ผลต่างระหว่างรุ่นของ "ของแข็ง"

นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อ แมกซ์ ฟอน เลาเอ ( Max von Laue ) ได้ชี้แนะในปี ค.ศ. 1912 ให้เห็นว่าระนาบที่บรรจุไอออนหรืออะตอมในผลึกมีลักษณะที่เป็นเกรติง และเนื่องจากระยะทางระหว่างระนาบของผลึกมีความใกล้เคียงกับความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ ทำให้ผลึกสามารถเกิดการเลี้ยวเบนอย่างเห็นได้ชัด เมื่อได้ทดลองกับผลึกโซเดียมคลอไรด์ ก็พบว่าการเลี้ยวเบนที่เห็นได้จากแผ่นฟิล์มเป็นจุดสว่างที่มีลักษณะสมมาตรรอบ ๆ จุดศูนย์กลาง และจากตำแหน่งต่างๆของจุดเหล่านั้น ฟอน เลาเอ สามารถคำนวณหาขนาดและรูปร่างของหน่วยเซลล์ในผลึกได้ด้วย เนื่องจากการคำนวณตามรูปแบบของ ฟอน เลาเอ ค่อนข้างจะซับซ้อน ต่อมานักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ชื่อ วิลเลียม เฮนรี แบรกก์ ( William Henry Bragg ) และบุตรชายชื่อ วิลเลียม ลอเรนต์ แบรกก์ ( William Lawrence Bragg) ได้ศึกษาเรื่องนี้อย่างจริงจัง และเห็นว่าการคำนวณหาขนาดอาจทำได้ในเทมอของการสะท้อนของแสงจากระนาบของอะตอม หรือ ไอออนในผลึก นั่นคือเมื่อฉายรังสีเอกซ์ไปยังผลึก บางส่วนของรังสีเอกซ์ก็สะท้อนออกไป บางส่วนก็ผ่านไปยังระนาบต่อๆไปและจะสะท้อนออกจากระนาบเหล่านั้น ถ้าคลื่นที่สะท้อนออกมาจากระนาบต่างๆ เป็นแบบ outof phaseก็จะหักล้างกัน แต่ถ้าคลื่นที่สะท้อนออกมาจากระนาบต่างๆเป็นแบบ in phase ก็จะเกิดการเสริมกัน ซึ่งเป็นผลจากการเลี้ยวเบน พิจารณาระนาบของอะตอมหรือไอออนตามรูป ที่มีระยะระหว่างระนาบเป็นdเมื่อฉายรังสีเอกซ์ที่มีความยาวคลื่น λ ไปยังระนาบของผลึกด้วยมุม θ เมื่อรังสีเอกซ์ตกกระทบกันอะตอมหรือไอออนที่อยู่ตามระนาบต่างๆ ก็จะสะท้อนออกจากมุม θ เช่นกัน

 

 

 

แต่ตามรูป GE = EH = d sin θ

เพราะฉะนั้น nλ = 2d sin θ

 

 

 

จาการศึกษาโครงสร้างแบบผลึกของโลหะโดยวิธีการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กส์ พบว่าโลหะต่างๆมีแลตทิซผลึกแบบ hexagonal closet packing หรือ face- centered cubic closest packing ซึ่งเป็นโครงสร้างผลึกแบบชิดที่สุดมีเลขโคออร์ดิเนชันเท่ากับ12โลหะส่วนน้อยมีแลตทิซผลึกเป็นแบบ body-centered cubic ซึ่งมีเลขคอร์ดิเนชันเท่ากับ 8 โลหะบางชนิดมีรูปร่างหลายแบบ เช่น แคลเซียมมีแลตทิซผลึกได้ทั้งแบบ body – centered และ face-centered cubic

 

 

===(crystaline lattice)===

หน่วยเซลล์มีลักษณะพื้นฐานแตกต่างกัน 7 แบบ ทำให้มีระบบผลึก (crystal system) 7 ระบบ แต่ละระบบแตกต่างกันที่ความสัมพันธ์ของด้านแต่ละมุม ดังนี้

