منو
 صفحه های تصادفی
بخشش امام حسین علیه السلام به معلم فرزندش
صحنه
بایر
بیماری‌ تای‌ ساکس
عبدالله بن عثمان تیمی
کاردان کارتو گراف
مِهْرمَردان پسر سرخاب
انواع محیط های رسوبی حدواسط
تزلزل در ارکان دینی و الهیات غرب
بشارت امام حسین علیه السلام به یاران خود
 کاربر Online
950 کاربر online
تاریخچه ی: ساختار بلوری

در حال مقایسه نگارشها

نگارش واقعی نگارش:1

مقدمه

با نگاه کردن به ساختار داخلی بلورها ، دانشمندان امروزه می‌دانند که بلورها به این دلیل همیشه شکلهای منظم و قابل شناسلیی دارند که اتمهای داخل آنها همیشه به شکل الگوهای مشخصی که شبکه نام دارند در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. خواص یک بلور به شبکه آن بستگی دارد. به عنوان مثال الماس به این دلیل بسیار سخت است که اتمهای آن با پیوندهای بسیار قوی به هم متصل شده‌اند و یک شبکه مستحکم را بوجود آورده‌اند. دانشمندان شبکه بلورها را با استفاده از اشعه ایکس مطالعه می‌کنند. این مطالعات آشکار ساخته است که همه بلورها را می‌توان فقط به هفت ساختار پایه طبقه بندی کرد، که با ساختار شبکه هر بلور تعیین می‌شود.



img/daneshnameh_up/c/c3/Boloor1.jpg




تاریخچه

در پی کشف پراش اشعه‌های ایکس توسط رونتگن و انتشار یک رشته محاسبات و پیش‌بینیهای ساده و موفقیت آمیز در مورد ویژگیهای بلورین ، بررسی ساختارهای بلوری بصورت دقیقتر شروع گردید. ناظرهای اولیه با توجه به نظم شکل خارجی بلورها به این نتیجه رسیدند که بلورها از تکرار منظم سنگ بناهای همانند بوجود می‌آیند. زمانی که بلوری در شرایط محیطی ثابت رشد می‌کند، شکل آن در حین رشد تغییر نمی‌کند، گویی سنگ بناهای همانند بطور پیوسته به آن افزوده می‌شوند. این سنگ بناها ، اتمها یا گروههایی از اتمها هستند، که بلور یک آرایه متناوب سه بعدی از اتمهاست. این موضوع با این کشف کانی شناسان در قرن هیجدهم که اعداد شاخص جهتهای تمام وجوه بلور اعداد درستند، آشکار شد.

آزمایش ساده

یک لیوان معمولی برداشته و آن را از آب پر کنید. حال مقداری شکر در داخل لیوان ریخته و آن را با قاشق به هم بزنید، تا شکر کاملا در آب حل گردد. این عمل را تا جایی ادامه بدهید که دیگر شکر اضافه شده به آب لیوان در آن حل نشود و در لیوان ته نشین گردد. چنین محلولی را اصطلاحا محلول اشباع شده آب و شکر می‌گویند. حال یک دانه حبه قند را که قسمتی از آن شکسته شده است و بصورت مکعب کامل نمی‌باشد، انتخاب کنید.

حال حبه قند را بوسیله یک تکه نخ بسته و در داخل لیوان آویزان کنید. بعد از چند روز ملاحظه می‌کنید که قسمت شکسته شده حبه قند کاملا ترمیم یافته و حبه قند بصورت مکعب کامل در آمده است. این آزمایش نمونه بسیار ساده از رشد بلور است.

ساختار کلی

بلور ایده آل از تکرار بی پایان واحدهای ساختاری همانند در فضا بوجود می‌آید. در ساده‌ترین بلورها ، مانند مس ، نقره ، آهن و فلزات قلیایی ، این واحدهای ساختاری یک تک اتم است. در اکثر مواد واحد ساختاری شامل چندین اتم یا ملکول است. در بلورهای معدنی این تعداد تا حدود 100 و در بلورهای پروتئین به 10000 می‌رسد. ساختار تمام بلورها بر حسب شبکه‌ای که به هر نقطه آن گروهی از اتمها متصل هستند، توصیف می‌گردد، این گروه اتمها را پایه می‌گویند، پایه در فضا تکرار می‌شود تا ساختار بلور را تشکیل دهد.

ساختار بلوری غیر ایده آل

از نظر بلورنگاران کلاسیک ، بلور ایده‌آل از تکرار دوره‌ای واحدهای یکسان در فضا شکل می‌گیرد. ولی هیچ دلیل عمومی وجود ندارد که بلور ایده‌آل حالت مینیمم انرژی اتمها در صفر مطلق باشد. در طبیعت ساختارهای بسیاری وجود دارند که با آنکه منظم هستند، کاملا دوره نیستند. نظر ایده‌آل بلورنگاران لزوما یک قانون طبیعت نیست. بعضی از ساختارهای غیر دوره‌ای ممکن است فقط فرا پایدار باشند و طول عمر بسیار درازی داشته باشند.

