Майский фуршет
-
Каменный уголь - это название породы, а не минерала.
Основная кристаллическая часть собственно угля, как я понимаю - графит. Это слои из шестиугольников атомов углерода (как пчелинные соты), а между слоями большое расстояние и слабые связи.
Если правильно помню, значительная часть углерода в углях - в виде некристаллической органики, то есть никакой кристаллической решетки там вовсе нет. -
-
- yura_osinin
- 15.05.2012 15:36
- ↑
- →
как вырастить здоровенные кристалы из хлористого натрия? В детстве рыбу солили и получились большие кристаллы сами собой. Хотел повторить, но хрен там.
-
-
Если кратко - надо растить очень медленно. Большой объем насыщенного раствора, очень медленное испарение, желательно постоянное (но очень аккуратное) перемешивание. Следить, чтобы посуда была очень чистая (желательно - новая стеклянная), чтобы паразитные кристаллики не начали расти на стенках. И обязательно поместить в раствор затравку.
А так надо пробывать. Выращивание хороших кристаллов часто больше искусство, чем наука :)
Правильные условия чаще всего подбирают методом проб и ошибок. -
-
- ego_velichestvo
- 15.05.2012 15:48
- ↑
- →
попробуйте так: в горячей воде растворяйте соли до предела, потом опускайте нитку в качестве зародыша и давайте остыть. соль будет выпадать из раствора по ходу остывания, в том числе кристаллизуясь на вашем зародыше. за год может с голову размером вырастите.
-
-
Да, молекулы здоровенные. Да, молекулы укладываются организованно, и ближний, и дальний порядок. Да, параметры решетки огромные - сотни, если не тысячи ангстрем.
Тут сама молекулярная структура и помогает. Внутри молекулы порядок обеспечивается самой молекулой. А дальше уже каждую молекулу можно рассматривать как строительную единицу - и из них выкладывается какая-нибудь примитивная решетка моноклинной сингонии. -
Как я понимаю, модели никто не рисует - такого размера решетки если визуализировать, ничего не понятно будет.
Да, обычные решетки, как я понимаю - ГЦК, ОЦК, примитивные.
Как есть для неорганики ICSD (inorganic crystal structure database), так же есть и базы данных для неорганики, причем гораздо большего объема.
Например, Cambridge Structural Database. Там стандартные CIF-файлы вроде выгружаются.
Или Biological Macromolecule Crystallization Database - бесплатная, но кажется без координат атомов.
Залез посмотреть один из простейших белков - миоглобин.
Моноклинный, P 1 21 1
a=34.83
b=30.92
c=64.57
beta=105.50
Z=2 (т.е. две молекулы в ячейке) -
знаете, в этих тырнетах трудно понять где прикол, а где всерьез
я дочитал тред до конца и признаться удивлён
совершенно серьёзно:
"органическая химия" и "кристаллография" это разные дисциплины. В кристаллографии нет разницы между органическими и неорганическими кристаллами (см. Графит, Алмаз)
Органические молекулы (или ионы) вовсе не обязательно огромные. -
Давайте по порядку. Белки - это вообще очень большие органические молекулы. И биологам, медикам и фармацевтам очень нужно знать как эта молекула точно устроена. Многое можно понять из валового химического состава, характерных реакций, ИК- и Рамановской спектроскопии (комбинационного рассеяния). Но самый лучший метод - рентгеновская диффракция, ибо из нее можно прямо координаты атомов в пространстве получить. Собственно о кристаллографии белков говорят в первую очередь в смысле диффракции и расшифровки структуры. Но для этого надо сначала сделать из белка кристалл - то есть уложить эти молекулы в идеальном порядке. Тут первая сложность кристаллографии белков - получить хороший кристалл. Далеко не все белки так уж охотно хорошие кристаллы образуют.
Вторая очевидная сложность - очень большие параметры ячейки, низкая симметрия и очень большое число атомов в ячейке. Для расшифровки структуры нужно измерить многие тысячи брэгговских отражений, что требует высокого экспериментального разрешения, хорошего источника рентгена (часто используют синхротронное излучение) и хорошего детектора.
Третья сложность - очень много легких атомов (углерода, азота), а чем атом легче, тем он меньше рассеивает рентгеновское излучение.
