Шпаргалка по "Кристаллография"

     Билет№5.

1. Особенности  магматического процесса.

2.Приведите кривую  растяжения, показывающая зависимость  между деформацией ε и  приложенным  напряжением σ?

3. Параметры   гексагональной ячейки кристалов MnBi: а=4,26, с=6,12 А (структурный тип NiAs). Определить плотность. 

1. Особенности магматического  процесса

Магматические процессы – геологические процессы внутренней динамики

Магматические процессы протекают с участием магмы  —расплава, который образуется в  магматических очагах земной коры и  верхней мантии. Однажды, возникнув, магма остывает и на каком-то этапе развития начинает затвердевать (кристаллизоваться). Если образование из магмы твердой магматической породы происходит в недрах Земли, процесс называется интрузивным, или плутоническим, а породы— интрузивными. При этом кристаллизация магмы может происходить как в самом очаге, так и на значительном расстоянии от него. Магма в движении может достичь поверхности Земли и излиться на нее. Тогда она будет называться лавой, процесс излияния и затвердевания — эффузивным, а продукты затвердевания — эффузивными, или излившимися породами. В последнее время для продуктов магматических процессов, образовавшихся на поверхности Земли, используют термин «вулканические породы».Важнейшая особенность магматического процесса - кристаллизация минералов из магмы - жидкого силикатного расплава - при понижении температуры (температура колеблется от 1200 до 700 0С, давление составляет от 5500 до 500 бар). Здесь образуются все те минералы, которые слагают магматические горные породы.

  Магматические горные породы делятся на две большие группы:

      Интрузивные, кристаллизующиеся на глубине;

      Эффузивные, образовавшиеся вблизи поверхности  или на поверхности Земли.

      Разнообразие  горных пород объясняется процессами дифференциации магмы. Дифференциация или разделение магмы - это совокупность различных физико-химических процессов, которые происходят на значительных глубинах и ведут к тому, что разные части единого магматического резервуара обогащаются различными компонентами. Различают магматическую и кристаллизационную дифференциацию. К магматической дифференциации следует отнести ликвацию. Ликвация - разделение силикатного расплава на две несмешивающиеся жидкости: тяжелую (обогащенную оксидами или сульфидами железа) и легкую (обогащенную летучими и солями). При охлаждении обоих расплавов они дают различные по составу породы. Это приводит к образованию ликвационных месторождений никеля и меди, важных в промышленном отношении.Кристаллизационная дифференциация происходит благодаря процессам кристаллизации минералов и обусловлена перераспределением различных компонентов в магме.Кристаллизация магмы сопровождается накоплением в расплаве кремнезема, щелочей и воды. Большую роль при образовании пород играют процессы ассимиляции. 

2. Приведите кривую растяжения, показывающая зависимость между деформацией ε и  приложенным напряжением σ?За единицу механического напряжения в СИ принят паскаль (Па). Механическое напряжение измеряется в единицах давления. Зависимость между ε и σ является одной из важнейших характеристик механических свойств твердых тел. Графическое изображение этой зависимости называется диаграммой растяжения. По оси абсцисс откладывается относительное удлинение ε, а по оси ординат – механическое напряжение σ. Типичный пример диаграммы растяжения для металлов (таких как медь или мягкое железо) представлен на рис. 3.7.2. 2Рисунок 3.7.2. Типичная диаграмма растяжения для пластичного материала. Голубая полоса – область упругих деформаций.

         рис 3,7,2

При малых деформациях (обычно существенно меньших 1 %) связь между σ и ε оказывается линейной (участок OA на диаграмме). При этом при снятии напряжения деформация исчезает. Такая деформация называется упругой. Максимальное значение σ = σпр, при котором сохраняется линейная связь между σ и ε, называется пределом пропорциональности (точка A). На линейном участке выполняется закон Гука:  Коэффициент E в этом соотношении называется модулем Юнга. При дальнейшем увеличении напряжения связь между σ и ε становится нелинейной (участок AB). Однако при снятии напряжения деформация практически полностью исчезает, то есть восстанавливаются размеры тела. Максимальное напряжение на этом участке называется пределом упругости. Если σ > σупр, образец после снятия напряжения уже не восстанавливает свои первоначальные размеры и у тела сохраняется остаточная деформация εост. Такие деформации называются пластическими (участки BC, CD и DE). На участке BC деформация происходит почти без увеличения напряжения. Это явление называется текучестью материала. В точке D достигается наибольшее напряжение σmax, которое способен выдержать материал без разрушения (предел прочности). В точке E происходит разрушение материала. Материалы, у которых диаграмма растяжения имеет вид,

на рис. 3.7.2, называются пластичными.

