تحقیق تشكيل بلور (docx) 9 صفحه
دسته بندی : تحقیق
نوع فایل : Word (.docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحات: 9 صفحه
قسمتی از متن Word (.docx) :
به نام خدا
تاريخچه بلورشناسي
علم بلورشناسي يا کريستالوگرافي درباره نحوه تشکيل و رشد بلورها و شکل ظاهري و ساختمان داخلي آنها و نيز خصوصيات فيزيکي و شيميايي مواد متبلور بحث مي‌نمايد. کلمه کريستال (Crystal) اصل يوناني دارد که از دو کلمه (سرد= Kryos) و (سخت شدن= Stellesual) تشکيل شده که مجموعا معني سخت شدن در اثر سرما را مي‌دهد.فلاسفه قديم نيز منشاء بلورهاي يک سنگ را بلورهاي يخ مي‌دانستند که بر اثر تحمل سرماي بسيار شديد در طول مدت مديد ، طوري سخت و مقاوم شده است که مي‌تواند حرارتهاي بالاتر از صفر را هم تحمل نمايد. در سال 1690 ، "Huyghens" دريافت که بلورها از اجتماع ذرات کوچکتر بوجود آمده‌اند و در سال 1912 ، "M.V.Laue" توانست تئوري ساختمان شبکه‌اي در بلورها را با استفاده از اشعه ايکس به اثبات برساند.
تبلور و نمو بلورها
براي اينکه يک بلور بتواند تشکيل گردد، بايد در وحله اول نطفه آن بسته شود، پس از تشکيل ، نطفه شروع به نمو مي‌کند تا بالاخره بلوري که بوسيله سطوح احاطه شده است، بوجود آيد. نطفه‌هاي بلور عبارتند از بلورهاي ريزي با قطر تقريبي 40 تا 180 آنگستروم که بطور ناگهاني در بخارات و مايعات اشباع شده و يا مواد مذاب سرد شده تشکيل مي‌شوند. در اجسام جامد تشکيل بلور ، نقش مهمي را بازي مي‌کند، مثلا تشکيل بلور که در اثر فعل و انفعالات شيميايي يا نارسائي‌هاي حرارتي در شيشه ايجاد مي‌گردد، باعث از بين رفتن شفافيت شيشه خواهد شد.تبلور معمولا در موقع تبديل يک حالت فيزيکي به حالت فيزيکي ديگر صورت مي‌گيرد. اين تبديل به سه صورت زير انجام مي‌شود:
تبلور در هنگام تبديل حالت مايع به جامد
اين نوع تبلور به دو صورت انجماد مواد مذاب و تبلور مواد محلول انجام مي‌گيرد:
انجمادموادمذاب :اگر ماده مذاب به سرعت سرد شود، اتمها يا مولکولها با هر موقعيتي که دارند، متراکم و بي‌حرکت مي‌شوند و ماده منجمد مي‌گردد. در اين صورت جسمي جامد و ايزوتوپ بدون داشتن نظم ذره‌اي تشکيل مي‌شود. اگر سرد شدن با آرامي و کند انجام شود، اتمها و مولکولها با توجه به نيروي جاذبه خود و اطاعت از شبکه تبلور کنار هم چيده شده و نطفه بلور را تشکيل مي‌دهند. سپس در نتيجه اتصال ساير مولکولهاي منزوي و معلق در ماده مذاب به نطفه بلور ، حجم آن افزايش مي‌يابد تا اينکه به بلوري درشت تبديل مي‌گردد.
تبلور مواد محلول :در اين نوع تبلور بايد محلول به حال فوق اشباع باشد. در چنين محلولهايي بلورها تشکيل و ته‌نشين مي‌شوند. اين بلورها ابتدا به صورت نطفه‌هاي متحرک مي‌باشند، علت تحرک آنها حرکات قبلي يونها و مولکولهاي سازنده آنها است. در محلولها نيز مانند انجماد مواد مذاب ، رشد بلورها از طريق اتصال منظم يونها ، اتمها و مولکولهاي معلق در محلول به نطفه‌هاي بلور صورت مي‌گيرد.
تبلور در هنگام تبديل حالت بخار به جامد سوبليماسيون
در اين حالت تبلور ، بلورها مستقيما از تبديل بخار به جامد حاصل مي‌شوند. اين بلورها معمولا کوچک و داراي طرح اوليه مي‌باشند که اصطلاحا اسکلت بلور گفته مي‌شود. در طبيعت ، سوبليماسيون در گازهاي خشک آتشفشاني ديده مي‌شود. در اين حالت مواد گازي آتشفشاني در شکافهاي توده آذرين مستقيما به بلور تبديل مي‌گردند. مثال بسيار روشن براي پديده سوبليمانسيون ، تشکيل قشرهاي بلور يخ ناشي از انجماد مستقيم بخار آب اطاقها بر روي شيشه پنجره‌ها در سرماي زمستان مي‌باشد.
