Глава У РОСТ И ФОРМА КРИСТАЛЛОВ ЛЬДА Рост КРИСТЗЛЛИКЗ. достигшего критического размерё, в из- вестной степени напоминает процесс зарождения НОВ"ОИ фаЗЫ. Первая молекула каждого нового слоя пространствепноп Еешетки на данпой грани КРИСТЗ.'ПШ связана с ним только © одной сторо- ны, тогда как последующие рядом с нею — уже с двух, а потом и с трех сторон. Чем прочнее связана молекула, тем меньше ее СВОбОдПаЯ энергия и тем меньшее пересыщение атребуется ДляЯ ее УСТОЙЧНПШ'О присоединения К прострапствешюи решет;‹е кри- сталла, ПОЭТОМУ для нарастания НоВого слоОЯ па._даннои грани кристалла необходимо образование первого устойчивого участ- ка — двухмерного зародыша, ТребУЮЩеГО достаточно большого общего пересыщения или соответствующей флюктуации, а за- тем уже этот слой беспрепятственио растет при наличии хотя бы небольшого пересыщения. Если степень пересыщения ИЛИ переохлаждёния невелика, то скорость образования двухмерных зародышей в результате отдельных фЛЮКТУаЦИЙ по сравнецию со скоростью их роста невелика. Тогда нарастание всего молекулярного слоя успеет закончиться до появления зародыша следующего слоя, и кристалл во время РОСТЗ сохранит правильные плоские грани. ПОЭТОМУ мед- ленный рост кристаллов всегда бывает сплошным. КРИСТЗ.ПЛ‚ НЗХОДЯЩИЙСЯ в равновесии со сВоЙМ РЗСПЛЗВОМ или паром, должен принять форму, соответствующую. мииимуму\ свободной энергии при данном `объеме (принцип М. Кюри} (Сиг!е, 1885, стр. 145). Для капли жидкости такой формой. бу- дет шар, а для кристалла, согласно теореме Г. В. Вульфа (1895),— более или менее близкий к шару многогранник с постоянным от- ношением расстояния граней от центра к величине поверхност- ного натяжения данных граней. КЗЖДЗЯ грань занимает в нем участок, обратно пропорциональный четвертой степени индекса данной грани, так что практически равновесная форма кристалла аОЛЖНВ состоЯтЬ из небольшого количества граней с малыми 66 индексами, соединенных закругленными участками (Л. Д. Ландау, 1950, стр. 44). Однако различие в равновесном насыщении или температуре для разных граней кристалла ничтожно (для кри- сталла в несколько кубических сантиметров — порядка 10—6), так что малейшая неравномерность условий в окружающей среде нарушает равновесную форму. В равновесии с однородной сре- дой может находиться кристалл любой формы, но это равнове- сие неустойчиво, и при многократных колебаниях температуры или насыщения форма приблизится к указанной выше равно- весной. Реальные кристаллы, как правило, имеют более низкую сим- метрию, чем идеальные, из-за более низкой симметрии среды. Но в случае более или менее быстрого роста форма кристалла будет отличаться от равновесной не только по этой причине. Формы роста кристаллов вообще существенно отличаются от форм равновесия. Для роста граней с различным поверхностным натяжением требуется разная величина насыщения или охлаждения. При ма- лых степенях переохлаждения (пересыщения) различия в ско- рости роста граней почти нет, но по мере возрастания переохлаж- дения это различие быстро увеличивается, часть граней подав- ляется, и приблизительно изометричный вначале кристалл все ‘более отклоняется от формы, соответствующей минимуму энергии. Как правило, чем больше удельная поверх- ностная энергия грани, или, другими словами, чем меньше ее ретикулярная плотность, тем больше скорость ее роста при равном пересыщении (переохлаждении). — Объясняет- ся это, повидимому, тем, что меньшая ретикулярная плотность ‚связана с меньшим расстоянием между плоскими сетками прост- ранственной решетки кристалла и, следовательно, с большей проч- ностью связи молекул в перпендикулярном к ним направлении. Поэтому образование двухмерных зародышей на этих гранях 'наиболее облегчено, и рост их происходит быстрее, Нетрудно видеть, что в многограннике с тупыми углами быстрее растущие (перпендикулярно к своей плоскости) грани будут уменьшаться в размерах и исчезать, так как пути роста ребер между ними схо- дятся (фиг. 13). В результате растущий кристалл оказывается ограниченным гранями с наименьшей скоростью роста — на- именьшим поверхностным натяжением — наибольшей ретику- лярной плотностью (закон Бравэ). У льда базисная плоскость (0001) обладает значительно боль- ‚шей ретикулярной плотностью, чем все другие грани, следо- вательно, скорость роста базисной плоскости в направлении тлавной оси должна быть меньше, чем у граней призмы в на- правлении побочных осей, в результате чего во время роста 5* 67