 

 

 

 

|-

CuSO₄.5H₂O

 

การเขียนภาพแสดงหน่วยเซลล์ต่างๆ มักใช้จุดแทนอนุภาคของผลึกในหน่วยเซลล์ ระบบผลึกทั้ง 7 ระบบ ที่กล่าวมา บอกแต่เพียงความสัมพันธ์ของด้านและมุมของแต่ละระบบ แต่ไม่ได้บอกว่า แต่ละระบบมีอนุภาคของผลึกอยู่ในตำแหน่งใดบ้าง ระบบผลึกบางระบบอาจมีตำแหน่งของอนุภาคต่างกันถึง 2,3 หรือ 4 แบบ โดยมีชื่อเรียกต่างกัน ดังนี้ ผลึกธรรมดา (sinple หรือ primitive) มีอนุภาคอยู่ที่มุมของรูปผลึก (หนน่วยเซลล์) เท่ากัน (ทุกๆระบบมีผลึกแบบนี้) ผลึกแบบกลางหน้า นอกจากจะมีอนุภาคตามมุมแล้วยังมีอนุภาคตรงกลางด้านทุกด้านอีกด้วย ผลึกกลางตัว นอกจากมีอนุภาคที่มุมแล้วยังมีตรงกลางด้านบนของแต่ล่ะด้านบนและด้านล่างของหน่วยเซลล์ด้วย ซึ่งเมื่อระบบแบบจัดการอนุภาคในเซลล์ทั้งหมดของระบบผลึก 7 ระบบ ทำให้เกิดลักษณะของหน่วยเซลล์ทั้งหมด 14 แบบ เรียกว่า แลตทิซบราแวส์

 

 

===การนับจำนวนอนุภาคในหน่วยเซลล์===

NaCl(s) → Na+(g) + Cl-(g)

 

 

การเกิด NaCl ตามวัฏจักรบอร์น-ฮาร์เบอร์

ของแข็งบางชนิดกลายเป็นแก๊สได้โดยไม่ผ่านการเป็นของเหลว เรียกกระบวนการนี้ว่า การระเหิด เกิดขึ้นได้เพราะอนุภาคในของแข็งมีการสั่นและชนกับอนุภาคข้างเคียงตลอดเวลาทำให้มีการถ่ายเทอนุภาค เมื่อการระเหิดเกิดในภาชนะปิด อนุภาคกลายเป็นแก๊สมากขึ้น ทำให้ความดันไอเพิ่ม เมื่อแก๊สบางส่วนเคลื่อนที่ช้าไปกระทบกับผิวหน้าของของแข็งก็จะกลับเป็นของแข็งได้อีก จนขณะหนึ่งที่อัตราการกลายเป็นแก๊สเท่ากับอัตราการเปลี่ยนจากแก๊สเป็นของแข็งตามเดิม เรียกว่า ความดันไอสมดุลของแข็งการระเหิดมีประโยชน์ในกระบวนการผลิตอาหารที่ต้องการเก็บไว้ให้ได้นาน โดยมีคุณภาพเดิม ผ่านกรรมวิธีการแช่แข็งการที่ของแข็งเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวเรียกว่า การหลอมเหลว และเมื่อของเหลวเปลี่ยนเป็นของแข็งเรียกว่า การแข็งตัว อุณหภูมิที่ของแข็งและของเหลวอยู่ในสมดุลกัน เรียกว่า จุดหลอมเหลว หรือ จุดเยือกแข็งการที่ของเหลวกลายเป็นไอที่อุณหภูมิห้องเรียกว่า การระเหย และการที่ไอกลายเป็นของเหลวเรียกว่า การควบแน่น ส่วนอุณหภูมิที่ของเหลวและไออยู่ในสมดุลกันที่ความดัน1บรรยากาศเรียกว่า จุดเดือดปกติ

 

 

#กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างสถานะทั้งสามของสารที่อุณหภูมิและความดันใดๆเรียกว่า แผนภาพวัฎภาค