Kryształy – budowa, rodzaje, właściwości i występowanie.
ŘCiało krystaliczne (kryształ) ? rodzaj ciała stałego, w którym cząsteczki, atomy lub jony nie mają pełnej swobody przemieszczania się w objętości ciała, gdyż zajmują ściśle określone miejsca w sieci przestrzennej i mogą jedynie drgać w obrębie zajmowanych przez siebie miejsc. Kryształy to ciała jednorodne o prawidłowej, uporządkowanej, budowie wewnętrznej. Kryształ posiada symetrię translacyjną, która odróżnia go od ciał amorficznych (ciał bezpostaciowych), np. szkła. Kryształy powstałe w wyniku procesów naturalnych, geologicznych nazywamy minerałami.
qOddziaływania między cząsteczkami tworzącymi kryształ bywają bardzo różne. Mogą to być:
üsiły van der Waalsa (w kryształach cząsteczkowych, np. w suchym lodzie),
üwiązania typowo kowalencyjne (np. w diamencie),
üwiązania wodorowe (np. w lodzie),
üsilne oddziaływania elektrostatyczne (w kryształach jonowych, np. w chlorku sodu, chlorku cezu),
üinne odmiany słabych oddziaływań elektrostatycznych.
Występują również swoiste ?hybrydy”, jak np. grafit, który posiada tak zwane płaszczyzny grafenowe, w których między atomami występują silne wiązania kowalencyjne, natomiast oddziaływania między płaszczyznami mają charakter sił van der Waalsa.
Właściwości:
qKryształy maja wiele ciekawych właściwości optycznych i elektrycznych, dzięki którym znalazły zastosowanie w elektronice, optyce, akustyce. Cechują się anizotropią własności chemicznych i fizycznych czyli zależnością własności fizycznej lub chemicznej od kierunku przestrzennego np.: prędkość światła, przewodnictwo cieplne i opór elektryczny są różne dla różnych kierunków w tym samym krysztale. Kryształy takie jak krzem i german znalazły zastosowanie w elektronice ze względu na swoje właściwości półprzewodnikowe. Centrum amerykańskiego przemysłu komputerowego nosi nazwę Doliny Krzemowej. Najtwardsze kryształy diamentu służą do wyrobu narzędzi do cięcia szkła. Monokryształy rubinu wykorzystuje się w laserach znajdujących zastosowanie min. w medycynie i kosmetyce. Podwójne załamanie światła w kryształach wykorzystuje się w przyrządach polaryzacyjnych.
Występowanie:
qNie można jednoznacznie określić gdzie występują kryształy. Znajdują się one w wielu miejscach na Ziemi pod różnymi postaciami, np. diamentów, węgla. Jeśli chcemy wiedzieć gdzie występują kryształy musimy szukać informacji o konkretnym kamieniu. I tak na przykład można stwierdzić, że diamenty występują w RPA.
ŘSzkło ołowiowe (kryształowe) ? bezbarwna i przezroczysta odmiana szkła stosowana do wyrobu przedmiotów dekoracyjnych, zawierająca pewną ilość ołowiu wprowadzonego w postaci tlenków (glejty lub minii). Ołów występuje w gotowej masie szklanej pod postacią jonu modyfikującego. Za szkło ołowiowe uważa się według norm takie szkło, które zawiera ponad 18% tlenku ołowiu. Jego zawartość może sięgać nawet 80%.
Właściwości:
qWprowadzenie ołowiu do szkła powoduje zmianę szeregu własności fizycznych szkła.
üZnaczny wzrost współczynnika załamania światła. Dzięki temu szkło ołowiowe ma specyficzny blask i jest przez to bardzo dobrym materiałem na wyroby dekoracyjne. Produkuje się z niego również szkła optyczne, tak zwany flint.
üWzrost średniej dyspersji. Ma to również wpływ na dekoracyjność poprzez efektowne rozszczepianie światła na głębokich szlifach ozdobnych.
üZmniejszenie elektrycznej przewodności skrośnej. Wykorzystuje się tą własność przy wytwarzaniu szkieł do izolacji metalowych części lamp.
üZwiększenie absorpcji promieniowania krótkofalowego, np. rentgenowskiego. Znalazło to zastosowanie przy produkcji szklanych osłon przed tym promieniowaniem.
üZwiększenie gęstości do 3,5 a nawet ponad 6 g/cm?.
üZwiększenie przepuszczalności światła ultrafioletowego. Ponadto szkło ołowiowe jest bardziej miękkie i mniej odporne na działanie kwasów, przez co dobrze nadaje się do rzeźbienia i trawienia. Dodatek ołowiu zmniejsza też lepkość masy szklanej i ułatwia jej topienie, klarowanie oraz formowanie.
üW procesach produkcji tego szkła PbO łatwo redukuje się do postaci metalicznej, powodując jego ciemnienie. Stwarza to konieczność utrzymywania atmosfery utleniającej przy topieniu, a także stosowania środków ostrożności przy obróbce szkła na palniku.
Wytwarzanie i produkcja:
qDo wytwarzania szkła ołowiowego używa się:
ükrzemionki z piasku,
üminii ołowiowej,
üsaletry potasowej,
üarszeniku,
üpotażu.
qW Polsce wytwarzaniem wyrobów ze szkła kryształowego zajmują się Huty Szkła Kryształowego, Gospodarczego i Artystycznego.