Kryształy w życiu człowieka

Transkrypt

1 Kryształy w życiu człowieka

2 KRYSTALICZNA BUDOWA CIAŁ Wszystkie ciała stałe mają budowę krystaliczną lub amorficzną. W ciałach stałych o budowie krystalicznej cząsteczki, atomy lub jony są uporządkowane w sposób periodyczny powtarzający się we wszystkich wymiarach. Te ciała zajmują w objętości ściśle określone miejsca, zwane więzami sieci krystalicznej, w których cząsteczki wykonują jedynie drgania, a także charakteryzują się stabilnością kształtu. Każdy kryształ zbudowany jest z wielu powtarzających się komórek elementarnych. W zależności od jej rodzaju kryształy tworzą różne układy krystalograficzne. Ciała krystaliczne dzielimy ze względu na budowę na : monokryształ polikryształ Monokryształ : uporządkowanie obejmuje całe ciało. Polikryształ : uporządkowanie obejmuje fragmenty ciała.

3 Wskaźniki millera to w krystalografii notacja wykorzystywana w opisach kierunków i płaszczyzn krystalograficznych. Oznacza się je literami h,k,l Rodzina płaszczyzn lub prostych określana jest poprzez trzy liczby całkowite nazywane wskaźnikami millera Symbol Pearsona w krystalografii oznaczenie struktury krystalicznej danych substancji, zapoczątkowanej przez W.B Perasona. Symbol składa się z liter oraz z cyfr.

4 Krystalografia- nauka zajmująca się opisem, klasyfikacją, badaniem kryształów. Zakres tej nauki pokrywa się częściowo z chemią i mineralogią, materiałoznawstwem i fizyką ciała stałego. Dziedzina ta obejmuje między innymi: -Krystalochemię -Fizykę kryształów -Fizyczno-Chemiczną krystalografię: Struktury rzeczywiste, krystalizacje i wzrost kryształów. A także dyfuzję i przejścia fazowe -Analizę strukturalną: rentgenografię strukturalną czyli technikę analityczną używaną w krystalografii i chemii, stosuje się ją w celu ustalenia wymiarów i geometrii komórki elementarnej tworzącej dana sieć krystaliczną, neutronografię -Krystalografię mezoskopową -Biokrystalografię : rozwiązywanie struktur białek, techniki hodowli kryształów makroczątesczek -Krystalografię techniczną : oznaczanie zawartości próbki metodami dyfraktomaterii proszkowej, metody otrzymywania kryształów syntetycznych czyli metod prowadzących do otrzymania mniej lub bardziej doskonałych kryształów

5 Jan Czochralski-urodził się 23 października 1885 roku w Kcyni, małym miasteczku niedaleko Bydgoszczy. Życie naukowe spędził w Berlinie, Frankfurcie i w Warszawie. W 1916 roku Czochralski dokonał odkrycia, które po latach okaże się jego największym osiągnięciem: opracowuje metodę pomiaru szybkości krystalizacji metali do otrzymywania monokryształów półprzewodników. To właśnie jemu zawdzięczamy całą dzisiejsza elektronikę, gdyby nie on nie mielibyśmy dzisiaj telewizorów, smartfonów, aparatów fotograficznych. Jednak jego wynalazek nie został szybko doceniony, ponieważ w czasach gdy na rynek wchodziły radia lampowe elektronika praktycznie nie istniała. Dopiero pod koniec lat 40. dwudziestego wieku powstał pierwszy tranzystor półprzewodnikowy. W 1924 roku opatentował stop łożyskowy niezawierający deficytowej w tych czasach cyny nazwany metalem B. Który przyniósł mu największe zyski.,,bez monokryształów lampowe komputery nadal byłyby maszynami ważącymi tony, zajmującymi całe pokoje, wymagającymi do zasilania małej elektrowni, tak drogimi i awaryjnymi, że byłoby ich co najwyżej kilka na kraj. Dzięki kryształom Czochralskiego wyprodukowanie jednego tranzystora jest dziś tańsze od wydrukowania jednej litery w książce

6 Zastosowania Kryształów Kryształy znalazły szereg użytecznych zastosowań w współczesnym świecie w szczególności w optyce i w elektronice oraz akustyce. W elektronice: - Ciekłe kryształy łączą właściwości ciała stałego z właściwościami cieczy. Odznaczają się płynnością i brakiem własnego kształtu ale zachowują anizotropię. Substancja jest w takim stanie tyko w określonym przedziale temperatur. Dzięki sterowaniu polem elektrycznym zmieniają się właściwości optyczne substancji. Wykorzystuje się to w wyświetlaczach ciekłokrystalicznych i ekranach umieszczanych np.: w kalkulatorach, zegarkach, tablicach informacyjnych, kamerach cyfrowych, telewizorach, monitorach LCD. - -W pamięci masowej komputera, gdzie zapis odbywa się przez przyłożenie pola elektrycznego, a kasowanie przez ogrzanie nośnika powyżej temperatury izotropizacji.

7 Piezoelektryk- kryształ, w którym zachodzi zjawisko piezoelektryczne. Polega ono na pojawieniu się pod wpływem naprężeń mechanicznych ładunków elektrycznych napierających na ich powierzchnie. Piezoelektrykami mogą być zarówno monokryształy jak i polikryształy. Zostały odkryte przez braci Piotra i Jakuba Curie. Wśród najczęściej stosowanych piezoelektryków znajdują się: -kwarc -sól Seignett a -tytanian baru

8 Zastosowania piezoelektryków Piezoelektryki znalazły szereg zastosowań w nauce i technice, wykorzystuje się zarówno w życiu codziennym jak i w warunkach laboratoryjnych. Kryształy piezoelektryczne pracują zarówno jako przetworniki sygnału z elektrycznego na mechaniczny jak i mechanicznego na elektryczny. Piezoelektryczne mikropompy są elementami drukarek atramentowych. Bardzo klasycznym zastosowaniem piezoelektryków są przetworniki elektroakustyczne, które są najczęściej wykorzystywane w głośnikach i mikrofonach.