Четвертая сложность - очень много водорода (принципиально важного), который вообще норовит свой единственный электрон отдать, и тогда его ищи-свищи - ядро рентгеновские лучи практически не рассеивает. -
-
- Fedor Fedichkin
- 15.05.2012 19:31
- ↑
- →
В целом, всё понятно. Интересно ещё узнать, какие технические сложности встречаются при выращивании белковых кристаллов. И какими методами (если возможно, то поподробнее и если удобно, то научным языком) разрешают дифракционные картины белков? Спасибо.
-
-
Про выращивание кристаллов белков - это, честно говоря, не моя тема. Никогда в жизни органикой не занимался, так что только понаслышке знаком.
Про решение структуры все довольно банально - стандартные рутины, метод Патерсона, анализ остаточной электронной плотности. Можете посмотреть любой учебник по структурному рентгеновскому анализу, литературы полно.
Но главное - сегодня процесс расшифровки доведен до очень высокого автоматизма, спасибо прогрессу компьютеров. Сейчас такой софт и хард есть - ты ему кристаллик вставляешь, а он сам пик-хантинг делает, решетку находит, ориентацию, пространственную группу по погасаниям, собирает данные и выдает варианты структуры чуть ли не на полном автомате. -
Перво-наперво нужны огромные количества чистого препарата белка. Грубо говоря как минимум несколько миллиграмм (а в идеале намного больше) белка с близкой к 100% степени очистки. Потом нужно найти оптимальные условия для кристаллизации. Это достигается подбором, чаще всего эмпирическим, оптимальных условий: кислотности раствора, органических и неорганических добавок, субстратов и пр.
-
I am not familiar with this method at all, so really can't say anything. But according to Wiki "Membrane proteins and amyloid fibrils, the latter related to Alzheimer's disease and Parkinson's disease, are two examples of application where solid-state NMR spectroscopy complements solution-state NMR spectroscopy and beam diffraction methods (e.g. X-ray crystallography, electron microscopy)."
So sounds like it is a complementary method for the traditional XRD (yeah, I know that wiki is not a very good source in all cases). And also, each experimentalist likes his tool more :) -
В этом примере он дополняет эти методы (в конкретно их исследовании), но ни в коей мере не является дополнительным в принципе. Если брать за критерий универсальность метода, то тут даже нет "или-или" - solid state NMR лучше любого другого, т.к. всегда способен полностью заменить и solution-state и diffraction methods и дает результаты там, где ни один их них не может быть применен. Например для membrane proteins, для которых использовать x-ray это маразм и приходится по всякому извращаться. Вот тут www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21190672 люди занимаются откровенной херней, потому что все эти результаты можно было получить на NMR с на порядок большей информативностью и в 10 раз быстрее (образно выражаясь :).
Ну я не знаю, это все равно что в медицине сравнивать по информативности рентген с послойной магнитно-резонансной томографией ))
А возбудился я так на вашу фразу ">Но самый лучший метод - рентгеновская диффракция" ))) которая по сути неверна, т.к. всех далее перечисленных сложностей в NMR нет, а инфы он дает в десятки раз больше. Просто удивительно что вы, судя по всему, так мало знаете про этот метод. Мне как человеку со стороны очень странно смотреть как ученые работают по старым методикам прикручивая к ним костыли (как по ссылке выше), когда у них под боком последние достижения науки в виде гораздо более эффективной аппаратуры )). -
Абсолютно верно, я практически ничего не знаю про этот метод. Могу повториться еще раз: белки и органика - это вообще не моя тема, никогда этим не занимался.
1 - Я правильно понял, что собственно структуру получить из ss-NMR нельзя, и на практике гоняют монте-карло, пока не найдут такую конфигурацию, которая наилучшим образом опишет NMR-спектры?
2 - Какие у вас требования к образцу? Чистота, объем? В статьях, которые сходу нагугливаются, все пишут, что главный козырь - что вам не нужен хороший монокристалл. Это, конечно, круто.
3 - Я не очень понял, что там с изотопами. Нужно синтезировать образец с изотопными маркерами, или годится любой?