تبلور مواد جامد
حالت سوم تبلور که خوب شناخته نشده و در طبيعت فراوان ديده مي‌شود، تبلور در محيط جامد است. در اين حالت رشد بلورها بخرج بلورهاي کوچکتر و تحت تاثير فشار و حرارت و در مدت زمان طولاني صورت مي‌گيرد. براي مثال امروزه سنگهاي شيشه‌اي آتشفشاني خيلي قديمي را متبلور مي‌بينيم. بنابراين معلوم مي‌شود که اين گونه سنگها به تدريج در طول زمان متبلور شده‌اند. سنگهاي آهکي دانه ريز که از بلورهاي ريز کربنات کلسيم تشکيل شده‌اند، تحت تاثير عوامل دگرگوني (فشار و حرارت) به مرمر که داراي بلورهاي دانه درشت کلسيت است، تبديل مي‌گردد.
تاثير عوامل خارجي در نمو بلورها
شرايط زير سبب بوجود آمدن اختلاف در اندازه بلورها مي‌گردد:
سرعت انجماد :افزايش طول مدت انجماد يک ماده مذاب امکان تغذيه شيميايي بيشتر بلورها از ماده مذاب را فراهم مي‌سازد. بنابراين کم شدن سرعت انجماد ، موجب تشکيل بلورهاي درشت و تسريع در انجماد سبب تشکيل بلورهاي کوچک و ريز مي‌گردد.
وجود مواد فرار :وجود بخار آب و گازها در يک ماده مذاب ، نقطه انجماد را پايين آورده و سرعت انجماد را کند مي‌سازد. بنابراين باعث افزايش رشد بلورهاي آن ماده مي‌شود. به عنوان مثال در رگه‌هاي پگماتيت به علت وجود بخار آب و گازهاي فراوان در ماده مذاب پگماتيتي ، بلورها به مراتب درشت‌تر از بلورهاي توده آذرين اصلي است، حال آنکه سرعت انجماد در رگه‌هاي پگماتيت از سرعت انجماد توده آذرين اصلي بيشتر بوده است.
تراکم محلول :اندازه بلورها در يک محلول بستگي به درجه اشباع شدگي آن محلول دارد. در محلولهاي فوق اشباع تعداد مراکز تبلور فراوان مي‌باشد و در نتيجه اندازه بلورها کوچک خواهد شد. برعکس در محلولهائي با درجه اشباع شدگي کمتر تعداد مراکز تبلور کم بوده و بنابراين اندازه بلورها درشت‌تر خواهد بود.
ميانبار يا ادخال در بلورها
در حين رشد بلور ممکن است موادي به صورت جامد ، مايع و يا گاز به سطح بلور بچسبد. ادامه رشد بلور باعث مي‌شود که اين مواد در درون بلور قرار گرفته، موجب تشکيل ادخال در داخل بلور گردد، حبابهايي خيلي کوچک گاز کربنيک همراه با آب در داخل بلور کوارتز و يا قطرات خيلي کوچک آب در بلورهاي نمک طعام و نيز قطرات مواد مذاب غير متبلور (شيشه) در درون بلورهاي فلدسپات ادخالهائي مي‌باشند که همزمان با تبلور بلور در داخل آن قرار مي‌گيرند.
اجتماع بلورها
اجتماع بلورها به دو صورت اجتماع منظم و نامنظم مشاهده مي‌شود:
اجتماع نامنظم :در اين نوع ، اجتماع بلورها در جهات مختلف بدون رعايت نظم و ترتيب صورت مي‌گيرد. مثلا در يک توده نبات يا در اختلاط گچ زنده با آب مي‌بينيم که گچ مي‌بندد. سخت و يکپارچه شدن اين ماده به علت تبلور مجدد بلورهاي ژيپس و چسبيدن آنها به يکديگر صورت مي‌گيرد.
اجتماع منظم :هرگاه در زمان تشکيل و نمو بلورها ، شرايط مناسب باشد، نطفه‌هاي بلور بطور اتفاقي در کنار هم نمي‌گيرند، بلکه طبق قواعد معين با نظم و ترتيب خاصي با يکديگر ، رشد و نمو خواهند نمود. صورتهاي مختلف اجتماع منظم بلورها عبارتند از:
اجتماع کروي (اسفروليتي) :اگر تبلور ماده مذاب سريع صورت بگيرد و تعداد مراکز تبلور کم باشد، بلورها به شکل سوزنهاي باريک و به صورت دستجات کروي و جدا از هم تشکيل مي‌شوند، مانند بلورهاي سوزني شکل طلا و کلرور پتاسيم که در سيستم کوپيک متبلور مي‌شوند.