      Билет№6.

1.Что означает  интрузивные горные народы.

2.Что называется  механическим двойникованием?

3.Кристаллы хлорида ртути имеют плотность 5,44 г/см³. Установить, является этот хлорид каломелью Hg₂Cl₂ или сулемой HgCl₂ , если параметры тетрагональной ячейки каломели: а=4,47. с=10,89 А, Z=2; параметры ортогональной ячейки сулемы а=5,96, b=12,74, с=4,32 А,  Z=4. 

1. Что означает интрузивные  горные народы. ИНТРУЗИВНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ (а. intrusive rocks, irruptive rocks; н. Intrusionsgesteine; ф. roches intrusives; и. rocas intrusivas) — магматические горные породы, образовавшиеся в результате кристаллизации магмы в глубинах земной коры и мантииХарактерные признаки интрузивных горных пород — резкие секущие контакты слагаемых ими тел по отношению к вмещающим породам, полнокристаллической структуры, равновесности минеральной ассоциации. Формирование их происходит в условиях медленного охлаждения под большим давлением и при активном участии летучих компонентов, которые способствуют кристаллизации минералов и понижают температуру застывания магмы. По глубинам образования различают интрузивные горные породы: абиссальные, образовавшиеся на больших глубинах (свыше 5 км), мезоабиссальные — на средних, гипабиссальные — на небольших глубинах и занимающие по условиям залегания и по своей структуре промежуточное положение между глубинными и эффузивными горными породами.Абиссальные интрузивные горные породы более крупнозернистые по сравнению с породами малоглубинных инъекций, нередко тонкозернистых и содержащих стекловатую фазу, что связано с быстрым остыванием расплавов в приповерхностных условиях. В зависимости от глубины внедрения интрузии интрузивные горные породы образуют различные интрузивные тела. По химическому составу интрузивные горные породы широко варьируют. Распространены силикатные интрузивные горные породы, более редки несиликатные интрузивные горные породы (карбонатиты, апатитовые породы, сульфидные породы и др.).

2. Что называется  механическим двойникованием?

 Двойникование, образование в монокристалле областей с закономерно измененной ориентацией кристаллической структуры. Структуры двойниковых образований являются либо зеркальным отражением атомной структуры материнского кристалла (матрицы) в определенной плоскости (плоскости Д.), либо образуются поворотом структуры матрицы вокруг кристаллографической оси (оси Д.) на некоторый угол, постоянный для данного вещества, либо другими преобразованиями симметрии (см. Симметрия кристаллов). Пара — матрица и двойниковое образование — называется двойником.

      загрузка...

        Д. происходит в процессе роста кристаллов (см. Кристаллизация) из-за нарушений в укладке атомов при нарастании атомного слоя на зародыше или на готовом кристалле (дефекты упаковки), а также при срастании соседних зародышей (двойники роста, рис. 1). Д. происходит также благодаря деформации при механическом воздействии на кристалл — при ударе острия, растяжении, сжатии, кручении, изгибе и т. д. (механические, двойники), при быстром тепловом расширении и сжатии, при нагревании деформированных кристаллов (двоиники рекристаллизации), при переходе из одной модификации кристалла в другую (см. Полиморфизм).Переброс части или всего кристалла в двойниковое положение у металлов осуществляется послойным скольжением атомных плоскостей. Каждый атомный слой последовательно смещается на долю межатомного расстояния, при этом все атомы в двойниковой области перемещаются на длину, пропорциональную их расстоянию от плоскости Д. (плоскости зеркального отражения). У других кристаллов этот процесс сложнее, например у кальцита CaCO3 добавляется вращение групп CO3. Механические двойники образуются в тех случаях, когда деформация скольжением в направлении приложенной силы затруднена (см. Пластичность). Д. может сопровождаться изменением размеров и формы кристалла, что характерно, например, для CaCO3. Д. CaCO3 можно осуществить нажатием лезвия (рис. 2, а), при этом в двойниковое положение переходит участок в правой части кристалла (рис. 2, б). Д. с изменением формы имеют место у всех металлов, полупроводников — германия, кремния и у многих др. кристаллов. Другой вид Д., не вызывающий изменения формы кристалла, наблюдается, например, у кварца и триглицинсульфата.  Если однородность структуры монокристалла нарушена многочисленными двойниковыми образованиями, то его называют полисинтетическим двойником В кристаллах сегнетоэлектриков двойниковые образования являются одновременно сегнетоэлектрическими доменами, причём они характеризуются различными оптическими свойствами

