کریستال ها مواد معدنی هستند که در زیر زمین از الگوهای تکراری سه بعدی اتم تشکیل شده اند. ظاهر کریستال بستگی به ویژگی های طبیعی نوع آن و شرایطی که در آن رشد می کند. بعضی از آنها شکل های عجیب و غریب دارند و برخی از آنها بسیار کوچک هستند و برخی رشد بسیار زیادی دارند و هزاران سال در حال رشد هستند.بلورهایی که برای همه ما آشنا هستند عبارتند از الماس و یاقوت , بلورهای نمک , دانه های برف , شکر است
از کجا کریستال ها می آیند؟
کریستال ها در زمین یافت می شوند.
بلور طبیعی از زمین استخراج می شود، جایی که دمای و فشار زمین باعث تشکیل آنها می شود. بسیاری از کریستال ها نیز در آزمایشگاه ها تحت شرایط کنترل شده برای اهداف خاص ایجاد می شوند.
به طور کلی، عناصرموجود در سنگ های قیمتی، آنهایی هستند که نسبتا فراوان در پوسته هستند
یون ها و چگونه شکل می گیرند؟
اتم هایی که تعداد الکترون و پروتون آن برابر نباشد یون گویند و به دو شکل دیده می شوند یون مثبت و یون منفی
کاتیونها یونهای مثبت هستند
آنیونها (یونهای شارژ منفی) یونهای منفی دارند.
اتمها با پیوند اتمی در کریستالها همدیگر را نگه می دارند.
مهمترین نوع پیوند از طریق مبادله الکترون (یونی) یا به اشتراک گذاری الکترون (کووالانسی) است، همانند تصویر زیر
چگونه مواد معدنی گروه بندی می شوند؟
مواد معدنی در ابتدا بر اساس آنچه که در آنها وجود دارد، گروه بندی می شوند.مهم ترین گروه ها عبارتند از:
سیلیکات - سیلیس (si) غنی از مواد معدنی
نمونه هایی از آنتی استات (کوارتز)، تورمالین، بریل Berylاست
اکسیدها - آنیون اکسیژن (O)
نمونه هایی از کوراندوم (روبین و یاقوت کبود) و روتیل هستند
کربنات ها - شامل کربن و اکسیژن (C)
مثلا شامل کلسیت و آراگونیته (در مروارید)
گروه های دیگر ما در اینجا صحبت نمی کنیم
فسفات - حاوی فسفر (P)
بورات - حاوی بور (B)
سولفید ها و سولفات ها - حاوی گوگرد (S)
هالید ها - حاوی کلر (Cl) عناصری از گروه VIIa جدول تناوبی
یک کریستال چیست؟
اگر اتم ها یا یون هایی که آن را تشکیل می دهند، به طور منظم مرتب شده اند، آن کریستال است (به عنوان مثال، یک کریستال به دلیل ترتیب دوره ای اتم ها در سه بعددارای نظم داخلی است). سنگ های قیمتی اگر غیر کریستالی باشند، بی نظم و آمورفی تعریف می شوند
در کریستال اتمها و گروههای اتم در الگوهای منظم قرار دارند به عنوان مثال در گوشه های یک مکعب یا منشور مستطیل شکل گرفته شده است.
ترتیب اولیه اتم ها که ساختار بلوری را توصیف می کندسلول واحد نامیده می شود.
کریستال باید بار متعادل داشته باشد. این بدان معنی است که مقدار بار منفی باید با همان میزان بار مثبت جبران شود.
مثال:
Al 3+ و O 2-: ترکیب AL2O3( 3تا آلومینیوم و 2 تا اکسیژن )است آیا می دانید این ترکیب چرا به این شکل نیست ALO؟
چگونه کاتیون ها و آنیون ها مرتب می شوند؟
خوشه اتمی که شامل یک نظمی از آنیون ها در اطراف یک کاتیون مرکزی (و یا برعکس) به عنوان یک چند وجهی polyhedra موزون یا هماهنگ تعریف می شود. چند وجهی ها ساختارهای بزرگتر از اتم های فردی است.
ترتیبات هماهنگی به وسیله اندازه نسبی کاتیون ها (+) و آنیون (-) تعیین می شود.
چطور می توان چندضلعی هماهنگ را تنظیم کرد؟
کریستال ها با اتصال چندضلعی هماهنگ ساخته می شوند:
تصور کنید که کریستال را با اتصال بلوک های ساختمانی (tetrahedra or octahedra) ) بدنه زنجیر مانند بسازید.
به عنوان مثال: Polyhedra سیلیکات ممکن است با به اشتراک گذاری اتم های اکسیژن (گوشه ها) بین دو تتراهیدای سیلیکون مجاور متصل شود.
