بلورشناسی-2

بلورشناسی

بلورشناسی

در علم بلورشناسی، حالت‌ های مختلف بلوری در مواد، قوانین حاکم بر آن‌ ها، آرایش‌ های اتمی یا مولکولی و نواقص بلوری، روش‌ های مشخصه‌ یابی بلورها، خواص و ساخت بلورها و شبکه های بلوری مطالعه و بررسی می‌ شود. در گذشته در بلورشناسی تمرکز بیشتر روی شکل بیرونی ساختارهای بلوری بود (مثلا در کانی‌شناسی)، ولی امروزه بررسی‌ ها بیشتر معطوف به ساختار داخلی بلورهاست.
این تحول به ویژه پس از کشف پرتو ایکس توسط رونتگن در قرن ۱۹ رخ داد، چراکه دانشمندان می‌توانستند به کمک آن اطلاعات ارزشمندی از ساختار داخلی بلورها بدست بیاورند.
به‌صورت کلی بلورشناسی را می‌توان به عنوان شاخه‌ای از علم که به توصیف هندسه و چینش اتم‌‌ها در ساختار داخلی بلورها می‌پردازد، تعریف نمود. در حقیقت بلورشناسی یکی از حوزه‌های کلیدی برای درک خواص مختلف است و با دانستن آن می‌توان دلیل ویژگی‌ های بسیاری از مواد را توضیح داد و ساختار مواد را قبل از تولید آن‌ها تعیین نموداین علم در اول بدست زمین‌شناسان در شناسایی کانی‌ها توسعه یافت سپس شیمیدانان این علم را برای شناسایی مواد بکار گرفتند. پس از آن فیزیکدانان با بکار گیری پراش اشعه ایکس به پیشبرد آن کمک کردند.با بررسی ساختار بلوری یک ماده و تعیین آن می‌توان دلیل بسیاری از خواص و ویژگی‌های آن را مشخص نمود. برای این منظور از علم بلورشناسی استفاده می‌شود تا با بررسی حالت‌ های مختلف بلوری در مواد، قوانین حاکم بر آنها، آرایش‌ های اتمی یا مولکولی، روش‌های مشخصه‌ یابی بلورها و ساخت بلورها اطلاعات ارزشمندی از ویژگی‌ های ماده به دست آورد.

نکات مهم در بلور شناسی

ساختار بلوری ماده، تاثیر قابل توجهی روی خواص و ویژگی‌های آن ماده دارد، از این رو مطالعه و شناخت ساختار بلوری مواد از اهمیت فراوانی برخوردار است. جامدات بلوری خود به دو دسته تک‌بلور و چندبلور تقسیم می‌ شوند. چند بلورها دارای دانه‌ هایی هستند که در جهات مختلف رشد کرده‌اند و محل برخورد آنها به یکدیگر مرزدانه نام دارد. دانه‌بندی و مرزدانه‌ها نقش قابل توجهی روی خواص ماده دارند.
از دیگر موارد مهم در بلورشناسی، تعیین سلول واحد یک ساختار بلوری است. سلول واحد انتخابی باید به خوبی نماینده ساختار کل بلور باشد.
بلورشناسی4
بلورشناسی4

انواع جامدات

به‌صورت کلی می‌توان جامدات را باتوجه به نحوه قرارگیری واحدهای سازنده‌شان (این واحدها می‌توانند اتم‌ها، مولکول‌ها و یا یون‌ها باشند) در کنارهم، به دو دسته عمده تقسیم نمود. این دو دسته عبارتند از:

جامدات کریستالی

 دارای نظم بلندبرد (نظم در سه جهت فضایی در امتداد طولانی) می‌باشند.

