פטיסוב ניקולאי

העולם סביבנו מורכב מגבישים; אנו יכולים לומר שאנו חיים בעולם של גבישים. מבני מגורים ומבני תעשייה, מטוסים ורקטות, ספינות מנוע וקטרי דיזל, סלעים ומינרלים מורכבים מגבישים. אנחנו אוכלים גבישים, אנחנו מרפאים איתם, ואנחנו עשויים בחלקו מקריסטלים.

אז מה זה קריסטלים? אילו תכונות יש להם? איך גדלים גבישים? כיצד והיכן משתמשים בהם כיום ומהם הסיכויים לשימוש בהם בעתיד? השאלות הללו עניינו אותי, וניסיתי למצוא להן תשובות.

הורד:

תצוגה מקדימה:

הכנס המדעי והמעשי ה-11 של מחוז קוזנצק "עולם פתוח"

מדור פיזיקה

יישומים עיקריים של גבישים מלאכותיים

הושלם על ידי תלמיד כיתה ח'

פטיסוב ניקולאי

ראש Sizochenko A.I.,

מורה לפיזיקה

החינוך התיכוני העירוני

מוֹסָד

"חינוך כללי בסיסי

בית ספר מס' 24"

נובוקוזנצק, 2014

הקדמה………………………………………………………………2

1. חלק עיקרי

1.1. מושג הקריסטל………………………………..……..4

1.2. גבישים בודדים ופולי-גבישים.........................4

1.3. שיטות לגידול גבישים………….…5

1.4. יישום של גבישים………………………..………7

2. חלק מעשי

2.1. גידול קריסטלים בבית

תנאים…………………………………………………...9

3. מסקנה……………………………………………….…11

ביבליוגרפיה...………………………………………………………………………...13

בקשות…………………………………………………………..14-15

מבוא

כמו פסל קסום

קצוות בהירים של קריסטלים

יוצר תמיסה חסרת צבע.

נ.א.מורוזוב

העולם סביבנו מורכב מגבישים; אנו יכולים לומר שאנו חיים בעולם של גבישים. מבני מגורים ומבני תעשייה, מטוסים ורקטות, ספינות מנוע וקטרי דיזל, סלעים ומינרלים מורכבים מגבישים. אנחנו אוכלים גבישים, אנחנו מרפאים איתם, ואנחנו עשויים בחלקו מקריסטלים.

גבישים הם חומרים שבהם "ארוזים" החלקיקים הקטנים ביותר בסדר מסוים. כתוצאה מכך, כאשר הגבישים גדלים, קצוות שטוחים מופיעים באופן ספונטני על פני השטח שלהם, והגבישים עצמם מקבלים מגוון של צורות גיאומטריות.

הצהרת האקדמיה A.E. פרסמן "כמעט כל העולם הוא גבישי. העולם נשלט על ידי הגביש וחוקיו המוצקים והלינארים" עולה בקנה אחד עם העניין המדעי של מדענים ברחבי העולם במושא מחקר זה.

התעשייה המודרנית לא יכולה להסתדר בלי מגוון רחב של גבישים. הם משמשים בשעונים, מכשירי רדיו טרנזיסטור, מחשבים, לייזרים ועוד. המעבדה הגדולה - הטבע - כבר לא יכולה לספק את הדרישה של פיתוח טכנולוגיה, ולכן מגדלים גבישים מלאכותיים במפעלים מיוחדים: קטנים, כמעט בלתי מורגשים, וגדולים במשקל של כמה קילוגרמים.

אנשים למדו להשיג אבנים יקרות רבות באופן מלאכותי. לדוגמה, מיסבים לשעונים ולמכשירים מדויקים אחרים מיוצרים זה מכבר מאודם מלאכותי. גבישים יפים מתקבלים גם בצורה מלאכותית, שאינם קיימים כלל בטבע - זרקוניה. קשה להבחין בזרקונים מיהלומים בעין - הם משחקים כל כך יפה באור.

אז מה זה קריסטלים? אילו תכונות יש להם? איך גדלים גבישים? כיצד והיכן משתמשים בהם כיום ומהם הסיכויים לשימוש בהם בעתיד? השאלות הללו עניינו אותי, וניסיתי למצוא להן תשובות.

עבודתי היא מחקרית, שכן יישומו משתמש בידע של מספר נושאים אקדמיים: פיזיקה, כימיה, ביולוגיה, מדעי המחשב. כתוצאה מהפעילות יצרתי מצגת "גבישים ויישומיהם", שיכולה לשמש בשיעורי פיזיקה וכימיה כעזר ויזואלי, וגבישים שגדלו מנחושת גופרתית ומלח שולחני.

יַעַד:

קבע את תחומי היישום העיקריים של גבישים מלאכותיים ובדוק באופן ניסיוני את האפשרות לגדל גבישים של מלח שולחן וסולפט נחושת ללא שימוש בציוד מיוחד.

כדי להשיג מטרה זו, עמדתי בפני הדברים הבאים

משימות:

• אסוף חומר על גבישים ותכונותיהם ממקורות ספרותיים ואינטרנטים.
• ערכו ניסויים בגידול גבישים של גופרת נחושת ומלח שולחן.
• שיטת חומר על גבישים: שימוש בקריסטלים מלאכותיים ושיטות גידולם.
• צור מצגת "קריסטלים ויישומים שלהם" למטרות חינוכיות.

1. חלק ראשי

1. קונספט קריסטל

גָבִישׁ (מהיוונית krystallos - "קרח שקוף") נקרא במקור קוורץ שקוף (גביש סלע), שנמצא בהרי האלפים. גביש הסלע נחשב בטעות לקרח, שהתקשה בקור עד כדי כך שהוא לא נמס עוד. בתחילה, המאפיין העיקרי של גביש נראה בשקיפות שלו, ומילה זו שימשה להחלה על כל המוצקים הטבעיים השקופים. מאוחר יותר החלו לייצר זכוכית שלא נחתה בזוהר ובשקיפות לחומרים טבעיים. חפצים עשויים מזכוכית כזו נקראו גם "קריסטל". גם היום, זכוכית של שקיפות מיוחדת נקראת בדולח, וכדור ה"קסם" של מגידי עתידות נקרא כדור בדולח.

תכונה מדהימה של גביש סלע ושל מינרלים שקופים רבים אחרים היא הקצוות החלקים והשטוחים שלהם. בסוף המאה ה-17. הבחינו שישנה סימטריה מסוימת בסידור שלהם ונמצא שלכמה מינרלים אטומים יש חתך טבעי טבעי. עלה ניחוש שהטופס עשוי להיות קשור אליו מבנה פנימי. בסופו של דבר, הכל התחיל להיקרא קריסטלים. מוצקים, בעל חיתוך שטוח טבעי.

בנשקייה יש בגדים וכתרים של צארים רוסים, זרועים לגמרי בקריסטלים - אבני חן - אמטיסטים. בכנסיות עוטרו איקונות ומזבחים באמטיסטים.

הגבישים המפורסמים ביותר הם יהלומים, אשר לאחר חיתוך הופכים ליהלומים. אנשים ניסו לפענח את המסתורין של האבנים הללו במשך מאות שנים, וכאשר קבעו שיהלום הוא סוג של פחמן, אף אחד לא האמין בכך.

הניסוי המכריע בוצע בשנת 1772 על ידי הכימאי הצרפתי Lavoisier. בטבע, יהלומים נוצרים בבטן האדמה בשעה מאוד טמפרטורה גבוההולחצים. מדענים הצליחו ליצור במעבדה תנאים שבהם ניתן להשיג יהלומים מגרפיט רק 200 שנה מאוחר יותר. כיום מיוצרים עשרות טונות של יהלומים מלאכותיים. ביניהם יש יהלומים לצורכי תכשיטים, אך מרביתם משמשים לייצור כלים שונים.

1. קריסטלים בודדים ופולי-גבישים

גופים גבישיים יכולים להיות גבישים בודדים או פוליגריסטלים. גביש בודד נקרא גביש יחיד, בעל סריג גביש מסודר מקרוסקופי. יש להם צורה חיצונית קבועה מבחינה גיאומטרית, אך תכונה זו אינה חובה.

פוליגריסטלים הם גבישים קטנים בעלי אוריינטציה כאוטית שהתמזגו יחד - גבישים.

1. שיטות גידול קריסטל

במעבדה מגדלים גבישים בתנאים מבוקרים בקפידה על מנת להבטיח את התכונות הרצויות, אך באופן עקרוני נוצרים גבישי מעבדה באותו אופן כמו בטבע – מתמיסה, נמס או אדים. לפיכך, מגדלים גבישים פיזואלקטריים של מלח רושל תמיסה מימיתבְּ- לחץ אטמוספרי. גבישים גדולים של קוורץ אופטי גדלים גם מתמיסה, אך בטמפרטורות של 350-450 O C ולחץ 140 MPa. רובי מסונתז בלחץ אטמוספרי מאבקת תחמוצת אלומיניום מומסת בטמפרטורה של 2050 O ג. גבישי סיליקון קרביד המשמשים כחומר שוחקים מתקבלים מהאדים בכבשן חשמלי.

הגביש היחיד הראשון שהושג במעבדה היה אודם. כדי להשיג אודם, תערובת של אלומינה נטול מים המכילה תערובת גדולה או קטנה יותר של אשלגן קאוסטי עם בריום פלואוריד ומלח דיכרומופוטסיום. זה האחרון מתווסף כדי לצבוע את האודם, ונלקחת כמות קטנה של תחמוצת אלומיניום. התערובת מונחת בכור היתוך חרס ומחוממת (מ-100 שעות עד 8 ימים) בתנורי הדהוד בטמפרטורות של עד 1500 O ג.בסוף הניסוי מופיעה בכור היתוך מסה גבישית, והקירות מכוסים בגבישי אודם בצבע ורוד יפהפה.

