المواد الصلبة البلورية: التركيب ، الخصائص ، الأنواع ، الأمثلة - كيمياء - 2025

و المواد الصلبة البلورية هي تلك التي الهياكل يتم فرز وأطيعوا نموذجا مميزا للشعرية معينة المجهري. على سبيل المثال: مكعب ، سداسي ، ثلاثي الميل ، معين السطوح ، من بين أمور أخرى.

يقال إن هذه المواد الصلبة موجودة في شكل بلورات ، وتعرض جوانب وتصميمات هندسية تعكس مدى انتظامها في الداخل. أمثلة أخرى للمواد الصلبة البلورية هي الماس ، والكوارتز ، والأنثراسين ، والثلج الجاف ، وكلوريد البوتاسيوم ، أو أكسيد المغنيسيوم.

قطعة من السكر البني واضحة وضوح الشمس. المصدر: Pixabay.

زوج معروف من المواد الصلبة البلورية هو السكر والملح (NaCl). للوهلة الأولى ، يظهر كلاهما بلورات بيضاء ؛ لكن خصائصها تختلف اختلافا كبيرا. السكر مادة صلبة بلورية جزيئية ، بينما الملح مادة صلبة بلورية أيونية. الأول يتكون من جزيئات السكروز. والثاني من Na ⁺ و Cl ^- أيونات.

تعطي الصورة أعلاه لمحة عن مدى سطوع بلورات السكر. ومع ذلك ، فإن بلورات الملح ليست بعيدة عن الركب. على الرغم من أن السكر والملح يبدوان مثل الأخوين ، إلا أن بنيتهما مختلفة: السكر ، وهو السكروز ، له هيكل أحادي الميل. بينما الملح ، هيكل مكعب.

التركيب البلوري لكلوريد الصوديوم ، NaCl

يظل السكر البودرة والملح (البودرة) صافين تمامًا ؛ بلوراتها أصبحت أصغر بكثير بالنسبة لأعيننا. لذلك ، يتم تحديد تبلور المادة الصلبة من خلال هيكلها الداخلي أكثر من مظهرها الخارجي أو لمعانها.

هيكل المواد الصلبة البلورية

الهياكل المنظمة للمواد الصلبة البلورية. المصدر: غابرييل بوليفار.

المواد الصلبة البلورية لها هياكل مرتبة. ستعتمد خصائصها الهندسية على نوع الشبكة البلورية التي تنتمي إليها ، والتي بدورها يتم عرضها خارجيًا في الأشكال البلورية (النظام البلوري). توضح الصورة العلوية مفهومين مهمين لهذه الهياكل: الدورية والحبيبات البلورية.

الترتيب المكاني لجسيمات المادة الصلبة المتبلورة دوري ؛ أي أنه يعيد نفسه مرارًا وتكرارًا في جميع الاتجاهات. هذا يخلق نمطها الهيكلي الخاص لكل شبكة صلبة وبلورية ؛ على سبيل المثال ، هذا هو المكان الذي يبدأ فيه الملح والسكر في التمايز بما يتجاوز طبيعتهما الكيميائية.

في A ، يتم ترتيب المعينات لتكوين معين أكبر. يمثل كل دالتون أرجواني جسيمًا أو مجموعة من الجسيمات (ذرات أو أيونات أو جزيئات). وبالتالي ، قد يُتوقع أن يكون لبلورة A العيانية مظهر معيني الشكل.

وفي الوقت نفسه ، في B يتم ترتيب المعينات بطريقة تنشأ عنها حبيبات بلورية ؛ هذه بلورات صغيرة جدًا (بلورات). ثم يقال أن B مادة صلبة متعددة البلورات ؛ أي أنه يتشكل من تكتل بلورات متعددة.

في الختام ، يمكن أن تكون المادة الصلبة متبلورة (A) أو متعددة البلورات (B) ؛ تشكل أ بلورات ، بينما بلورات ب.

الخصائص

تعتمد خصائص المواد الصلبة البلورية على نوع الكريستال. من المعروف بالفعل أن هياكلها منظمة ، وأنها تميل أيضًا إلى تقديم ميزات رائعة يحبها عشاق المعادن. ومع ذلك ، فقد ذكر أنه يمكن أيضًا تصنيف المادة الصلبة المسحوقة ، حتى "منقطعة" ، على أنها بلورية.

تسمح الطريقة التي يتم بها توجيه جسيماتها مكانيًا بالحصول على بعض الخصائص المهمة لتوصيفها. على سبيل المثال ، المواد الصلبة البلورية قادرة على حيود الأشعة السينية ، مما يخلق أطياف الحيود التي يمكن من خلالها تحديد التركيب المجهري للبلورة.

أيضًا ، نظرًا لأن الهيكل دوري ، تنتشر الحرارة بنفس الطريقة في جميع أنحاء المادة الصلبة ؛ طالما لا توجد شوائب. وبالتالي ، فإن نقاط الانصهار للمادة الصلبة البلورية ثابتة ، ولا تختلف بغض النظر عن كيفية قياسها.

