المادة الصلبة البلورية: الدورية ووحدة الخلية وحصص الذرات

الخلاصة السريعة

ابحث عن تكرار البنية الداخلية، ثم حدد نوع وحداتها وترابطها.

• البلوري يملك ترتيبًا دوريًا؛ اللابلوري يفتقر إلى الدورية طويلة المدى. لا يشترط التعريف أن نرى بلورة كبيرة بالعين. ^[1]
• الأنواع الرئيسية أيونية وفلزية وشبكية تساهمية وجزيئية؛ لا تتساوى صلادتها أو توصيلها أو انصهارها. الجرافيت استثناء مهم للشبكات التساهمية. ^[1]
• تكرر وحدة الخلية البنية في ثلاثة أبعاد. في المكعب البسيط، حصة ثماني ذرات عند الزوايا: 8 × ⅛ = 1 ذرة لكل خلية. ^[2]
• لمثال ضلع مختار 0.40 nm، حجم الخلية 0.064 nm³. لا تنسب القيمة المختارة إلى مادة حقيقية.

الترتيب الدوري ووحدة التكرار

قد تكون وحدات الصلب ذرات أو أيونات أو جزيئات. يتكرر ترتيبها في البلورة؛ ويختلف عن بنية لابلورية لا تمتلك تلك الدورية الممتدة. ^[1]

وحدة الخلية وصف للتكرار في ثلاثة أبعاد. ^[2] نستعمل في الصورة الرئيسية نمطًا ثنائي الأبعاد لتوضيح فكرة التكرار فقط؛ النقاط ليست صورة مجهرية أو تحديدًا لشبكة مادة بعينها.

إذا رسمت مربعًا حول جزء من النمط، فاختبر هل تكراره يعيد النمط كله. لا تختَر مربعًا جميلًا ثم تفترض أن المادة في ثلاثة أبعاد مكعبة.

نوع الترابط يمنع تعميم الخواص

نميز بلورات أيونية من أيونات، وفلزية بترابط فلزي، وشبكات تساهمية ممتدة، وبلورات جزيئية من جزيئات منفصلة. ^[1]

ليست كل البلورات عالية الانصهار أو شديدة الصلادة؛ تختلف القوى والبنى. الجرافيت ذو طبقات تساهمية لكنه لين وموصل للكهرباء، خلاف تعميم «الشبكة التساهمية لا توصل». ^[1]

ابدأ بتحديد النوع قبل توقع الخاصية. كلمة «بلوري» تجيب عن انتظام البنية، لكنها لا تعطي وحدها رقم انصهار أو نتيجة اختبار توصيل.

لماذا لا نعد الزوايا ثماني ذرات كاملة؟

في خلية مكعبة بسيطة ضمن شبكة ممتدة، تشترك ذرة الزاوية في ثماني خلايا. نصيب الخلية الواحدة ثمن، ومجموع الزوايا 8 × ⅛ = 1 ذرة. ^[2]

الكسر حصة في العد الهندسي، وليس ذرة مقطوعة فعليًا إلى ثمانية أجزاء. الرسم يظهر مواضع الزوايا كي نفسر لماذا يختلف عدد العلامات الظاهرة عن الحصة داخل الخلية.

نختار ضلعًا افتراضيًا a = 0.40 nm: الحجم V = a³ = 0.064 nm³. كتلة الذرة أو كثافة مادة فعلية لا يمكن استخراجها من هذا الحجم وحده؛ لم نحدد مادة أو كتلتها.

للتحقق من الوحدة، نكعب وحدة الطول مع العدد. كتابة 0.064 nm بدل nm³ تصف طولًا، فتغير معنى الناتج رغم صحة الضرب العددي.

للمتابعة في موضوع قريب، اقرأ: أنواع الكبريت: كيف نميز الأشكال البلورية والسلاسل؟.