Кристаллы в природе и применение человеком
Эти удивительные вещества, созданные природой, до такой степени стали частью нашей жизни, что, сталкиваясь с ними практически ежедневно, мы не всегда задумываемся об их происхождении. Может, тебе приходилось обращать внимание на белый налет в кастрюле или на дне стакана после испарения соленой воды или очень сладкого чая? Если внимательно рассмотреть этот налет под лупой, то можно увидеть очень мелкие кристаллики соли или сахара. Крупинки соли и сахара, песок и снежинки, минералы и драгоценные камни — вот далеко не полный список кристаллов.
Что такое кристалл?
Кристалл — это твердое вещество, все мельчайшие частицы которого (молекулы, атомы или ионы) находятся в строго определенном, повторяющемся порядке. Именно такая структура позволяет формировать кристаллы уникальной формы.
Кристаллы морской соли
Почему у каждого кристалла своя форма?
Все кристаллы растут, но каждый из них растет со своей скоростью и в определенном направлении. Во время роста любого кристалла на его поверхности самопроизвольно образуются плоские грани, а сам кристалл принимает какую-либо геометрическую форму. Это означает, что грани кристалла растут в строго определенном направлении. Ученые неоднократно убеждались в этом в ходе следующего опыта. У стандартного кристалла геометрической формы они обрезали все углы, превратив его в шар, и поместили в раствор или расплав того же вещества.
Спустя некоторое время на поверхности шара стали образовываться ровные площадки граней кристалла. По мере роста граней площадки становились все больше и больше и постепенно соединились в многогранник неправильной формы. Чаще всего кристаллы вынужденно принимают такую форму. А происходит это потому, что одни грани растут быстрее других и мешают их свободному росту.
Драгоценные камни
Правильный многогранник может образоваться только в том случае, если ничто не мешает его росту. А если один кристалл столкнулся с другим, то больше расти в сторону этого кристалла он не может, поэтому меняет направление. В результате такого роста и образуются многогранники разной формы.
Как образуются кристаллы?
В недрах Земли находится магма, в процессе медленного остывания и затвердевания которой образуются кристаллы различных минералов с разным кристаллическим строением. Почему так происходит? Ты уже знаешь, что у каждого вещества своя температура плавления, или кристаллизации, или затвердевания. Поэтому все вещества, находящиеся в магме, затвердевают по очереди, в соответствии с той температурой, при которой они способны принять кристаллическую форму. Большинство из таких кристаллов является драгоценными камнями.
Листья покрытые кристаллами воды (инеем)
Кристаллы также могут образовываться из пара. Так, например, пар, который ты выдыхаешь во время сильных морозов, превращается в небольшие белые хлопья. Во время первых осенних заморозков трава и ветви низкорослых кустарников могут покрыться удивительными кристаллами инея, который исчезает по мере повышения температуры.
Испарение из раствора — еще один способ образования кристаллов. Например, после испарения воды из насыщенного соляного раствора на дне емкости останутся кристаллы соли. Подобные процессы происходят и в природе. Под лучами жаркого летнего солнца вода в морях и соляных озерах начинает испаряться. Кристаллы соли сначала плавают на поверхности воды, а затем оседают на дно.
Так образуются природные месторождения солей.
В чем секрет уникальности кристаллов?
Уникальность кристаллов заключается в их особой форме и гранях, которые они образуют. Если внимательно присмотреться к кристаллам соли и сахара, то разницу можно увидеть даже без микроскопа.
Все кристаллические решетки представляют собой различные геометрические фигуры: треугольники, прямоугольники, квадраты, ромбы и т.д., причем форма зависит от типа молекул и атомов каждого вещества.
ЗАПОМНИ! Процесс образования кристалла называется кристаллизация. В природе кристаллы довольно часто образуются в момент охлаждения жидкости и ее последующего затвердевания: определенные молекулы жидкости собираются вместе в виде особой решетки, которая неоднократно повторяется.
Снежинкa
Одними из самых интересных и необычных кристаллов являются снежинки. Снежинки — это кристаллы льда в форме игл, призм, шестиугольников, пластинок и др.
Форма снежинок при разной температуре
Когда молекулы воды кристаллизуются, они могут образовывать только трех или шестиугольные фигуры. Вот в этом и заключается основная причина шестиугольной формы снежинок!
От чего зависит форма снежинок?