       
Билет№7.

1.Что означает  интрузивные горные народы.

2.Что называется  твердостью материала?

3. Кубическая  модификация HgS имеет параметр ячейки  5,84 А, Z=4; для гексагональной модификации а=4,16, с=9,54 А, Z=3. Какую модификацию представляют собой кристаллы HgS, если их плотность 7,73 г/см³?

1. Что означает интрузивные  горные народы.

ИНТРУЗИВНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ (а. intrusive rocks, irruptive rocks; н. Intrusionsgesteine; ф. roches intrusives; и. rocas intrusivas) — магматические  горные породы, образовавшиеся в результате кристаллизации магмы в глубинах земной коры и мантии.Характерные  признаки интрузивных горных пород — резкие секущие контакты слагаемых ими тел по отношению к вмещающим породам, полнокристаллической структуры, равновесности минеральной ассоциации. Формирование их происходит в условиях медленного охлаждения под большим давлением и при активном участии летучих компонентов, которые способствуют кристаллизации минералов и понижают температуру застывания магмы. По глубинам образования различают интрузивные горные породы: абиссальные, образовавшиеся на больших глубинах (свыше 5 км), мезоабиссальные — на средних, гипабиссальные — на небольших глубинах и занимающие по условиям залегания и по своей структуре промежуточное положение между глубинными и эффузивными горными породами.Абиссальные интрузивные горные породы более крупнозернистые по сравнению с породами малоглубинных инъекций, нередко тонкозернистых и содержащих стекловатую фазу, что связано с быстрым остыванием расплавов в приповерхностных условиях. В зависимости от глубины внедрения интрузии интрузивные горные породы образуют различные интрузивные тела. По химическому составу интрузивные горные породы широко варьируют. Распространены силикатные интрузивные горные породы, более редки несиликатные интрузивные горные породы (карбонатиты, апатитовые породы, сульфидные породы и др.).

2. Что называется  твердостью материала?

Твердость –  свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более  твердого тела, например инструмента. От твердости зависит область  применения материалов, поведение их в процессе эксплуатации и сохранение внешнего вида. По этой характеристике оценивают качество металлов, пластических масс, керамики, древесины, каменных и других материалов.Она существенно влияет на характер и трудоемкость обработки материала.Существует несколько способов определения твердости материалов: царапание, вдавливание, прокол стандартной иглой, испытания с помощью бойка и колебаний маятника..Наиболее простым и распространенным на практике способом  определения твердости природных каменных материалов является царапание их другими минералами шкалы твердости. Предложенная в прошлом столетии немецким ученым Ф. Моосом указанная шкала содержит 10 минералов от самого мягкого (талька) до самого твердого (алмаза), причем порядковый номер минерала в шкале соответствует его твердости и каждый следующий по порядку минерал оставляет черту (царапину) на предыдущем, а сам им не прочерчивается (см. табл. 3).Твердость других материалов определяют различными способами, обычно на специальных приборах. Твердость металлов, бетона, древесины и пластмасс (кроме пористых) оценивают, вдавливая в образцы стальной шарик или алмазный конус. О величине твердости судят либо по глубине вдавливания шарика или конуса, либо по диаметру полученного отпечатка.Числовыми характеристиками твердости материалов служат числа твердости, которые сведены в различные шкалы, соответствующие разным методам ее измерения. Числа твердости указываются в единицах HB (метод Бринелля), HV (метод Виккерса), HR (метод Роквелла), где H – первая буква английского слова харднесс – твердость.При определении твердости методом Роквелла вводятся дополнительные обозначения: В (шарик), С и А (конус, при разных грузах). Поясним сказанное на примере определения твердости металлов: для незакаленных деталей применяют стальной закаленный шарик и груз массой 100 кг, твердость отсчитывают по красной шкале В и обозначают HRB для закаленных деталей высокой твердости используют алмазный конус и груз массой 150 кг, твердость отсчитывают по черной шкале С и обозначают HRC; для особо твердых или тонких, деталей применяют также алмазный конус, но груз 60 кг, твердость отсчитывают по шкале А специального прибора и обозначают HRA.Следует отметить, что твердость материала не всегда соответствует его прочности. Например, древесина, значительно уступая бетону по твердости, имеет одинаковую с ним прочность. 