השיטה הנפוצה השנייה לגידול גבישי אבני חן סינתטיות היא שיטת צ'וקרלסקי. זה כך: את ההיתוך של החומר שממנו אמורות להתגבש האבנים מניחים בכור כור עקשן עשוי מתכת עקשנית (פלטינה, רודיום, אירידיום, מוליבדן או טונגסטן) ומחממים במשרן בתדר גבוה. . זרע מחומר הגביש העתידי מורידים לתוך ההיתוך על פיר פליטה, ומגדלים עליו חומר סינטטי לעובי הנדרש. הפיר עם הזרע נמשך בהדרגה כלפי מעלה במהירות של 1-50 מ"מ לשעה עם צמיחה בו זמנית במהירות סיבוב של 30-150 סל"ד. סובב את הפיר כדי להשוות את טמפרטורת ההיתוך ולהבטיח פיזור אחיד של זיהומים. קוטר הגבישים הוא עד 50 מ"מ, אורך עד 1 מ'. מגדלים קורונדום סינתטי, ספינל, גרנטים ואבנים מלאכותיות נוספות בשיטת צ'וקרלסקי.

גבישים יכולים לצמוח גם כאשר אדים מתעבים - כך מתקבלות דפוסי פתיתי שלג על זכוכית קרה. כאשר מתכות נעקרות מתמיסות מלח בעזרת מתכות פעילות יותר, נוצרים גם גבישים. לדוגמה, טבלו מסמר ברזל בתמיסת נחושת גופרתית; היא תתכסה בשכבה אדומה של נחושת. אבל גבישי הנחושת שנוצרו הם כל כך קטנים שאפשר לראות אותם רק במיקרוסקופ. נחושת משתחררת על פני הציפורן מהר מאוד, ולכן הגבישים שלה קטנים מדי. אבל אם התהליך מואט, הגבישים יתבררו כגדולים. לשם כך, מכסים את סולפט הנחושת בשכבה עבה של מלח שולחן, שמים עליו עיגול של נייר סינון ומעל - צלחת ברזל בקוטר מעט קטן יותר. כל שנותר הוא לשפוך לכלי תמיסה רוויה של מלח שולחן. סולפט הנחושת יתחיל להתמוסס לאט במלח. יוני נחושת (בצורת אניונים מורכבים ירוקים) יתפזרו כלפי מעלה באיטיות רבה לאורך ימים רבים; ניתן לראות את התהליך על ידי תנועת הגבול הצבעוני. לאחר שהגיעו ללוח הברזל, יוני הנחושת מצטמצמים לאטומים ניטרליים. אבל מכיוון שתהליך זה מתרחש באיטיות רבה, אטומי הנחושת מסתדרים לכדי גבישים מבריקים ויפים. לפעמים גבישים אלו יוצרים ענפים - דנדריטים.

1. יישום של גבישים.

קריסטלים טבעיים תמיד עוררו את סקרנותם של אנשים. הצבע, הברק והצורה שלהם נגעו בתחושת היופי האנושית, ואנשים קישטו איתם את עצמם ואת בתיהם. במשך זמן רב, אמונות טפלות נקשרו לגבישים; כמו קמעות, הם היו אמורים לא רק להגן על בעליהם מפני רוחות רעות, אלא גם להעצים אותם כוחות על טבעיים. מאוחר יותר, כאשר החלו לחתוך ולהבריק את אותם מינרלים כמו אבנים יקרות, אמונות טפלות רבות נשתמרו בקמעות "ברי מזל" ו"אבנים משלו" התואמות לחודש הלידה. כל אבני החן הטבעיות למעט אופל הן גבישיות, ורבות מהן, כמו יהלום, רובי, ספיר ואזמרגד, נמצאות כגבישים חתוכים להפליא.תכשיטי קריסטלפופולריים כעת כפי שהיו בתקופת הניאוליתית.

בהתבסס על חוקי האופטיקה, חיפשו מדענים מינרל שקוף, חסר צבע וללא פגמים שממנו ניתן לייצר עדשות באמצעות השחזה והברקה. גבישי קוורץ לא צבעוניים הם בעלי התכונות האופטיות והמכניות הנחוצות, והעדשות הראשונות, כולל למשקפיים, נעשו מהם. גם לאחר הופעתה של זכוכית אופטית מלאכותית, הצורך בקריסטלים לא נעלם לחלוטין; גבישים של קוורץ, קלציט וחומרים שקופים אחרים המעבירים קרינה אולטרה סגולה ואינפרה אדומה משמשים עדיין לייצור מנסרות ועדשות למכשירים אופטיים.

קריסטלים מילאו תפקיד חשוב בחידושים טכניים רבים של המאה ה-20. כמה קריסטלים יוצרים מטען חשמליכאשר מעוות. השימוש המשמעותי הראשון שלהם היהייצור מחוללי תדרי רדיו עם ייצוב על ידי גבישי קוורץ.באמצעות אילוץ לוחית קוורץ לרטוט בשדה החשמלי של מעגל נדנוד בתדר רדיו, ניתן לייצב את התדר הקולט או המשדר.

דיודות מוליכים למחצה משמשות במחשבים ומערכות תקשורת, טרנזיסטורים החליפו צינורות ואקום בהנדסת רדיו, ופאנלים סולאריים המוצבים על פני השטח החיצוניים של חלליות. אנרגיה סולאריתלחשמל. מוליכים למחצה נמצאים בשימוש נרחב גם בממירי AC-DC.

קריסטלים בעלי תכונות פיזואלקטריות משמשים במקלטי רדיו ומשדרים, בראשי טנדר ובסונאר. גבישים מסוימים מווסתים את קרני האור, בעוד שאחרים מייצרים אור בהשפעת מתח מופעל. רשימת השימושים לקריסטלים כבר די ארוכה והיא הולכת וגדלה כל הזמן.

גבישים מלאכותיים.במשך זמן רב, האדם חלם לסנתז אבנים יקרות כמו אלה שנמצאות בטבע. עד המאה ה-20 ניסיונות כאלה לא צלחו. אבל בשנת 1902הצליח להשיג אבני אודם ואבני ספיר, בעל תכונות של אבנים טבעיות. מאוחר יותר, בסוף שנות הארבעים היואמרלדים מסונתזים, ובשנת 1955 חברת ג'נרל אלקטריק והמכון הפיזי של האקדמיה למדעים של ברית המועצות דיווחו על הייצוריהלומים מלאכותיים.

צרכים טכנולוגיים רבים עבור גבישים עוררו מחקר על שיטות לגידול גבישים בעלי תכונות כימיות, פיזיקליות וחשמליות ידועות מראש. מאמצי החוקרים לא היו לשווא, ונמצאו שיטות לגדל גבישים גדולים של מאות חומרים, שלרבים מהם אין אנלוגי טבעי. בטבע, לעתים קרובות ישנם גופים מוצקים בעלי צורה של פוליהדרה רגילה. גופים כאלה נקראו קריסטלים. חקר התכונות הפיזיקליות של גבישים הראה שצורה נכונה גיאומטרית אינה התכונה העיקרית שלהם.

זה תואם לחלוטין את העניין המדעי הנצחי של מדענים ברחבי העולם וכל תחומי הידע במושא מחקר זה. בסוף שנות ה-60 של המאה הקודמת החלה פריצת דרך מדעית רצינית בתחוםגבישים נוזליים, אשר הולידה את "מהפכת האינדיקטורים" להחלפת מנגנוני המצביע באמצעים לתצוגה ויזואלית של מידע. מאוחר יותר, המושג גביש ביולוגי (DNA, וירוסים וכו') נכנס למדע, ובשנות ה-80 של המאה העשרים - גביש פוטוני.

1. חלק מעשי

1. גידול קריסטלים בבית

גידול גבישים הוא תהליך מאוד מעניין, אבל די ארוך וקפדני.

כדאי לדעת אילו תהליכים שולטים בצמיחתו; למה חומרים שוניםיוצרים גבישים צורות שונות, ויש שאינם יוצרים אותם כלל; מה צריך לעשות כדי להפוך אותם לגדולים ויפים.

ניסיתי למצוא תשובות לשאלות הללו בעבודה שלי.

אם ההתגבשות מתקדמת לאט מאוד, מתקבל גביש אחד גדול (או גביש בודד), אם הוא מהיר, אז מתקבלים רבים קטנים.

גידלתי גבישים בבית בדרכים שונות.

שיטה 1 . קירור תמיסה רוויה של נחושת גופרתית. ככל שהטמפרטורה יורדת, מסיסות החומרים פוחתת והם משקעים. ראשית, גרעיני גביש זעירים מופיעים בתמיסה ועל דפנות הכלי. כאשר הקירור איטי ואין זיהומים מוצקים בתמיסה, נוצרים גרעינים רבים, ובהדרגה הם הופכים לגבישים יפים בעלי צורה קבועה. עם קירור מהיר מופיעים גבישים קטנים רבים, כמעט לאף אחד מהם אין את הצורה הנכונה, כי רבים מהם גדלים והם מפריעים זה לזה.

כדי לגדל גביש מנחושת גופרתית, הכנתי תמיסה רוויה על:

1. לשם כך לקחתי מים חמימים, המסתי בהם ויטריול והוספתי עד שהוא הפסיק להתמוסס.

2. יוצקים דרך מסנן (גזה) לכלי נקי אחר. שפכתי מים רותחים על המיכל כדי למנוע התגבשות מהירה של התמיסה על הקירות המלוכלכים.

3. הכינו את הזרע.

4. קשרתי אותו לחוט והורדתי אותו לתמיסה.