4 - Про "универсальность метода" я категорически не согласен. Диффракция гораздо более универсальный метод. Вы можете, например, снять структуру материала при давлении в миллион атмосфер и температуре 3000 градусов? А мы (рентген-дифракционщики) можем.
А вы можете сделать маппинг природного образца с субмикронным разрешением? А мы можем. Можете снимать time-resolved с микросекундным разрешением? А мы можем. Можете изучать большие несоразмерности в структурах? А мы можем. Можете изучать дефекты упаковки в металлах? А мы можем. Ну и так далее.
Как в целом обстоит дело именно в расшифровке структуры молекул белков, я не очень разбираюсь. Но не забывайте, что макромолекулярная кристаллография - это только маленькая область применения рентгеновской дифракции, а собственно расшифровка структуры молекулы - только часть макромолекулярной кристаллографии.
Я смотрю со своей колокольни - я работаю на синхротроне. И вижу, что дифракционные станции макромолекулярной кристаллографии чрезвычайно востребованы.
Наверняка есть задачи, в которых ss-NMR выигрывает у XRD. Но точно так же есть и задачи, в которых XRD несравнимо эффективнее ss-NMR. Я за мир, дружбу, жвачку и взаимное дополнение методов :) -
1) нет, не верно - собственно структуру получить на ss-NMR можно. Монте-карло насколько я помню это теоретическая интерпретация, можно ее использовать как доп. метод, но это совершенно не обязательно (избыточно). ss-NMR полностью самодостаточна - просто делается серия экспериментов где коррелируют разные пики (чтобы установить какие атомы находятся близко в пространстве или связаны хим. связью) и структуру сразу видно.
2) монокристалла вообще не нужно )) по чистоте не в курсе, вроде как ограничена тем, насколько сильный сигнал идет от примеси. По объему - несколько микрограмм.
3) годятся только с NMR активными ядрами, у которых ненулевые спины у ядер. А это может быть как у изотопов, так и нет.
4) тут по хорошему надо сравнивать и взвешивать "универсальность" в граммах )) по моему скромному мнение NMR перевесит ))
>> можете, например, снять структуру материала при давлении в миллион атмосфер и температуре 3000 градусов
нет
>>А вы можете сделать маппинг природного образца с субмикронным разрешением
если я правильно понял что это такое - то да.
>>Можете снимать time-resolved с микросекундным разрешением?
да
>>Можете изучать большие несоразмерности в структурах?
не знаю что это такое )
>>Можете изучать дефекты упаковки в металлах?
конечно )) только не в конвейерном режиме.
>>Как в целом обстоит дело именно в расшифровке структуры молекул белков, я не очень разбираюсь. Но не забывайте, что макромолекулярная кристаллография - это только маленькая область применения рентгеновской дифракции, а собственно расшифровка структуры молекулы - только часть макромолекулярной кристаллографии.
Согласен, просто мне непонятен консерватизм некоторых ученых, использующих ее в тех моментах, где NMR был бы более результативен. Я никогда научными работами не занимался, а влез в тред т.к. не так давно плотно интересовался именно ss-NMR чисто для общего развития и он мне показался очень крутым ))
>>Наверняка есть задачи, в которых ss-NMR выигрывает у XRD. Но точно так же есть и задачи, в которых XRD несравнимо эффективнее ss-NMR. Я за мир, дружбу, жвачку и взаимное дополнение методов :)
Я тоже, просто там речь шла о белках, а для них ss-NMR выигрывает у XRD на все сто ) -
Меня просто немного смущает: везде, где нахваливают этот метод, все говорят слово-в-слово только про мембранные белки и большие молекулы, которые не кристаллизуются. При этом как бы подразумевается, что в прочих случаях лучше использовать "рутинную" дифракцию. Вот я думаю, что этому должно быть какое-то объяснение.
Судя по вашим объяснениям и по тому, что я прочитал, реально ss-NMR безусловно выигрывает перед дифракцией только для некристаллических образцов, что как бы и так самоочевидно: дифракция на то и дифракция, чтобы изучать кристаллическое вещество. А структуру молекулы некристаллического вещества дифракционными методами действительно расшифровать сложновато. На то и нужны разнообразные спектроскопии, в том числе и ядерно-резонансные.