انوع ساختار بلوری

انواع مختلف ساختارهای بلوری وجود دارند که چند مورد از ساختارهای بلوری ساده و مورد توجه همگانی عبارتند از:


  • بلور مکعبی مرکز سطحی (fcc) :
    در این حالت سلول یاخته بسیط ، لوزی رخ است. بردارهای انتقال بسیط نقطه شبکه واقع در مبدا را به نقاط شبکه واقع در مراکز وجوه وصل می‌کنند.

  • بلور مکعبی مرکز حجمی (bcc) :
    در این حالت یاخته بسیط لوزی رخی است که هر ضلع آن برابر است و زاویه بین اضلاع مجاور است.

  • بلور کلرید سدیم Nacl :
    در این حالت پایه شامل یک اتم Na و یک اتم Cl است که به اندازه نصف تعداد اصلی مکعب یکه از هم فاصله دارند.

  • بلور کلرید سزیم CsCl :
    در این حالت در هر یاخته بسیط یک مولکول وجود دارد. هر اتم در مرکز مکعبی متشکل از اتمهای نوع مخالف قرار دارد.

  • ساختار بلوری تنگ پکیده شش گوش (hcp) :
    در این ساختار مکانهای اتمی یک شبکه فضایی را بوجود نمی‌آورند. شبکه فضایی یک شش گوشی ساده است که به هر نقطه شبکه آن پایه‌ای با دو اتم یکسان مربوط می‌شود.




تصویر




  • ساختار الماسی :
    در این حالت شبکه فضایی fcc است. این ساختار نتیجه پیوند کووالانسی راستایی است.

  • ساختار مکعبی سولفید روی ZnS :
    ساختار الماس را می‌توان بصورت دو ساختار fcc که نسبت به یکدیگر به اندازه یک چهارم قطر اصلی جابجا شده‌اند، در نظر گرفت. ساختار مکعبی سولفید روی از قرار دادن اتمهای Zn روی یک شبکه fcc و اتمهای S رویی شبکه fcc دیگر نتیجه می‌شود.

  • ساختار شش گوشی سولفید روی (و ورلستاین):
    اگر فقط اتمهای همسایه اول را در نظر بگیرید، نمی‌توان بین دو حالت ZnS مکعبی و شش گوشی فرق گذاشت. اما اگر همسایه‌های دوم را در نظر بگیریم می‌توان این دو حالت را از هم تمییز داد.

علت مطالعه ساختارهای بلوری

از آنجا که بیشترقطعات الکترونیکی مانند دیود ، ترانزیستور و ... از بلورها ساخته می‌شود. همچنین به دلیل گسترش روز افزون وسایل الکترونیکی و توجه بیش از حد به ساختن ریزتراشه‌های کامپیوتری با ابعاد بسیار کم ، توجه فوق العاده به سمت بلور شناسی و مطالعه ساختارهای بلوری شده است. و دانشمندان مختلف در سطح جهان مطالعات وسیعی را در این زمینه انجام می‌دهند، که از آن جمله می‌توان به فعالیتهای انجمن نانوتکنولوژی اشاره کرد.

مباحث مرتبط با عنوان


تاریخچه

در پی کشف پراش پرتوهای ایکس توسط رونتگن و انتشار یک رشته محاسبات و پیش بینی های ساده و موفقیت آمیز در مورد ویژگیهای بلورین ، بررسی ساختارهای بلوری بصورت دقیق تر شروع گردید. ناظرهای اولیه با توجه به نظم شکل خارجی بلورها به این نتیجه رسیدند که بلورها از تکرار منظم سنگ بناهای همانند بوجود می آیند.

زمانیکه بلوری در شرایط محیطی ثابت رشد می کند، شکل آن در حین رشد تغییر نمی کند، گویی سنگ بناهای همانند بطور پیوسته به آن افزوده می شوند. این سنگ بناها ، اتمها یا گروههایی از اتمها هستند، که بلور یک آرایه متناوب سه بعدی از اتمهاست. این موضوع با این کشف کانی شناسان در قرن هیجدهم که اعداد شاخص جهت های تمام وجوه بلور اعداد درستند، آشکار شد.

آزمایش ساده

یک لیوان معمولی برداشته و آن را از آب پر کنید. حال تعدادی شکر در داخل لیوان ریخته و آن را با قاشق به هم بزنید، تا شکر کاملا در آب حل گردد. این عمل را تا جایی ادامه بدهید که دیگر شکر اضافه شده به آب لیوان در آن حل نشود و در لیوان ته نشین گردد. چنین محلولی را اصطلاحا محلول اشباع شده آب و شکر می گویند.

حال یک دانه حبه قند را که قسمتی از آن شکسته شده است و بصورت مکعب کامل نمی باشد، انتخاب کنید حال حبه قند را بوسیله یک تکه نخ بسته و در داخل لیوان آویزان کنید. بعد از چند روز ملاحظه می کنید که قسمت شکسته شده حبه قند کاملا ترمیم یافته و حبه قند بصورت مکعب کامل در آمده است. این آزمایش نمونه بسیار ساده از رشد بلور است.

