X
تبلیغات
هم اندیشی فیزیک - جامدات بلورین
تاريخ : 90/08/02 | 15:39 | نویسنده :

طبقه‌بندی شبکه‌های بلوری
شبکه‌های بلوری بر حسب تقارن در شش سیستم بلوری طبقه‌بندی می‌شوند. یک سیستم بلور را می‌توان بر حسب ابعاد سلول واحد در امتداد سه محور آن (a , b , c) و اندازه سه زاویه بین این محورها (α , β , γ) توصیف کرد.
چون سیستم بلوری خود دارای چند ساختار است مانند سیستم مکعبی که خود دارای سه نوع شبکه بلور است بطور کلی 14 شبکه بلوری وجود دارد و بسیاری از اطلاعات در مورد ساختمان داخلی بلورها از آزمایشهای پرش اشعه ایکس بدست می‌آید.

انواع جامدات بلوری
جامدات بلوری بر حسب ذرات تشکیل دهنده شبکه بلور به گروههای زیر تقسیم می‌شوند.
جامدات یونی
اجزای تشکیل
دهنده ساختمان این بلور یونها هستند. استقرار یونها در یک بلور بر طبق یک الگوی هندسی معین است. ساختمان بلوری چنان است که نیروهای جاذبه بین یونهای مثبت و منفی به مراتب بیشتر از نیروهای دافعه بین یونهایی است که بار مشابه دارند. ترکیبات یونی در دمای اتاق جامدند و نقطه ذوب بالایی دارند و در حالت مذاب یا بصورت محلولهای آبی رسانای خوب الکتریسیته هستند.

http://www.ngdir.ir/sitelinks/kids/Image/earth_fa/bolore%20yoni_fr.gif

جامدات مولکولی
نقاط شبکه‌ای در بلور ترکیبات کووالانسی توسط مولکولها اشغال شده‌اند و نیروهای بین مولکولی که مولکولها را در شبکه نگه می‌دارند به اندازه نیروهای الکترواستاتیکی که در بلورهای یونی مشاهده می‌شوند قوی نیستند از اینرو بلورهای مولکولی نرم و دارای نقاط ذوب پایین هستند نارسانااند و یا ممکن است جامدات مولکولی قطبی در حالت مذاب رسانایی اندکی داشته باشند.
بلورهای شبکه‌ای (بلورهای اتمی)
در ساختمان این بلورها نقاط شبکه‌ای توسط اتمهایی اشغال شده‌اند که با شبکه‌ای از پیوندهای کووالانسی به هم متصل می‌شوند. در این بلورها تشخیص یونها از بلورها غیر ممکن است. در واقع کل بلور را می‌توان بعنوان یک مولکول عظیم تصور کرد. به همین دلیل گاهی به آنها مواد درشت مولکولی هم می‌گویند. الماس مثالی از این نوع بلورهاست که در آن اتمهای کربن توسط پیوندهای کووالانسی در یک ساختمان سه بعدی به هم متصل هستند. این مواد نقاط ذوب و جوش بالا دارند، فوق العاده سخت بوده و نارسانا‌اند و در تمام حلالهای معمولی نامحلولند و این بعلت داشتن پیوندهای کووالانسی فراوان آنهاست که برای فرو ریختن ساختمان بلوری باید گسسته شوند.
بلورهای فلزی

http://www.ngdir.ir/sitelinks/kids/Image/earth_fa/bolore%20felezat_fr.gif

شبکه بلوری این جامدات از اتمهای فلزی ( یونهای مثبت و الکترونهای متحرک آنها ) تشکیل شده است. پیوند فلزی پیوند قوی است و به این علت است که یونهای مثبت بصورت تنگاتنگ در شبکه بلوری کنار هم و در میان الکترونهای متحرک قرار گرفته‌اند. این جامدات چگالی بالا و نقطه ذوب بالایی دارند و رسانای گرمایی و الکتریکی خوبی هستند 

 

 

 

 خواص بلورها

خواص بلورها

در بلورها پراکندگی و فاصله اجزا ٬ دارای نظم هندسی ویژه ای است که معمولا" در تمام جهت ها یکسان نیست . برخلاف بلورها در جامدهای بی شکل یا غیر بلورین پراکندگی و فاصله اجزای سازنده آنها در همه جهتها یکسان است از این رو بعضی از خواص فیزیکی جامدهای غیر بلورین ٬ مانند رسانایی گرمایی ٬ انتشار نور و رسانایی الکتریکی نیز در همه جهت ها یکسان است . به این جامدهای غیر بلورین همسانگرد (ایزوتروپ) می گویند . چون خواص فیزیکی بیشتر جامدهای بلورین در جهت های مختلف متفاوت است به آنها ناهمسانگرد ( آن ایزوتروپ ) می گویند . تنها بلورهایی که در دستگاه مکعبی متبلور می شوند مانند اجسام غیر بلورین عمل می کنند چون در سه جهت فضایی دارای ابعاد مساوی هستند .