Я вот неорганик, и в свое время довольно много делал не только дифракции, но и мессбауэровской спектроскопии (это ядерный гамма-резонанс). И прекрасно понимаю, что для чисто кристаллографически-структурных задач мессбауэр может быть только дополнением (иногда и очень важным) для дифракции. А вот для задачи определения валентности железа в соединении, например, мессбауэр безусловно обойдет на сто очков любые дифракционные "потуги". Каждому методу - свое место.
Для кристаллических систем - дифракция.
Для молекул больших белков, которые не хотят кристаллизоваться - ss-NMR.
3) - собственно, это довольно серьезное ограничение. Не любой природный образец подойдет.
4) про маппинг вот что я имел в виду:
допустим, есть природный образец, состоящий из нескольких фаз. Ну скажем, толщиной 30 микрон и размером 0,2 х 0,2 мм2. Надо построить карту распределения разных фаз в нем с субмикронным разрешением. Разве вы можете в NMR-спектрометре выбирать область пробирования образца с такой точностью?
Про миллисекундное разрешение я, честно говоря, поражен. Думал, что у ss-NMR спектры копятся дольше миллисекунды.
Про дефекты упаковки вы уверены? Если есть плотнейшая упаковка типа ABCABCABCABCABABC например - это можно в принципе поймать на NMR? Надо нашим сказать, а то "мужики-то не знают" :) -
Поясните вопрос. О чем именно вы хотите узнать? О фононах? О спиновых волнах? О волновых функциях электронов?
Вы сформулируйте вопрос или "простыми словами", или уж научными терминами.
Если вы хотите спросить "существуют ли в кристаллах какие-то собственные, внутренние волны" - то да, существуют. Это так называемые фононы, или моды коллективных колебаний атомов. Еще бывают т.н. магноны и спиновые волны - волнообразные колебания магнитных моментов и спинов.
Термин "волновая функция" относится к математическому описанию элементарных частиц, в частности электронов. Так как кристаллы состоят из атомов, а атомы - из элементарных частиц, то да, кристалл можно описать с помощью волновых функций. -
Вообще говоря, это целый университетский курс - взаимодействие излучения и вещества.
Если вас интересует именно характерные для кристаллов и именно "волновые" явления (т.е. оптические фононы) и именно их взамодействие с электромагнитными волнами, то это проявляется в неупругом рассеяннии света: так называемое комбинационное или рамановское рассеяние - но это очень, очень слабые эффекты и для их наблюдения нужно специальное очень чувствительное оборудование.
В двух словах, с очень маленькой вероятностью (скажем, один к ста миллионам), фотон света при рассеянии может провзаимодействовать с фононом, изменив чуть-чуть свою энергию (т.е. длину волны).
Есть еще всякие резонансные явления связанные с ультразвуком, но они существуют и в аморфных, и в кристаллических телах. Хотя в кристаллических ситуация, конечно, посложнее. -
У всех твердых веществ, есть деформационная характеристика — зависимость деформации от приложенного усилия. При малых усилиях (растяжение/сжатие) зависимость линейная (закон Гука), после предела пропорциональность может идти очень по-разному.
Как правило, предел пропорциональности соответствует (или очень близок) пределу текучести. До него деформации носят упругий характер и тело восстанавливает свою форму после снятия нагрузки, потом — неупругие деформации, которые необратимые. -
Не понял вопроса - что именно вы хотите мониторить?
Статья грамотная, но они изучают частично упорядоченные системы (переохлажденные жидкости) - и им нужен параметр порядка, вот они и используют для этого направления связей в первой координационной сфере.
Подход верный, но имейте в виду: это же молекулярная динамика, то есть расчет на компьютере. У них есть позиции всех атомов в коробке, и вытащить Q из этого ничего не стоит. А вот из эксперимента - это уже практически невозможно (максимум - измерить RDF и проводить потом обратное Монте-Карло).
С экспериментальной точки зрения я бы посоветовал разрешенную во времени диффракцию (time-resolved X-ray diffraction).
