تعرف على كيفية تحديد شكل البلورات للمعادن المختلفة في عائلات تتبلور المعادن وفقًا لواحد من الأشكال السبعة المعروفة باسم الأنظمة البلورية. من ابتكار وإنتاج شركة QA International. QA International، 2010. جميع الحقوق محفوظة. www.qa-international.com شاهد كل الفيديوهات لهذا المقال
كريستال ، أي مادة صلبة يتم فيها ترتيب ذرات المكون في نمط محدد ويعكس انتظام سطحها تناسقها الداخلي.
يبدو تعريف المادة الصلبة واضحًا ؛ يُعتقد عمومًا أن المادة الصلبة صلبة وحازمة. ومع ذلك ، عند الفحص ، يصبح التعريف أقل وضوحًا. مكعب الزبدة ، على سبيل المثال ، يكون صعبًا بعد تخزينه في الثلاجة ومن الواضح أنه صلب. بعد بقائه على طاولة المطبخ لمدة يوم ، يصبح نفس المكعب ناعمًا تمامًا ، وليس من الواضح ما إذا كان يجب اعتبار الزبدة صلبة. تتصرف العديد من البلورات مثل الزبدة في أنها صلبة في درجات حرارة منخفضة ولكنها طرية في درجات حرارة أعلى. يطلق عليهم المواد الصلبة في جميع درجات الحرارة التي تقل عن نقطة انصهارهم. التعريف المحتمل للمادة الصلبة هو الكائن الذي يحتفظ بشكله إذا ترك دون إزعاج. القضية ذات الصلة هي المدة التي يحتفظ بها الكائن بشكله. السائل شديد اللزوجة يحتفظ بشكله لمدة ساعة ولكن ليس سنة. يجب أن تحافظ المادة الصلبة على شكلها لفترة أطول من ذلك.
الوحدات الأساسية للمواد الصلبة هي إما ذرات أو ذرات تتحد في جزيئات. تتحرك إلكترونات الذرة في مدارات تشكل بنية غلاف حول النواة. تمتلئ الأصداف بترتيب منتظم ، بحيث تستوعب كل غلاف عددًا صغيرًا فقط من الإلكترونات. تحتوي الذرات المختلفة على أعداد مختلفة من الإلكترونات ، والتي يتم توزيعها في بنية إلكترونية مميزة من الأصداف المملوءة والمملوءة جزئيًا. يحدد ترتيب إلكترونات الذرة خصائصها الكيميائية. عادة ما يمكن التنبؤ بخصائص المواد الصلبة من خصائصها تشكل الذرات والجزيئات ، وبنية الغلاف المختلفة للذرات مسؤولة عن تنوع من المواد الصلبة.
اين يهبط المهاجرون في نيويورك؟ (ما اسم محطة الهجرة؟)
تمتلئ جميع الأصداف المشغولة لذرة الأرجون (Ar) ، على سبيل المثال ، مما ينتج عنه شكل ذري كروي. في الأرجون الصلب ، يتم ترتيب الذرات وفقًا لأقرب تعبئة لهذه الكرات. في المقابل ، تحتوي ذرة الحديد (Fe) على غلاف إلكترون واحد مملوء جزئيًا فقط ، مما يمنح الذرة عزمًا مغناطيسيًا صافياً. وبالتالي ، فإن الحديد البلوري هو مغناطيس. الرابطة التساهمية بين ذرتين من الكربون (C) هي أقوى رابطة موجودة في الطبيعة. هذه الرابطة القوية مسؤولة عن جعل الماس أقسى صلابة.
المادة الصلبة تكون متبلورة إذا كان لها ترتيب بعيد المدى. بمجرد معرفة مواضع الذرة وجيرانها عند نقطة واحدة ، يُعرف مكان كل ذرة بدقة في جميع أنحاء البلورة. تفتقر معظم السوائل إلى النظام بعيد المدى ، على الرغم من أن العديد منها لها ترتيب قصير المدى. يتم تعريف المدى القصير على أنه أول أو ثاني أقرب جيران للذرة. في العديد من السوائل ، يتم ترتيب ذرات الجار الأول في نفس الهيكل كما في المادة الصلبة المقابلة مرحلة . ومع ذلك ، في المسافات التي تبعد ذرات كثيرة ، تصبح مواقع الذرات غير مترابطة. هذه السوائل ، مثل الماء ، لها ترتيب قصير المدى لكنها تفتقر إلى الترتيب بعيد المدى. قد يكون لبعض السوائل ترتيب قصير المدى في اتجاه واحد وترتيب بعيد المدى في اتجاه آخر ؛ هذه المواد الخاصة تسمى البلورات السائلة. البلورات الصلبة لها نظام قصير المدى وأمر بعيد المدى.
