نبذة تعريفية عن بنية بلورات المادة

2011 تجارب علمية استخدام المواد

غريس و ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

بنية بلورات المادة بلورات المادة الكيمياء

كل مادة لها بنية مختلفة، وهذه البنية هي التي تُكْسِبُ كل مادة خواصها، كاللون ودرجة الحرارة والصلابة والرائحة والشكل. وتحدد هذه الخواص استخدام كل مادة من المواد.

أنظر إلى شيء مصنوع من الخشب واطرح على نفسك الأسئلة التالية: كيف يبدو شكل هذا الجسم؟ وما طبيعة ملمسه؟ وما لونه؟ ثم انظر إلى جسم آخر مصنوع من المعدن واطرح على نفسك الأسئلة ذاتها.

مع أن كلاً من الخشب والمعدن من المواد لكن الاختلاف بينهما واضح جداً من حيث المظهر والملمس.

 

والسبب في ذلك هو أن الخشب والمعدن لهما خواص مختلفة. الخواصّ (الخصائص) هي وصف للمادة، والمقصود بذلك مظهر المادة وشكلها ولونها ورائحتها أو مدى صلادتها (صلابتها) أو ليونتها.

وكل مادة قد يكون لها مئات الخواص المختلفة، وتساعدنا هذه الخواص على تمييز المواد المختلفة كما تساعدنا على معرفة المواد المناسبة من أجل استخدامها في عمل معين.

هناك استعمالات متنوعة للصخور والمعادن المختلفة نظراً لخواصها المختلفة. يُستخدم الرخام، على سبيل المثال، في إكساء الأبنية من جهتها الخارجية كما يستعمل في صنع التماثيل لأن الرخام يكتسب مظهراً جميلاً لدى صقله. 

 

أما الطبشور فهو رخو جداً وقليل الصلابة لكن ذلك يجعله ممتازاً للكتابة على الألواح أو أرصفة الطرقات، كما أن قلة صلابة الطبشور تجعله سهل التنظيف بحيث يمكن إزالة آثاره من دون جهد يُذكر.

إن أحد الأمور الرئيسية التي تحدد خواص مادة ما هو تركيبها الكيميائي، والمقصود بذلك طريقة ترتيب ذرّات هذه المادة مع بعضها بعضاً، فالبلورات، على سبيل المثال، هي مواد لها تشكيلة واسعة من الخواص، والسبب هو أن كل نوع من البلورات له بنية مختلفة.

هناك العديد من البلورات المتكوّنة في أعماق الأرض داخل الصخور المنصهرة. عندا تبرد هذه الصخور فإنها تتصلب وتشكل صخوراً صلدة (صلبة) بحيث تنمو داخلها البلورات في أغلب الأحيان.

 

إن الماسّ والكوارتز والزمرد والفحم والجرافيت (الرصاص الأسود والمعروف أيضاً باسم رصاص الأقلام) هي جميعها بلورات تتكوّن تحت الأرض.

يتلألأ الماسّ عند قطعه ويصبح قاسياً جداً (صلداً) عند صقله، وهذا هو السبب في استخدام الماسّ في صياغة المجوهرات وفي قطع الأشياء أيضاً. 

كما أن الياقوت والسفير (الياقوت الأزرق) هي من البلورات الجملية جداً المستخدمة في صناعة المجوهرات.

 

ومع أن الفحم والجرافيت (الرصاص الأسود) يتكونان من ذرّات مماثلة لذرات الماسّ، إلا أن خواصهما مختلفة لدرجة كبيرة، فالماسّ شفاف المظهر.

أما الفحم والجرافيت فلهما لون أسود، كما يتميز الفحم بالاحتراق الجيد، ما يجعله مناسباً للاستخدام كوقود، في حين أن الجرافيت ناعم ويستخدم عادة كـ «رصاص» للأقلام المعروفة باسم أقلام الرصاص.

 

تكون الذرّات في البلورات متراصّة ومتماسكة مع بعضها بما يُعرف بمصطلح «الشبكية»، وهذا يعني أنه بدلاً من أن تكون الذرّات مختلطة في ترتيبها فإنها مرتبة بكل عناية ضمن صفوف وأعمدة، كما أن الصفوف مرتبة أيضاً بكل دقة ضمن 14 نمطاً مختلفاً.

إن عدد الصفوف والأعمدة وشكل ترتيبها هو الذي يحدد خواص كل نوع من البلورات.

 

يتكون كلٌ من الماسّ والجرافيت (الرصاص الأسود) من ذرّات كربون، لكن مظهرهما مختلف ولا يتمتعان بالخواص ذاتها لأن صفوف ذرّات الكربون في المادتين مرتبة بطريقة مختلفة.

ففي الماسّ ترتبط  كل ذرّة كربون بقوة مع أربع ذرّات أخرى، مكوّنة بذلك بنية متينة جداً، أما في الجرافيت فترتبط كل ذرّة كربون بثلاث ذرّات أخرى فقط ضمن بنية ثنائية الأبعاد، لذلك يشكل الجرافيت صفائح مستوية ومنزلقة تجعله رخواً وقليل الصلابة.

 

– المحاليل

يمكن للبلورات أن تنشأ في المحاليل بالإضافة إلى تكوّنها في باطن الأرض. والمحلول هو نوع من السوائل الذي يتشكل عندما تذوب مادة تسمى بالمادة المذابة في سائل ما، كالماء، فالماء والملح، على سبيل المثال، محلول مكوّن من الملح (المادة المذابة) والماء.

عندما تذوب المادة المذابة في المحلول تنفصل ذرّاتها وتبدو هذه المادة وكأنها تختفي.

 

وإذا تبخر ما ء المحلول (تحول إلى غاز) فإن ذرّات المادة المذابة تتماسك مع بعضها فتأخذ شكل البلورة، وهي الطريقة التي تتشكل فيها الصواعد والنوازل، كما تتشكل بواسطتها أيضاً سبخات الملح المسطحة في الصحاري.

علماً أن الصواعد والنوازل وسبخات الملح المسطحة لها خصائص مختلفة لأنها مكوّنة من مواد مختلفة. (الصواعد هي روابط كلسية مدلاة من سقوف المغارات؛ والنوازل روابط كلسية ترتفع من سطح الأرض).

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]