чем 3000 минералов, существующих в природе, искусственно удалось получить уже несколько сот. Трудности синтеза связаны с необходимостью очень точного соблюдения режима выращивания кристаллов.

Но даже искусственно выращенные кристаллы часто имеют дефекты. Сейчас производятся опыты по выращиванию кристаллов в космосе в условиях невесомости. Первые опыты, проведенные на палубе космического корабля «Салют», показали, что это направление является весьма перспективным. кристалл драгоценный камень алмаз

Из всех замечательных минералов наиболее высокие температуры и давления необходимы для образования алмазов. В природе их находят в так называемых кимбёрлитовых трубках, которые образуются в результате взрыва газов на глубинах свыше 50 км. Кимберлит представляет собой ультраосновную породу, получившую название по руднику Кимберли в Южной Африке. Температура на этих глубинах составляет 1000--1100°С, а давление превышает несколько десятков атмосфер. Но и таких высоких давлений оказывается недостаточно. Как показывает синтез искусственных алмазов, для их образования необходимы поистине чудовищные давления в десятки тысяч атмосфер. Только в таких условиях углерод, хорошо известный нам по графиту, из которого делают карандаши, может перейти в гексагональную модификацию и дать вместо черной массы прозрачные кристаллы. Как же достигаются такие сверхвысокие давления в глубинах Земли? Предполагают, например, что это осуществляется за счет механизма кавитации локального повышения давления в результате взрыва газовых пузырьков. Полуразрушенный материал кимберлитов при взрыве с большой силой устремляется к поверхности Земли по тектоническим трещинам. Вместе с алмазами в кимберлитах находят скопления ювелирного граната -- пиропа фиолетово-красного и оранжево-красного цвета, а также хризолита. Однако хризолит ювелирного качества, как менее устойчивый минерал, сохраняется лишь в свежих невыветренных породах.

Первые алмазоносные трубки взрыва были открыты в 1870 г. в Южной Африке. В последние десятилетия алмазные трубки открыты у нас в Якутии. Алмазы добываются также из россыпей, образовавшихся в результате размыва коренных месторождений.

Около ста лет назад люди впервые попытались получить синтетический алмаз. Первая удача пришла к англичанину Ганнею в 1889 г. Он получил мелкие кристаллики алмаза в порах чугуна, где нaxoдилиcь костное масло, литий и углерод. Раскаленный чугун подвергался резкому охлаждению. Эти первые искусственные алмазы хранятся в Британском музее. Получить новые кристаллы таким способом уже никому не удалось, хотя попыток было сделано немало. Получение алмазов из простого угля казалось в то время совершенно фантастическим. Помните одного из героев рассказа Герберта Уэллса? Он наполнял стальной цилиндр графитовой смесью и взрывчаткой и нагревал его в топке. Затем два года заставлял остывать, чтобы кристаллы алмазов достигли значительного размера. Как пишет Г. Уэллс: «Я решил дать остывать моей аппаратуре два года, чтобы температура снижалась постепенно. Под конец я перестал поддерживать огонь. Я извлек цилиндр и вскрыл его, он был еще так горяч, что обжигал мне руки, выскреб стамеской хрупкую лавообразную массу и размельчил ее молотком нa чугунной плите. Я обнаружил три крупных и пять мелких алмазов». Разумеется, этот способ получения алмазов совершенно фантастический, и алмазы таким путем получить нельзя.

И только в середине XX в. фантастика стала реальностью. В 1955 г. была разработана специальная аппаратура, создающая давление в десятки и сотни тысяч атмосфер при температурах 1200--1500°С. В 1960 г. на июльском пленуме ЦК КПСС было объявлено о получении синтетического алмаза в СССР. Советский искусственный алмаз марки САМ (синтетический алмаз монокристальный) с 1965 г. выпускается в промышленных количествах. Алмазы получают из порошка графита, смешанного с никелем. Смесь прессуется в виде небольших дисков размером до 2--3 см, которые затем нагреваются до температуры 2000--3000°С при давлении до 10* 109 Па. В таких поистине невероятных условиях графит превращается в алмаз. Разумеется, прежде чем строить такие сложные установки, процесс перехода графита в алмаз был изучен теоретически. Исходя из термодинамических свойств того и другого минерала, была рассчитана теоретическая кривая перехода графит -- алмаз.

Получаемые кристаллы имеют кубическую или октаэдрическую форму. По твердости они даже превосходят естественный алмаз. Производство искусственных алмазов в настоящее время практически целиком направлено для нужд буровой техники и абразивной промышленности. Ювелирные кристаллы алмазов пока получены в незначительном количестве.

Был даже сконструирован специальный робот, который вырабатывает алмазы.

На железную ладонь робота кладут сырье -- графит. Робот вкладывает графит в свою «грудь»--печь, в которой графит нагревается до высоких температур при больших давлениях. В конце концов опять же на ладонь робота выпадает кристалл синтетического алмаза в форме небольшого шарика.

Способы искусственного получения ювелирных алмазов в условиях высоких давлений сейчас технически освоены, но экономически нерентабельны из-за низкой скорости процесса. Наиболее перспективным в настоящее время, считается метод выращивания алмазов при совместном отложении графита и алмаза при температурах 1000--1200°С из углесодержащего газа (CHi иди CSi). Затем графит сжигается в водородной среде при давлении 5 * 105-- 20 * 105 Па и получается чистый алмаз.

