Me siguri keni dëgjuar ndonjëherë për kristale, ka të ngjarë që në këtë pikë mendja juaj të ketë vizualizuar një diamant të madh, një ametist ose një topaz. Dhe sigurisht, ky grup përfshin gjithashtu shumë nga më të njohurit "Gure te Cmuar", por një kristal nuk është një prerje që përfshin qartë fushën e stolive.
Një kristal është produkti përfundimtar i një procesi interesant të njohur si kristalizimi, i cili karakterizohet duke rezultuar në një solide homogjene të formuar nga "fytyra", të cilat janë pjesë të vendosura në plane të ndryshme.
Karakteristikat e lëndës së ngurtë nga kristalizimi
Madhësia e një kristali është një karakteristikë e ndryshueshme, në një gamë të gjerë dimensionesh. Mund të gjenden kristale "të mëdha" të cilat mund të maten përmes njësisë lineare "metër", ashtu si edhe ne gjeni kristale që duhet të jetë shprehur në termat e "mikronëve", meqenëse madhësia e tyre e vogël i bën ata të krahasueshëm me mikroorganizmat siç janë bakteret, të cilat janë të vëzhgueshme vetëm përmes mikroskopit.
Siç u përmend, proceset kristaline rezultojnë në produkte me pastërti të lartë, kjo është arsyeja pse ne kemi vendosur, më herët në përkufizim, atë kristalet janë homogjene: d.m.th., përbërja e produktit mbetet në një vlerë konstante në çdo pikë të vëllimit të lëndës së ngurtë, e cila gjithashtu nënkupton që karakteristikat fizike dhe kimike mbeten të pandryshuara në të gjithë copën, dhe në rast të vëzhgimit të variacionit për shkak të një shqetësimi, ndryshimi do të ndodhë në të gjithë speciet. Kjo cilësi i bën kristalet produkte të vlefshme në fusha të ndryshme, duke filluar nga vlerësimi i cilësisë së materialit, deri te përdorimi i procesit të kristalizimit si teknikë për ndarjen e substancave.
Produktet kristaline gjithashtu mund të izolohen në nivelin laboratorik, përmes reagimeve të kontrolluara në montimet që imitojnë proceset spontane që ndodhin në natyrë. Një nga avantazhet kryesore të kristaleve të marra në procese të kontrolluara është se ato paraqesin forma më të rregullta, të cilat përputhen në mënyrë të përkryer me figurat poligonale me saktësi më të madhe.
Në një kristal, është e nevojshme të dallojmë fytyrat që janë pjesë e zakonit të vërtetë kristalor (karakteristikat morfologjike), dhe bazuar në numrin e tyre, ne mund të konsiderojmë format themelore të lëndës së ngurtë. Zakonisht në një kristal përcaktohet nga kombinimi i disa formave themelore, kryesore janë këto:
- Pedion: Qelq i përbërë nga një fytyrë e vetme e sheshtë, pa ekuivalentë.
- Pinakoid: Ajo përbëhet nga dy fytyra ekuivalente në lidhje me një bosht të simetrisë.
- Sphenoid: Dy fytyrat ekuivalente që përbëjnë këtë gënjeshtër të fortë rreth një boshti binar.
- Prizmi: Ajo përbëhet nga fytyra homologe që përbëjnë një zonë. Duke qenë "zona e një kristali" të përcaktuar si një grup fytyrash paralele me të njëjtin drejtim, që korrespondon me një buzë të së njëjtës.
Struktura e kristaleve nga pikëpamja e brendshme mund të konsiderohet se përbëhet nga një sistem pak a shumë homogjen, periodik dhe anizotrop i një materiali të tretur që zhvillon një strukturë në pika të ndryshme të hapësirës. Brenda karakteristikave të kristaleve, interesi është ngjallur gjithmonë nga fakti se secila pikë kanë një përsëritje të rregullt në hapësirën e zënë nga materiali. Në kristalografi, fenomeni që ndikon në këtë veprim quhet përkthim.