کریستال های کوبیک که شبیه یک جعبه هستند و دارای 6، 8 یا حتی 12 طرف است.
کریستالهای شش ضلعی یا مثلثی که شش یا سه طرف دارند.
کریستالهای مونوکلینیک، کمی شبیه یک جعبه چند لایه است.
بلورهای Orthorhombic که ممکن است مانند دو اهرام به نظر برسند.
بلورهای تتراگونال، که شبیه یک مکعب هستند، اما دارای یک طرف ضخیم هستند.
بلورهای Triclinic، که ممکن است متقارن نباشد.
تصاویر چند پلی استر
آیا بیش از یک چیدمان چندگانه هماهنگی امکان پذیر است؟
بله
در دماهای مختلف و فشار، ترتیب های مختلف از همان عناصر تثبیت شده است.
اصطلاح "پلی مورف" چند وجهی به ساختارهای مختلف بلوری با همان ترکیب عنصری اشاره دارد (عناصر مرتب متفاوت هستند).
تقارن و کریستال
تقارن شامل الگوی ترتیب اتم ها است."تقارن" به همساني اشاره دارد. در اینجا چند نمونه از الگوهای متقارن اشیا برای نشان دادن تقارن می بینید
تمام مواد معدنی به یکی از شش سیستم های کریستال اختصاص داده شده است. سیستم های کریستال بر اساس تقارن معدنی تعیین می شوند
نمونه هایی از بلورها: - مواد معدنی سیلیکات و اکسید
مواد معدنی سیلیکات:
سیلیکات دارای سازه هایی هستند که حاوی فراورده های سیتریک تتراهاد هستند، یعنی یک تتراهیدرون si در مرکز، با چهار اکسیژن آنیون احاطه شده است
بسیاری از سیلیکات ها دارای پیوندهای سیتریک تتراهاد هستند. این ستون فقرات ساختار را تشکیل می دهد. مواد معدنی سیلیکات بر مبنای روش هایی هستند که در آن tetrahedra با یکدیگر مرتبط می شوند.
نمونه هایی از سنگ های قیمتی سیستم طبقه بندی عبارتند از:
1-آمتیست (کوارتز، که در آن هر تتراهیدرون tetrahedraبا چهار تتراهادرا tetrahedron دیگر مرتبط شده است، ساختار یک چارچوب کاملا متقابل)
2-پریدوت (الیوین، که در آن تتراهاد سیلیکات با هیچ تتراهاد دیگر مرتبط نیست(tetrahedra چهار وجهی یا جسم چهار سطحی)
3-مواد معدنی اکسید: مواد معدنی اکسید ساده شامل فلزات و اکسیژن هستند. مثلا کورودوم (Al2O3) و هماتیت (Fe2O3). این فلزات شامل(آلومینیوم یا آهن) در شش مکان هماهنگ (سایت هشت ضلعی) تشکیل شده توسط آنیون های اکسیژن احاطه شده است.
هزاران ترکیب طبیعی (مواد معدنی) وجود دارد. اکثر آنها برای استفاده به عنوان جواهرات مناسب نیستند
استفاده از کریستال ها
کریستال هایی که برای عمل جراحی استفاده می شوند.
کریستالهای کوارتز دارایی طبیعی نامیده می شوند که عبارتند از pietzoelectricity، توانایی تولید میدان الکتریکی را دارد در تجهیزات رادیویی و تصویری استفاده می کنند . کریستال های سیلیکون در ساخت تراشه هایی که رایانه های ما و سلول های فتوولتائیک مورد استفاده قرار می گیرد ودر فن آوری خورشیدی کاربرد دارد . اغلب سنگهای قیمتی برش داده می شوند و در جواهرات استفاده می شود کریستال ها اغلب به عنوان جواهرات تزئینی و نقاط کانونی برای روش های مدیتیشن و شفا استفاده می شوند.
نکته های نگفته از بلورها :
بلورها دارای لبه تیز هستند اما در عین حال چند وجه مسطح نیز می باشند کریستال ها می توانند در اشکال مختلف، از ساختارهای ساده مکعب تا شش ضلعی تا اهرام های دوگانه تا اسپایس بلند، تا 10 طرف یا بیشتر شکل بگیرند. بعضی از آنها از یک طرف به سمت دیگر متقارن نیستند. شکل ساختار بلوری توسط اجزای شیمیایی و پیوندهای شیمیایی آن تعیین شده است. گاهی اوقات ساختار بلوری به حالت مایع منتقل می شود و به عنوان یک کریستال مایع به کار می رود که اغلب در تکنولوژی فعلی استفاده می شود.
بیشتر بخوانید : 15 واقعیت جالب از اتم
ایزوتوپ ها چه هستند؟
مولکول چیست ؟
گرایش های علم شیمی
من یک اتم هستم ؟(کودکان)