جامدات غیر کریستالی

به آم جامدات آمورف ،غیر آلی و به معنای واقعی جامدات بی شکل نیز می گویند

مقایسه مواد کریستالی با غیرکریستالی

در جامدات کریستالی اتم ها به صورت مرتب و با نظم مشخصی در کنار یکدیگر قرار گرفته اند – نیرویی که اجزای یک ماده را در کنار هم نگه می دارد همان نیروی یکنواخت بین مولکولی و اتمی است – در حالی که اجزای جامدات بی شکل ( یا آمورف) به صورت آرایه های منظم در کنار هم مرتب نشده اند و نظم خاصی ندارند. شکل سه بعدی زیر دید زیبایی از چینش های منظم و نامنظم را به صورت سه بعدی به ما می دهد.

مقایسه نقطه ذوب مواد کریستالی با غیرکریستالی

کریستال ها (جامدهای بلوری یا منظم) دمای ذوب نسبتاٌ مشخصی دارند (بر خلاف مواد بی شکل یا آمورف). زیرا تمام مولفه های اتمی، مولکول ها یا یون ها دارای همسایگانی با تعداد، نوع و فاصله مشابهی هستند. بنابراین نیروهای بین مولکولی ای که اجزا را در کنار هم نگه داشته اند یکنواخت و یکسان هستند. برای ذوب شدن ماده، غلبه بر این نیروهای یکنواخت نیاز است و از آنجا که برای غلبه بر این نیروهای یکسان، انرژی مشخصی نیاز است در نتیجه کریستال ها نقطه ذوب نسبتا مشخصی دارند.

تفاوت مواد کریستالی و غیرکریستالی در الگوی پراش اشعه ایکس

هر یک از جامدهای کریستالی ساختارهای داخلی مربوط به خود را دارند که هرکدام  از این ساختارها به نوبه خود منجر به تشکیل سطوح یا صفحه هایی متمایز می شوند. صفحه ها در زاویه هایی که مشخصه ماده هستند به یکدیگر برخورد می کنند. این ساختارهای داخلی در آزمایش اشعه ایکس XRD به خوبی نمایان هستند و به نوعی اثر انگشت آن ماده تلقی می شود زیرا منحصر به فرد است. در شکل زیر الگوی پراش اشعه ایکس (XRD) یک ماده با رنگ مشکی نمایان است. وقتی به این ماده فرصت داده شود تا اتم های تشکیل دهنده اش در جایی با انرژی کمتر قرار بگیرند، شکل الگو همانند نمودار قرمز رنگ می شود که پیک های بلند بیانگر صفحات کریستالی هستند.

بلورشناسی
بلورشناسی

بلور

دو مفهوم مهم در بلورشناسی وجود دارد که عبارتند از سلول واحد و شبکه/ پایه . نکته اساسی در تعریف سلول واحد و شبکه/ پایه این است که اتم‌ ها به صورت کره‌ هایی صلب فرض می‌ شوند. درنتیجه مواردی همچون همپوشانی اتم‌ها درنظر گرفته نمی‌شوند و اتم‌ها مانند تیله‌هایی کروی و صلب درنظرگرفته می‌شوند.

شبکه/ پایه

منظور از شبکه چینشی از نقاط در فضاست که یک مفهوم کاملا ریاضی است و منظور از پایه واحدهای ساختاری تکرارشونده‌ای هستند که می‌توانند نقاط شبکه را اشغال کنند.

به عبارت دیگر، ساختار بلوری عبارت است از شبکه‌ای که توسط پایه‌ها اشغال شده است.  شبکه در واقع چینشی از نقاط است که توسط پایه‌های مختلفی می‌تواند پر شود و با توجه به این‌که شبکه و پایه به چه صورت باشند، ساختارهای بلوری مختلفی می‌تواند شکل بگیرد.

سلول واحد

سلول واحد، کوچکترین واحد تکرارشونده در بلور است که با تکرار آن در سه‌بعد می‌توان شبکه بلوری را به وجود آورد. به عبارت دیگر سلول واحد کوچکترین ابعاد نظم اتمی در ماده را به نمایش می‌ گذارد. درحقیقت، سلول واحد نماینده یک شبکه بلوری است، چرا که با دانستن آن می‌ توان تمام ویژگی‌ های هندسی بلور را دانست.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

اسکرول به بالا