اجتماع موازي :در اين گونه تجمع ، بلورها بطور موازي در کنار يکديگر قرار مي‌گيرند و داراي سطوح مشترکي مي‌باشند. در اجتماع موازي بلورها معمولا بلورهاي هم‌جنس شرکت دارند، مانند بلور کوارتز.
اجتماع بلورهاي غيرهم‌جنس :علاوه بر بلور هم‌جنس ، بلورهاي غيرهم‌جنس نيز به نوبه خود تشکيل اجتماع منظم و يا جهت‌دار مي‌دهند. اين نوع اجتماعات بر پايه تشکيل نطفه بلوري بر روي بلور ديگري قرار دارد، به نحوي که سطح مشترک بين دو بلور از نظر ساختمان شبکه‌اي مشابه باشند. براي مثال ، اغلب بر روي بلورهاي ورقه‌اي هماتيت بلورهاي سوزني شکل روتيل نمو نموده‌اند و در پگماتيتها بلورهاي کوارتز در داخل بلور ارتوز به صورت اجتماع موازي ديده مي‌شود.
اختصاصات مواد متبلور
اجسام متبلور به خاطر داشتن شکل مخصوص ، سختي ، خاصيت ارتجاعي ، مقاومت محدود در مقابل حرارت و فشار و نقطه ذوب از مايعات و گازها متمايز مي‌شوند. بعضي از مواد متبلور مانند پارافين نرم هستند و اجسامي مانند شيشه و پلاستيک هرچند که جامدند، ولي متبلور نمي‌باشند. بلورها اجسامي همگن و ان‌ايزوتوپ هستند. ان‌ايزوتوپ بودن بلور به اين علت است که اختصاصات فيزيکي مانند سرعت انتشار حرارت و نور يا درجه سختي و غيره در جهات موازي آنها برابر مي‌باشد و در جهات مختلف نابرابر مي‌باشد.
رنگ بلورها
هرگاه بخش اعظم نور از بلور عبور کند و فقط مقدار کمي از آن جذب گردد، بلور شفاف ديده مي‌شود و چنانچه مقدار نور جذب شده و نوري که از بلور عبور مي‌کند، تقريبا برابر باشد، بلور نيمه شفاف به نظر مي‌رسد. در صورتي که اگر تمام نور وارده جذب گردد، بلور تيره ديده مي‌شود. هرگاه جذب نور براي طول موجهاي مختلف متفاوت باشد، بلور رنگي بنظر مي‌رسد.بعضي از بلورها داراي رنگهاي مشخص هستند، مثلا مالاکيت داراي رنگ سبز و ازوريت داراي رنگ آبي آسماني مي‌باشد. تعدادي از بلورها در اصل بي‌رنگ مي‌باشند، ولي در اثر وجود ناخالصي و يا پيگمان به رنگهاي مختلفي ديده مي‌شوند. مثلا کوارتز بي‌رنگ بوده، ولي در اثر ناخالص داراي رنگهاي سفيد ، بنفش ، دودي ، زرد ، صورتي و سياه مي‌باشد و يا وجود کروم به صورت پيگمان در کروندوم باعث رنگ قرمز آن مي‌شود.
برخي از کاربردهاي بلورها
بلورهاي و نظاير آنها در ساختن وسايل نوري بکار مي‌روند.
بلورهائي با خاصيت پيروالکتريسته مثل در صنعت الکترونيک کاربرد دارند.
بلورهاي SiC در تهيه ترانزيستور و روبين يا ياقوت در تهيه اشعه ليزر مورد استفاده قرار مي‌گيرند.بلورها برحسب نوع ذرات تشکيل دهنده و نيروهاي نگه دارنده اين ذرات به چهار نوع بلورهاي يوني ، مولکولي ، کووالانسي (مشبک) ، فلزي گروه بندي مي‌شوند.
گرچه برخي از دانشمندان اين گفته را قبول ندارند که "هيچ دو دانه برفي شبيه هم نيستند" اما اغلب پژوهشگران با آن موافق هستند.
يک دانه برف به صورت يک بلور به شکل منشور شش‌وجهي شروع به تشکيل‌شدن مي‌کند.
در حاليکه دانه برف به سمت زمين مي‌آيد، در معرض مجموعه‌اي از شرايط منحصر به فرد قرار مي‌گيرد که شکل آن را تغيير مي‌دهند
پژوهشگران دانشگاه توکيو در دهه 1970 کشف کردند که رطوبت، درجه حرارت و فشار هوا شکل دانه‌هاي برف را تعيين مي‌کنند.
گرچه هيچ دو بلور برف نهايتاً هنگامي که به زمين مي‌رسند، دقيقاً مشابه هم نيستند، شش بازوي هر بلور منفرد که همراه هم هستند، همزمان با هم رشد مي‌کنند و در نتيجه به دانه برف شکل بلوري پيچيده و منحصر به فردي مي‌دهند که داراي تقارن مشخصي است.