ساختار کلی

بلور ایده آل از تکرار بی پایان واحدهای ساختاری همانند در فضا بوجود می آید. در ساده ترین بلورها ، مانند مس ، نقره ، آهن و فلزات قلیایی ، این واحدهای ساختاری یک تک اتم است. در اکثر مواد واحد ساختاری شامل چندین اتم یا ملکول است. در بلورهای معدنی این تعداد تا حدود 100 و در بلورهای پروتیین به 10000 می رسد. ساختار تمام بلورها بر حسب شبکه ای که به هر نقطه آن گروهی از اتم ها متصل هستند، توصیف می گردد. این گروه اتمها را پایه می گویند. پایه در فضا تکرار می شود تا ساختار بلور را تشکیل دهد.

ساختار بلوری غیر ایده آل

از نظر بلورنگاران کلاسیک ، بلور ایده آل از تکرار دوره ای واحدهای یکسان در فضا شکل می گیرد. ولی هیچ دلیل عمومی وجود ندارد که بلور ایده آل حالت می نیمم انرژی اتمها در صفر مطلق باشد. در طبیعت ساختارهای بسیاری وجود دارند که با آنکه منظم هستند، کاملا دوره نیستند. نظر ایده آل بلورنگاران لزوما یک قانون طبیعت نیست. بعضی از ساختارهای غیر دوره ای ممکن است فقط فرا پایدار باشند و طول عمر بسیار درازی داشته باشند.

انوع ساختاری بلوری

انواع مختلف ساختارهای بلوری وجود دارند که چند مورد از ساختارهای بلوری ساده و مورد توجه همگانی عبارتند از :

  • ساختار مکعبی مرکز سطحی (fcc) :
    در این حالت یاخته بسیط ، لوزی رخ است. بردارهای انتقال بسیط نقطه شبکه واقع در مبدا را به نقاط شبکه واقع در مراکز وجوه وصل می کنند.

  • ساختار مکعبی مرکز حجمی (bcc) :
    در این حالت یاخته بسیط لوزی رخی است که هر ضلع آن برابر است و زاویه بین اضلاع مجاور است.

  • ساختار سدیم کلرید Nacl :
    در این حالت پایه شامل یک اتم Na و یک اتم Cl است که به اندازه نصف تعداد اصلی مکعب یکه از هم فاصله دارند.

  • ساختار سدیم کلرید CsCl :
    در این حالت در هر یاخته بسیط یک مولکول وجود دارد. هر اتم در مرکز مکعبی متشکل از اتمهای نوع مخالف قرار دارد.

  • ساختار تنگ پکیده شش گوش (hcp) :
    در این ساختار مکان های اتمی یک شبکه فضایی را بوجود نمی آورند. شبکه فضایی یک شش گوشی ساده است که به هر نقطه شبکه آن پایه ای با دو اتم یکسان مربوط می شود.

  • ساختار الماسی :
    در این حالت شبکه فضایی fcc است. این ساختار نتیجه پیوند کووالان راستایی است.

  • ساختار مکعبی روی سولفید zns :
    ساختار الماس را میتوان به صورت دو ساختار fcc که نسبت به یکدیگر به اندازه یک چهارم قطر اصلی جابجا شده اند، در نظر گرفت. ساتار مکعبی روی سولفید از قرار دادن اتمهای zn روی یک شبکه fcc و اتمهای S رویی شبکه fcc دیگر نتیجه می شود.

  • ساختار شش گوشی روی سولفید ( و ورلستاین ) :
    اگر فقط اتمهای همسایه اول را در نظر بگیریک، نمی توان بین دو حالت zns مکعبی و شش گوشی فرق گذاشت. اما اگر همسایه های دوم را در نظر بگیریم می توان این دو حالت را از هم تمییز داد.

علت مطالعه ساختارهای بلوری

از آنجا که بیشتر قطعات الکترونیکی مانند دیود ، ترانزیستور و ... . از بلورها ساخته می شود. همچنین به دلیل گسترش روز افزون وسایل الکترونیکی و توجه بیش از حد به ساختن ریزتراشه های کامپیوتری با ابعاد بسیار کم ، توجه فوق العاده به سمت بلورشناسی و مطالعه ساختارهای بلوری شده است. و دانشمندان مختلف در سطح جهان مطالعات وسیعی را در این زمینه انجام میدهند، که از آن جمله میتوان به فعالیت های انجمن نانوتکنولوژی اشاره کرد.

مباحث مرتبط با عنوان



تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 یکشنبه 13 آذر 1384 [13:06 ]   7   مجید آقاپور      جاری 
 یکشنبه 13 آذر 1384 [12:59 ]   6   مجید آقاپور      v  c  d  s 
 سه شنبه 01 دی 1383 [17:41 ]   5   حسین خادم      v  c  d  s 
 یکشنبه 08 آذر 1383 [16:56 ]   4   حسین خادم      v  c  d  s 
 یکشنبه 08 آذر 1383 [07:14 ]   3   حسین خادم      v  c  d  s 
 سه شنبه 03 آذر 1383 [14:04 ]   2   حسین خادم      v  c  d  s 
 سه شنبه 03 آذر 1383 [09:29 ]   1   حسین خادم      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..