על מנת שהגביש יגדל באופן שווה מכל הצדדים, עדיף להשאיר את הזרע (גביש קטן) תלוי בתמיסה. לשם כך, הכנתי מגשר ממוט זכוכית. אגב, רצוי לקחת חוט חלק ודק, אולי משי, כדי שלא יווצרו עליו גבישים קטנים מיותרים. לאחר מכן, שמתי את התמיסה שלי במקום חמים. קירור איטי חשוב מאוד (כדי לקבל גביש גדול). ניתן לראות התגבשות תוך מספר שעות. מעת לעת אתה צריך לשנות או לעדכן את התמיסה הרוויה, וגם לנקות גבישים קטנים מהחוט. (נספח 1)

שיטה 2 - הסרה הדרגתית של מים מתמיסה רוויה.

במקרה זה, ככל שהמים מוסרים לאט יותר, כך התוצאה טובה יותר. השארתי כלי פתוח עם תמיסה של מלח שולחן ( מלח שולחן) בטמפרטורת החדר למשך 14 יום, מכסה אותו בדף נייר - המים התאדו לאט, ואבק לא נכנס לתמיסה. הגביש הגדל הושעה בתמיסה רוויה על חוט חזק דק. הקריסטל התברר כגדול, אך חסר צורה - אמורפי. (נספח 1)

גידול קריסטלים הוא תהליך מעניין, אך הוא מצריך גישה זהירה וזהירה לעבודה שלך. תיאורטית, גודל הקריסטל שניתן לגדל כך בבית הוא בלתי מוגבל. ישנם מקרים בהם חובבים קיבלו גבישים בגודל כזה שניתן היה להרים אותם רק בעזרת חבריהם.

אבל, למרבה הצער, יש כמה מוזרויות של האחסון שלהם. לדוגמה, אם גביש אלום נשאר פתוח באוויר יבש, הוא יאבד בהדרגה את המים שהוא מכיל ויהפוך לאבקה אפורה לא בולטת. כדי להגן עליו מפני הרס, אתה יכול לצפות אותו בלכה חסרת צבע. נחושת גופרתית ומלח שולחני יציבים יותר וניתן לעבוד איתם בבטחה.

בשנה שעברה, בכיתה ז', בשיעור כימיה, תוך כדי לימוד הנושא "תופעות המתרחשות עם חומרים", גידלנו גבישים, אנשים רבים לא הצליחו בניסוי זה. השנה אמרתי לילדי כיתה ז' איך עושים את המשימה הזו נכון וזה מה שהם עשו (ראה נספח 2).

סיכום

את כל תכונות גשמיות, שבזכותם גבישים נמצאים בשימוש נרחב כל כך, תלויים במבנה שלהם - הסריג המרחבי שלהם.

לצד גבישים במצב מוצק יש כיום שימוש נרחב בגבישים נוזליים, ובעתיד הקרוב נשתמש במכשירים הבנויים על גבישים פוטוניים.

בחרתי בשיטה המתאימה ביותר לגידול גבישים בבית ופידלתי גבישים של מלח ונחושת גופרתית. ככל שהגבישים גדלו, הוא ערך תצפיות ורשם שינויים.

קריסטלים הם יפים, אפשר לומר איזה נס, הם מושכים אותך; אומרים "איש נפש בדולח" על מישהו שיש לו נשמה טהורה. קריסטל פירושו לזרוח באור כמו יהלום. ואם אנחנו מדברים על גבישים עם גישה פילוסופית, אז אפשר לומר שזהו חומר המהווה קישור ביניים בין חומר חי לדומם. קריסטלים יכולים להיווצר, להזדקן ולהתמוטט. גביש, כאשר הוא גדל על זרע (על עובר), יורש את הפגמים של העובר הזה. אבל אם מדברים די ברצינות, עכשיו, אולי, אי אפשר לנקוב בדיסציפלינה אחת, לא תחום אחד של מדע וטכנולוגיה שיכול להסתדר בלי גבישים. הרופאים מתעניינים בסביבות שבהן מתרחשת התגבשות של אבנים בכליות, והרוקחים מתעניינים בטבליות שהן גבישים דחוסים. הספיגה והפירוק של טבליות תלוי באילו קצוות מכוסים המיקרו-גבישים הללו. ויטמינים, מעטפת המיאלין של עצבים, חלבונים ווירוסים הם כולם גבישים.

לקריסטל תכונות מופלאות; הוא מבצע מגוון פונקציות. תכונות אלו טבועות במבנה שלו, בעל מבנה סריג תלת מימדי. קריסטלוגרפיה היא לא מדע חדש. M.V. Lomonosov עומד במקורותיו. גידול גבישים התאפשר הודות למחקר של נתוני מינרלוגיה על היווצרות גבישים בתנאים טבעיים. על ידי לימוד טבעם של הגבישים, הם קבעו את ההרכב ממנו צמחו ואת התנאים לגדילתם. ועכשיו תהליכים אלה מחקים, משיגים גבישים עם מאפיינים מוגדרים. כימאים ופיזיקאים לוקחים חלק בייצור גבישים. אם הראשונים מפתחים טכנולוגיית צמיחה, האחרונים קובעים את תכונותיהם. האם ניתן להבחין בין גבישים מלאכותיים לבין טבעיים? לדוגמה, יהלום מלאכותי עדיין נחות מיהלום טבעי באיכותו, כולל הברק. יהלומים מלאכותיים אינם מעוררים שמחת תכשיטים, אך הם מתאימים למדי לשימוש בטכנולוגיה, ובמובן זה הם בשוויון נפש עם הטבעיים. שוב, מגדלים חצופים (מה שנקרא כימאים המגדלים גבישים מלאכותיים) למדו לגדל את המחטים הגבישיות המשובחות ביותר עם חוזק גבוה במיוחד. זה מושג על ידי מניפולציה של הכימיה של המדיום, הטמפרטורה, הלחץ והחשיפה לתנאים נוספים אחרים. וזו כבר אומנות שלמה, יצירתיות, שליטה - המדעים המדויקים לא יעזרו כאן.

הנושא "קריסטלים" רלוונטי, ואם תתעמק בו ותעמיק, הוא יעניין את כולם, הוא ייתן תשובות לשאלות רבות, והכי חשוב - השימוש הבלתי מוגבל בקריסטלים. קריסטלים הם מסתוריים במהותם וכל כך יוצאי דופן שבעבודתי רק סיפרתי חלק קטןמה ידוע על גבישים והיישומים הנוכחיים שלהם. יכול להיות שמצב החומר הגבישי הוא הצעד שאיחד את העולם הבלתי אורגני עם עולם החומר החי. עתיד הטכנולוגיות העדכניות ביותרשייך לגבישים ואגרגטים גבישיים!

על סמך המחקר שלי הגעתי למסקנות הבאות:מסקנות:

• קריסטלים שגדלו באופן מלאכותי משמשים במגוון רחב של תחומים: רפואה, הנדסת רדיו, בניית מטוסים, אופטיקה ועוד רבים אחרים.
• התקופה להשגת גבישים מלאכותיים קצרה בהרבה מתהליך היווצרותם הטבעית. מה שהופך אותם לנגישים יותר לשימוש.
• אתה יכול לגדל קריסטלים בבית אפילו בזמן קצר.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

1. כִּימִיָה. קורס מבוא. כיתה ז': חינוכית. הטבה / O.S. Gabrielyan, I.G. אוסטרומוב, א.ק. אחלבינין. – מהדורה 6, M.: Bustard, 2011.
2. כִּימִיָה. כיתה ז': חוברת עבודה עבור ספר לימוד O.S. Gabrielyan וחב' "כימיה. קורס מבוא. כיתה ז'/ O.S. Gabrielyan, G.A. שיפרבה. – מהדורה שלישית, - M.: Bustard, 2011.
3. Landau L.D., Kitaygorodsky A.I. פיזיקה לכולם, ספר 2. מולקולות. - מ', 1978.
4. מילון אנציקלופדי של כימאי צעיר. / Comp. V.A. קריצמן, V.V. Stanzo.-M., 1982.
5. אנציקלופדיה לילדים. כרך 4. גיאולוגיה. / Comp. רחוב. Ismailova.-M., 1995.
6. משאבי אינטרנט:

http://www.krugosvet.ru - אנציקלופדיה מסביב לעולם.

http://ru.wikipedia.org/ - אנציקלופדיה של ויקיפדיה.

http://www.kristallikov.net/page6.html - איך לגדל קריסטל.

נספח 1.