Форма снежинок зависит от нескольких факторов:
- температуры, при которой снежинка образуется,
- высоты над уровнем моря,
- содержания водяного пара в облаке, в котором эта снежинка образовалась.
Падают снежинки очень медленно: их скорость составляет приблизительно 1 км/ч. Во время падения им приходится «переживать» разные температуры, поэтому форма снежинок постоянно меняется.
Жеода — чудо природы
Природа создала множество удивительных творений, и одно из них — жеоды. Жеоды — это необычные, полые внутри камни, полностью или частично заполненные разросшимися кристаллами. Жеоды бывают любой формы, но чаще всего встречаются округлые или овальные.
Снаружи жеоды не представляют собой ничего примечательного: они выглядят как обычные камни. Вся их красота становится очевидной только после распиливания. Иногда жеоды называют «шкатулки с сюрпризом»: ведь действительно неизвестно, какая красота в них скрывается.
Жеоды аметиста
Размеры жеод варьируются от 1 см до 1 м, самые маленькие экземпляры (менее 1 см) называют миндалинами. Кристаллы, образовавшиеся в жеодах, зависят от минерального вещества, изначально попавшего в подземные пустоты. Чаще всего встречаются жеоды ква
Мелкий белый кристалл — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Мелкий белый кристалл
Cтраница 1
Мелкие белые кристаллы, без запаха, сладкие на вкус. [1]
Мелкие белые кристаллы, устойчивые на воздухе. При действии НС1 в СН2С12 постепенно превращается в исходное соединение. [2]
Мелкие белые кристаллы тетрагональной системы, чувствительные к свету. При 400 С реактив возгоняется. [3]
Мелкие белые кристаллы тетрагональной системы, чувствительные л свету. При 400 С реактив возгоняется. [4]
Мелкие белые кристаллы тетрагональной системы
Дигидрофосфат калия КН2РО4 представляет собой мелкие белые кристаллы. Хорошо растворим в воде. [6]
Соединение кристаллизуется в виде мелких белых кристаллов Nas [ Au ( S203) 2 ] — 2h30, разлагающихся под действием света и воды. [7]
Октогидрат перекиси бария ШЮа-ВНиО представляет собой мелкие белые кристаллы с перламутровым блеском. В холодной воде октпгидрат мало растворю ( в 100 част, воды растворяются лишь 0 168 част, сжтогндрата), Б видном растворе он разлагается на гидроокись бария и перекись водорода. В органических растворителях он нерастворим. Абсолютный спирт обезвоживает его, глицерин разлагает. Уг кислота, содержащаяся в воздухе, превращает его и углекислый барий. Октогидрат очень чувствителен к влиянию дегидратирую — щих факторов. Пели обезвоживание производить медленно, оно может быть доведено относительно спокойно до ВаОа — 0 51 ЬО; при дальнейшем обезвоживании выше 200 происходит разложение с выделением кислорода. При быстром нагревании октогидрата имеете с но дои улетучивается и кислород; остается -; гидроокись бария. [8]
Товарный сульфат натрия в виде мелких белых кристаллов, упакованный в мешки, с помощью ленточного транспортера, роликовых дорожек и электрокар доставляется на склад станции кристаллизации. [9]
Хлоргидрат р-аминокислоты выделяется затем осаждением абсолютным эфиром в виде вязкой массы, переходящей в мелкие белые кристаллы при многократном промывании эфиром в фарфоровой ступке. После сушки над фосфорным ангидридом плавится при 115 ( с разл. Сильно гигроскопичное вещество, очень хорошо растворимое в воде и спирте. [10]
Обезвоживание начинается сразу же, сопровождаясь сильным выделением тепла, так что ( СНзСО) 2О временами начинает кипеть ( работать под тягой. Одновременно выделяется безводная соль в виде мелких белых кристаллов. Через 1 5 ч смесь отсасывают, два раза промывают соль порциями по 50 см3 абсолютного эфира и высушивают в вакуум-эксикаторе. [11]
Из фракции 2 в ( 4 мм) вымораживанием при — 20 были выделены кристаллы, которые выпали в виде крупных игл. После перекристаллизации из этилового спирта были получены мелкие белые кристаллы, плавящиеся при 42 — 43, что соответствует плавлению кристаллического изомера дицикло-пентилбензола. В чистом виде было получено всего 0 13 г вещества, поэтому дальнейших исследований с ним произведено не было. [12]
В газообразном состоянии GeF4 мономолекулярен. При быстром охлаждении жидким воздухом газообразный GeF4 затвердевает в виде массы очень мелких белых кристаллов. [13]
После введения всего количества спирта реакция смеси должна быть слабокислой. Во время реакции диацетилморфин постепенно переходит в хлор-гидрат, который выделяется в виде мелких белых кристаллов. [14]
После двухкратной кристаллизации из горячего спирта, в котором порошок мало растворим, получали мелкие белые кристаллы. Этот углеводород легко растворялся в эфире и бензоле, труднее — в спирте и пет-ролейном эфире. [15]
Страницы: 1 2
Астрономы выяснили, когда Солнце превратится в кристалл
Звезды, похожие на наше светило, под конец своей жизни превращаются в красные гиганты. Через много миллиардов лет Солнце расширится настолько, что его внешняя оболочка достигнет Марса. Затем звезда превратится в новую: оболочка будет сброшена и рассеется в космосе, а центральная часть звезды станет белым карликом.
