Порядок в расположении частиц, из которых построены твёрдые тела, объясняет их правильную форму.
Если перед вами лежит бесформенная глыба, то это не означает ещё что в ней нарушен присущий твёрдому телу порядок частиц. Отколите маленькую крупинку и посмотрите на неё в лупу или микроскоп. Вы увидите чёткие грани и рёбра правильных геометрических фигур. Глыба образовалась случайным сращением множества маленьких, правильно огранённых частиц.
Так, поваренная соль, где бы мы её ни получили — в соляных копях, из солончаковых озёр близ Каспийского моря или из вод Северного Ледовитого океана, — всегда имеет форму кубиков. Если разбить кубик поваренной соли, он рассыплется на несколько меньших кубиков.
Твёрдые тела, имеющие присущую им от природы правильную форму, вызванную правильным расположением частиц их образующих, мы называем кристаллами.
Красивы и разнообразны кристаллы различных веществ (рис. 11).
Многие из них вы можете получить сами. Прибавьте к горячей воде какое-либо вещество, например поваренную соль или квасцы, пока оно не перестанет в ней растворяться. Перемешайте раствор, дайте нерастворившемуся веществу осесть на дно и осторожно слейте прозрачный раствор в чистый стакан. Поставьте стакан с раствором в тёплое спокойное от тряски место. Через несколько дней, когда часть жидкости испарится, на дно стакана выпадут кристаллы растворённого вещества.
Наше знакомство с твёрдыми телами будет неполно, если не упомянуть о твёрдых телах, не имеющих правильной формы, характерной для кристаллов. Взгляните на кусок оконного стекла. Специальной машиной ему придана хорошо знакомая нам форма тонкой пластинки. Если разбить кусок стекла, то среди осколков не удастся обнаружить правильных кристаллов. Очевидно, частицы стекла не расположены в таком строгом порядке, как частицы, образующие какой-либо кристалл. Современная наука подтвердила это заключение. Такие тела, как стекло, которые по своим механическим свойствам являются твёрдыми телами, но частицы которых расположены недостаточно упорядоченно для того, чтобы образовать кристаллы, называют аморфными телами.
Аморфные тела сами по себе очень медленно переходят в тела кристаллические. В стекле такой переход вызывает помутнение, а иногда и растрескивание и знаком многим из обыденной жизни.
Аморфными телами являются получившие в последнее время большое распространение как в быту, так и в технике различные пластические массы.
Часто одно и то же тело может существовать как в виде кристалла, так и в виде аморфного тела. Многие видели красивые кристаллы, так называемые "друзы" горного хрусталя. Если горный хрусталь расплавить, а затем охладить образовавшуюся жидкость, то мы вновь получим твёрдое тело, но теперь это будет аморфное кварцевое стекло. Как же расположены частицы, образующие кристалл и аморфное стекло?
Горный хрусталь, кварцевое стекло и многие другие вещества являются соединением атомов двух различных элементов. Если условиться изображать атомы одного из этих элементов чёрными кружками, а атомы другого белыми, то интересующее нас соотношение в расположении частиц несколько упрощённо будет изображено на рисунке 12. Слева на рисунке представлено расположение атомов в кристаллах, а справа — в стекле. Мы видим, что порядок, наблюдаемый в расположении атомов в крис галле, нарушается при превращении последнего в стекло. Однако полностью порядок в стекле не исчезает. Возле каждого атома, взятого в отдельности, порядок сохраняется неизменным, но он оказывается нарушенным, если рассматривать всё твёрдое тело целиком.
Может показаться, что в этом мире порядка, где каждая частица занимает определённое место, нельзя говорить о движении частиц. Однако это не так. И в кристаллах частицы находятся в вечном движении.
Рис. 12. Расположение атомов в воображаемом плоском кристалле (слева) и в таком же стекле (справа).
Какое же движение могут совершать частицы, занимающие неизменное положение?
Многие из вас помнят детскую загадку: "что весь день идёт, а с места не сходит?" Разгадка — "часы".
Действительно, взгляните, например, на часы-"ходики". Неутомимо снуёт взад и вперёд маятник ходиков, отсчитывая время. Вперёд, назад, снова вперёд и снова назад движется укреплённый на маятнике кружок. Мы говорим, что маятник колеблется.
Подобным же образом колеблются бесчисленные частички, образующие кристаллы.