יומן תצפית

נספח 2

קריסטלים שגדלו על ידי תלמידי כיתה ז'

כתוביות שקופיות:

יישומים של גבישים
קישוטים
עדשות
הכינו את הזרע

יַעַד
: לקבוע את תחומי היישום העיקריים של גבישים מלאכותיים ולבדוק באופן ניסיוני את האפשרות לגדל גבישים של מלח שולחן וסולפט נחושת ללא שימוש בציוד מיוחד.
משימות:

אסוף חומר על גבישים ותכונותיהם.
ערכו ניסויים בגידול גבישים של גופרת נחושת ומלח שולחן.
שיטת חומר על גבישים: תכונות פיזיקליות של גבישים ויישומים שלהם.
צור מצגת "קריסטלים והיישומים שלהם".
2. עקירה של מתכות מתמיסות מלח בעזרת מתכות פעילות יותר.
העביר את התמיסה דרך מסנן
תודה לך על תשומת הלב
יישומים עיקריים של גבישים מלאכותיים
הושלם על ידי תלמיד כיתה ח'
פטיסוב ניקולאי
מְפַקֵחַ
סיזוצ'נקו
א.י. ,
מורה לפיזיקה
החינוך התיכוני העירוני
מוֹסָד
"חינוך כללי בסיסי
בית ספר מס' 24"
נובוקוזנצק, 2014
מסקנות
גבישים שגדלו באופן מלאכותי משמשים במגוון תחומים: רפואה, הנדסת רדיו,
מכונית-מטוס
מבנה, אופטיקה ועוד רבים אחרים.
התקופה להשגת גבישים מלאכותיים קצרה בהרבה מתהליך היווצרותם הטבעית. מה שהופך אותם לנגישים יותר לשימוש.
אתה יכול לגדל קריסטלים בבית אפילו בזמן קצר.
שיטות גידול קריסטל
שיטה
צ'וקרלסקי
- כור היתוך
שיטה:
להמיס
חומר שממנו
אמור להתגבש
אבנים מונחות במחסן חסין אש
מַצרֵף
עשוי ממתכת עקשנית (פלטינה, רודיום,
אירידיום
, מוליבדן או טונגסטן) ומחומם פנימה
תדר גבוה
מַשׁרָן.
(אבני חן: אודם)
כור היתוך חרס
גידול קריסטלים בבית
שיטה 1
: קירור איטי של תמיסה רוויה
הכנת פתרון רווי-על
פוליקריסטלים
מונו-גבישים
קריסטלים שגדלו על ידי תלמידי כיתה ז'
גבישים נוזליים
קריסטלים
- אלה מוצקים
חומרים,

בעל טבעי
צורה חיצונית
פוליהדרה סימטרית רגילה
, מבוסס
עַל
הפנימי שלהם
מִבְנֶה
דיודות מוליכים למחצה, טרנזיסטורים, פאנלים סולאריים
שיטה 2:
הסרה הדרגתית של מים מתמיסה רוויה

IN
במקרה זה, ככל שהמים מוסרים לאט יותר, כך התוצאה טובה יותר.

אתה צריך לעזוב את הכלי
עם פתרון שולחן
מלח,
מכסים אותו בדף נייר, תוך כדי מים
מתאדה
לאט, אבל האבק לא נכנס לתמיסה
להיטים.

גָבִישׁ
זה יצא גדול, אבל חסר צורה - אמורפי.

כשחיים על כדור הארץ המורכב מסלעים גבישיים, אנחנו, כמובן, לא יכולים לברוח מבעיית הגבישיות: אנחנו הולכים על גבישים, בונים עם גבישים, מעבדים גבישים במפעלים, מגדלים אותם במעבדות, עושים בהם שימוש נרחב בטכנולוגיה ובמדע, אוכלים. גבישים, ומקבלים טיפול בהם... מדע הקריסטלוגרפיה חוקר את מגוון הגבישים. היא בוחנת באופן מקיף חומרים גבישיים, חוקרת את תכונותיהם ומבנהם. בימי קדם, קריסטלים נחשבו נדירים. אכן, גילוי של גבישים הומוגניים גדולים בטבע היא תופעה נדירה. עם זאת, חומרים גבישיים עדינים הם נפוצים למדי. לדוגמה, כמעט כל הסלעים: גרניט, אבן חול, אבן גיר הם גבישיים. ככל ששיטות המחקר השתפרו, חומרים שנחשבו בעבר אמורפיים התבררו כגבישים. עכשיו אנחנו יודעים שאפילו חלקים מסוימים בגוף הם גבישיים, למשל, קרנית העין, ויטמינים, מעטפת המלין של העצבים הם גבישים. הדרך הארוכה של החיפושים והתגליות, ממדידת צורתם החיצונית של גבישים ועד לעומק המבנה האטומי שלהם, טרם הושלמה. אבל כעת חוקרים למדו היטב את המבנה שלו ולומדים לשלוט בתכונות הגבישים.

קריסטלים הם יפים, אפשר לומר איזה נס, הם מושכים אותך; אומרים "איש נפש בדולח" על מישהו שיש לו נשמה טהורה. קריסטל פירושו לזרוח באור, כמו יהלום... ואם מדברים על גבישים בעלי גישה פילוסופית, אז אפשר לומר שזהו חומר שמהווה חוליית ביניים בין חומר חי לדומם. קריסטלים יכולים להיווצר, להזדקן ולהתמוטט. גביש, כאשר הוא גדל על זרע (על עובר), יורש את הפגמים של העובר הזה. באופן כללי אפשר לתת הרבה דוגמאות שמכניסות למצב רוח פילוסופי כזה, אם כי כמובן יש כאן הרבה רוע... למשל, בטלוויזיה אפשר לשמוע כיום על הקשר הישיר בין מידת סדר המים מולקולות ומילים, עם מוזיקה, והמים משתנים בהתאם למחשבות, במצב הבריאותי של המתבונן. אני לא לוקח את זה ברצינות. למעשה, יש הרבה קשקושים והשערות סביב המדע. אבל התפילה מתווכת, פועלת באמצעות רוח הקודש ואין צורך לערבב אותה גישה מדעיתודברים רוחניים.

אבל אם מדברים די ברצינות, עכשיו אולי אי אפשר למנות דיסציפלינה אחת, לא תחום אחד של מדע וטכנולוגיה שיכול להסתדר בלי גבישים. כשעבדתי, רופאים נהרו אליי והראו לי אבנים בכליות של חולים: הם התעניינו בסביבות שבהן התרחשה היווצרות גבישים. וביקרנו הרבה רוקחים, כי טבליות הן גבישים דחוסים. הספיגה והפירוק של טבליות תלוי באילו קצוות מכוסים המיקרו-גבישים הללו. ויטמינים, מעטפת המיאלין של עצבים, חלבונים ווירוסים הם כולם גבישים. וההתייעצות שלנו הביאו סיפוק רב, וענינו על שאלות שעלו...

לקריסטל תכונות מופלאות; הוא מבצע מגוון פונקציות. תכונות אלו טבועות במבנה שלו, בעל מבנה סריג תלת מימדי.

דוגמה לשימוש בקריסטלים היא גביש הקוורץ המשמש במכשירי טלפון. אם לוחית קוורץ מושפעת מכנית, יתעורר בה מטען חשמלי בכיוון המתאים. בצינור המיקרופון, קוורץ ממיר תנודות אוויר מכניות הנגרמות על ידי הרמקול לתנודות חשמליות. רעידות חשמליות במכשיר של המנוי שלך מומרות לתנודות תנודות, ובהתאם לכך הוא שומע דיבור.

בהיותו סריג, הגביש הוא בעל פנים וכל פנים, כמו אישיות, הוא ייחודי. אם פנים ארוזות בצפיפות בסריג עם חלקיקי חומר (אטומים או מולקולות), אז זה פנים שגדל לאט מאוד. למשל, יהלום. לפנים יש צורה של אוקטהדרון, הם עמוסים בצפיפות רבה באטומי פחמן, ובשל כך הם שונים בזוהר ובחוזק.

קריסטלוגרפיה היא לא מדע חדש. M.V. Lomonosov עומד במקורותיו. אבל גידול גבישים מלאכותיים הוא עניין מאוחר יותר. ספרו הפופולרי של שובניקוב "היווצרות הקריסטלים" פורסם ב-1947. תרגול מדעי זה צמח מתוך מינרלוגיה, מדע הגבישים והמוצקים האמורפיים. גידול גבישים התאפשר הודות למחקר של נתוני מינרלוגיה על היווצרות גבישים בתנאים טבעיים. על ידי לימוד טבעם של הגבישים, הם קבעו את ההרכב ממנו צמחו ואת התנאים לגדילתם. ועכשיו תהליכים אלה מחקים, משיגים גבישים עם מאפיינים מוגדרים. כימאים ופיזיקאים לוקחים חלק בייצור גבישים. אם הראשונים מפתחים טכנולוגיית צמיחה, האחרונים קובעים את תכונותיהם. האם ניתן להבחין בין גבישים מלאכותיים לבין טבעיים? הנה השאלה. ובכן, למשל, יהלום מלאכותי עדיין נחות מיהלום טבעי באיכותו, כולל בזוהר. יהלומים מלאכותיים אינם מעוררים שמחת תכשיטים, אך הם מתאימים למדי לשימוש בטכנולוגיה, ובמובן זה הם בשוויון נפש עם הטבעיים. שוב, מגדלים חצופים (מה שנקרא כימאים המגדלים גבישים מלאכותיים) למדו לגדל את המחטים הגבישיות המשובחות ביותר עם חוזק גבוה במיוחד. זה מושג על ידי מניפולציה של הכימיה של המדיום, הטמפרטורה, הלחץ והחשיפה לתנאים נוספים אחרים. וזו כבר אומנות שלמה, יצירתיות, מיומנות - המדעים המדויקים לא יעזרו כאן, הם עובדים גרוע בתחום הזה. האקדמאי המנוח ניקולאי וסילייביץ' בלוב אמר שאמנות גידול הקריסטל שייכת למומחה שיש לו תחושה חדה של הגביש.

יישומים של גבישים במדע וטכנולוגיה היישומים של גבישים במדע ובטכנולוגיה הם כה רבים ומגוונים עד שקשה לפרט אותם.

יהלום המינרלים הטבעיים הקשים והנדירים ביותר, יהלום. כיום, יהלום הוא בעיקר אבן פועל, לא אבן קישוט.

בשל קשיותו יוצאת הדופן, היהלום ממלא תפקיד עצום בטכנולוגיה. מסורי יהלום משמשים לחיתוך אבנים. מסור יהלום הוא דיסק פלדה מסתובב גדול (בקוטר של עד 2 מטר), שבשוליה נעשים חתכים או חריצים. אבקת יהלומים עדינה מעורבת עם סוג של חומר דבק משופשפת לתוך החתכים הללו. דיסק כזה, מסתובב במהירות גבוהה, מנסר במהירות כל אבן.

