кристаллические структуры

Возможность расшифровать кристаллические структуры белого и серого олова и разобраться в вопросе детально появилась, конечно, только после работ Лауэ и Брэгга. Но само явление превращения олова в порошок было известно давно и носило грозное имя «оловянной чумы». Оно не раз наблюдалось в Сибири или при сильных заморозках в странах Европы. В средние века «оловянная чума» за неимением лучшей версии считалась результатом наговора ведьм. «Оловянная чума» — яркий пример полиморфного превращения. Но он во многом нестандартен. И белое, и серое олово имеют необычные для металлов сложные решетки, сам переход происходит при достаточно низких температурах и сопровождается сильным изменением объема. Классическими для металлов являются превращения при нагревании плотно-упакованных структур в более рыхлую структуру.

Они происходят в кальции, стронции, титане, цирконии, гафнии, таллии и некоторых других металлах. Была даже высказана гипотеза, что и наоборот, элементы, которые известны только должны при низких температурах переходить в плотноупакованные структуры. И действительно: в классических металлах — литии и натрии- такое явление было обнаружено экспериментально. Что же делает решетку столь «выгодной» при высоких температурах? Приведем одну из наиболее распространенных точек зрения. Как известно, температура является мерой кинетической энергии атомов и поэтому нагревание инициирует их движение. Но куда им двигаться? Кристалл — не газ и даже не жидкость.

Единственная возможность, которая остается у атомов, — колебаться около «родного» узла. Из-за теплового движения уже нельзя говорить, что атом расположен точно в узле кристаллической решетки. Правильнее будет сказать, что атом находится в некоторой окрестности узла. И чем больше эта окрестность, тем большей оказывается и энтропия кристалла, так как возрастает число возможных конфигураций атомов. Вопрос о конкретных причинах некоторых полиморфных превращений до сих пор вызывает оживленную дискуссию в научной печати. Мы не будем больше вдаваться в его тонкости и еще раз повторим самое важное: полиморфное превращение (как, впрочем, и любое другое) происходит, когда свободная энергия одной кристаллической модификации становится ниже, чем другой.

Комментарии закрыты.