Pevné látky
Pevné látky patří mezi nejpočetnější skupinu látek. Jsou předmětem zájmu již od pravěku. Podle určitých druhů pevných látek jsou nazvány i etapy lidského poznání, jako je např. doba bronzová, či železná. Podrobnější poznávání pevných látek však začalo až s objevem rentgenu, kdy se potvrdily představy o struktuře pevných látek. A právě na popis této struktury se zaměříme v tomto článku.
Na rozdíl od plynů, či kapalin zaujímají pevné látky tvar, který není dán tvarem nádoby. Ten je dán uspořádáním částic, které je tvoří, v krystalové mřížce. Ta je vybudována pouhým posouváním základních buněk, které se nazývají Bravaisovy buňky. Tyto buňky mohou být prosté, plošně nebo prostorově centrované. Prosté buňky mají částice umístěné pouze v rozích. U plošně centrovaných buněk se vyskytují částice i v plochách a u prostorově centrovaných buněk se částice nacházejí uvnitř prostoru. Těchto základních druhů je pouze 14 a všechny krystaly jsou z těchto buněk sestaveny. Délka hrany základní buňky se nazývá mřížkový parametr a. Aby se mohla lépe popisovat struktura pevných materiálů, byli zavedeny Millerovy indexy. Které představují reciproké hodnoty mřížkových parametrů a označují se jako h, k, l.
14 tubů Bravaisových buněk
zdroj:http://www.xray.cz/kryst/str03a.htm
V reálném krystalu se nacházejí poruchy krystalové mřížky. Nejjednoduší poruchy jsou bodové. Pokud v krystalové mřížce chybí jedna částice, tak se jedná o poruchu nazývanou vakance. Při opuštění svého místa se může částice přesunout na povrch pevné látky nebo zůstane v pevné látce, ale mimo krystalovou mřížku. Tato porucha se nazývá intersticiální poloha částice. Nečistoty, které se vyskytují v krystalové mřížce také porušují pravidelnost krystalové mřížky. Tyto nečistoty se mohou odstranit tavením, kdy dochází k postupnému tavení ingotu, čímž nečistoty se posouvají s hranicí taveniny, až se dostanou na konec. Zde se odřízne a získá se čistý ingot bez nečistot. V některých průmyslových aplikacích jsou nečistoty naopak velice důležité. Polovodičová technika by se bez nečistot neobešla. Do struktury křemíku se zabudují atomy boru nebo fosforu, čímž se získá polovodič typu N nebo P.
Struktura pevných látek se měří pomocí rentgenové strukturní analýzy. Jednotlivé vrstvy krystalové mřížky se nazývají krystalové roviny. Paprsky rentgenového záření dopadají na první krystalografickou rovinu. Od částic, které ji tvoří se určitá část paprsku odrazí, ale určitá část paprsku projde. Tato část naráží na druhou krystalografickou rovinu, kde zase část se odrazí a část projde. Pod určitým úhlem, který dopadá paprsek na krystalografickou rovinu dochází k interferenci (spojení) odrážejících se paprsků od krystalografických rovin. Měří se intenzita (síla) rentgenového záření.
V přírodě neexistují pouze krystalické látky, ale i amorfní. Amorfní látky mají strukturu, která se vyznačuje krátkodosahovým uspořádáním. Kolem vybrané částice jsou částice k ní nejbližší rozloženy přibližně pravidelně, ale s rostoucí vzdáleností se pravidelnost uspořádání částic porušuje. Mezi amorfní látky patří vosky, skla, či polymery.
Studium pevných látek, především materiálový výzkum má v České republice dlouhou historii.
Autor: Jaroslav Kocík, KocikJ@seznam.cz
