البلورات أجسام صلبة ذات شكل هندسي منتظم. يسمى الهيكل الذي توجد فيه الجسيمات المرتبة بالشبكة البلورية. تسمى نقاط موقع الجسيمات التي تتأرجح فيها عُقد الشبكة البلورية. كل هذه الأجسام مقسمة إلى بلورات أحادية ومتعددة البلورات.
ما هي البلورات المفردة
البلورات المفردة عبارة عن بلورات مفردة يكون فيها للشبكة البلورية ترتيب واضح. غالبًا ما يكون للبلورة المفردة شكل منتظم ، لكن هذه الميزة ليست إلزامية عند تحديد نوع البلورة. معظم المعادن عبارة عن بلورات مفردة
الشكل الخارجي يعتمد على معدل نمو المادة. مع زيادة بطيئة وتجانس المادة ، فإن البلورات لها القطع الصحيح. عند السرعة المتوسطة ، لا يتم نطق القطع. بمعدل تبلور مرتفع ، تنمو البلورات المتعددة المكونة من العديد من البلورات المفردة.
الأمثلة الكلاسيكية للبلورات المفردة هي الماس ، والكوارتز ،توباز. في الإلكترونيات ، تعتبر البلورات المفردة ، التي لها خصائص أشباه الموصلات والعوازل الكهربائية ، ذات أهمية خاصة. تتميز سبائك البلورات المفردة بصلابة متزايدة. تتمتع البلورات المفردة فائقة النقاء بنفس الخصائص بغض النظر عن الأصل. يعتمد التركيب الكيميائي للمعادن على معدل النمو. كلما نمت البلورة بشكل أبطأ ، كان تكوينها أكثر كمالاً.
الكريستالات
تتميز البلورات المفردة والبلورات المتعددة بالتفاعل الجزيئي العالي. تتكون البلورات المتعددة من عدة بلورات مفردة ولها شكل غير منتظم. يطلق عليهم في بعض الأحيان البلورات. تظهر نتيجة النمو الطبيعي أو تنمو بشكل مصطنع. يمكن أن تكون الكريستالات عبارة عن سبائك ومعادن وسيراميك. تتكون الخصائص الرئيسية من خصائص البلورات المفردة ، ولكن أحجام الحبوب والمسافة بينها وحدود الحبوب لها أهمية كبيرة. في وجود حدود ، تتغير الخصائص الفيزيائية للبلورات بشكل كبير ، وتقل القوة.
يتم إنشاء البلورات المتعددة نتيجة التبلور والتغيرات في المساحيق البلورية. هذه المعادن أقل استقرارًا من البلورات المفردة ، مما يؤدي إلى نمو غير متساوٍ للحبوب الفردية.
تعدد الأشكال
البلورات المفردة هي مواد يمكن أن توجد في حالتين في وقت واحد ، والتي ستختلف في خصائصها الفيزيائية. تسمى هذه الميزة تعدد الأشكال.
في نفس الوقت ، يمكن أن تكون المادة في حالة ما أكثر استقرارًا من الأخرى. عندما تتغير الظروف البيئية ، قد يكون الوضعالتغيير.
تعدد الأشكال من الأنواع التالية:
- إعادة البناء - يحدث الاضمحلال للذرات والجزيئات.
- تشوه - تم تعديل الهيكل. يحدث ضغط أو تمدد.
- التحول - تغير بعض عناصر الهيكل موقعها.
يمكن أن تتغير خصائص الكريستال مع تغيير مفاجئ في التركيب. المثال الكلاسيكي لتعدد الأشكال هو تعديل الكربون. في حالة واحدة هو الماس ، وفي أخرى هو الجرافيت ، والمواد ذات الخصائص المختلفة.
تتحول بعض أشكال الكربوهيدرات إلى جرافيت عند تسخينها. يمكن أن تحدث التغييرات في الخصائص دون تشوه الشبكة البلورية. في حالة الحديد يؤدي استبدال بعض المكونات إلى اختفاء الخواص المغناطيسية.
قوة الكريستال
أي مادة مستخدمة في التكنولوجيا الحديثة لها قوة نهائية. تتمتع سبيكة النيكل والكروم والحديد بأكبر قدر من القوة. ستؤدي زيادة قوة المعادن إلى تحسين المعدات العسكرية والمدنية. ستؤدي زيادة مقاومة التآكل إلى إطالة عمر الخدمة. لهذا السبب ، كان العلماء يدرسون قوة البلورات المفردة لفترة طويلة.