Процесс кристаллизации тоже моделируют методом молекулярной динамики, но там другой подход (т.н. двухфазный метод для изучения кинетики и равновесия). -
Есть длительная траэктория молекулярной динамики, скажем порядка десятков микросекунд. Система стартует в жидкой фазе - и возможно кристаллизируется, возможно нет. Вытащить-то Q я уже вытащил. Вопрос в том насколько оно показательно. Потому что Q говорит что кристаллизация есть, коэфициэнт диффузии что его нет. Другой параметр порядка, вроде называется коэффициент тетрагидральности ( Эррингтон и Дебенедетти, саенс 2001 вроде) говорят что кристалла нет. Кстати может что-то еще посоветуете?
-
Первым делом, конечно, посмотреть на RDF (по элементным парам). Плюс обязательно прогнать контрольное MD для кристаллической фазы при той же температуре, чтобы было с чем сравнивать.
Но в такой задаче как у вас надо смотреть на трансляционную корреляцию, а не угловую.
А вообще по моему скромному мнению, это все нефизично - в такой маленькой системе (сколько у вас там атомов в боксе? тысяча? пять тысяч?) смоделировать кристаллизацию в принципе нельзя :) -
Molecular dynamics simulation of the ice nucleation and growth process leading to water freezing
Masakazu Matsumoto, Shinji Saito & Iwao Ohmine
Например самое простое=)
Ну и если порыться, то можно еще много всякого найти.
Ладно, буду сворачиваться. Я думал может у кристаллографов особый взгляд на вещи.
В любом случае спасибо. -
Кстати, у японцев там отличная идея - смотреть на время жизни связей (ну или на число "долгоживущих" связей)
Еще, раз у вас есть динамика, а не снапшот, хорошо посмотреть на колебания каждого атома. В твердом теле (даже аморфном) колебания должны быть вокруг одной позиции, причем с амплитудой меньше межатомных расстояний. -
Ну а тогда о чем думать-то? Глазом, если повертеть мышкой коробку с атомами, упорядочения не видно? Значит, не кристалл. Атомы по ячейке свободно гуляют? Значит, не стекло.
Если оно выглядит как жидкость и ведет себя как жидкость - значит, оно жидкость.
А угловые корреляции направления связей - это всего лишь угловые корреляции. -
Если грубо, то кристалл - это твердое тело, в котором атомы расположены в строгом порядке.
Золото, как и любые другие металлы в твердом состоянии, кристаллическое. Бывают и аморфные металлы (так называемые металлические стекла) - но их получают искусственно, в природе не встречаются. Надо очень-очень быстро охладить расплавленный металл, чтобы атомы в нем не успели "выстроиться".
Вообще кристаллическое вещество повсюду: все металлы вокруг вас, песок, известняк, бетон, процессор компьютера, графит карандашного грифеля, даже значительная часть ваших костей. -
Немного дополню. Обычное золото, которое вы везде встречаете, поликристаллическое, т.е. состоит из множества маленьких хаотично ориентированных кристаллов, которые называюются зёрнами. Можно вырастить большой монокристалл, но для этого нужно создавать специальные условия. Вообще это характерно для всех металлов. Можно получить и аморфные металлы, в которых нет кристаллической структуры, например, если очень быстро охладить расплав.
-
-
- alphamakaka
- 17.05.2012 4:43
- ↑
- →
А поликристаллическое золото и золото, выращенное одним кристаллом будет иметь различную плотность?
-
-
У меня даже не вопрос а задача) есть старый рентгеновский дифрактометр. Дрон 3 м. Есть синтезированные минералы. Необходимо Определить параметры элементарной решетки этих минералов. Я пока не очень понимаю как к этому подступиться. Знаю что снимать нужно на больших углах, затем проводить расчеты. Есть ли в открытом доступе программы которые посчитают эти параметры по данным, которые выдаст дрон? (угол, полуширина, интенсивность) может книжку какую посоветуете?
-
Рамановская спектроскопия (или спектроскопия комбинационного рассеяния) - это экспериментальная методика. Я получаю спектр в спектрометре, потом могу пики фиттировать. Программой PeakFit, например.