أنواع المواد الصلبة البلورية

تعتمد أنواع المواد الصلبة البلورية على نوع الجسيمات التي تتكون منها وما هي تفاعلاتها أو روابطها. هناك أربعة أنواع أساسية: الشبكات الأيونية والمعدنية والجزيئية والتساهمية.

حتى عندما تعرض درجة معينة من الشوائب ، فإنها تستمر في أن تكون بلورية ، على الرغم من تأثر خصائصها ولا تظهر نفس القيم المتوقعة لمادة صلبة نقية.

أيوني

الملح هو مثال على بلورية صلبة الأيونية، كما أنه يتكون من نا ⁺ والكلور ^- الأيونات. لذلك ، في هذا النوع من المواد الصلبة تحكم الرابطة الأيونية: القوى الكهروستاتيكية هي التي تحكم الترتيب الهيكلي.

معدني

تشكل جميع الذرات المعدنية بلورات معدنية. هذا يعني ، على سبيل المثال ، أن الشوكة الفضية عبارة عن تكتل من بلورات الفضة المصهورة. الهيكل الداخلي أو المجهري هو نفسه في كل بوصة من الجسم ، ويبقى دون تغيير من مقبض الشوكة إلى طرف أسنانه.

جزيئي

السكر هو مثال على مادة صلبة بلورية جزيئية ، حيث يتكون من جزيئات السكروز. لذلك ، يتكون هذا النوع من المواد الصلبة من جزيئات ، والتي من خلال تفاعلاتها بين الجزيئات (وليس الروابط التساهمية) تمكنت من إنشاء بنية منظمة.

الشبكات التساهمية

أخيرًا ، لدينا المواد الصلبة البلورية للشبكات التساهمية. تسود الروابط التساهمية فيها ، حيث إنها مسؤولة عن إنشاء نظام والحفاظ على الذرات ثابتة بقوة في مواقعها المكانية. نحن لا نتحدث عن أيونات أو ذرات أو جزيئات ، بل نتحدث عن شبكات ثلاثية الأبعاد.

أمثلة

بعد ذلك ، وأخيرًا ، سيتم الاستشهاد ببعض الأمثلة لكل نوع من أنواع المواد الصلبة البلورية.

أيوني

جميع الأملاح مواد صلبة أيونية. وبالمثل ، هناك الكبريتيدات ، والهيدروكسيدات ، والأكاسيد ، والهاليدات ، ومركبات أخرى تتكون أيضًا من أيونات ، أو تكون تفاعلاتها أيونية بشكل أساسي. اذا لدينا:

-KCl

- حالة ₄

-با (أوه) ₂

- القضية ₄

-FeCl ₃

- نا ₂ إس

-MgO

- كاف ₂

-ناكو ₃

- (NH ₄) ₂ CrO ₄

بالإضافة إلى هذه الأمثلة ، تعتبر الغالبية العظمى من المعادن مواد صلبة بلورية أيونية.

معدني

أي عنصر معدني يحدث بشكل طبيعي على شكل بلورات معدنية. ومنهم:

-نحاس

-حديد

-الألومنيوم

-كروم

- الهيدروجين المعدني (تحت ضغوط لا يمكن تصورها)

-التنغستن

- الزركونيوم

- تيتانيوم

-المغنيسيوم

-صوديوم

جزيئي

هناك مجموعة كبيرة ومتنوعة من المواد الصلبة البلورية الجزيئية. عمليا أي مركب عضوي يصلب سيؤسس بلورات إذا كان نقاوته عالية ، أو إذا لم يكن هيكله شديد التعقيد. اذا لدينا:

- الجليد (H ₂ O)

- جليد جاف (CO ₂)

أنا ₂

-P ₄

-S ₈ (وتعدد أشكاله)

- أنثراسين

- أكسجين صلب

- الأمونيا الصلبة

- الفينول فثالين

-حمض البنزويك

الشبكات التساهمية

وأخيرًا ، من بين بعض المواد الصلبة البلورية للشبكات التساهمية لدينا:

-الماس

-الجرافيت

-أنابيب الكربون النانوية

-فوليرينوس

-كوارتز

- سيليكون

- الجرمانيوم

-نيتريد البورون

من هذه القائمة ، يمكن أيضًا اعتبار الأنابيب النانوية الكربونية والفوليرينات مواد صلبة بلورية جزيئية. هذا لأنه على الرغم من أنها تتكون من ذرات كربون مرتبطة تساهميًا ، إلا أنها تحدد الوحدات التي يمكن تصورها على أنها جزيئات كبيرة (كرات وأنابيب كرة القدم).

المراجع

1. ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
2. رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (طبعة رابعة). ماك جراو هيل.
3. ويكيبيديا. (2020). كريستال. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
4. الكيمياء LibreTexts. (16 يونيو 2019). المواد الصلبة البلورية وغير المتبلورة. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
5. راشيل بيرنشتاين وأنتوني كاربي. (2020). خصائص المواد الصلبة. تم الاسترجاع من: visionlearning.com