Шпаргалка по "Кристаллография"

Билет№1

1.Как разделяют  процессы минералообразования.

2.Что называется  плотностью кристаллов?

3.Кратчайшее межатомное расстояние в одной из модификаций стронция равно 4,18 А (структурный тип -железа ).  Определить плотность кристаллов. 

1. Процессы минералообразования - физико-химические процессы, протекающие в земной коре,     вызывающие образование, изменение и разрушение минералов. Классификация П. м. основана, с одной стороны, на источнике вещества и энергии, а с другой - на характере среды, в которой протекает данный процесс и типах химических реакций. По первому признаку различают П. м.: эндогенные, связанные с привносом из глубоких частей земной коры вещества, в виде магмы или происходящих из неё растворов и газов, и энергии; метаморфические или автигенные, без существенного привноса вещества, идущие за счёт энергии, связанной с глубокими частями земной коры, обычно с той же магмой; экзогенные, порождаемые факторами, связанными с земной поверхностью - гидросферой, атмосферой и биосферой.

     Эндогенные процессы минералообразования подразделяют на:

     Собственно  магматический или магматогенный (кристаллизация из магмы)

     Пневматолитический  или пиевматогенный (кристаллизация из газообразной среды)

     Гидротермальный (кристаллизация из растворов, отделившихся от магмы)

Метасоматический (взаимодействие растворов с ранее  существовавшими породами и минералами - процесс переходный)

     Пегматитовый (конечная стадия магматической кристаллизации и метасоматоз).

Метаморфические или автигенные процессы минералообразования: контактово-метаморфический, связанный с непосредственным местным действием интрузии, и регионально-метаморфический, охватывающий большие области, причём связь поднятия температуры с магматической деятельностью устанавливается лишь при исследованиях большого масштаба, а иногда вообще кажется сомнительной.

Экзогенные процессы минералообразования: экзогидратогенный, связанный с действием поверхностных  растворов, пегнитогенный - осаждение  в водных бассейнах, биогенный - образование  в связи с жизнедеятельностью организмов и др.

Как в классификации, так и в терминологии П. м. существуют значительные расхождения, и попытки  объединения их (напр., классифихация  Болдырева) пока не дали желательных  результатов. 

     2. Плотность кристаллов

Плотность вещества (r) – фундаментальное физическое свойства, которое определяется как отношение массы вещества к его объему: p=m/V, выражается в г/см3 (или в кг/м3).

Зависит плотность  от типа кристаллической структуры  вещества, его химического состава, коэффициента упаковки атомов, валентностей и радиусов слагающих его частиц.

Изменяется плотность  с изменением температуры и давления, так как эти факторы вызывают расширение или сжатие вещества.

     С увеличение коэффициента упаковки кристаллической  структуры возрастает плотность  вещества.

Например, при  полиморфном переходе углерода графита  в алмаз – с изменением координационного числа атомов углерода с 3 до 4 соответственно повышается и плотность от 2,2 до 3,5 г/см3.

Плотность реальных кристаллов обычно меньше, чем расчетная  плотность (идеальных кристаллов) из-за присутствия дефектов в их структурах. Плотность алмаза, например, колеблется в пределах 2,7–3,7 г/см3. Таким образом, по уменьшению реальной плотности кристаллов можно судить о степени их дефектности.

Плотность меняется с изменением химического состава вещества при изоморфных замещениях при переходе от одного члена изоморфного ряда к другому. 
 
 
 
 

Билет№2

1.Эндогенные  процессы как протекают.

2.Что называется  упругой деформацией материала?

3. Найти отношение плотности алмаза и графита, если параметр кубической ячейки алмаза  3,56 А, а параметры гексагональной решетки графита: а 2,46, с 6,7 А. Структурные типы алмаза и графита считать известными.

                   1. Эндогенные процессы  как протекают.

 Эндогенные  процессы – геологические процессы, связанные с энергией, возникающей  в недрах твёрдой Земли. К  Э. п. относятся Тектонические  движения земной коры, Магматизм,  Метаморфизм горных пород, сейсмическая  активность. Главными источниками  энергии Э. п. являются тепло и перераспределение материала в недрах Земли по плотности (гравитационная дифференциация).