برای دیدن این عکس به اندازه بزرگ، روی این قسمت کلیک کنید.

http://www.ngdir.ir/sitelinks/kids/Image/earth_fa/bolor_fr12.gif


پدیده ناهمسانگردی سبب پیدایش خواصی در بلورها می شود ٬ که کاربردهای مختلف و مهمی در صنعت دارند . مثلا" اگر بلورهایی مانند کوارتز و یا تورمالین را از دو طرف بکشیم و یا فشار دهیم در جهت عمود بر فشار یا کشش دارای بار الکتریکی مخالف یکدیگر می شوند . اگر جهت این فشار یا کشش را عوض کنیم نوع بار الکتریکی تغییر می کند . به این پدیده پیزوالکتریک می گویند .

گرما در بعضی از بلورها الکتریسته ایجاد می کند و سبب می شود یک سوی آنها بار مثبت و سوی مقابل بار منفی بیابد . در نتیجه میان این دو سو اختلاف پتانسیل الکتریکی به وجود می آید . همچنین اگر به این بلور جریان الکتریکی متناوب وصل کنیم . بلورها به تناوب منبسط و منقبض می شوند و بر اثر ارتعاش ٬ صوت تولید می کنند . از این خاصیت برای تولید صوت ٬ ماورای صوت ٬ نوسانهای الکتریکی ٬ ساختن میکروفونهای بلوری و سوزن گرامافون استفاده می شود .

 


بعضی از بلورها مانند بلور عنصرهای ژرمانیم ٬ سیلیسیم و کربن خاصیت نیمه رسانایی دارند و تا اندازه ای جریان الکتریکی را از خود عبور می دهند . اگر بلورهای نیمه رسانا را گرما دهیم و یا در مسیر تابش نور قرار دهیم ٬ مقاومت الکتریکی آنها کم می شود و الکتریسیته را بهتر عبور می دهد . نیمه رساناها در صنایع الکترونیک و مخابرات به صورت دیود و ترانزیستور و قطعه های دیگر الکترو نیکی به کار می روند . دیود یا یکسو کننده از دو قطعه بلور نیمه رسانا ساخته می شود و برای یکسو کردن جریانهای متناوب به کار می رود . ترانزیستور از سه قطعه بلور نیمه رسانا تشکیل می شود و برای تقویت جریانهای ضعیف و یکسو کردن جریان متناوب به کار می رود . دیودها و ترانزیستورها از قسمتهای اصلی گیرنده ها و فرستنده های رادیو و تلویزیون هستند .
بعضی از بلورها نور را به دو دسته پرتو تقسیم می کنند . بر اثر این پدیده در کانیهای شفاف ٬ مانند کربنات کلسیم شکست مضاعف ایجاد می شود . اگر نوشته ای را زیر کربنات کلسیم قرار دهیم به صورت دو نوشته دیده می شود .

 

 


بعضی از بلورها خاصیت جذب انتخابی دارند . مانند بلور تومالین که پرتوهای نور را به دو دسته تقسیم می کند . یک دسته آنها را جذب می کند و دسته دیگر را از خود عبور
می دهد . از این خاصیت برای ساختن فیلمها و عدسیهای قطبنده «پلاریزان ) و برای کاهش شدت نور چراغهای اتومبیل استفاده می شود . عدسیهای قطبنده را در ساختن ابزارهای نوری مانندمیکروسکوپهای قطبنده ( پلاریزان ) را از ورقه نازک پولاروید ( ورقه شفاف و نازک نیترات سلولز ) می پوشانند.
بعضی از ویژگیهای بلورها به نوع و موقعیت پیوند بین مولکولهای آنها بستگی دارد . مثلا" هر چه پیوند اجزای یک بلور قویتر باشد نقطه ذوب آن بالاتر و سختی و مقاومت آن بیشتر است مانند بلورهای الماس و گرافیت که از نظر ترکیب شیمیایی یکسان هستند و هر دو از کربن تشکیل شده اند ٬ اما به دلیل تفاوت در پیوند شیمیایی میان اتمهای آنها سختی و مقاومت گرافیت کم اما سختی و مقاومت الماس بسیار زیاد است .