Procesi i kristalizimit
Që të ndodhë një kristalizim, ne duhet të fillojmë nga një substancë që mund të klasifikohet si "Kristal", dhe kjo përcaktohet sepse grimcat që e përbëjnë atë, qofshin ato të një natyre atomike, molekulare ose jonike, kanë veti të homogjenitetit, periodicitetit dhe simetrisë.
I gjithë procesi aktivizohet kur në një moment në substancën kristaline, grimcat fillojnë të riorganizohen, në një fazë të njohur si bërthamëzimi. I gjithë ky proces përfshin, përveç ndryshimit të dukshëm në renditjen e grimcave, një proces ndryshimi në kushtet termodinamike, të cilat janë të orientuara në kompensimin e shqetësimeve të gjeneruara nga ndryshimi i energjisë së lirë të Gibbs, e cila shënohet nga tre ngjarje:
- Ndryshimi në energjinë kimike.
- Krijimi i një ndërfaqe midis zonës së nukleacionit dhe pjesës tjetër të fazës homogjene.
- Ndryshimi në vëllim dhe formë që përfshin ky proces shkakton tensione.
Faza tjetër fillon kur struktura e bazës së nukleacionit stabilizohet. Hapi tjetër është diçka logjike dhe e parashikueshme, pasi të kemi strukturën themelore për të cilën do të hyjmë në një proces rritje, në të cilin vërehet një ndryshim në dimensionet e bërthamës. Pak nga pak, kjo rritje do të rezultojë në formimin e fytyrave, derisa kristali të fitojë një zakon të përcaktuar mirë.
Mekanizmi i rritjes së kristalit
Teoria e zhvilluar nga Volmer shpjegon se si ndodh rritja e një kristali, duke vendosur që, rreth strukturës themelore nga bërthama e substancës kristalore, një lloj i shtresa e thithjes, e cila vepron si një ndërfaqe, dhe përveç kësaj, ajo promovon një migrim të grimcave rreth tij, të cilat lëvizin paralelisht me sipërfaqen. Rezultati i këtij procesi përcaktohet si një strukturë e përcaktuar në një plan dy-dimensional.
Nga ana e tyre, Kossel dhe Straski, e përcaktuan atë kërkohet punë mekanike për të arritur fiksimin e një joni në sipërfaqen e kësaj shtrese, dhe se kjo varet nga pozicioni i tij.
Zhvillimi i një modeli që përcakton rritjen kërkon parashikimin e zonave të ngopjes ku vërehet një normë më e lartë e ndryshimit (zonat lokale të mbingopjes). Kjo tregon se rritja e kristalit ndodh në shtresa.
Kristalizimi si mekanizëm ndarës
Meqenëse një kristal është formuar me një substancë homogjene, përdorimi i tij si një metodë e ndarjes selektive të substancave është zgjeruar, midis disa metodave, më poshtë, ne do të shpjegojmë se çfarë përbëjnë ata që përdorimi i tyre është më i përhapur:
- Shtimi i një tretësi të ri: Nëse e dimë natyrën e produkteve me të cilat po trajtojmë, ne mund ta zbatojmë këtë metodë, e cila në thelb konsiston në shtimin e një tretësi të ri që bashkëvepron me tretësin në të cilin është zhytur tretësi që duam të kristalizojmë. Kur tretësi i ri në mënyrë selektive fillon të ndërveprojë me homologun e tij, tretësira precipiton, duke filluar procesin e kristalizimit.
- Ftohja në përqendrime të larta të tretjes: Kur kemi një tretësirë me përqendrim të lartë, e cila është bërë në temperatura të larta dhe e paraqesim atë në një proces ftohjeje, ne fitojmë një gjendje të mbingopjes, në të cilën tretet një sasi më e madhe e tretës se sa tretësi mund të pranojë, në ato të reja kushtet e temperaturës. Nëse procesi i uljes së temperaturës bëhet në mënyrë të kontrolluar, ne mund të ndikojmë në madhësinë e kristalit që do të marrim.
- Lartësim: Kjo teknikë mund të zbatohet vetëm në përbërjet kristalore që paraqesin një presion të lartë avulli, në një mënyrë të tillë që shndërrimet nga një fazë gazi në një të ngurtë të mos kërkojnë kalimin nëpër pikën e shkrirjes.