ГЛАВА 32. АТОМНОЕ СТРОЕНИЕ ТЕЛ

§ 227. Поликристаллическое вещество и монокристаллы

Рост кристаллов из расплава или раствора начинается, как правило, из весьма большого числа центров. Если не приняты специальные меры, то кристаллизация приведет к образованию не монокристалла, а поликристаллического вещества. Под микроскопом

(рис. 247) такое вещество кажется состоящим из отдельных зерен. Каждое зерно — это кристалл, принявший неправильную случайную форму, поскольку его дальнейшему росту воспрепятствовали соседние кристаллики. Большинство тел, с которыми нам приходится иметь дело, и прежде всего металлы и камни, являются поликристаллическими веществами.

Граница между зернами легко выявляется травлением в подходящем растворителе. Это объясняется тем, что большинство загрязнений, имеющихся в веществе, скапливается на границах зерен. Межкристаллитная прослойка отлична от «тела» зерна не только потому, что в ней имеются чужеродные атомы; она обладает особыми свойствами и по той причине, что ее атомы расположены в нарушенном (переходном) порядке.

Рис. 247.

Рис. 248.

Особая структура стыков зерен хорошо видна в электронном микроскопе в виде своеобразных гладких «дорожек». Обычные размеры зерен в металлах и камнях — это см.

Можно найти в природе или искусственно вырастить одиночный кристалл (монокристалл) любого кристаллического вещества. Монокристалл характеризуется правильностью своей формы: плоскими гранями, прямыми ребрами и симметрией, т. е. соразмерностью своих частей. Эта правильная форма выражает внутренние свойства кристалла, позволяющие рядом бесспорных опытов отличить кристалл от куска вещества, которому такая форма придана искусственно. Также нетрудно узнать кристалл и в том случае, если его специфические признаки подавлены. Можно выточить шар из большого кристалла каменной соли. Если его растворять в воде, то удаление вещества происходит неодинаково быстро во всех точках поверхности шара и случайная форма стремится перейти по мере

растворения в форму многогранника, естественного для этого вещества. Совершенно однозначно можно отличить монокристалл от поликристалла методом рентгеновского анализа.

Итак, естественно образовавшийся кристалл имеет форму многогранника. Как и всякий многогранник, кристалл имеет некоторое число граней ребер и вершин Эти числа связаны соотношением Например, у куба 6 граней, 8 вершин и 12 ребер.

Грани на кристаллах располагаются поясами или зонами. Зоной называется система граней, пересекающихся по параллельным ребрам. Направление этих ребер называется осью зоны.

Кристаллы одного и того же вещества могут довольно сильно отличаться по форме, но уже очень давно известно, что для данного вещества характерными являются углы между гранями и ребрами (в зависимости от случайных обстоятельств одна часть кристалла могла развиться больше другой; видимая соразмерность частей может от этого нарушиться). Это важное правило, которое иногда называют законом постоянства углов, иллюстрируется рис. 248, на котором изображены четыре различных кристалла горного хрусталя Мы видим, что число граней и их относительные размеры различны у разных образцов, но углы между соответственными (т.е. связанными одним и тем же элементом симметрии и обозначенными на рисунке буквой а) гранями и ребрами остаются неизменными.