ליהלום יש חשיבות עצומה בעת קידוח סלעים ובפעולות כרייה. נקודות יהלום מוכנסות לכלי חריטה, מכונות חלוקה, מכשירי בדיקת קשיות ומקדחות לאבן ומתכת. אבקת יהלומים משמשת לטחינת וליטוש אבנים קשות, פלדה מוקשה, סגסוגות קשות וסופר-קשות. את היהלום עצמו ניתן לחתוך, ללטש ולחרוט ביהלום בלבד. חלקי המנוע הקריטיים ביותר בייצור כלי רכב ומטוסים מעובדים באמצעות חותכי יהלומים ומקדחות.

רובי וספיר הם בין האבנים היפות והיקרות שבין האבנים היקרות. לכל האבנים הללו תכונות אחרות, צנועות יותר, אך שימושיות. אודם אדום בדם וספיר כחול הם אחים, הם בדרך כלל אותו מינרל קורונדום, תחמוצת אלומיניום A 12 O 3. ההבדל בצבע נוצר עקב זיהומים קטנים מאוד בתחמוצת אלומיניום: תוספת לא משמעותית של כרום הופכת קורונדום חסר צבע לדם אודם אדום, תחמוצת טיטניום לספיר. יש קורונדומים של צבעים אחרים. יש להם גם אח צנוע, לא ברור: אמרי קורונדום חום, אטום, עדין, המשמש לניקוי המתכת שממנה עשוי נייר זכוכית. קורונדום, על כל סוגיו, היא אחת האבנים הקשות ביותר על פני כדור הארץ, הקשה ביותר אחרי יהלום.

כל תעשיית השעונים פועלת על רובי מלאכותי. במפעלי מוליכים למחצה, המעגלים המשובחים ביותר נמשכים עם מחטי אודם. בטקסטיל ו תעשייה כימיתמובילי חוטי רובי מושכים חוטים מסיבים מלאכותיים, ניילון וניילון.

קרן לייזר עוצמתית עם עוצמה אדירה. הוא נשרף בקלות דרך מתכת, מרתך חוטי מתכת, נשרף דרך צינורות מתכת וקודח את החורים הדקים ביותר בסגסוגות קשות ויהלומים. פונקציות אלו מבוצעות על ידי לייזר מוצק, המשתמש באודם, נופך ונאודיט. בניתוחי עיניים משתמשים לרוב בלייזרי ניאודיין ובלייזרי אודם. במערכות קרקעיות לטווח קצר, משתמשים לעתים קרובות בלייזרי הזרקת גליום ארסניד.

צור, אמטיסט, ג'ספר, אופל, כלקדוני הם כולם זנים של קוורץ. גרגירים קטנים של קוורץ יוצרים חול.

והזן היפה והנפלא ביותר של קוורץ הוא גביש סלע, ​​כלומר גבישי קוורץ שקופים. לכן, עדשות, מנסרות וחלקים אחרים של מכשירים אופטיים עשויים מקוורץ שקוף. התכונות החשמליות של הקוורץ מדהימות במיוחד. אם אתה דוחס או מותח גביש קוורץ, מטענים חשמליים מופיעים בקצוות שלו. זהו האפקט הפיאזואלקטרי בגבישים.

כיום, לא רק קוורץ משמש כחומר פיזואלקטרי, אלא גם חומרים רבים אחרים, בעיקר מסונתזים באופן מלאכותי: מלח סינתטי, בריום טיטנאט, אשלגן ואמוניום דימימן פוספטים (KDA ו-ADR) ועוד רבים אחרים. גבישים פיזואלקטריים נמצאים בשימוש נרחב לשחזור, הקלטה והעברת צליל.

ישנן גם שיטות פיזואלקטריות למדידת לחץ דם כלי דםבני אדם ולחץ המיצים בגבעולים ובגזעים של צמחים. לוחות פיזואלקטריים משמשים למדידת למשל את הלחץ בקנה של אקדח ארטילרי בעת ירי, הלחץ ברגע פיצוץ הפצצה והלחץ המיידי בצילינדרים של המנוע בעת פיצוץ גזים חמים בהם.

התעשייה האדקטרו-אופטית היא תעשיית הקריסטלים שאין להם מרכז סימטריה. תעשייה זו היא מאוד גדולה ומגוונת; המפעלים שלה גדלים ומעבדים מאות סוגי גבישים לשימוש באופטיקה, אקוסטיקה, רדיו אלקטרוניקה וטכנולוגיית לייזר.

החומר הפולי-גבישי פולארויד מצא את השימוש שלו גם בטכנולוגיה. פולארויד הוא סרט שקוף דק, מלא לחלוטין בגבישים זעירים בצורת מחט שקוף של חומר שמפרק את האור בשנית ומקטב אותו. כל הגבישים ממוקמים במקביל זה לזה, כך שכולם מקטבים באופן שווה את האור העובר דרך הסרט. סרטי פולארויד משמשים במשקפי פולארויד. פולארואידים מבטלים את בוהק האור המוחזר, ומאפשרים לכל שאר האור לעבור דרכו. הם הכרחיים עבור חוקרי הקוטב, שצריכים להסתכל כל הזמן על ההשתקפות המסנוורת של קרני השמש משדה שלג קפוא.

משקפי פולארויד יסייעו במניעת התנגשויות עם מכוניות מתקרבות, מה שקורה לעיתים קרובות מכיוון שהאורות של המכונית המתקרבת מסנוורים את הנהג, והוא לא רואה את המכונית הזו. אם שמשות המכוניות והמשקפיים של פנסי הרכב עשויים מפולארויד, ושני שדות ה-Roid מסובבים כך שהצירים האופטיים שלהם מוזזים, אז השמשה הקדמית לא תכניס את האור של פנסי מכונית מתקרבת, וכן "יכבה את זה".

קריסטלים מילאו תפקיד חשוב בחידושים טכניים רבים של המאה ה-20. גבישים מסוימים יוצרים מטען חשמלי כאשר הם מעוותים. היישום המשמעותי הראשון שלהם היה ייצור מתנדים בתדר רדיו מיוצב על ידי גבישי קוורץ. באמצעות אילוץ לוחית קוורץ לרטוט בשדה החשמלי של מעגל נדנוד בתדר רדיו, ניתן לייצב את התדר הקולט או המשדר.

מכשירי מוליכים למחצה, שחוללו מהפכה באלקטרוניקה, עשויים מחומרים גבישיים, בעיקר סיליקון וגרמניום. במקרה זה, זיהומי סגסוגת המוכנסים לסריג הגביש ממלאים תפקיד חשוב. דיודות מוליכים למחצה משמשות במחשבים ומערכות תקשורת, טרנזיסטורים החליפו צינורות ואקום בהנדסת רדיו, ופאנלים סולאריים המוצבים על פני השטח החיצוניים של החללית ממירים אנרגיית שמש לאנרגיה חשמלית. מוליכים למחצה נמצאים בשימוש נרחב גם בממירי AC-DC.

קריסטלים משמשים גם בחלק מהמאזרים להגברת גלי מיקרוגל ובלייזרים להגברת גלי האור. קריסטלים בעלי תכונות פיזואלקטריות משמשים במקלטי רדיו ומשדרים, בראשי טנדר ובסונאר. גבישים מסוימים מווסתים את קרני האור, בעוד שאחרים מייצרים אור בהשפעת מתח מופעל. רשימת השימושים לקריסטלים כבר די ארוכה והיא הולכת וגדלה כל הזמן.

שלח את העבודה הטובה שלך במאגר הידע הוא פשוט. השתמש בטופס למטה

סטודנטים, סטודנטים לתארים מתקדמים, מדענים צעירים המשתמשים בבסיס הידע בלימודיהם ובעבודתם יהיו אסירי תודה לכם מאוד.

פורסם ב http://www.allbest.ru/

מחקר

גבישים והיישומים שלהם

מחבר העבודה:קריבושייב יבגני

תלמיד 7 "ב" כיתת מבוסוש מס' 1

זוויטינסק, מחוז עמור

ראש עבודה: קונצ'נקו נ.ס.

מורה לפיזיקה MBOUSOSH מס' 1

זוויטינסק, מחוז עמור

זוויטינסק

2013

• מבוא
• 1. קריסטל. תכונותיו, מבנהו וצורתו
• 2. גבישים נוזליים
• 3. יישום של LCD
• 4. יישום גבישים במדע וטכנולוגיה
• 5. חלק מעשי
• סיכום
• בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה
• מבוא
• הרלוונטיות של העבודה:
• מאחר שקריסטלים נמצאים בשימוש נרחב במדע ובטכנולוגיה, קשה לנקוב בשמות של ענף ייצור שבו לא נעשה שימוש בקריסטלים. לכן, הכרת והבנת תכונות הקריסטלים חשובה מאוד לכל אדם.
• מטרת המחקר: גידול קריסטל מפתרון בבית, לימוד היישומים המעשיים של גבישים במדע ובטכנולוגיה.
• משימות:
• 1. לימוד תורת הגבישים.
• 2. לימוד חומר על גידול גביש בתנאים רגילים ובתנאי מעבדה.
• 3.תצפית על היווצרות גבישים.
• 4.תיאור תצפיות.
• 5. לימוד יישום הקריסטלים בחיים המודרניים.

1. קריסטל. תכונותיו, מבנהו וצורתו

מקור המילה "קריסטל" מיוונית " קרוסטלוס", כלומר, "קרח". מוצקים שהאטומים או המולקולות שלהם יוצרים מבנה מחזורי מסודר (סריג גביש).

היווצרות קריסטל.

