Ciało krystaliczne
Ciało krystaliczne (kryształ) - rodzaj ciała stałego, w którym cząsteczki, atomy lub jony nie mają pełnej swobody przemieszczania się w objętości ciała, gdyż zajmują ściśle określone miejsca w sieci przestrzennej i mogą jedynie drgać w obrębie zajmowanych przez siebie miejsc. Kryształy to ciała jednorodne o prawidłowej, uporządkowanej, budowie wewnętrznej. Kryształ posiada symetrię translacyjną, która odróżnia go od ciał amorficznych (ciał bezpostaciowych), np. szkła. Kryształy powstałe w wyniku procesów naturalnych, geologicznych nazywamy minerałami.
Oddziaływania między cząsteczkami tworzącymi kryształ bywają bardzo różne. Mogą to być:
- siły van der Waalsa (w kryształach cząsteczkowych, np. w suchym lodzie),
- wiązania typowo kowalencyjne (np. w diamencie),
- wiązania wodorowe (np. w lodzie),
- silne oddziaływania elektrostatyczne (w kryształach jonowych, np. w chlorku sodu, chlorku cezu),
- inne odmiany słabych oddziaływań elektrostatycznych.
Występują również swoiste ?hybrydy", jak np. grafit, który posiada tak zwane płaszczyzny grafenowe, w których między atomami występują silne wiązania kowalencyjne, natomiast oddziaływania między płaszczyznami mają charakter sił van der Waalsa.
Właściwości:
- Kryształy maja wiele ciekawych właściwości optycznych i elektrycznych, dzięki którym znalazły zastosowanie w elektronice, optyce, akustyce. Cechują się anizotropią własności chemicznych i fizycznych czyli zależnością własności fizycznej lub chemicznej od kierunku przestrzennego np.: prędkość światła, przewodnictwo cieplne i opór elektryczny są różne dla różnych kierunków w tym samym krysztale. Kryształy takie jak krzem i german znalazły zastosowanie w elektronice ze względu na swoje właściwości półprzewodnikowe. Centrum amerykańskiego przemysłu komputerowego nosi nazwę Doliny Krzemowej. Najtwardsze kryształy diamentu służą do wyrobu narzędzi do cięcia szkła. Monokryształy rubinu wykorzystuje się w laserach znajdujących zastosowanie min. w medycynie i kosmetyce. Podwójne załamanie światła w kryształach wykorzystuje się w przyrządach polaryzacyjnych.
Występowanie:
- Nie można jednoznacznie określić gdzie występują kryształy. Znajdują się one w wielu miejscach na Ziemi pod różnymi postaciami, np. diamentów, węgla. Jeśli chcemy wiedzieć gdzie występują kryształy musimy szukać informacji o konkretnym kamieniu. I tak na przykład można stwierdzić, że diamenty występują w RPA.
Szkło ołowiowe
Szkło ołowiowe (kryształowe) - bezbarwna i przezroczysta odmiana szkła stosowana do wyrobu przedmiotów dekoracyjnych, zawierająca pewną ilość ołowiu wprowadzonego w postaci tlenków (glejty lub minii). Ołów występuje w gotowej masie szklanej pod postacią jonu modyfikującego. Za szkło ołowiowe uważa się według norm takie szkło, które zawiera ponad 18% tlenku ołowiu. Jego zawartość może sięgać nawet 80%.
Właściwości:
_ Wprowadzenie ołowiu do szkła powoduje zmianę szeregu własności fizycznych szkła.
- Znaczny wzrost współczynnika załamania światła. Dzięki temu szkło ołowiowe ma specyficzny blask i jest przez to bardzo dobrym materiałem na wyroby dekoracyjne. Produkuje się z niego również szkła optyczne, tak zwany flint.
- Wzrost średniej dyspersji. Ma to również wpływ na dekoracyjność poprzez efektowne rozszczepianie światła na głębokich szlifach ozdobnych.
- Zmniejszenie elektrycznej przewodności skrośnej. Wykorzystuje się tą własność przy wytwarzaniu szkieł do izolacji metalowych części lamp.
- Zwiększenie absorpcji promieniowania krótkofalowego, np. rentgenowskiego. Znalazło to zastosowanie przy produkcji szklanych osłon przed tym promieniowaniem.
- Zwiększenie gęstości do 3,5 a nawet ponad 6 g/cm?.
- Zwiększenie przepuszczalności światła ultrafioletowego. Ponadto szkło ołowiowe jest bardziej miękkie i mniej odporne na działanie kwasów, przez co dobrze nadaje się do rzeźbienia i trawienia. Dodatek ołowiu zmniejsza też lepkość masy szklanej i ułatwia jej topienie, klarowanie oraz formowanie.
- W procesach produkcji tego szkła PbO łatwo redukuje się do postaci metalicznej, powodując jego ciemnienie. Stwarza to konieczność utrzymywania atmosfery utleniającej przy topieniu, a także stosowania środków ostrożności przy obróbce szkła na palniku.
Wytwarzanie i produkcja:
- Do wytwarzania szkła ołowiowego używa się:
- krzemionki z piasku,
- minii ołowiowej,
- saletry potasowej,
- arszeniku,
- potażu.
W Polsce wytwarzaniem wyrobów ze szkła kryształowego zajmują się Huty Szkła Kryształowego, Gospodarczego i Artystycznego.