10. Одні і ті ж атоми, але різні кристали

10. Одні і ті ж атоми, але різні кристали

Чорний матовий м'який графіт, яким ми пишемо, і блискучий прозорий твердий, ріжучий скло алмаз побудовані з одних і тих самих атомів, а саме, атомів вуглецю. Чому так різко різні властивості цих двох схожих за складом речовин?

Якби ці речовини не були кристалічними, то нам важко було б пояснити наявність двох різновидів вуглецю. Але ці речовини - кристали, а ми знаємо, що кожному кристалу властиво своє особливе розташування атомів. Значить, робимо висновок ми, раз між графітом і алмазом, побудованими з одних і тих самих атомів вуглецю, є таку різку відмінність у властивостях, то і розташування атомів в кристалах цих речовин повинно бути різним.

Малюнок 28 показує решітки шаруватого графіту (праворуч), в якому кожен атом має трьох найближчих сусідів, і алмазу, де атом має чотирьох найближчих сусідів. На цьому прикладі з винятковою виразністю видно, як різко визначаються властивості кристалів взаємним розташуванням атомів. З графіту роблять вогнетривкі тиглі, що витримують температуру до двох-трьох тисяч градусів, а алмаз горить при температурі вище 700 °; питома вага алмаза 3,5, а графіту 2,1; графіт проводить електричний струм, алмаз - немає і т.д.

Мал. 28. Зліва - решітка алмаза, праворуч - графіту.

Ця особливість давати різні кристали належить не тільки одному вуглецю. Майже кожен хімічний елемент, і не тільки елемент, але і будь-яка хімічна речовина, існують в декількох різновидах. Нам відомо шість різновидів льоду, дев'ять різновидів сірки, чотири різновиди заліза ...

Графіт і алмаз стійкі. Вони можуть невизначено довго зберігатися в звичайних земних умовах. Така ситуація далеко не з усіма різновидами одного речовини.

Є два види олова: біле і сіре. При температурі вище + 18 ° атоми олова розташовуються в одній решітці; цей різновид називається білим оловом; при більш низькій температурі атоми починають міняти взаємне розташування: біле олово перетворюється в сіре, яке виходить при цьому у вигляді порошку. Нові кристалики ростуть зі старого кристала так само, як з рідини ( див. Стор. 53 ).

Мал. 29. Зліва - елементарна осередок гамма-заліза, праворуч - альфа-заліза.

Нижче ми дізнаємося, наскільки велике значення має для техніки існування різновидів у заліза: при високій температурі атоми заліза утворюють гранецентровані грати (гамма-залізо, зліва на малюнку 29), при нормальній температурі - об'ємно-центровану грати (альфа-залізо, праворуч там же ).