تسمى المواد الصلبة التي لها ترتيب قصير المدى ولكنها تفتقر إلى الترتيب بعيد المدى غير متبلور. يمكن صنع أي مادة تقريبًا عديم الشكل عن طريق التصلب السريع من الذوبان (الحالة المنصهرة). هذه الحالة غير مستقرة ، وسوف يتبلور الصلب بمرور الوقت. إذا كان النطاق الزمني للتبلور سنوات ، فإن الحالة غير المتبلورة تبدو مستقرة. النظارات هي مثال على المواد الصلبة غير المتبلورة. في السيليكون البلوري (Si) ، ترتبط كل ذرة رباعي السطوح بأربعة جيران. في السيليكون غير المتبلور (a-Si) يوجد نفس الترتيب قصير المدى ، لكن اتجاهات الرابطة تتغير على مسافات أبعد من أي ذرة. السليكون غير المتبلور هو نوع من زجاج . شبه البلورات هي نوع آخر من المواد الصلبة التي تفتقر إلى النظام بعيد المدى.
توجد معظم المواد الصلبة الموجودة في الطبيعة في شكل متعدد البلورات بدلاً من بلورة واحدة. تتكون في الواقع من ملايين الحبوب (بلورات صغيرة) معبأة معًا لملء كل الفراغ. كل حبة فردية لها اتجاه مختلف عن جيرانها. على الرغم من وجود ترتيب بعيد المدى داخل حبة واحدة ، إلا أن الترتيب يغير اتجاهه عند الحدود بين الحبوب. قطعة نموذجية من الحديد أو النحاس (Cu) متعددة البلورات. بلورات واحدة من المعادن ناعمة و طيع ، في حين أن المعادن الكريستالات أكثر صلابة وأقوى وأكثر فائدة من الناحية الصناعية. يمكن تحويل معظم المواد متعددة الكريستالات إلى بلورات مفردة كبيرة بعد المعالجة الحرارية الممتدة. في الماضي ، كان الحدادين يسخنون قطعة من المعدن لجعلها قابلة للطرق: فالحرارة تجعل بعض الحبيبات تنمو بشكل كبير من خلال دمج حبيبات أصغر. كان الحدادين يثنون المعدن الملين ليشكلوه ثم يدقونه لبعض الوقت ؛ سيجعله القصف متعدد البلورات مرة أخرى ، مما يزيد من قوته.
يتم تصنيف البلورات في فئات عامة ، مثل العوازل والمعادن وأشباه الموصلات والمواد الصلبة الجزيئية. عادة ما تكون بلورة واحدة للعازل شفافة وتشبه قطعة من الزجاج. المعادن لامعة ما لم تصدأ. تكون أشباه الموصلات أحيانًا لامعة وأحيانًا شفافة ولكنها لا تصدأ أبدًا. يمكن تصنيف العديد من البلورات على أنها نوع واحد من المواد الصلبة ، في حين أن البلورات الأخرى لها سلوك وسيط. يمكن تحضير كبريتيد الكادميوم (CdS) في صورة نقية وهو عازل ممتاز ؛ عندما تضاف الشوائب إلى كبريتيد الكادميوم ، تصبح أشباه موصلات مثيرة للاهتمام. يبدو أن البزموت (Bi) معدن ، لكن عدد الإلكترونات المتاحة للتوصيل الكهربائي مماثل لعدد أشباه الموصلات. في الواقع ، يسمى البزموت نصف معدني. المواد الصلبة الجزيئية عادة ما تكون بلورات مكونة من جزيئات أو بوليمرات. يمكن أن تكون عازلة أو شبه موصلة أو معدنية ، حسب نوع الجزيئات في البلورة. يتم تصنيع جزيئات جديدة باستمرار ، والعديد منها يتحول إلى بلورات. عدد البلورات المختلفة هائل.
