|
|
информатика. Минералы Кристаллы от греч. первоначально лёд
Минералы
Криста́ллы (от греч. κρύσταλλος первоначально «лёд», в дальнейшем -«горный хрусталь; кристалл») твёрдые тела, в которых частицы (атомы и молекулы) расположены закономерно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку —кристаллическую решётку.Кристаллы твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников, основанную на их внутренней структуре, то есть на одном из нескольких определённых регулярных расположений составляющих вещество частиц (атомов, молекул, ионов).Современное определение кристалла дано Международным союзом кристаллографов: материал представляет собой кристалл, если он имеет преимущественно острую дифракционную картину[1].В 2000 году самые крупные природные кристаллы были обнаружены в Пещере кристаллов в шахтовом комплексе Найка, в мексиканском штате Чиуауа[2]. Некоторые из найденных там кристаллов гипса достигают 15 метров в длину, а в ширину -1 метр. Известен своими гигантскими, метровыми, кристаллами сподумен[3]. В 1914 году было опубликовано сообщение, что в руднике Этта[en], Южная Дакота некогда был найден кристалл сподумена длиной 42 фута 12,8м) и весом 90 тонн[4].
Кварц
Алма́з (от пратюрк. almaz, букв. «неподдающийся», через араб. ألماس [’almās] и в др.-греч. ἀδάμας («несокрушимый») минерал, кубическая аллотропная форма углерода[1]. При нормальных условиях метастабилен, то есть может существовать неограниченно долго. В вакууме или в инертном газе при повышенных температурах постепенно переходит в графит[2][3][4]. Самый твёрдый по шкале эталонных минералов твёрдости Мооса.
Главные отличительные черты алмаза: высочайшая среди минералов твёрдость (и в то же время хрупкость), наиболее высокая теплопроводность среди всех твёрдых тел 900—2300 Вт/(м·К)[5], большой показатель преломления и высокая дисперсия. Алмаз является широкозонным полупроводником с шириной запрещённой зоны 4,57 эВ[6]. У алмаза очень низкий коэффициент трения по металлу на воздухе всего 0,1, что связано с образованием на поверхности кристалла тонких плёнок адсорбированного газа, играющихроль своеобразной смазки. Когда такие плёнки не образуются, коэффициент трения возрастает и достигает 0,6 -1,0[7]. Высокая твёрдость обуславливает исключительную износостойкость алмаза на истирание. Для алмаза также характерны самый высокий (по сравнению с другими известными материалами) модуль упругости и самый низкий коэффициент сжатия.
Энергия кристалла составляет 105 Дж/моль, энергия связи 700 Дж/моль — менее 1% от энергии кристалла.
Температура плавления алмаза составляет примерно 3700—4000 C при давлении 11 ГПа[8]. На воздухе алмаз сгорает при 850—1000 C, а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720—800 C, полностью превращаясь в углекислый газ. При нагреве до 2000 C без доступа воздуха алмаз спонтанно за 15—30 минут переходит в графит и взрывообразно разрушается на мелкие части[9][10], при температурах более 2000 K поведение термодинамических характеристик алмаза (теплоёмкость, энтальпия) с ростом температуры приобретает аномальный характер[11].
Средний показатель преломления бесцветных кристаллов алмаза в жёлтом цвете равен примерно 2,417, а для различных цветов спектра он варьируется от 2,402 (для красного) до 2,465 (для фиолетового). Зависимость показателя преломления от длины волны называется дисперсией, а в геммологии этот термин имеет специальное значение, определяемое как разница показателей преломления прозрачной среды при двух определённых длинах волн (обычно для пар фраунгоферовых линий λB = 686,7 нм и λG = 430,8 нм или λC = 656,3 нм и λF=486,1 нм)[12]. Для алмаза дисперсия DBG равна 0,044, а DCF = 0,025[12].
