ЯКА кристалічна решітка у алмазу :: Наука

Алмаз - це мінерал, що відноситься до однієї з аллотропних модифікацій вуглецю. Відмінною рисою його є висока твердість, яка по праву приносить йому звання самого твердої речовини. Алмаз досить рідкісний мінерал, але разом з цим і самий широко поширений. Виняткова його твердість знаходить своє застосування в машинобудуванні та промисловості.

Інструкція

Алмаз має атомну кристалічну решітку. Атоми вуглецю, що становлять основу молекули, розташовуються у вигляді тетраедра, завдяки чому алмаз має таку високу міцність. Всі атоми зв`язані міцними ковалентними зв`язками, які утворюються, виходячи з електронної будови молекули.

Атом вуглецю має sp3-гібридизацію орбіталей, які розташовуються під кутом в 109 градусів і 28 хвилин. Перекривання гібридних орбіталей відбувається по прямій лінії в горизонтальній площині.

Таким чином, при перекривання орбіталей під таким кутом утворюється центрований тетраедр, який відноситься до кубічної системі, тому можна сказати, що алмаз має кубічну структуру. Така структура вважається однією з найміцніших в природі. Всі тетраєдри утворюють тривимірну мережу з шарів шестичленних кілець атомів. Така стійка мережа ковалентних зв`язків і тривимірне їх розподіл веде до додаткової міцності кристалічної решітки.

Кристалічна решітка у алмазу досить складна. Вона складається з двох простих подрешеток. Область простору, що лежить ближче до даного атому, ніж до інших атомів, для решітки алмаза являє собою тріакісов усічений тетраедр. Таким типом решітки володіють також кремній, германій та олово, переважно альфа-форма.

Тріакісов усічений тетраедр являє собою багатогранник, зроблений з чотирьох шестикутників і дванадцяти рівнобедрених трикутників. Він може бути використаний для тесселяції тривимірного простору. Як приклад тесселяции можна розглянути квадрат, який необхідно розрізати по діагоналі, тобто тесселіровать квадрат на два трикутника. Тесселяція сама по собі покращує реалізм тривимірної моделі, а стосовно кристалічній решітці алмазу робить її більш реалістичною.

На даний момент наука прийшла до отримання алмазів синтетичним способом. Для синтезу таких кристалів використовують, як правило, високовуглецевий сплав нікелю з марганцем або високочастотну плазму, сконцентровану на підкладці, де утворюється сам алмаз. При отримання мінералу таким способом, його кристалічна решітка сильно відрізняється від решітки, яку має натуральний алмаз. Відбувається зміщення шарів вуглецю, у зв`язку з чим вони розташовуються хаотично. Саме тому кристали, отримані таким способом, володіють меншою міцністю і досить високою крихкістю.