Кристаллическая решетка
Кристаллическая решетка — это регулярное расположение в пространстве атомов, определяющее специфику состояния вещества, называемого твердым телом.
Возникновение кристаллической решетки объясняется достаточно прозаически — трехмерная периодическая структура обеспечивает минимум потенциальной энергии системе взаимодействующих атомов. Для разных веществ оказываются «выгодными» различные решетки.
Более того, даже для одного и того же вещества в различных диапазонах температур и давлений характерны разные решетки! Перестройки кристаллических решеток при изменении определяющих параметров (например, температуры и давления) приводят к качественным изменениям свойств твердых тел.
Процессы, сопровождающие эти изменения, представляют собой частные случаи фазовых превращений. Наиболее эффектным проявлением такой перестройки является чудо превращения невзрачного графита в сверкающий драгоценный камень — алмаз.
В настоящее время этот процесс освоен в промышленном масштабе.
По химическому составу алмаз, графит, уголь, сажа — одно и то же вещество — углерод. Различие во внешнем виде и физических свойствах (и в стоимости) объясняется исключительно особенностями строения кристаллической решетки.
Кристаллическая решетка графита намного более рыхлая, чем решетка алмаза. Картинки, изображающие атомы в твердом теле в виде сфер в узлах некоторой решетки, конечно, достаточно условны.
Но эта модель не только удобна, но и в основных чертах правильно передает особенности строения кристаллических тел. Фактически сферы соответствуют устойчивым электронным конфигурациям ионов, образующихся при объединении отдельных атомов в кристалл (остатки электронных облаков после «коллективизации» внешних электронов).
Важно учитывать как расположение этих сфер в пространстве, так и силы, которые между ними действуют.