А если надо рассчитать теоретический спектр из DOS-кривых, я иду к "теоретикам". В нашей тусовке в-основном пользуются WASP, abinit и Wienn. Но это больше дело привычки, функционально они все очень похожи, как я понимаю. -
Вы хотите сказать, что не верите в начала термодинамики? Энтропия никогда не возрастает и за ней всегда последнее слово. Просто нужно рассматривать систему в целом. При формировании кристалла энтропия входящих в него атомов или молекул действительно возрастает, но это локальный процесс. Общая энтропия системы возрастает и это перекрывает энергетические затраты. В случае с выпадением соли в кристалл возрастающая энтропия растворителя (то есть воды) с лихвой перекрывает уменьшение энтропии молекул соли.
-
В целом вы, конечно, правы.
В примере с солью и растворителем - не совсем. Как вы справедливо заметили, второе начало термодинамики работает только для закрытых систем. Если сделать равновесную систему с раствором соли закрытой, никогда там ничего не кристаллизуется. Надо либо отводить из системы тепло, либо испарять растворитель, либо нарушать локальное равновесие, и тогда опять-таки второе начало термодинамики не применимо. -
Ваш вопрос применим не только к кристаллам, а вообще ко всему упорядоченному во вселенной: от существования сгустков материи вроде звезд и планет до сложных биологических систем типа нас с вами. Ответ здесь простой: несмотря на то, что отдельные процессы действительно идут по пути уменьшения энтропии, общая энтропия системы всегда возрастает. Происходит это потому, что для любого процесса уменьшения энтропии нужна энергия. Чтобы ее получить, нужно увеличить энтропию чего-то другого. Про кристаллы я ответил ниже. Живые организмы - другой хороший пример. Мы очень упорядочены и наша энтропия низка. Но для того, чтобы это состояние поддерживать, мы расщепляем питательные вещества которые получаем с пищей и таким образом увеличиваем энтропию вокруг себя. Это увеличение с большим избытком перекрывает нашу собственную низкую энтропию.
Есть тут один момент. Откуда во вселенной изначально появилась упорядоченность? Откуда взялась высокая энтропия, да еще с таким избытком, чтобы непрерывно увеличиваться во времени. Ответ - от большого взрыва. А что было до него? Но это уже другая история. -
-
- theluckyduck_m
- 16.05.2012 3:41
- ↑
- →
предложение- почему бы вам не сваять пару статей в своём жж о выращивании в дом.условиях кристаллов доступных простым обывателям и с подробностями и упоминанием ошибок что бы люди их избежали
-
-
Нет, "Кристаллы Сваровски" - это торговый знак именно для их граненого стекла.
Сваровски - компания большая, они не только стеклом занимаются. У них есть подразделение Swarovski Gems, которое занимается природными драгоценными и полудрагоценными камнями и искусственными камнями. Фианиты они продают под названием "pure brilliance zirconia" -
-
- Evgeny Gordienko
- 16.05.2012 5:19
- ↑
- →
правда ли что крио-эм лажа полная? Мол для больших молекул полученные данные можно обработать многими способами в зависимости от того что хочешь получить на картинке?
-
-
возможно ли теоритически воссоздать условия при которых два объекта из одного материала(металл) можно соединить, сохранив идеальное строение кристалл.решетки в месте стыка (пусть даже с краевой или винтовой дислокацией)? Или с другой стороны вопрос, возможно ли при соединении двух частей однотипного материала как то "полиризовать" атомы сохраняя кристаллографическое направление в решетке? Эксперименты такие проводились?
-
Нам препод как-то рассказывал, что один русский умелец на какой-то международной выставке, посвященной физике твердого тела и проч. пришел с небольшим металлическим кубиком 10×10×10см. Со стороны, вроде бы ничего примечательного. Однако, этот кубик произвёл фурор.
Дело было в том, что он состоял из 10×10×10 идеально отполированных кубиков по 1см³ . Поверхность была столь хорошей, что они держались вместе за счет атомных сил и ничего более. -
во втором вопросе я имел ввиду, ведь кристал решетка своим строением и связям обязана внутренним силам атомов которые собирают эту решетку, то есть возможно ли воссоздать такие условия без температурного воздействия, что решетки двух материалов слипнуться в однородное тело. не полируя до "залипания" от гладкости, а на атомарном уровне без действия давления и темепратуры.