גבישים נוצרים בשלוש דרכים: מהמסה, מתמיסה ומאדים. דוגמה להתגבשות מהמסה היא היווצרות קרח ממים. מעבדה לגידול נוזל קריסטל

בעולם שסביבנו, לעתים קרובות ניתן לצפות בהיווצרות גבישים ישירות מסביבת גז, מתמיסות ומתוך נמס. בליל כפור שקט תחת שמיים בהירים, באור הבוהק של הירח או פנס, אנו רואים לפעמים פתיתי כפור יורדים לאיטם מנצנצים בניצוצות. אלו הם גבישי קרח דמויי צלחת שנוצרים ממש לידנו מאוויר לח ומקורר.

מִבְנֶה מוצקיםתלוי בתנאים שבהם מתרחש המעבר מנוזל למוצק. אם מעבר כזה מתרחש מהר מאוד, למשל, עם קירור חד של הנוזל, אז לחלקיקים אין זמן להתיישר במבנה הנכון ונוצר גוף גבישי עדין. כאשר הנוזל מתקרר באיטיות, מתקבלים גבישים גדולים ובעלי צורה קבועה. במקרים מסוימים, על מנת שחומר יתגבש, יש לשמור אותו בטמפרטורות שונות. לחץ חיצוני משפיע גם על צמיחת הגבישים. בנוסף, חלק נכבד מהגבישים שעברו חיתוך מושלם בעבר הרחוק הצליחו לאבד אותו בהשפעת מים, רוח וחיכוך עם מוצקים אחרים. לפיכך, גרגרים שקופים מעוגלים רבים שניתן למצוא בחול החוף הם גבישי קוורץ שאיבדו את הקצוות שלהם כתוצאה מחיכוך ממושך אחד נגד השני.

מבנה קריסטל

מגוון הגבישים בצורתם גדול מאוד.

גבישים יכולים להיות בין ארבע לכמה מאות היבטים. אבל יחד עם זאת, יש להם תכונה יוצאת דופן - לא משנה מה הגודל, הצורה ומספר הפנים של אותו גביש, כל הפנים השטוחים מצטלבים זה עם זה בזוויות מסוימות. הזוויות בין הפנים המתאימות תמיד זהות. הצורה מושפעת מגורמים כמו טמפרטורה, לחץ, תדירות, ריכוז וכיוון התנועה של התמיסה. לכן, גבישים של אותו חומר יכולים להפגין מגוון רחב של צורות.

גבישי מלח סלעים, למשל, יכולים להיות בעלי צורה של קובייה, מקבילית, פריזמה או גוף בעל צורה מורכבת יותר, אבל פניהם תמיד מצטלבים בזוויות ישרות. פני הקוורץ מעוצבים כמו משושים לא סדירים, אך הזוויות בין הפנים תמיד זהות - 120°.

חוק קביעות הזוויות, שהתגלה ב-1669 על ידי הדני ניקולאי סטנו, הוא החוק החשוב ביותר של מדע הגבישים - קריסטלוגרפיה.

למדידת הזוויות בין פני הגבישים יש חשיבות מעשית גדולה מאוד, שכן מתוצאות המדידות הללו ניתן לקבוע במקרים רבים את אופי המינרל בצורה מהימנה.

המכשיר הפשוט ביותר למדידת זוויות גביש הוא גוניומטר מיושם.

סוגי גבישים

בנוסף, מבחינים בין גבישים בודדים לפולי-גבישים.

גביש יחיד הוא מונוליט עם סריג גביש יחיד בלתי מופרע. קריסטלים בודדים טבעיים מידות גדולותנדירים מאוד.

גבישים בודדים כוללים קוורץ, יהלום, אודם ואבנים יקרות רבות אחרות.

רוב המוצקים הגבישיים הם רב גבישיים, כלומר, הם מורכבים מגבישים קטנים רבים, לעתים נראים רק בהגדלה גבוהה.

כל המתכות הן פוליקריסטלים.

2. גבישים נוזליים

קריסטל נוזלי - זה תנאי מיוחדחומרים המתווכים בין מצב נוזלי למוצק. בנוזל, מולקולות יכולות להסתובב בחופשיות ולנוע לכל כיוון. בגביש נוזלי יש מידה מסוימת של סדר גיאומטרי בסידור המולקולות, אך מותר גם חופש תנועה מסוים.

העקביות של גבישים נוזליים יכולה להיות שונה - מנוזל זורם בקלות לדמוי משחה. לגבישים נוזליים תכונות אופטיות יוצאות דופן, המשמשות בטכנולוגיה.גבישים נוזליים נוצרים ממולקולות בעלות צורות גיאומטריות שונות. כמו צבע, שקיפות וכו'. יישומים רבים של גבישים נוזליים מבוססים על כל זה.

3. יישום של LCD

סידור המולקולות בגבישים נוזליים משתנה בהשפעת גורמים כמו טמפרטורה, לחץ, חשמל ו שדה מגנטי; שינויים בסידור המולקולות מובילים לשינויים בתכונות אופטיות, כגון צבע, שקיפות ויכולת לסובב את מישור הקיטוב של האור המועבר. יישומים רבים של גבישים נוזליים מבוססים על כל זה. לדוגמה, התלות של צבע בטמפרטורה רגילה אבחון רפואי. על ידי מריחת חומרים מסוימים של גביש נוזלי על גופו של המטופל, הרופא יכול לזהות בקלות רקמות חולות על ידי שינויי צבע במקומות שבהם רקמות אלו מייצרות כמויות מוגברות של חום. תלות הטמפרטורה של הצבע מאפשרת לך גם לשלוט באיכות המוצרים מבלי להרוס אותם. אם מוצר מתכת מחומם, הפגם הפנימי שלו ישנה את התפלגות הטמפרטורה על פני השטח. פגמים אלו מזוהים על ידי שינויים בצבע החומר הגבישי הנוזלי המוחל על פני השטח.

סרטים דקים של גבישים נוזליים הדחוסים בין כוסות או יריעות פלסטיק מצאו שימוש נרחב כמכשירי חיווי. גבישים נוזליים נמצאים בשימוש נרחב בייצור שָׁעוֹן יָדומחשבונים קטנים. נוצרות טלוויזיות שטוחות עם מסכי גביש נוזלי דקים.

4. יישום גבישים במדע וטכנולוגיה

כיום, לקריסטלים יש יישומים רחבים מאוד במדע, טכנולוגיה ורפואה.

מסורי יהלום משמשים לחיתוך אבנים. מסור יהלום הוא דיסק פלדה מסתובב גדול (בקוטר של עד 2 מטר), שבשוליה נעשים חתכים או חריצים. אבקת יהלומים עדינה מעורבת עם חומר דבק כלשהו משופשפת לתוך החתכים הללו. דיסק כזה, מסתובב במהירות גבוהה, מנסר במהירות כל אבן.

ליהלום יש חשיבות רבה בעת קידוח סלעים ובפעולות כרייה. נקודות יהלום מוכנסות לכלי חריטה, מכונות חלוקה, מכשירי בדיקת קשיות ומקדחות לאבן ומתכת. אבקת יהלומים משמשת לטחינת וליטוש אבנים קשות, פלדה מוקשה, סגסוגות קשות וסופר-קשות. את היהלום עצמו ניתן לחתוך, ללטש ולחרוט רק ביהלום עצמו. חלקי המנוע הקריטיים ביותר בייצור כלי רכב ומטוסים מעובדים באמצעות חותכי יהלומים ומקדחות.

ניתן להשתמש בקורונדום לקידוח, לטחון, ליטוש, חידוד אבן ומתכת. גלגלי שחיקה ואבני שחזה, אבקות שחיקה ומשחות עשויות מקורונדום ושמריר. במפעלי מוליכים למחצה, המעגלים המשובחים ביותר נמשכים עם מחטי אודם.

גרנט משמש גם בתעשיית השוחקים. אבקות טחינה, גלגלי טחינה ועור עשויים מגרנטים. לפעמים הם מחליפים אודם בייצור מכשירים.

עדשות, מנסרות וחלקים אחרים של מכשירים אופטיים עשויים מקוורץ שקוף. "שמש ההרים" המלאכותית היא מכשיר בשימוש נרחב ברפואה. כשהוא מופעל, המכשיר הזה פולט אור אולטרה סגול, הקרניים האלה מרפאות. המנורה במכשיר זה עשויה מזכוכית קוורץ. מנורת קוורץ משמשת לא רק ברפואה, אלא גם בכימיה אורגנית, במינרלוגיה, ועוזרת להבחין בין בולים ושטרות מזויפים לבין אמיתיים. גבישי סלע טהורים נטולי פגמים משמשים לייצור מנסרות, ספקטרוגרפים ולוחות מקטבים.

פלואוריט משמש לייצור עדשות לטלסקופים ומיקרוסקופים, לייצור מנסרות ספקטרוגרף ובמכשירים אופטיים אחרים.

5. חלק מעשי

גידול גבישי נחושת גופרתי.

נחושת סולפט היא פנטהידרט נחושת סולפט, שכן הגבישים הגדולים דומים לזכוכית כחולה צבעונית. נחושת גופרתית משמשת חַקלָאוּתלהדברת מזיקים ומחלות צמחים, בתעשייה בייצור סיבים מלאכותיים, צבעים אורגניים, צבעים מינרליים, כימיקלים ארסן.

שיטת גידול בבית:

1) ראשית, הכינו תמיסה של ויטריול מרוכז. לאחר מכן, מחממים מעט את התערובת כדי להבטיח פירוק מלא של המלח. לשם כך, הניחו את הכוס במחבת עם מים חמים.

2) יוצקים את התמיסה המרוכזת שהתקבלה לצנצנת או לכוס; נתלה שם גם "זרע" גבישי על חוט - גביש קטן מאותו מלח - כדי שיטבול בתמיסה. על ה"זרע" הזה תצמח התערוכה העתידית של אוסף הקריסטלים שלך.