         Глубинное тепло Земли имеет  преимущественно радиоактивное  происхождение. Непрерывная генерация  тепла в недрах Земли ведёт  к образованию потока его к поверхности. На некоторых глубинах в недрах Земли при благоприятном сочетании вещественного состава, температуры и давления могут возникать очаги и слои частичного плавления. Таким слоем в верхней мантии является Астеносфера — основной источник образования магмы; в ней могут возникать конвекционные токи, которые служат предположительной причиной вертикального и горизонтального движений литосферы. В зонах вулканических поясов островных дуг и окраин континентов основные очаги магм связаны со сверхглубинными наклонными разломами (зоны Заварицкого — Беньофа), уходящими под них со стороны океана (приблизительно до глубины 700 км). Под влиянием теплового потока или непосредственно тепла, приносимого поднимающейся глубинной магмой, возникают так называемые коровые очаги магмы в самой земной коре; достигая приповерхностных частей коры, магма внедряется в них в виде различных по форме интрузивов или изливается на поверхность, образуя вулканы. Гравитационная дифференциация вела к расслоению Земли на геосферы разной плотности. На поверхности Земли она проявляется также в форме тектонических движений, которые, в свою очередь, ведут к тектоническим деформациям (См. Тектонические деформации) пород земной коры и верхней мантии; накопление и последующая разрядка тектонических напряжений вдоль активных разломов приводят к землетрясениям. Оба вида глубинных процессов тесно связаны: радиоактивное тепло, понижая вязкость материала, способствует его дифференциации, а последняя ускоряет вынос тепла к поверхности. Предполагается, что сочетание этих процессов ведёт к неравномерности во времени выноса тепла и лёгкого вещества к поверхности, что, в свою очередь, может объяснить наличие в истории земной коры тектоно-магматических циклов (см. Тектонические циклы). Пространственные неравномерности тех же глубинных процессов привлекаются к объяснению разделения земной коры на более или менее геологически активные области, например на геосинклинали (См. Геосинклиналь) и платформы (См. Платформа). С Э. п. связано формирование рельефа Земли и образование многих важнейших полезных ископаемых.

           

         2. Что называется  упругой деформацией  материала?

Деформация называется упругой, если после прекращения  действия внешних сил тело принимает         первоначальные размеры и форму.Область  физики, изучающая упругие деформации, называется теорией упругости.При упругой деформации её величина не зависит от предыстории и полностью определяется механическими напряжениями, то есть является однозначной функцией от напряжений. Для большинства веществ эту зависимость можно с хорошей точностью считать прямой пропорциональностью. При этом упругая деформация описывается законом Гука. Наибольшее напряжение, при котором закон Гука справедлив, называется пределом пропорциональности.Некоторые вещества (металлы, каучуки) могут претепевать значительную упругую деформацию, в то время как у других (керамики, прессованные материалы) даже ничтожная деформация перестаёт быть упругой.Максимальное механическое напряжение, при котором деформация ещё остаётся упругой, называется пределом текучести. Выше этого предела деформация становится пластической.

Упругие деформации могут изменяться периодически со временем (упругие колебания). Процесс распространения  упругих колебаний в среде  называют упругими волнами. 
 
 
 

Билет№3

1. Экзогенные процессы как протекают.

2.Что называется  приделом прочности материала?

3.Параметр кубической ячейки сфалерита ZnS  равен 5,41 А. Найти  плотность кристаллов, считая  структурный тип известным.  

1. Экзогенные процессы как протекают

Экзогенные процессы – геологические процессы, обусловленные внешними по отношению к Земле источниками энергии (преимущественно солнечное излучение) в сочетании с силой тяжести. Э. п. протекают на поверхности и в приповерхностной зоне земной коры в форме механического и физико-химического её взаимодействия с гидросферой и атмосферой. К ним относятся: Выветривание, геологическая деятельность ветра (эоловые процессы, Дефляция), проточных поверхностных и подземных вод (Эрозия, Денудация), озёр и болот, вод морей и океанов (Абразия), ледников (Экзарация). Главные формы проявления Э. п. на поверхности Земли: разрушение горных пород и химическое преобразование слагающих их минералов (физическое, химическое, органическое выветривание); удаление и перенос разрыхлённых и растворимых продуктов разрушения горных пород водой, ветром и ледниками; отложение (аккумуляция) этих продуктов в виде осадков на суше или на дне водных бассейнов и постепенное их преобразование в осадочные горные породы (Седиментогенез, Диагенез, Катагенез). Э. п. в сочетании с эндогенными процессами участвуют в формировании рельефа Земли, в образовании толщ осадочных горных пород и связанных с ними месторождений полезных ископаемых. Так, например, в условиях проявления специфических процессов выветривания и осадконакопления образуются руды алюминия (бокситы), железа, никеля и др.; в результате селективного отложения минералов водными потоками формируются россыпи золота и алмазов; в условиях, благоприятствующих накоплению органические вещества и обогащенных им толщ осадочных горных пород, возникают горючие полезные ископаемые. 

