How do crystals work? - Graham Baird

3,420,358 views ・ 2019-06-18

TED-Ed


Proszę kliknąć dwukrotnie na poniższe angielskie napisy, aby odtworzyć film.

Tłumaczenie: Agnieszka Fijałkowska Korekta: Rysia Wand
00:06
Deep beneath the geysers and hot springs of Yellowstone Caldera
0
6886
4330
Głęboko pod gejzerami i gorącymi źródłami Kaldery Yellowstone
00:11
lies a magma chamber produced by a hot spot in the earth’s mantle.
1
11216
4968
znajduje się komora magmy
utworzona przez plamy gorąca w płaszczu Ziemi.
00:16
As the magma moves towards the Earth’s surface,
2
16184
2893
Podczas ruchu ku powierzchni Ziemi magma się krystalizuje,
00:19
it crystallizes to form young, hot igneous rocks.
3
19077
4260
tworząc młode, gorące skały magmowe.
00:23
The heat from these rocks drives groundwater towards the surface.
4
23337
4055
Ciepło tych skał wypycha wody gruntowe w kierunku powierzchni.
00:27
As the water cools, ions precipitate out as mineral crystals,
5
27392
5490
W miarę stygnięcia wody
jony wytrącają się w postaci kryształów mineralnych,
00:32
including quartz crystals from silicon and oxygen,
6
32882
3994
w tym kryształów kwarcu z krzemu i tlenu,
00:36
feldspar from potassium, aluminum, silicon, and oxygen,
7
36876
5010
skalenia z potasu, glinu, krzemu i tlenu
00:41
galena from lead and sulfur.
8
41886
3240
i galeny z ołowiu i siarki.
00:45
Many of these crystals have signature shapes—
9
45126
2610
Wiele z tych kryształów ma charakterystyczne kształty -
00:47
take this cascade of pointed quartz, or this pile of galena cubes.
10
47736
5120
weźmy kaskadę spiczastego kwarcu lub stos kostek galeny.
00:52
But what causes them to grow into these shapes again and again?
11
52856
4465
Ale co sprawia, że ciągle przybierają takie kształty?
00:57
Part of the answer lies in their atoms.
12
57321
2692
Część odpowiedzi leży w ich atomach.
01:00
Every crystal’s atoms are arranged in a highly organized, repeating pattern.
13
60013
4920
Atomy każdego kryształu są ułożone w zorganizowany, zwielokrotniony wzór.
01:04
This pattern is the defining feature of a crystal,
14
64933
3575
który charakteryzuje kryształy,
01:08
and isn’t restricted to minerals—
15
68508
2010
ale nie ogranicza się do minerałów.
01:10
sand, ice, sugar, chocolate, ceramics, metals, DNA,
16
70518
5240
Piasek, lód, cukier, czekolada, ceramika, metale, DNA,
01:15
and even some liquids have crystalline structures.
17
75758
3921
a nawet niektóre płyny mają krystaliczne struktury.
01:19
Each crystalline material’s atomic arrangement
18
79679
2780
Układ atomowy każdego materiału krystalicznego
01:22
falls into one of six different families:
19
82459
3240
należy do jednej z sześciu rodzin:
01:25
cubic, tetragonal, orthorhombic, monoclinic, triclinic, and hexagonal.
20
85699
6620
sześciennej, tetragonalnej, rombowej, jednoskośnej, trójskośnej i sześciokątnej.
01:32
Given the appropriate conditions,
21
92319
2040
W odpowiednich warunkach
01:34
crystals will grow into geometric shapes
22
94359
2650
kryształy urosną w geometryczne kształty,
01:37
that reflect the arrangement of their atoms.
23
97009
2690
które odzwierciedlą układ ich atomów.
01:39
Take galena, which has a cubic structure composed of lead and sulfur atoms.
24
99699
4880
Weźmy galenę o sześciennej strukturze złożonej z atomów ołowiu i siarki.
01:44
The relatively large lead atoms
25
104579
2043
Względnie duże atomy ołowiu
01:46
are arranged in a three-dimensional grid 90 degrees from one another,
26
106622
4310
są ułożone w trójwymiarowej siatce pod kątem 90 stopni względem siebie,
01:50
while the relatively small sulfur atoms fit neatly between them.
27
110932
4730
podczas gdy stosunkowo małe atomy siarki wpasowują się po środku.
01:55
As the crystal grows, locations like these attract sulfur atoms,
28
115662
4512
W miarę jak kryształ rośnie, takie miejsca przyciągają atomy siarki,
02:00
while lead will tend to bond to these places.
29
120174
3482
podczas gdy ołów ma tendencję do wiązania się z tymi miejscami.
02:03
Eventually, they will complete the grid of bonded atoms.
30
123656
3440
Ostatecznie uzupełnią siatkę połączonych atomów.
02:07
This means the 90 degree grid pattern of galena’s crystalline structure
31
127096
4140
Oznacza to, że 90-stopniowy wzór siatki krystalicznej struktury galeny
02:11
is reflected in the visible shape of the crystal.
32
131236
3357
odbija się w widocznym kształcie kryształu.
02:14
Quartz, meanwhile, has a hexagonal crystalline structure.
33
134593
3380
Kwarc ma sześciokątną krystaliczną strukturę.
02:17
This means that on one plane its atoms are arranged in hexagons.
34
137973
4130
To znaczy, że na jednej płaszczyźnie jego atomy układają się w sześciokąty.
02:22
In three dimensions, these hexagons are composed of many interlocking pyramids
35
142103
5461
W trzech wymiarach sześciokąty składają się z wielu splecionych piramid
02:27
made up of one silicon atom and four oxygen atoms.
36
147564
4230
składających się z jednego atomu krzemu i czterech atomów tlenu.
02:31
So the signature shape of a quartz crystal
37
151794
2377
Charakterystyczny kształt kryształu kwarcu