3) הניחו את המיכל עם התמיסה פתוחה במקום חמים. כשהגביש גדל מספיק, הסר אותו מהתמיסה, יבש אותו עם מטלית רכה או מפית נייר, חתוך את החוט וכסה את קצוות הגביש בלכה חסרת צבע כדי להגן עליו מפני "בליה" באוויר.

תצפית על תהליך הגדילה של גבישי נחושת סולפט.

מלכתחילה, שפכנו תמיסת נחושת גופרתית לכוס וקשרנו זרע לחוט. והם הפילו את הגביש לתוך הכוס. כבר למחרת היה לנו פוליקריסטל גדול למדי, באורך של כ-2 סנטימטרים. הגביש עצמו היה מאוד לא אחיד, עם עמודים קטנים. ההתגבשות לא המשיכה הלאה, לא משנה כמה זמן חיכינו.

אבל לא עצרנו שם ויצרנו שני גבישים נוספים של נחושת גופרתית. לקחנו רק את הזרע מהעמוד של הגביש הכושל. בתמיסה אחת הטמפרטורה הייתה משתנה כל הזמן, בעוד שבכוס השנייה היא הייתה קבועה. לאחר כמה ימים, קיבלנו שני גבישים בודדים מלאים של נחושת גופרתית. התברר שיש להם קצוות חלקים, סימטריים לחלוטין. אז הבנתי שכדי ליצור גביש חלק צריך גם הזרע להיות חלק וסימטרי.

התבוננות בתהליך צמיחת הגבישים בתמיסות מלח תחת מיקרוסקופ.

בחינת גבישים במיקרוסקופ מעניינת מאוד, שכן ככל שהגביש "צעיר" יותר, כך צורתו סדירה יותר. לימוד גבישים תחת מיקרוסקופ אינו דורש זמן ומשאבים רבים: נדרשים רק כמה גרמים של מלח להכנת התמיסה, ולא לוקח הרבה זמן עד שהגביש יגדל.

כמה טיפות של תמיסה רוויה של מלחים שונים הוחלו על שקופית מיקרוסקופ. הזכוכית חוממה מעט עם מנורת רוח והונחה על במת המיקרוסקופ. על ידי הזזת השקופית והתאמת ההגדלה, השגנו מיקום כזה שהטיפה תפסה את כל שדה הראייה של המיקרוסקופ. לאחר פרק זמן קצר (כדקה), החלה התגבשות בשולי הטיפה, שם היא מתייבשת מהר יותר. הגבישים הקטנים שנוצרו יצרו קרום אטום מתמשך בקצוות הטיפה, שנראה כהה באור המועבר. בהדרגה, ממסת הגבישים הזו, החלו לצוץ קצוות בודדים של גבישים בודדים, מכוונים לתוך הטיפה, אשר, גדלה, יצרה צורות שונות. לרוב, מרכזי התגבשות חדשים בחלל הפנוי בתוך הטיפה, ככלל, לא התעוררו באופן ספונטני. לאחר זמן מה, כל שדה הראייה התמלא בקריסטלים, וההתגבשות כמעט הושלמה.

סיכום

לפיכך, קריסטלים הם אחת מיצירות הטבע היפות והמסתוריות ביותר. אנו חיים בעולם המורכב מקריסטלים, אנו בונים איתם, מעבדים אותם, אוכלים אותם, מרפאים איתם... מדע הקריסטלוגרפיה עוסק בחקר מגוון הגבישים. היא בוחנת באופן מקיף חומרים גבישיים, חוקרת את תכונותיהם ומבנהם. בימי קדם, קריסטלים נחשבו נדירים. אכן, גילוי של גבישים הומוגניים גדולים בטבע היא תופעה נדירה. עם זאת, חומרים גבישיים עדינים הם נפוצים למדי. לדוגמה, כמעט כל הסלעים: גרניט, אבן חול, אבן גיר הם גבישיים. אפילו חלקים מסוימים בגוף הם גבישיים, למשל, קרנית העין, ויטמינים ונדן העצבים. הדרך הארוכה של חיפושים ותגליות, ממדידת צורתם החיצונית של גבישים עמוק לתוך דקויות המבנה האטומי שלהם, טרם הושלמה. אבל כעת חוקרים למדו היטב את המבנה שלו ולומדים לשלוט בתכונות הגבישים.

כתוצאה מהעבודה שנעשתה, אני יכול להסיק את המסקנות הבאות:

1. גביש הוא מצב מוצק של חומר. יש לו צורה מסוימת ומספר מסוים של קצוות.

2. יש קריסטלים צבעים שונים, אבל הם בעיקר שקופים.

3. קריסטלים הם כלל לא דבר נדיר במוזיאון. קריסטלים מקיפים אותנו בכל מקום. המוצקים מהם אנו בונים בתים ומכינים מכונות, החומרים שאנו משתמשים בהם בחיי היומיום – כמעט כולם שייכים לקריסטלים. חול וגרניט, מלח שולחני וסוכר, יהלום ואזמרגד, נחושת וברזל - כל אלה הם גופים גבישיים.

4. היקרים ביותר מבין הגבישים הם אבני חן.

5. גידלתי בבית קריסטל מתמיסה רוויה של נחושת גופרתית.

כך הושגו המטרות והיעדים שציינתי בתחילת עבודתי. כתוצאה מהעבודה, מצאתי בניסוי ראיות להנחה שהניח הקריסטלוגרף האנגלי פרנק לגבי צמיחה מדרגת של גבישים.

העבודה שנעשתה הייתה מאוד מעניינת ומשעשעת. הייתי רוצה גם לגדל גבישים מחומרים אחרים, כי יש כל כך הרבה מהם סביבנו...

פורסם ב- Allbest.ru

מסמכים דומים

גבישים מוצקים: מבנה, צמיחה, תכונות. "נוכחות הסדר" באוריינטציה המרחבית של מולקולות כתכונה של גבישים נוזליים. אור מקוטב ליניארי. גבישים נמטיים, סמקטיים וכולסטריים. מושג כלליעל פרואלקטריק.

עבודה בקורס, נוסף 17/11/2012


דוגמאות לשימוש בגבישים בודדים. שבע מערכות גבישים: טריקליניות, מונוקליניות, מעוינות, טטרגונליות, מעוינות, משושה וקוביות. צורות פשוטותקריסטלים. השגת תמיסה על רוויה וגידול גביש.

מצגת, נוספה 04/09/2012


ההיסטוריה של גילוי גבישים נוזליים, תכונות של המבנה המולקולרי שלהם, מבנה. סיווג וסוגים של גבישים נוזליים, תכונותיהם, הערכת היתרונות והחסרונות של שימוש מעשי. שיטות לשליטה על גבישים נוזליים.

עבודה בקורס, נוסף 05/08/2012


מאפיינים כללייםתופעות פני השטח בגבישים נוזליים. התחשבות במאפיינים הייחודיים של גבישים נוזליים סמקטיים ודרגות הסדר השונות שלהם. לימוד האניזוטרופיה של התכונות הפיזיקליות של המזופאזה, מידת הסדר.

תקציר, נוסף 10/10/2015


מצב חומר גבישי נוזלי (מזומורפי). היווצרות שלב חדש. סוגי גבישים נוזליים: סמטיים, נמטיים וכולסטריים. גבישים נוזליים תרמוטרופיים וליוטרופיים. עבודתו של ד' פורלנדר, שתרמה לסינתזה של תרכובות.

מצגת, נוספה 27/12/2010


היסטוריה של גילוי גבישים נוזליים. הסיווג, המבנה והמבנה המולקולרי שלהם. גבישים נוזליים תרמוטרופיים: סוג סמקטי, נמטי וכולסטרי. גבישים נוזליים ליוטרופיים. אניזוטרופיה של תכונות פיזיקליות. כיצד לשלוט על גבישים נוזליים.

תקציר, נוסף 27/05/2010


מושג מבנה החומר והגורמים העיקריים המשפיעים על היווצרותו. המאפיינים העיקריים של חומרים אמורפיים וגבישים, סוגי סריג קריסטל. השפעת סוג הקשר על מבנה ומאפיינים של גבישים. המהות של איזומורפיזם ופולימורפיזם.

מבחן, נוסף 26/10/2010


תכונות פיזיקליות ופיזיקליות-כימיות של פריטים. מבנה של ספינל רגיל והפוך. סקירה כללית של שיטת הסינטר והכבישה החמה. גבישים מגנטיים בעלי מבנה משושה. יישום של פריטים ברדיו אלקטרוניקה וטכנולוגיית מחשבים.

עבודה בקורס, נוסף 12/12/2016


אפיטקסיה היא צמיחה מכוונת של גביש אחד על פני השטח של אחר (מצע). מחקר של צורות גבישי NaCl שנוצרו במהלך סובלימציה מתמיסה מימית; התכתבות מבנית של זוגות אפיטקסיאליים לאורך פרצופים צוברים ושורות בודדות.

עבודה בקורס, נוסף 04/04/2011


לימוד המושג, סוגי ודרכי היווצרותם של גבישים - מוצקים בהם אטומים מסודרים באופן סדיר, היוצרים סידור מרחבי תקופתי תלת מימדי - סריג גביש. היווצרות גבישים מהמסה, תמיסה, קיטור.

גבישים בודדים של מספר יסודות ורבים חומרים כימייםבעלי תכונות מכניות, חשמליות, מגנטיות ואופטיות יוצאות דופן. לדוגמה, יהלום קשה יותר מכל מינרל אחר שנמצא על פני כדור הארץ. גבישי קוורץ ונציץ הם בעלי מספר תכונות חשמליות המספקות להם יישום רחב בטכנולוגיה. גבישים של פלואוריט, טורמלין, ספון איסלנד, אודם ורבים אחרים משמשים לייצור מכשירים אופטיים.