9 Dekoracyjnie: - Piękno kryształów od najdawniejszych czasów zachwycało ludzi. W dawnych czasach kryształy były nie tylko ozdobą ale służyły również jako talizmany, amulety a nawet lekarstwa. Dziś kryształy stosuje się przeważnie dekoracyjnie. Kobiety często naszą biżuterie lub pierścionki z kryształami.

10 -Szkło ołowiane jest to szkło o zmienionej własności fizycznej. Wprowadzenie ołowiu powoduje znaczny wzrost współczynnika światła. W skutku substancja ma specyficzny blask i jest dzięki temu często używanym materiałem do wyrobów dekoracyjnych. Dodatkowo materiał używany jest również do produkcji szkła optycznego zwanym flintem. Znaczny wzrost współczynnika światła. W skutku substancja ma specyficzny blask i jest dzięki temu często używanym materiałem do wyrobów dekoracyjnych. Dodatkowo materiał używany jest również do produkcji szkła optycznego zwanym flintem.

11 W przemyśle spożywczym: Sól kuchenna to prawie czysty chlorek sodu. Od dawna jest używana do przyprawiania potraw nadając im smaku. Sól ma także właściwości konserwujące. Zakonserwowane nią pożywienie może przetrwać długie miesiące jednocześnie nadając się do jedzenia. W przyrodzie najczęściej występuje w morzach i oceanach.

12 Wyroby z krzemienia (odmiana kwarcu) znane są od początku epoki kamiennej. Jest stosowany przy produkcji materiałów ściernych, w przemyśle ceramicznym, szklarskim, budowlanym, stanowi ważny składnik sprzętu medycznego i naukowego chociaż zastępowany jest kwarcem syntetycznym, -w przemyśle optycznym, w elektronice (piezokwarc, wyświetlacz ciekłokrystaliczny), -służy do wyrobu detergentów, farb, pasty do zębów, -stosowany w jubilerstwie jako kamień ozdobny i jubilerski zastosowanie gemmologiczne, -jego odmiany są poszukiwane przez kolekcjonerów, -jego właściwości piezoelektryczne są wykorzystywane w elektronice (np. zegary kwarcowe) oraz zapalniczkach gazowych, -jest także surowcem, z którego pozyskuje się krzem polikrystaliczny.

13 Kryształy przyszłości Grafen - substancja o budowie krystalicznej o bardzo fascynujących właściwościach chemicznych, fizycznych i elektrycznych. Grafem jest odmianą węgla i ma grubość atomu, skąd stwierdzenie że jest dwuwymiarowy. Substancja ta może w przyszłości zastąpić krzem w elektronice i przyczynić się do powstaniu nanotechnologii. Przewodzi ciepło oraz prąd i jest 100 razy mocniejszy od żelaza i jest praktycznie przeźroczysty.

14 KRYSTALIZACJA Krystalizacja jest to proces,w którym z ciała amorficznego lub roztworu powstaje ciało krystaliczne. Dzieje się tak gdy niejednorodne mieszaniny ciała stałego i rozpuszczalnika mają stężenie graniczne czyli najmniejsze stężenie substancji w próbce, w którym można tę substancję wykryć metodą analityczną. Większość ciał stałych występuje w postaci krystalicznej. Czasami kryształy w substancji są tak małe, że nie zdajemy sobie sprawy z ich istnienia. Wyróżniają się różnorodnymi cechami. W naszym najbliższym otoczeniu spotykamy kryształy o różnej barwie połysku, kształcie i atrakcyjnym wyglądzie. Najdroższe i najbardziej poszukiwane są naturalne duże monokryształy diamentu. Odznaczają się uporządkowaną budową wewnętrzną i niezmienną temperaturą topnienia. Kryształy znalazły wiele zastosowań w różnych dziedzinach naszego życia. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania udoskonalono przemysłowe i laboratoryjne metody pozyskiwania monokryształu.

15 Doświadczenie Doświadczenie rozpoczęliśmy od przygotowania roztworu nasyconego siarczanu(vi) miedzi(ii) pięciowodnego z wodą. Zaczęliśmy od podgrzania 500 mililitrów wody destylowanej, następnie powoli dosypywaliśmy kolejne porcje siarczanu, aż do momentu gdy przestał się rozpuszczać uzyskaliśmy tzw. roztwór nasycony. Owinęliśmy nitkę wokół starej i niepotrzebnej bagietki i zanurzyliśmy ją w naszym roztworze. Teraz pozostało tylko czekać.

16 Po około 48 godzinach zaczęły pojawiać się malutkie kryształki, natomiast po 3 dniach na nitce osadził się pokaźnych rozmiarów kryształ na dnie także osadziły się drobniejsze kryształki o charakterystycznym kształcie. Po pięciu dniach od rozpoczęcia doświadczenia ze słoika ubyła spora część wody.

17 Wyciągnęliśmy powstałe na nitce kryształki z roztworu tak, aby obeschły po czym przelaliśmy roztwór do innego naczynia, ku naszemu zdziwieniu zastaliśmy osadzony na dnie słoika siarczan miedzi. Okazało się że większość substancji osadziła się na dnie. Uzyskane kryształy cechują się ciemnoniebieską barwą i charakterystycznym kształtem oraz zapachem.

18 Dominik Smęda Jakub Sułek KONIEC

19 Bibliografia Google Grafika Źródła własne Doświadczenie oraz wszystkie zdjęcia związane z nim są wykonane samodzielnie.