-
Представьте себе, что два куска не отполированы до атомно-гладкой поверхности. Тогда если вы их приложите друг у другу (даже идеально совместив их кристаллические решетки), то между ними остануться пустоты. Пустоты настолько грубые, насколько груба ваша полировка. Если вы отполируете поверхности до неровностей в сто нанометров - то между вашими кусками остануться пустоты такого же порядка размеров. Грубо говоря, это будет как трещина в монокристалле.
Как заполнить эту трещину атомами?
Надо или механически каким-то волшебным образом доставить в эти пустоты нужные атомы и расставить по местам. Если на поверхности это еще можно теоретически представить с помощью атомно-силового микроскопа, например, то в объеме - нет.
Или дать возможность поработать самой природе: или ускорить диффузию подогревом, или прокачать через трещину насыщенный кристаллизационный раствор. Тогда трещина может действительно зарасти (или еще говорят "залечиться"), и скристалл более-менее восстановит свою целостность.
Есть еще один момент: поверхность кристалла - это не просто поверхность, на которой обрывается его периодическая решетка. Так как возникают разорванные и некомпенсированные связи и заряды, поверхность как бы "скукоживается", деформируется, на ней нарушается правильность решетки. Иногда на поверхности образуется настоящий тонкий аморфный слой. Но это зависит от материала и собственно от поверхности. А во-вторых, поверхность кристалла очень химически активна и немедленно адсорбирует на себя всякую дрянь - практически любые молекулы из окружающшей среды. И десорбировать из потом бывает очень непросто. Нужен сверхглубокий вакуум, подогрев, УФ-облучение и т.д.
Надеюсь, я ответил на ваш вопрос? -
Кристаллография во многом наука, обслуживающая другие области наук - физику твердого тела, геохимию, минералогию, материаловедение, биологию, фармакологию. Так что все довольно банально: наноструктуры, нанотрубки. В целом я бы сказал больше фокуса сегодня на проблему реальных кристаллов (поверхностей, дефектов, напряжений). Несоразмерные структуры всех видов, частично разупорядоченные структуры. Все ждем прорыва в теории, но после теории функционала плотности по большому счету ничего революционного не было, кроме наращивания компьютерной мощности.
-
Хочу понять по изоструктурным соединениям. Пусть у меня есть серия неорганических ионных соединений c тетраэдрическим кислородным анионом: A(BO4). Изменяя катион A, я могу получить 5-6 изоструктурных соединений, но c разными параметрами элементарной решетки. Дальше для меня трудно.
Изоструктурность - это значит, что атомные координаты для этих соединений одинаковы? Если да, то это значит, что все межатомные расстояния, например A-O, B-O, B-B, должны изменяться пропорционально размеру катиона и параметрам решетки. Однако связь B-O существенно ковалентна, а длина ковалентной связи определяется, как я понимаю, химией, а не кристаллической структурой. Значит, будет изменяться в основном размер катионной позиции, т.е. расстояния A-B, A-O, а тетраэдр BO4 будет иметь примерно одинаковый размер? Но это означает, что атомные координаты будут меняться. Тогда что такое изоструктурность? :) -
Вопрос интересный.
Начнем с того, что вообще говоря, структурные параметры связаны. Если, например, структура кубическая, а все атомы в частных позициях, то просто геометрически невозможно менять длину связи А-О, не меняя на столько же процентов длину связи В-О. Тогда структуре приходится идти "на компромис" - связям А-О хочется быть покороче, а связям В-O подлиннее, а в итоге устанавливается некоторое равновесие.
Когда появляется дополнительная (кроме объема) степень свободы, ситуация меняется. Например, в гексагональной решетке отношение параметров c/a может меняться свободно. И тогда в любом ряду изоструктурных соединений это отношение будет разное. Возьмите, к примеру, Al2O3, Fe2O3, V2O3, Cr2O3.
Если координаты атомы не зафиксированы симметрией, то появляется дополнительная степень свободы. Тогда действительно в соединении A(BO43. Архетип - это собственно минерал перовскит, псевдокубический титанат кальция. Но если посмотреть на то, какие структуры иногда материаловеды называют перовскитами - так там одно название. Типа, удвоим ячейку по двум осям, исказим до моноклинной, забабахаем неупорядоченные вакансии в одной трети позиции А и упорядоченные вакансии в четверти позиции Х.