     2. Что называется  приделом прочности  материала?

Преде́л про́чности — механическое напряжение σB, выше которого происходит разрушение материала. Согласно ГОСТу 1497-84 более корректным термином является «Временное сопротивление разрушению», то есть напряжение, соответствующее наибольшему усилию, предшествующему разрыву образца при (статических) механических испытаниях. Термин происходит от того представления, что материал может бесконечно долго выдержать любую статическую нагрузку, если она создаёт напряжения меньшие по величине, чем временное сопротивление. При нагрузке, соответствующей временному сопротивлению (или даже превышающей её — в реальных и квазистатических испытаниях) разрушение материала (разделение образца на несколько частей) произойдёт через какой-то конечный промежуток времени, возможно, что и практически сразу.

В случае динамических испытаний время нагружения образцов часто не превышает нескольких секунд от начала нагружения до момента разрушения, в таком случае соответствующая характеристика называется также условно-мгновенным пределом прочности, или хрупко-кратковременным пределом прочности.

Мерами измерения  прочности также могут являться предел текучести, предел пропорциональности, предел упругости, предел выносливости и др, так как для выхода конкретной детали из строя часто достаточно и слишком большого (больше допустимого) изменения размеров детали, а при этом может и не произойти нарушение целостности, лишь только деформация. Эти показатели практически никогда не подразумеваются под термином предел прочности.

Значения предельных напряжений на растяжение и на сжатие обычно различаются. Для композитов предел прочности на растяжение обычно больше предела прочности на сжатие, для керамических (и других хрупких) материалов — наоборот, металлы, сплавы и многие пластики как правило показывают одинаковые свойства. В большей степени эти явления связаны не с какими-то физическими свойствами материалов, а с особенностями нагружения, схемы напряженного состояния при испытаниях и с возможностью пластической деформации перед разрушением. 
 
 
 

Билет№4

1.Что означает  метаморфизм.

2.Что называется  скольжением материала?

3.Определить плотность кубических кристаллов SrCl₂ равно (структурный тип флюорита), если рассояние Sr - Cl равно 3,02 А.  
 

        1. Что означает метаморфизм?

МЕТАМОРФИЗМ —  разнообразные эндогенные процессы, с которыми связаны те или иные изменения в структуре, минер. и  хим. составе г. п. в условиях, отличающихся от их первоначального образования (поверхностного или глубинного). К метам. не относятся процессы, происходящие в зонах выветривания и цементации, а также процессы плавления п. Главными факторами М. являются температура, давление (гидростатическое и одностороннее), состав и хим. активность растворов или флюидов. Существенное значение имеют также состав и строение исходных п. и геол. условия М. (пространственные и генетические взаимосвязи с тект. движениями, магматизмом и т. п.). Метам. изменения заключаются в распаде первоначальных м-лов, в мол. перегруппировке и образовании новых, более устойчивых асс. минер. видов, т. е. сводятся к частичной или полной перекристаллизации п. с образованием новых структур и в большинстве случаев — новых м-лов. Метам. процессы весьма разнообразны по форме проявления и характеру преобразования п. Они классифицируются с учетом роли отдельных факторов, термодинамических, физ.-хим. и геол. условий. Главнейшими видами М. являются: Метаморфизм региональный , контактовый, динамометаморфизм , гидротермальный и др. Было предложено много классификаций метам. процессов, основанных на раз л. принципах и породивших многочисленные назв. типов и видов М. 

        2. Что называется  скольжением материала?

СКОЛЬЖЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ — пластическая деформация к-лов, при  которой одна часть к-ла перемещается относительно другой по пл., параллельным определенным сеткам пространственной решетки, и в направлениях, параллельных определенным рядам пространственной решетки.

Процессы скольжения удалось подробнее исследовать  на монокристаллах металлов, выращенных в направлениях и обычно по вполне определенным плоскостям, но и то, что монокристаллы деформируются при очень малых напряжениях. Переход монокристаллов в состояние текучести начинается для алюминия при 1, а для железа – при 15–25 МПа. Теоретически же этот переход в обоих случаях должен происходить при напряжениях ок. 10 000 МПа. Такое расхождение между экспериментальными данными и теоретическими расчетами на протяжении многих лет оставалось важной проблемой. В 1934 Тейлор, Полани и Орован предложили объяснение, основанное на представлении о дефектах кристаллической структуры. Они высказали предположение, что при скольжении сначала происходит смещение в какой-то точке атомной плоскости, которое затем распространяется по кристаллу.