Белый карлик, строго говоря, уже не совсем звезда. Термоядерные реакции на нем не идут — гореть нечему. Это небольшое, очень сильно раскаленное тело, медленно остывающее в космосе. Потратить тепло там можно только на излучение и этот процесс у типичного белого карлика идет неторопливо — миллиарды лет. А поскольку его скорость точно рассчитывается, нынешнюю светимость можно использовать для определения его возраста и возраста близлежащих звезд — предполагается, что они образовались более-менее одновременно.
Международной группе ученых, возглавляемой Пьером-Эммануэлем Трембле (Pier-Emmanuel Tremblay) из Университета Уорика, удалось обнаружить статистические аномалии количества белых карликов определенной светимости, очевидно связанные с идущими в их недрах неспешными процессами.
Исходным материалом послужили наблюдения спутника Gaia Европейского космического агентства. Астрономы отобрали 15000 белых карликов в радиусе 100 парсек (около 326 св. лет) от Земли и проанализировали данные о яркости и цвете звезд.
Выяснилось, что в проанализированной выборке присутствует заметное количество белых карликов, возраст которых, вычисленный по светимости, отличается от того, что должен быть. С другой стороны, наблюдаемая картина в целом совпадает с моделями, предсказывающими значительное выделение тепла при гравитационной дифференциации недр и их последующей кристаллизации. Давление внутри бывших звезд таково, что опустившиеся в их центральные зоны кислород и углерод кристаллизуются. В точности неизвестно, на что похож результат, но сопутствующее выделение тепла разогревает звезду, увеличивая ее яркость и, таким образом, «омоложивая» ее на пару миллиардов лет, если не больше.
Теоретики предсказали эту картину довольно давно, но это первый научный результат, который можно понимать, как прямое наблюдение кристаллизации белых карликов, экспериментально подтверждающее теоретические расчеты.
И теперь мы знаем судьбу нашего Солнца. Через десять миллиардов лет оно превратится в углеродно-кислородный кристалл. Жаль, что мы до этого не доживем.
Ознакомиться с подробностями можно в статье ученых, опубликованной в Nature. А мы не так давно писали о тех алмазах, которые образуются на Земле.
Дисперсия. Оптические эффекты камней.
Если бы не дисперсия, самоцветы вряд ли бы стали драгоценными камнями. Ведь главное достоинство красивого кристалла состоит именно в способности к дисперсии, или расщеплении светового луча на составляющие его цветные потоки.
Физики явление дисперсии объясняют разницей в скорости прохождения оптически плотной среды электромагнитными волнами разной длины. Красный свет, как наиболее быстрый и высокоэнергетичный, проникает сквозь любую прозрачную среду с наименьшими потерями, и отражается от атомарных препятствий внутри кристалла на минимальный угол.
Фиолетовый свет наименее энергетичен, и потому угол его отклонения наибольший. Остальные цвета спектра, слагающие белый свет, по углу отклонения луча при прохождении через прозрачный кристалл располагаются между красным и фиолетовым в порядке, известном всякому видевшему радугу.
Образующаяся при освещении ограненного кристалла дисперсионная картина и составляет главное достоинство самоцветного камня. Чемпионом по эстетичности дисперсии света является алмаз. Превращенный огранкой в бриллиант, алмаз рассыпает вокруг себя цветные сгустки яркого света.
Стремясь превзойти природное совершенство, человек не оставляет попыток создать искусственный кристалл, показатели дисперсии которого лучше, чем у алмаза. Такие материалы созданы, но… Алмаз по-прежнему вне конкуренции! Через кристалл углерода свет проходит с наименьшими потерями и остается ярким. Высокодисперсные искусственные кристаллы ослабляют световой поток и делают радужную картину сероватой.