02:34
is a six-sided column with pointed tips.
38
154171
5400
to sześciokątna kolumna ze spiczastymi końcami.
02:39
Depending on environmental conditions,
39
159571
2120
W zależności od warunków otoczenia
02:41
most crystals have the potential to form multiple geometric shapes.
40
161691
4420
większość kryształów może uformować wiele geometrycznych kształtów.
02:46
For example, diamonds, which form deep in the Earth’s mantle,
41
166111
3930
Przykładowo diamenty, powstające głęboko w płaszczu Ziemi,
02:50
have a cubic crystalline structure and can grow into either cubes or octahedrons.
42
170041
6220
mają sześcienną krystaliczną strukturę i rosną w kostki lub ośmiościany.
02:56
Which shape a particular diamond grows into
43
176261
2600
Kształt, w jaki wyrasta dany diament,
02:58
depends on the conditions where it grows,
44
178861
2290
zależy od warunków jego wzrostu,
03:01
including pressure, temperature, and chemical environment.
45
181151
4300
w tym ciśnienia, temperatury i środowiska chemicznego.
03:05
While we can’t directly observe growth conditions in the mantle,
46
185451
3677
Choć nie możemy obserwować ich wzrostu w płaszczu Ziemi,
03:09
laboratory experiments have shown some evidence
47
189128
2740
eksperymenty laboratoryjne częściowo dowiodły,
03:11
that diamonds tend to grow into cubes at lower temperatures
48
191868
3970
że diamenty mają tendencję formowania kostek w niższych temperaturach
03:15
and octahedrons at higher temperatures.
49
195838
3188
i ośmiościanów w wyższych temperaturach.
03:19
Trace amounts of water, silicon, germanium, or magnesium
50
199026
4470
Śladowe ilości wody, krzemu, germanu lub magnezu
03:23
might also influence a diamond’s shape.
51
203496
3150
mogą też wpływać na kształt diamentu.
03:26
And diamonds never naturally grow into the shapes found in jewelry—
52
206646
4610
Diamenty nigdy nie wyrastają w naturze w kształty spotykane w biżuterii.
03:31
those diamonds have been cut to showcase sparkle and clarity.
53
211256
5218
Przycina się je tak, żeby uwidocznić ich blask i przejrzystość.
03:36
Environmental conditions can also influence whether crystals form at all.
54
216474
5147
Warunki środowiskowe mogą też wpłynąć na to, czy w ogóle tworzą się kryształy.
03:41
Glass is made of melted quartz sand,
55
221621
2505
Szkło składa się ze stopionego piasku kwarcowego,
03:44
but it isn’t crystalline.
56
224126
1560
ale nie jest krystaliczne.
03:45
That’s because glass cools relatively quickly,
57
225686
3020
Jest tak dlatego, że szkło ochładza się dość szybko,
03:48
and the atoms do not have time to arrange themselves
58
228706
2940
a atomy nie mają czasu na uporządkowanie się
03:51
into the ordered structure of a quartz crystal.
59
231646
2930
w strukturę kryształu kwarcu.
03:54
Instead, the random arrangement of the atoms in the melted glass
60
234576
3770
Zamiast tego losowe rozmieszczenie atomów w stopionym szkle
03:58
is locked in upon cooling.
61
238346
2560
zostaje utrwalone podczas chłodzenia.
04:00
Many crystals don’t form geometric shapes
62
240906
2640
Wiele kryształów nie tworzy geometrycznych kształtów,
04:03
because they grow in extremely close quarters with other crystals.
63
243546
4600
bo rośnie bardzo blisko innych kryształów.
04:08
Rocks like granite are full of crystals,
64
248146
2663
Skały takie jak granit są pełne kryształów,
04:10
but none have recognizable shapes.
65
250809
2570
ale żaden z nich nie ma rozpoznawalnych kształtów.
04:13
As magma cools and solidifies,
66
253379
2160
Gdy magma stygnie i krystalizuje,
04:15
many minerals within it crystallize at the same time and quickly run out of space.
67
255539
5710
wiele minerałów krystalizuje jednocześnie
i szybko zaczyna im brakować miejsca.
04:21
And certain crystals, like turquoise,
68
261249
2632
Niektóre kryształy, takie jak turkus,
04:23
don’t grow into any discernible geometric shape in most environmental conditions,
69
263881
5010
nie formują żadnych wyraźnych kształtów w większości warunków środowiskowych,
04:28
even given adequate space.
70
268891
2123
nawet przy wystarczającej przestrzeni.
04:31
Every crystal’s atomic structure has unique properties,
71
271014
3190
Struktura atomowa każdego kryształu ma unikalne właściwości.
04:34
and while these properties may not have any bearing on human emotional needs,
72
274204
4930
Choć właściwości te mogą nie zaspokajać ludzkich potrzeb emocjonalnych,
04:39
they do have powerful applications in materials science and medicine.
73
279134
5070
mają potężne zastosowanie w materiałoznawstwie i medycynie.
O tej stronie

Na tej stronie poznasz filmy z YouTube, które są przydatne do nauki języka angielskiego. Zobaczysz lekcje angielskiego prowadzone przez najlepszych nauczycieli z całego świata. Kliknij dwukrotnie na angielskie napisy wyświetlane na stronie każdego filmu, aby odtworzyć film od tego miejsca. Napisy przewijają się synchronicznie z odtwarzaniem filmu. Jeśli masz jakieś uwagi lub prośby, skontaktuj się z nami za pomocą formularza kontaktowego.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7