Одним из важных свойств алмазов является люминесценция. Под действием солнечного света и особенно катодных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей алмазы начинают
люминесцировать -светиться различными цветами. Под действием катодного и рентгеновского излучения светятся все разновидности алмазов, а под действием ультрафиолетового только некоторые. Рентгенолюминесценция широко применяется на практике для извлечения алмазов из породы.
Большой показатель преломления, наряду с высокой прозрачностью и достаточной дисперсией показателя преломления (игра цвета), делает алмаз одним из самых дорогих драгоценных камней (наряду с изумрудом, рубином и александритом, которые соперничают с алмазом по цене). Алмаз в естественном виде не считается красивым. Красоту придаёт алмазу огранка, создающая условия для многократных внутренних отражений. Огранённый особым образом (Гущинская форма) алмаз называется бриллиантом.
Алмаз
Чистое золото — мягкий металл жёлтого цвета. Красноватый оттенок некоторым изделиям из золота, например, монетам, придают примеси других металлов, в частности, меди. В тонких плёнках золото просвечивает зелёным. Золото обладает высокой теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением.
Золото — очень тяжёлый металл: плотность чистого золота равна 19,32 г/см³ (шар из чистого золота диаметром 46,237 мм имеет массу 1 кг). Среди металлов по плотности занимает седьмое место после осмия, иридия, платины, рения, нептуния и плутония. Сопоставимую с золотом плотность имеет вольфрам (19,25 грамма в одном кубическом сантиметре).
Высокая плотность золота облегчает его добычу, отчего даже простые технологические процессы — например, промывка на шлюзах, — могут обеспечить высокую степень извлечения золота из промываемой породы.
Золото — очень мягкий металл: твёрдость по шкале Мооса
2,5, по Бринеллю 220—250 МПа (сравнима с твёрдостью ногтя).
Золото также высокопластично: оно может быть проковано в листки толщиной до
0,1 мкм (100 нм) (сусальное золото); при такой толщине золото полупрозрачно и в отражённом свете имеет жёлтый цвет, в проходящем — окрашено в дополнительный к жёлтому синевато-зеленоватый. Золото может быть вытянуто в проволоку с линейной плотностью до 2 мг/м.
В апреле 2019 года группа российских учёных-физиков под руководством кандидата физико-математических наук Алексея Владимировича Арсенина[11] (Центр фотоники и двумерных материалов МФТИ) впервые в мире получили «двумерное» золото — золотую плёнку толщиной менее 10 нм[12]. Учёным из университета МФТИ удалось узнать, что обычное золото можно превратить в практически абсолютно «плоскую» двумерную структуру толщиной 3—4 нм[13], прикрепив его атомы к особой подложке из сульфида молибдена (MoS2). Подобные плёнки, по мнению российских физиков и нанотехнологов, должны найти применение при создании прозрачной электроники будущего. Результаты прорывного исследования отечественных учёных опубликованы в журнале Advanced Material Interfaces[12]. Исследования новой формы золота показали, что оно сохраняет свойства металла даже при таких сверхмалых толщинах, а сульфидно-молибденовая подложка позволяет перенести плёнку «двумерного золота» практически на любую подложку.[13][14][15][16]
Температура плавления золота 1064,18 °C (1337,33 К)[2], кипит при 2856 °C (3129 К)[2]. Плотность жидкого золота меньше, чем твёрдого, и составляет 17 г/см3 при температуре плавления. Жидкое золото довольно летучее, оно активно испаряется задолго до температуры кипения.
Линейный коэффициент теплового расширения — 14,2⋅10−6 К−1 (при 25 °C). Теплопроводность — 320 Вт/м·К, удельная теплоёмкость — 129 Дж/(кг·К), удельное электрическое сопротивление — 0,023 Ом·мм2/м.
Электроотрицательность по Полингу — 2,4. Энергия сродства к электрону равна 2,8 эВ; атомный радиус 0,144 нм, ионные радиусы: Аu+ 0,151 нм (координационное число 6), Аu3+ 0,082 нм (4), 0,099 нм (6)[4].
 
Золото |
|
|
Скачать 0.89 Mb.