Кроме алмаза и искусственно созданных фианита и муассанита, существуют еще несколько природных камней с ярко-выраженной дисперсией. Это демантоид, сфен и сфалерит.
Предыдущая статья: Плеохроизм и дихроизм — оптические эффекты
Следующая статья: Двойное лучепреломление — оптический эффект
А вы читали другие статьи этого раздела?Интересное о камнях
Синие кристаллы в метеоритах рассказали о бурной молодости Солнца
Прошлое нашего Солнца – большая загадка. Оно родилось 4,6 миллиарда лет назад, а через 50 миллионов сформировалась Земля. Учитывая эту разницу в возрасте, сегодня трудно найти объекты, которые окружали юную звезду и несут материалы, скрывающие химические записи о раннем Солнце. Однако в новом исследовании, представленном в журнале Nature Astronomy, международная команда исследователей сообщает об обнаружении синих кристаллов, запертых в метеоритах, которые являются очевидцами тех далеких времен и указывают на довольно бурное детство нашей звезды.
«Солнце было очень активным на этапе своего становления – оно было подвержено сильным извержениям интенсивных потоков заряженных частиц. Сегодня не осталось практически ничего, что могло бы действительно подтвердить эту активность. Но минералы в исследованных нами метеоритах, которые, вероятно, являются первыми, образовавшимися в Солнечной системе, раскрывают тайны юной звезды», – рассказывает Филипп Хек, соавтор исследования из Чикагского университета (США).
Крошечный синий кристалл, запечатанный в Мурчисонском метеорите, который упал на Землю в 1969 году. Credit: Andy Davis, University of ChicagoМинералы, проанализированные учеными, представляют собой микроскопические кристаллы льда, и их состав несет в себе подписи химических реакций, которые могли произойти только в том случае, если раннее Солнце активно выбрасывало потоки энергетических частиц.
«Эти кристаллы образовались более 4,5 миллиарда лет назад и хранят записи о некоторых из первых событий, которые происходили в Солнечной системе. И хотя они невероятно малы – многие из них менее 100 микрон в поперечнике – минералы способны скрывать в себе высоколетучие благородные газы, произведенные в результате облучения молодым Солнцем», – пояснила Левке Куп, ведущий автор исследования из Чикагского университета.
В первые дни, еще до образования планет, Солнечная система состояла из Солнца и окружающего его массивного диска из газа и пыли. Регион в диске вблизи звезды был очень жарким – более 1500 градусов Цельсия. Для сравнения, Венера, самая горячая планета, сегодня обладает температурой на поверхности «всего» 467 градусов Цельсия (достаточно высокой для плавления свинца). Когда диск остыл, начали формироваться самые ранние минералы – синие кристаллы.
Окружающий молодое Солнце диск из газа и пыли в представлении художника. Credit: Field Museum, University of Chicago, NASA, ESA, and E. Feild (STScl)«Самые крупные минеральные зерна из древних метеоритов всего в несколько раз толще человеческого волоса. Когда мы смотрим на кучу этих частиц под микроскопом, некоторые из них выделяются как маленькие светло-голубые кристаллы, и они довольно красивые. Эти кристаллы содержат такие элементы, как кальций и алюминий», – говорит Энди Дэвис, соавтор исследования из Чикагского университета.
После образования кристаллов молодое Солнце в ходе продолжающихся вспышек выбрасывало протоны и другие субатомные частицы в космос. Некоторые из этих частиц атаковали синие кристаллы, а точнее атомы кальция и алюминия в них, тем самым образуя более мелкие атомы – неон и гелий. Эти элементы попадали в ловушку внутри кристаллов и остаются в них на протяжении миллиардов лет. А кристаллы, в свою очередь, включены в космические породы, которые в конечном итоге упали на Землю в виде метеоритов.
«В дополнение к обнаружению явных доказательств в метеоритах того, что материалы в окружающем Солнце диске были подвергнуты прямому облучению, наши новые результаты показывают, что первые материалы Солнечной системы испытывали фазу облучения, которую избежали их последователи. Мы считаем, что либо это связано с уменьшением активности Солнца, либо более поздние материалы не смогли мигрировать в область диска, в которой облучение было возможным», – заключила Левке Куп.
Добавить комментарий