البلورات الأحادية النقية عبارة عن بلورات ذات شبكة بلورية مثالية ، وتحتوي على عدد صغير من العيوب. مع انخفاض عدد العيوب ، تزداد قوة المعادن عدة مرات. في الوقت نفسه ، تظل كثافة المعدن كما هي تقريبًا.
البلورات المفردة ذات الشبكة المثالية تقاوم الإجهاد الميكانيكي حتى نقطة الانصهار. لا تتغير معالوقت. غالبًا ما يكون لهذه البلورات المفردة خلع صفري. لكن هذا شرط اختياري. تفسر القوة من خلال حقيقة أن microcracks تتشكل في الأماكن التي يوجد بها أكبر عدد من الاضطرابات. وفي غيابهم ، لا يوجد مكان تظهر فيه الشقوق. هذا يعني أن البلورة المفردة ستستمر حتى يتم تجاوز عتبة قوتها.
بلورات أحادية اصطناعية
زراعة بلورات مفردة ممكنة في المستوى العلمي الحالي. عند معالجة المعدن ، دون تغيير تكوينه ، يمكنك إنشاء بلورة واحدة بهامش أمان مرتفع.
هناك طريقتان معروفتان لإنتاج البلورات المفردة:
- ضغط عالي للغاية وصب المعادن ؛
- الضغط المبرد
الطريقة الأولى شائعة لمعالجة المعادن الخفيفة. بالنظر إلى نقاء المعدن والضغط المتزايد ، سيظهر معدن جديد تدريجيًا له نفس الخصائص ، ولكن بقوة متزايدة. في ظل ظروف معينة ، من الممكن الحصول على بلورة واحدة بشبكة مثالية. في ظل وجود شوائب ، هناك احتمال ألا تكون الشبكة البلورية مثالية.
في المعادن الثقيلة ، مع زيادة الضغط ، تحدث عملية تغيير الهيكل. لم تظهر البلورة المفردة بعد ، لكن المادة تغيرت خصائصها.
يعتمد الصب المبرد على إنتاج السوائل المبردة. لا يحدث التبلور تحت تأثير المجال المغناطيسي. يصبح الشكل شبه البلوري بلورة بعد شحنها كهربائياً.
الماسوالكوارتز
تستند خصائص الماس إلى حقيقة أنه مادة ذات شبكة بلورية ذرية. تحدد الرابطة بين الذرات قوة الماس. في ظل الظروف الثابتة ، لا يتغير الماس. عند تعرضه للفراغ يتحول تدريجياً إلى جرافيت.
أحجام الكريستال تختلف بشكل كبير. الماس المزروع صناعيا له وجوه مكعبة ويبدو مختلفا عن نظرائهم. تستخدم خصائص الماس لقطع الزجاج.
تم العثور على بلورات الكوارتز في كل مكان. المعدن هو واحد من أكثر المعادن شيوعًا. عادة ما يكون الكوارتز عديم اللون. إذا كان هناك العديد من الشقوق داخل الحجر ، فهو أبيض. عند إضافة شوائب أخرى يتغير لونها.
تستخدم بلورات الكوارتز في صناعة الزجاج ، لإنشاء الموجات فوق الصوتية ، في المعدات الكهربائية والراديو والتلفزيونية. تستخدم بعض الأصناف في المجوهرات.
هيكل بلورات مفردة
المعادن في الحالة الصلبة لها هيكل بلوري. إن بنية البلورات المفردة عبارة عن سلسلة لا نهائية من الذرات المتناوبة. في الواقع ، يمكن أن يتعطل ترتيب الذرات بسبب التأثيرات الحرارية أو الميكانيكية أو لعدد من الأسباب الأخرى.
تم العثور على المشابك الكريستال في 3 أنواع:
- نوع التنغستن ؛
- نوع النحاس
- نوع المغنيسيوم.
التطبيق
البلورات الاصطناعية المفردة هي فرصة للحصول على مادة ذات خصائص جديدة. مساحة استخدام البلورات المفردة كبيرة جدًا. تم إنشاء الكوارتز والصاري بواسطة الطبيعة ، بينما تمت زراعة فلوريد الصوديوم صناعياً.
أحادي البلوراتالمواد المستخدمة في البصريات والإلكترونيات. تستخدم الكوارتز والميكا في البصريات ولكنها باهظة الثمن. في ظل ظروف اصطناعية يمكنك زراعة بلورة واحدة تتميز بالنقاء والقوة.
يستخدم الماس حيث تكون القوة العالية مطلوبة. ولكن يتم تصنيعه بنجاح في ظروف اصطناعية. ثلاث بلورات أحادية الأبعاد تنبت من الذوبان.
