بلور: نقشههای پنهان طبیعت
بلور چیست و چگونه شناسایی میشود؟
بلور، مادهای جامد است که در آن ذرات سازنده (اتمها، مولکولها یا یونها) نه به صورت تصادفی، بلکه بر اساس یک الگوی منظم و تکرارشونده در سه جهت فضایی کنار هم چیده شدهاند . این نظم داخلی است که شکل خارجی منظم و سطوح صاف بلورها را ایجاد میکند. به عنوان مثال، اگر یک بلور نمک طعام (هالیت) را با ذرهبین نگاه کنید، میبینید که اغلب به شکل مکعبهای کوچک است. این مکعب بودن اتفاقی نیست و دقیقاً نشاندهندهٔ چینش منظم یونهای سدیم و کلر در درون آن است.
یکی از راههای مهم شناسایی بلورها، اندازهگیری زاویه بین سطوح آنهاست. اندازه این زوایا برای یک نوع بلور خاص، همواره ثابت است . به زبان ساده، مهم نیست یک بلور کوارتز چقدر بزرگ یا کوچک باشد، زوایای بین وجههای آن همیشه یکسان است. این ویژگی مانند یک اثر انگشت برای بلورها عمل میکند.
ساختمان داخلی بلورها: از سلول واحد تا شبکه بلوری
برای درک ساختار بلور، میتوان آن را به یک کاشیکاری زیبا و منظم تشبیه کرد. کوچکترین بخشِ تکرارشونده در این الگو، یک سلول واحد[2] نام دارد . سلول واحد سادهترین بلوک ساختمانی یک بلور است که با تکرار سهبعدی آن در فضا، کل ساختار بلور ساخته میشود. مجموعهٔ این تکرارها یک شبکه بلوری را تشکیل میدهد .
شکل هندسی سلول واحد تعیینکنندهٔ کلیت شکل بلور است. بر اساس اندازه ضلعها و زوایای بین آنها، بلورها در هفت دستگاه بلوری اصلی دستهبندی میشوند . برای نمونه، دستگاه مکعبی سادهترین نوع است که در آن همه اضلاع برابر و همه زوایا قائمه هستند (مانند نمک طعام و پیریت). دستگاه ششوجهی (هگزاگونال) نیز شکل دیگری است که بلورهای کوارتز و برف متعلق به آن هستند.
| دستگاه بلوری | ویژگیهای اصلی | مثالهای ملموس |
|---|---|---|
| مکعبی | سه محور برابر و عمود بر هم | نمک خوراکی، شکر، سنگ پیریت (طلای ابلهان) |
| ششوجهی (هگزاگونال) | چهار محور، با سه محور برابر در یک صفحه | بلورهای برف، کوارتز، زمرد |
| مربعی (تتراگونال) | سه محور عمود بر هم، دو محور برابر | برخی کانیها مانند اکسید قلع |
بلورها چگونه متولد و بزرگ میشوند؟ (فرآیند تبلور)
به فرآیند تشکیل بلور، تبلور یا بلورش میگویند . این فرآیند نیازمند تغییر شرایطی مانند دما، فشار یا غلظت است تا ذرات بتوانند خود را در یک آرایش منظم قرار دهند. تبلور معمولاً در سه حالت رخ میدهد:
۱. از مایع به جامد: این رایجترین روش است. وقتی یک محلول اشباع شده (مثل آب و شکر) به آرامی تبخیر میشود یا سرد میشود، ذرات حلشونده شروع به چسبیدن به هم و تشکیل بلور میکنند. رشد دانههای نبات یا تشکیل نمک از آب دریا به این روش است . همچنین، سرد شدن آهستهٔ مواد مذاب درون زمین (ماگما) باعث تشکیل بلورهای درشت در سنگهایی مانند گرانیت میشود .
۲. از بخار به جامد: در این روش، ذرات مستقیماً از حالت گاز به حالت جامدِ بلوری تبدیل میشوند. بهترین مثال این پدیده، تشکیل بلورهای یخ بر روی شیشه سرد پنجره در زمستان است. بخار آب موجود در هوای اتاق، بدون تبدیل شدن به مایع، مستقیماً به بلورهای ریز یخ روی سطح شیشه میچسبد .
۳. در حالت جامد: برخی بلورها در طول زمانهای بسیار طولانی و تحت فشار و گرمای زیاد درون زمین، از جامدی بدون شکل (یا با بلورهای ریز) به جامدی با بلورهای درشت تبدیل میشوند. مثلاً سنگ مرمر از دگرگونی و تبلور مجدد سنگ آهک (که دانهریز است) به وجود میآید .
رشد بلور همیشه از یک هسته اولیه کوچک شروع میشود. این هسته میتواند یک ذره غبار، یک ناخالصی یا حتی یک بلور خردشده از همان ماده باشد. سپس ذرات دیگر به صورت منظم به این هسته میچسبند و آن را بزرگ و بزرگتر میکنند .