למרבה הצער, בטבע, גבישים בודדים של רוב החומרים ללא סדקים, זיהומים ופגמים אחרים הם נדירים. זה הוביל לכך שאנשים רבים מכונים גבישים רבים אבני חן במשך אלפי שנים, יהלומים, אודם, ספיר, אמטיסט ואבנים יקרות אחרות במשך זמן רבהוערכו מאוד על ידי אנשים, בעיקר לא בגלל תכונות מכניות מיוחדות או פיזיקליות אחרות, אלא רק בגלל נדירותם.

התפתחות המדע והטכנולוגיה הובילה לעובדה שאבנים יקרות רבות או פשוט קריסטלים שנמצאים רק לעתים נדירות בטבע הפכו נחוצות מאוד לייצור חלקי מכשירים ומכונות, למחקר מדעי. הביקוש לגבישים רבים גדל עד כדי כך שאי אפשר היה לספק אותו על ידי הרחבת היקף הייצור של ישנים וחיפוש אחר מרבצים טבעיים חדשים.

בנוסף, ענפי טכנולוגיה רבים ובעיקר מחקר מדעי דורשים יותר ויותר גבישים בודדים בעלי טוהר כימי גבוה מאוד עם מבנה גבישי מושלם. גבישים המצויים בטבע אינם עומדים בדרישות אלו, שכן הם גדלים בתנאים רחוקים מאוד מלהיות אידאליים.

לפיכך, עלתה המשימה של פיתוח טכנולוגיה לייצור מלאכותי של גבישים בודדים של יסודות רבים ותרכובות כימיות.

התפתחות יחסית דרך פשוטההכנת "אבן חן" גורמת לה להפסיק להיות יקרה. זה מוסבר על ידי העובדה שרוב האבנים היקרות הן גבישים המופצים באופן נרחב בטבע. יסודות כימייםוקשרים. לפיכך, יהלום הוא גביש פחמן, אודם וספיר הם גבישי תחמוצת אלומיניום עם זיהומים שונים.

בואו נבחן את השיטות העיקריות לגידול גבישים בודדים. במבט ראשון, אולי נראה שהתגבשות מהמסה היא פשוטה מאוד. מספיק לחמם את החומר מעל נקודת ההיתוך שלו, להשיג נמס, ואז לקרר אותו. באופן עקרוני זו הדרך הנכונה, אבל אם לא יינקטו אמצעים מיוחדים, אז התרחיש הטוב ביותרתתקבל דגימה רב גבישית. ואם הניסוי מתבצע, למשל, עם קוורץ, גופרית, סלניום, סוכר, שבהתאם לקצב הקירור של הנמסים שלהם, יכולים להתמצק במצב גבישי או אמורפי, אז אין ערובה שגוף אמורפי לא יתקבל.

כדי לגדל גביש אחד, קירור איטי אינו מספיק. תחילה עליך לקרר אזור קטן אחד של ההיתוך ולהשיג "גרעין" של גביש בתוכו, ולאחר מכן, ברציפות, לקרר את ההמסה המקיפה את "הגרעין", לאפשר הגביש לצמוח לאורך כל נפח ההיתוך. תהליך זה ניתן להשיג על ידי הורדה איטית של כור היתוך המכיל את ההיתוך דרך פתח בתנור צינור אנכי. הגביש נוצר בתחתית כור ההיתוך, מכיוון שהוא נכנס לראשונה לאזור הגדול יותר טמפרטורות נמוכות, ולאחר מכן גדל בהדרגה לאורך כל נפח ההיתוך. החלק התחתון של כור ההיתוך עשוי צר במיוחד, מחודד אל חרוט, כך שניתן למצוא בו רק גרעין גבישי אחד.

שיטה זו משמשת לעתים קרובות לגידול גבישים של אבץ, כסף, אלומיניום, נחושת ומתכות אחרות, כמו גם נתרן כלורי, אשלגן ברומיד, ליתיום פלואוריד ומלחים אחרים המשמשים את התעשייה האופטית. ביום אחד אפשר לגדל גביש מלח סלע במשקל של כקילוגרם.

החיסרון של השיטה המתוארת הוא זיהום הגבישים על ידי חומר ההיתוך.

השיטה ללא כור ההיתוך של גידול גבישים מהמסה, המשמשת לגידול, למשל, קורונדום (אודם, ספיר), אינה כוללת את החיסרון הזה. אבקת תחמוצת האלומיניום המשובחת ביותר מדגנים בגודל 2-100 מיקרון נשפכת בזרם דק מההופר, עוברת להבת חמצן-מימן, נמסה ונופלת בצורת טיפות על מוט של חומר עקשן. הטמפרטורה של המוט נשמרת מעט מתחת לנקודת ההיתוך של תחמוצת אלומיניום (2030 מעלות צלזיוס). טיפות של תחמוצת אלומיניום מתקררות עליו ויוצרות קרום של מסת קורונדום סינטרת. מנגנון השעון מוריד באיטיות (10-20 מ"מ/שעה) את המוט, ועליו גדל בהדרגה גביש קורונדום לא חתוך, בצורת אגס הפוך, מה שנקרא בוולה.

כמו בטבע, השגת גבישים מתמיסה מסתכמת בשתי שיטות. הראשון שבהם מורכב באידוי איטי של הממס מתמיסה רוויה, והשני בירידה איטית בטמפרטורת התמיסה. השיטה השנייה משמשת לעתים קרובות יותר. מים, אלכוהול, חומצות, מלחים מותכים ומתכות משמשים כממיסים. חסרון בשיטות לגידול גבישים מתמיסה הוא האפשרות של זיהום הגבישים בחלקיקי ממס.

הגביש צומח מאותם אזורים של התמיסה העל-רוויה שמקיפים אותו מיד. כתוצאה מכך, הפתרון ליד הגביש מתברר כפחות רווי על מאשר רחוק ממנו. מכיוון שתמיסת על-רוויה כבדה יותר מתמיסה רוויה, תמיד יש זרימה כלפי מעלה של תמיסה "משומשת" מעל פני הגביש הגדל. ללא ערבוב כזה של התמיסה, צמיחת הגבישים תיפסק במהירות. לכן, לעתים קרובות מערבבים את התמיסה בנוסף או שהגביש מקובע על מחזיק מסתובב. זה מאפשר לך לגדל קריסטלים מתקדמים יותר.

ככל שקצב הצמיחה נמוך יותר, כך הגבישים המתקבלים טובים יותר. כלל זה חל על כל שיטות הגידול. גבישי סוכר ומלח שולחן ניתן להשיג בקלות מתמיסה מימית בבית. אבל, למרבה הצער, לא כל הגבישים ניתנים לגידול כל כך בקלות. לדוגמה, ייצור גבישי קוורץ מתמיסה מתרחש בטמפרטורה של 400 מעלות צלזיוס ולחץ של 1000 ב.

היישומים של גבישים במדע ובטכנולוגיה הם כה רבים ומגוונים עד שקשה לרשום אותם. לכן, נצמצם למספר דוגמאות.

הקשה והנדיר מבין המינרלים הטבעיים הוא יהלום. בכל ההיסטוריה של האנושות נכרו רק כ-150 טון ממנו, אם כי תעשיית כריית היהלומים העולמית מעסיקה כיום כמעט מיליון איש. כיום, יהלום הוא בעיקר אבן עבודה, לא אבן קישוט. כ-80% מכלל היהלומים הטבעיים שנכרו וכל היהלומים המלאכותיים משמשים בתעשייה. תפקידם של היהלומים ב טכנולוגיה מודרניתכל כך גדול שלדברי כלכלנים אמריקאים, הפסקת השימוש ביהלומים תוביל לצמצום במחצית של הקיבולת התעשייתית בארה"ב.

כ-80% מהיהלומים המשמשים בטכנולוגיה משמשים להשחזת כלים וחותכים של "סגסוגות סופר-קשות". יהלומים משמשים כאבנים תומכות (מיסבים) בכרונומטרים מעמד עליוןעבור כלי שיט ומכשירי ניווט מדויקים אחרים. מיסבי יהלום אינם מראים סימני בלאי גם לאחר 25,000,000 סיבובים.

מעט נחות מיהלום בקשיותו, הוא מתחרה בו, אך במגוון היישומים הטכניים, רובי - קורונדום אצילי, תחמוצת אלומיניום Al 2 O 3 עם תערובת צביעה של תחמוצת כרום. הייצור העולמי של אודם מלאכותי עולה על 100 גרם בשנה. מ-1 ק"ג של אודם סינטטי ניתן לייצר כ-40,000 אבני תמיכה לשעון. מוטות רובי התבררו כבלתי ניתנים להחלפה במפעלים המייצרים בדים מסיבים כימיים. כדי לייצר 1 מ' של בד סיבים מלאכותיים, נדרשים מאות אלפי מטרים של סיבים. מובילי חוט עשויים מהזכוכית הקשה ביותר נשחקים תוך מספר ימים כאשר סיבים מלאכותיים נמשכים דרכם, מובילי חוטי אגת יכולים להחזיק מעמד עד חודשיים, מובילי חוטי אודם מתגלים כנצחיים כמעט.

אזור חדש לשימוש נרחב באודם ב מחקר מדעיובטכנולוגיה היא נפתחה עם המצאת לייזר האודם - מכשיר שבו מוט אודם משמש כמקור אור חזק, הנפלט בצורה של קרן אור דקה.

תפקיד יוצא דופן שיחק על ידי גבישים באלקטרוניקה מודרנית. רוב המכשירים האלקטרוניים המוליכים למחצה עשויים מגבישי גרמניום או סיליקון.