      Билет№8.

1.Что означает  эффузивные горные народы

2.Перечислите  виды твердости в зависимости  от формы индентора?

3.Предельный  углеводород имеет плотность  0,93 г/см³ и следующие параметры ортогональной ячейки:  а=7,452, b=4,965, с=81,60 А. Полагая, что ячейка содержит 4 молекулы, найти формулу углеводорода. 

            1. Что означает эффузивные  горные народы

      ЭФФУЗИВНЫЕ  ГОРНЫЕ ПОРОДЫ, вулканические горные породы, излившиеся горные породы, вулканиты (а. effusive rock; н. Effusivgesteine; ф. roches effusives, roches eruptives; и. rocas efusivas), — магматические породы, образовавшиеся при застывании магмы на земной поверхности или в приповерхностных условиях. В составе эффузивных горных пород выделяют собственно эффузивные — возникшие при свободном изменении лав, экструзивные — из вязких магм, выжатых на поверхность, и пирокластические — обломочный материал вулканических выбросов.

      Среди эффузивных горных пород наиболее распространены базальты и андезиты, на долю которых  приходится не менее 75% площади, занятой эффузивами. Дациты и липариты занимают около 25% площади; около 1% — щелочные (фонолиты, лейциты и др.) и ультраосновные (коматииты и др.) разновидности эффузивных горных пород. Для кислых и щелочных эффузивных горных пород обычны стекловатые структуры, для андезитов и базальтов — полукристаллические (гиалопилитовая, толеитовая, интерсертальная). Типичны порфировые структуры. Эффузивные горные породы могут быть массивные, пенистые, миндалекаменные, флюидальные, полосчатые. Отдельность особенно характерна для базальтов — столбчатая, шаровая, подушечная. Легкотекучие основные лавы образуют уплощённые, вытянутые тела — покровы, потоки, дайки, а вязкие (кислые, средние) — купола, обелиски, иглы. 

2. Перечислите виды  твердости в зависимости от формы индентора?

Твердость по Виккерсу и Бринеллю  определяется как  отношение усилия вдавливания к  площади контакта индентора и  металла при максимальном внедрении  индентора. Т.е. числа твердости HV и HB имеют смысл среднего напряжения на поверхности невосстановленного отпечатка, измеряются в единицах напряжения  (МПа или кгс/мм) и определяют сопротивление «малым» или «большим» пластическим  деформациям. Основное различие между этими методами связано с формой индентора. Применение алмазной пирамиды в методе Виккерса (ГОСТ 2999-75, ГОСТ Р ИСО 6507-1) обеспечивает геометрическое подобие пирамидальных отпечатков при любой нагрузке - соотношение глубины и размера отпечатка при максимальном вдавливании не зависит от приложенного усилия. Это  позволяет достаточно строго сравнивать  твердость разных металлов, в том числе  результаты, полученные при разных нагрузках.  Шаровые инденторы в методе Бринелля (ГОСТ 9012-59) не обеспечивают геометрического подобия сферических отпечатков. Это приводит к необходимости выбирать величину нагрузки в зависимости от диаметра шарового индентора и вида испытуемого материала по специальным таблицам рекомендуемых параметров испытаний.    Следствием этого является неоднозначность при сравнении чисел твердости HB для разных материалов.