Обратимся теперь к другой группе драгоценных камней -- рубинам и сапфирам. Эти замечательные минералы, представляют собой оксид алюминия (глинозем), в природе встречаются в различных магматогённых и метаморфических породах. Глинозем входит в состав многих минералов горных пород, и для того, чтобы он выделился в свободном виде, как самостоятельный минерал, порода должна быть богата алюминием. Чтобы вместо обычного корунда, имеющего тот же химический состав, выделялись благородные рубин и сапфир, необходимы благоприятные условия для роста кристаллов и содержание в породе определенных химических элементов. Поэтому природные месторождения драгоценных рубинов и сапфиров очень редки. Наиболее известны месторождения в Индии и Шри Ланка.

Извлекать кристаллы из плотных метаморфических или магматических пород очень сложно, поэтому основное значение для добычи рубина и сапфира имеют остаточные и россыпные месторождения.

Искусственный рубин был впервые получен в начале нашего века в небольшой лаборатории в окрестностях Парижа. Выдающийся советский минералог А. Е. Ферсман так описывал эту лабораторию в 1936 г. «В тихой улице захолустного городка около Парижа маленькая грязненькая лаборатория. В тесном помещении среди паров и накаленной атмосферы на столах несколько цилиндрических приборов с синими окошечками. Через них химик следит за тем, что делается в печи, регулирует пламя, приток газа, количество выдуваемого белого порошка. Через короткий промежуток 5-6 ч он останавливает печь и с тоненького красного стерженька снимает красную прозрачную грушу,..». Этот способ получения искусственного рубина известен под названием «метод профессора Вернейля». Порошок оксида алюминия непрерывно поступает в зону печи, где происходит горение водорода в кислороде. При создавшейся высокой температуре порошок плавится. Капли расплавленной массы падают вниз и попадают на маленький кристаллик рубина, который помещается здесь в качестве затравки. На затравке кристаллизуется прозрачная «булька» -- грушевидный монокристалл рубина, который постепенно растет вверх. В России в настоящее время работают аппараты системы Попова, которые позволяют получать синтетические монокристаллы рубина в виде стержней диаметров 2--4 см и длиной до 2 м. Самым новым методом получения искусственных рубина и сапфира является метод диффузионной плавки постепенно вытесняющий метод Вернейля.

Красная окраска искусственного рубина получается за счет добавки оксида хрома. При добавлении к порошку глинозема других веществ получают синюю окраску сапфира или оранжевые, желтые, зеленые, розовые, фиолетовые окраски, которых в природе нет. Искусственные рубины и сапфиры чище, прозрачнее и дешевле природных. Они широко применяются для изготовления ювелирных изделий.

...

Подобные документы

Структура кристаллов. Роль, предмет и задачи физики твердого тела. Кристаллические и аморфные тела. Типы кристаллических решеток. Типы связей в кристаллах. Кристаллические структуры твердых тел. Жидкие кристаллы. Дефекты кристаллов.

лекция , добавлен 13.03.2007


История развития представления о жидких кристаллах. Жидкие кристаллы, их виды и основные свойства. Оптическая активность жидких кристаллов и их структурные свойства. Эффект Фредерикса. Физический принцип действия устройств на ЖК. Оптический микрофон.

учебное пособие , добавлен 14.12.2010


Кристаллическое и аморфное состояния твердых тел, причины точечных и линейных дефектов. Зарождение и рост кристаллов. Искусственное получение драгоценных камней, твердые растворы и жидкие кристаллы. Оптические свойства холестерических жидких кристаллов.

реферат , добавлен 26.04.2010


Определение жидких кристаллов, их сущность, история открытия, свойства, особенности, классификация и направления использования. Характеристика классов термотропных жидких кристаллов. Трансляционные степени свободы колончатых фаз или "жидких нитей".

реферат , добавлен 28.12.2009


Жидкие кристаллы как фазовое состояние, в которое переходят некоторые вещества при определенных условиях, их основные физические свойства и факторы, на них влияющие. История исследования, типы, использование жидких кристаллов в производстве мониторов.

контрольная работа , добавлен 06.12.2013


Структуры и свойства материй первого типа. Структуры и свойства материй второго типа (элементарные частицы). Механизмы распада, взаимодействия и рождения элементарных частиц. Аннигиляция и выполнение зарядового запрета.

реферат , добавлен 20.10.2006


Особенности и свойства жидкокристаллического состояния вещества. Структура смектических жидких кристаллов, свойства их модификаций. Сегнетоэлектрические характеристики. Исследование геликоидальной структуры смектика C* методом молекулярной динамики.

реферат , добавлен 18.12.2013


Основные характеристики и классификация элементарных частиц. Виды взаимодействий между ними: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Состав атомных ядер и свойства. Кварки и лептоны. Способы, регистрация и исследования элементарных частиц.

курсовая работа , добавлен 08.12.2010


Изучение процесса изготовления фотонных кристаллов как материалов, структура которых характеризуется периодическим изменением показателя преломления в пространственных направлениях. Методы получения: самопроизвольное формирование, травление, голография.

реферат , добавлен 26.01.2011


Понятие кристаллической (пространственной) решетки. Кристаллическая структура эффекта. Области применения промышленных пьезопленок. Обратный пьезоэлектрический эффект. Использование пьезоэлектрических кристаллов для получения электрической энергии.