Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

 

 

 

 

кристаллизуется) по граням октаэдра, а не по граням куба.

В некубических кристаллах закон анизотро­пии проявляется еще более разительно. На цветной таблице (рис. 4) показана кристалличе­ская гексагональная решетка графита. Графит, как и алмаз, состоит из атомов углерода. Но атомы образуют в нем не октаэдры, а шести­угольные кольца. В пределах слоя этих колец расстояние между атомами равно всего 1,45 Е. Эти связи очень прочны, прочнее, чем у алмаза. У каждого атома в слое три связи. Четвертая же связь, перпендикулярная слою, очень длин­на — 3,35 Е — и потому слаба. Она легко рвет­ся. Графит хорошо расщепляется вдоль слоев решетки и очень мягок. В направлениях, па­раллельных и перпендикулярных к слоям, в гра­фите резко отличаются не только твердость, но и теплопроводность, электропроводность и многие другие свойства.

Реальные кристаллы. В идеальном кристал­ле, каким мы только что его описали, «дальний» порядок охватывает миллионы миллионов ато­мов. В тех же кристаллах, которые существуют в природе, т. е. в реальных кристаллах, этот порядок чаще всего нарушен (см. на цвет. табл. рис. 6). В простом веществе, допустим в меди, атомы могли бы занять все узлы решетки только при абсолютном нуле, т. е. при 0 °К. При более высокой температуре атомы переползают из

глубины кристалла на его поверхность, остав­ляя внутри незанятые узлы, «вакансии». Строение такой решетки называется «структурой Шоттки». При еще более высокой температуре атомы просто смещаются с узлов в междоузлия — образуется «структура Френкеля». Атомы примесей могут проникнуть в кристалл и за­нять места в свободных узлах. Такое построе­ние называется структурой замещения. Могут они поместиться и в междоузлиях, тогда возникает структура внедрения.

В химических соединениях или сплавах их компоненты могут образовывать между собой структуры замещения. При повышении темпе­ратуры все больше атомов одного компонента проникает в позиции второго компонента и, на­оборот, атомы второго компонента — в позиции первого. Беспорядок в кристаллах усиливается.

Все эти нарушения правильной структуры кристаллов в отдельных узлах или междоузлиях называются точечными дефектами. Они очень влияют на механические, электрические и другие свойства кристаллов. Кроме точечных дефектов, в твердых телах и стеклах возникают и протяженные дефекты, которые также отра­жаются на многих свойствах вещества, например на прочности (трещины, сдвиги слоев и др.).

Механическая прочность тела. Железная проволока сечением в 1 мм2 разрывается силой тяжести в 100 кг. У стеклянной нити того же

«Стешевит» из «Каньона дьявола»

Радиус планеты Земля 6378 км. Живущий на ней человек изучил толь­ко самый верхний слой — тончайшую плёночку земной коры толщиной всего 6—7 км. Что делается глубже, пока еще неизвестно. Плотность горных пород земной коры 2,5— 3,0 кг•м3. Плотность всего земного шара изу­чили астрономы и физики, она оказа­лась 5,5 кг•м3. Из чего же состоит Земля? Почему она такая тяжелая? Может быть, средняя плотность земного шара потому так велика, что на большой глубине под дей­ствием немыслимо огромного давле­ния возникают из тех же элементов, которые на поверхности земного шара образуют земную кору, новые удиви­тельные соединения, новые материалы, обладающие большой плотностью.

Решить эту задачу взялся моло­дой советский ученый Сергей Стешев. Всем хорошо известен обычный кварц. В его кристаллической решетке вокруг каждого атома кремния рас­положены четыре атома кислорода.

Стешев подверг кварц давлению в 150 тыс. атм при температуре 1500° Ц. Эти условия соответствуют глубине всего в 400 км. После трудной и дли­тельной работы Стешев получил всего несколько крупинок загадочного

минерала. Такого минерала никто никогда на Земле не видал. Составом он не отличался от кварца, но его плот­ность оказалась 4,35 вместо 2,65 кг•м3. Такую большую плотность имеют ниж­ние слои земной мантии.

Знаменитый «Каньон дьявола» в Америке — гигантский кратер, который образовался от взрыва некогда столк­нувшегося с Землей огромного метео­рита. Американские ученые, узнав об опытах Стешева, решили проверить, не мог ли возникнуть при ударе метео­рита о Землю в «Каньоне дьявола» удивительный минерал, полученный искусственно в Академии наук СССР 23-летним советским ученым. В поро­дах, образовавшихся при взрыве ме­теорита, ученые нашли тяжелый крем­незем. Он полностью совпадал с тя­желым кварцем, созданным в Москве Стешевым. Американские ученые пред­ложили назвать новый минерал, най­денный в «Каньоне дьявола», в честь его первооткрывателя «стешевитом».

373