 

بعضی از بلورها به سبب شکل پیوندهای داخلی ٬ در امتدادهای معینی به آسانی می شکنند مانند بلور نمک طعام و بعضی به آسانی ورقه ورقه می شوند مانندبلورهای میکا. از خاصیت سختی و مقاومت بلورها در ساختن انواع کاغذها و تیغه های سمباده و همچنین در ساعت سازی استفاده می کنند

 

 

 

 

 

 آزمایش ساده

یک لیوان معمولی برداشته و آن را از آب پر کنید. حال مقداری شکر در داخل لیوان ریخته و آن را با قاشق به هم بزنید، تا شکر کاملا در آب حل گردد. این عمل را تا جایی ادامه بدهید که دیگر شکر اضافه شده به آب لیوان در آن حل نشود و در لیوان ته نشین گردد. چنین محلولی را اصطلاحا محلول اشباع شده آب و شکر می‌گویند.

 


حال یک دانه حبه قند را که قسمتی از آن شکسته شده است و بصورت مکعب کامل نمی‌باشد، انتخاب کنید حال حبه قند را بوسیله یک تکه نخ بسته و در داخل لیوان آویزان کنید. بعد از چند روز ملاحظه می‌کنید که قسمت شکسته شده حبه قند کاملا ترمیم یافته و حبه قند بصورت مکعب کامل در آمده است. این آزمایش نمونه بسیار ساده از رشد بلور است.

ساختار کلی

بلور ایده آل از تکرار بی پایان واحدهای ساختاری همانند در فضا بوجود می‌آید. در ساده‌ترین بلورها ، مانند مس ، نقره ، آهن و فلزات قلیایی ، این واحدهای ساختاری یک تک اتم است. در اکثر مواد واحد ساختاری شامل چندین اتم یا ملکول است. در بلورهای معدنی این تعداد تا حدود 100 و در بلورهای پروتئین به 10000 می‌رسد. ساختار تمام بلورها بر حسب شبکه‌ای که به هر نقطه آن گروهی از اتم‌ها متصل هستند، توصیف می‌گردد. این گروه اتمها را پایه می‌گویند. پایه در فضا تکرار می‌شود تا ساختار بلور را تشکیل دهد.

ساختار بلوری غیر ایده آل

از نظر بلورنگاران کلاسیک ، بلور ایده‌آل از تکرار دوره‌ای واحدهای یکسان در فضا شکل می‌گیرد. ولی هیچ دلیل عمومی وجود ندارد که بلور ایده‌آل حالت می‌نیمم انرژی اتمها در صفر مطلق باشد. در طبیعت ساختارهای بسیاری وجود دارند که با آنکه منظم هستند، کاملا دوره نیستند. نظر ایده‌آل بلورنگاران لزوما یک قانون طبیعت نیست. بعضی از ساختارهای غیر دوره‌ای ممکن است فقط فرا پایدار باشند و طول عمر بسیار درازی داشته باشند.
انوع ساختار بلوری
انواع مختلف ساختارهای بلوری وجود دارند که چند مورد از ساختارهای بلوری ساده و مورد توجه همگانی عبارتند از:

  • بلور مکعبی مرکز سطحی (fcc) :
    در این حالت سلول یاخته بسیط ، لوزی رخ است. بردارهای انتقال بسیط نقطه شبکه واقع در مبدا را به نقاط شبکه واقع در مراکز وجوه وصل می‌کنند
  • بلور مکعبی مرکز حجمی (bcc) :
    در این حالت یاخته بسیط لوزی رخی است که هر ضلع آن برابر است و زاویه بین اضلاع مجاور است.
  • بلور کلرید سدیم Nacl :در این حالت پایه شامل یک اتم Na و یک اتم Cl است که به اندازه نصف تعداد اصلی مکعب یکه از هم فاصله دارند.

 

 

 

  • بلور کلرید سزیم CsCl :
    در این حالت در هر یاخته بسیط یک مولکول وجود دارد. هر اتم در مرکز مکعبی متشکل از اتمهای نوع مخالف قرار دارد.
 

 

 



  • قالب وبلاگ