И там уже ни пространственной группы, ни стехиометрии, ни координационных полиэдров - вообще почти ничего не осталось от собственно перовскита :) -
-
- Evgeny Demenev
- 17.05.2012 1:14
- ↑
- →
Недавно сталкнулись с интересной проблеммой, с которой не знаем что делать и по сей день, так что в качестве вопроса хотел бы привести пример.
Имеем две абсолютно одинаковые неорганические системы (смесь Si, As, O, H), но в первой системе кислорода должно быть больше.
Со временем, под влиянием атмосферы, температуры и всего того, что поджидает смеси в этом суровом мире (влажность и т.п.), в первой системе весь мышьяк переходит в оксид, образуя кристаллы различного размера, а во второй ни единого намека на формирование хоть какой-либо химической связи as-o (весь As стал вморожен в SiO2). Ведь всё в системах одинаково было кроме дополнительной порции кислорода в самом начале. Свободная энергия тут вроде как и не при чем...
Что могло повлиять на эти системы так, что они выбрали разные пути развития?
Могли бы вы подсказать, где лучше всего начать поиски ответов? Известный учебник, раздел физики/химии или просто ключевое слово, с которого стоит начать. -
-
Валовый состав в данном случае вообще не показатель. Как минимум, надо посмотреть на исходный фазовый состав двух проб.
Вообще ситуация странная, но много непонятно из объяснения.
В какой форме находится мышьяк и кремний до окисления? Что значит мышьяк "вморожен" в SiO2?
Если коротко - надо найти, чем именно отличаются две ваши пробы до окисления, и понять, какое их этих отличий в данном случае "решает".
Различия надо искать не только в валовом химическом составе, но смотреть на фазы и их состав, на примеси, на размер частиц, агрегатные свойства, пористость и т.д.
Ну и убедится, разумеется, что окислялись они при одинаковых условиях - температура, вода, примеси серы, например (кремнию на серу "наплевать", а вот мышьяк при выборе между серой и кислородом выберет серу). Поглядеть, не работает ли там кремний в качестве катализатора для окисления мышьяка, например. -
-
- Evgeny Demenev
- 17.05.2012 4:11
- ↑
- →
Спасибо за ответ.
Проблема очень сложная в том плане, что много нюансов. Вдаваться в подробности здесь неуместно, мне кажеться.
Кремний находится в твердом состоянии, я бы даже сказал в кристаллическом, а все остальное механически засунули туда из газового облака при одинаковых условиях с единственной разницей что кислорода больше в первом случае (по крайней мере мне так сказали)
Вморожен - я не уверен в русской терминологии, может быть "растворен" более корректное слово. Просто находится в несвязаном состоянии внутри оксида кремния.
Всего хорошего. -
-
Извините, у меня такое впечатление, что вы немного "не в теме".
Что за процесс-то был, я совсем не понимаю. Осаждение мышьяка методом CVD на кремниевой подложке? Тогда почему кремний "я бы даже сказал в кристаллическом" - таки он был аморфный или кристаллический?
Если даже материал осаждается из газовой фазы, он не просто "механически засунут" в образец - элементы образуют или не образуют какие-то соединения друг с другом, и формируют какие-то или пленки, или отдельные частицы какой-то конкретной структуры, какой-то толщины и размера и т.д.
Короче, вы правильно сказали: все дело тут, конечно, в деталях - а раз детали вы не можете или не хотите рассказать, ничего путного подсказать вам не могу.
Если не уверены в русской терминологии, пишите по-английски. Мне так может быть даже проще. -
Я не специалист, но насколько я понимаю энергетически выгодно разваливать тяжелые ядра, а соединять легкие.
Отсечение проходит по железу-56 (поэтому его так много во вселенной): грубо говоря, изотопы тяжелее при распаде будет выделять энергию, а более легкие изотопы будут выделять энергию при синтезе.
В гугле надо искать картинку Binding_energy_curve_-_common_isotopes.svg -
Я не химик-органик, но судя по педивикии просто потому, что у амфетамина точка замерзания (или плавления) ниже комнатной температуры, а у метамфетамина - ниже комнатной температуры. Поэтому при комнатной температуре метамфетамин - кристаллическое вещество, а амфетамин - жидкость.
А при температуре жидкого азота, например, оба они наверняка кристаллические.
