علم البلورات

• مقدمة عن علم البلورات
• النظام البلورى المكعب
• نظام بلورى رباعى
• نظام بلورى ثلاثى
• نظام بلورى ثلاثى الميل
• نظام بلورى أحادى الميل
• نظام بلورى معينى مستقيم
• نظام بلورى سداسى
• وحدة خلية
• النظام البلورى
• شبكة تبلور برافيه
• بنية بلورية

ﺘﻌﻴﻴﻥ ﺍﻟﺘﺭﻜﻴﺏ ﺍﻟﺒﻠﻭﺭﻱ

http://qu.edu.iq/el/pluginfile.php/30109/mod_resource/content/1/%
D8%A7%D9%84%D8%B5%D9%84%D8%A8%D8%A9-%D8
%B1%D8%A7%D8%A8%D8%B9.pdf


ﻗﺎﻧﻮن اﻟﺘﻤﺎﺛﻞ اﻟﻜﺎﻣﻞ 4 - : اﻟﻌﻨﺎﺻﺮ اﻟﺒﻠﻮرﻳﺔ اﻟﻤﺤﺎور 

https://www.kau.edu.sa/Files/0052737/Subjects/4.pdf

 

التركيب البلوري وتصنيف المواد الصلبة

http://www.uobabylon.edu.iq/eprints/pubdoc_11_2627_1228.docx



 كتاب المواد البلورية  PDF 

file:///C:/Users/ibrahem/Downloads/elebda3.net-8417.pdf

علم البلورات ( مقدمة )

علم البلورات يختص بدراسة البلورات من حيث شكلها الظاهري أو الخارجي وتركيبها الداخلي والتعرف عليها وعلى الصخور والمعادن التي تحويها. وتوجد أنواع لهذه البلورات فالصلبة منها توجد في بعض المركبات مثل ملح الطعامNaCl ومنها السائله كما في شاشات LCD
تتبلور الأملاح والمعادن في أشكال بلورية مختلفة ، منها :

نظام بلوري مكعب : مثل الحديد و النحاس و الفضة و ملح الطعام

نظام بلوري رباعي

نظام بلوري ثلاثي

نظام بلوري ثلاثي الميل

نظام بلوري أحادي الميل

نظام بلوري معيني مستقيم

نظام بلوري سداسي ، مثل الجرافيت.

طرق تعيين البناء البلوري
الدراسات التي تقوم بتعيين البناء البلوري للأملاح والمعادن تعتمد على طرق القياس الآتية:



• حيود الأشعة السينية
  
• حيود النيوترونات
  
• حيود الإلكترونات
  

كما يمكن تعيين البناء البلوري المغناطيسي بواسطة حيود النيوترونات.

أنواع التبلور

بلورة أحادية كبيرة .


توجدالمادة الصلبة في إحدى من ثلاثة تصنيفات بالنسبة إلى بنيتها البلورية ، هي :



• بلورة أحادية ،
  




• كثيرة البلورات ،
  




• مادة لابلورية.
  

وتفصيل تلك التصنيفات كالآتي:
بلورة أحادية
بلورة أحادية(بالإنجليزية:single crystal ) هي مادة صلبة تتميز بامتداد الشبكة البلورية فيها من أولها إلى آخرها مكونة بلورة كبيرة منتظمة . وتتكون البلورة الأحادية مثلا عن طريق تغطيس بلورة صغيرة في محلول مشبع بمادة البلورة ، وتكون البلورة الصغيرة بمثابة بذرة تتراص عليها الذرات أو الجزيئات ، وتأخذ كل ذرة من ذرات المذاب موضعها بالضبط في الشبكة البلورية وبذلك تنمو البذرة إلى بلورة أحادية كبيرة .
كثيرة البلورات

صورة لحبيبات كثيرة البلورات في الحديد الصلب .


كثيرة البلورات (بالإنجليزية: Polycrystalline) هي مواد مكونة من حبيبات بلورية كثيرة لها أحجام مختلفة وعشوائية التوزيع . يمكن عن طريق ضبط عملية التبلور التوصل إلى تقليل عشوائية التوزيع بحيث تنتظم البنية البلورية ونحصل على ما يسمى بلورة أحادية.



• تبين الصورة المجاورة تكون الحديد الصلب من حبيبات ، تشكل كل منها بلورة أحادية تتبع النظام البلوري الخاص بالحديد ، وتتوزع فيه البلورات الأحادية توزيعا عشوائيا بالنسبة للاتجاه .
  

وتعتبر معظم المعادن و السيراميك موادا كثيرة البلورات ، وكثيرا ماتسمى البلورات الأحادية الصغيرة فيها بالحبيبات . ويمكن تصور كثيرة البلورات عند طحن بلورة أحادية ، فكومة المسحوق تشكل مادة كثيرة البلورات .
مادة لابلورية

البنية اللابلورية للسيليكا(SiO2) .


مادة لابلورية (بالإنجليزية:amorphous solid ) هي مادة صلبة لا تتوزع فيها الذرات توزيع منتظما على نطاق بعيد ، ويكون توزيع الذرات فيها عشوائيا ، بمعنى أن توزيع الذرات فيها لا يتبع أي نظام من الأنظمة البلورية . وقد تتسم ببعض النظام على النطاق القصير (حيز 10 - 20 ذرة ) ، ولهاذا تسمى جوامد لابلورية . مثال على ذلك بنية الزجاج والبوليسترين وكذلك الحلوى . تتصف الجوامد ذات نظام بلوري على النطاق البعيد (أي نظام واحد يشمل البلورة من أولها إلى أخرها) بالبلورات .

علم البلورات ( النظام البلورى المكعب )



أحد أمثلة النظام البلوري المكعب ملح الطعام.

النظام المكعب البسيط.

النظام البلوري المكعب في علم المعادن هو أحد أنظمة تبلور المعادن. وجد عمليا أن الأملاح والمعادن تتبلور طبقا لأحد 7 أنظمة للتبلور. منها النظام بلوري الثلاثي ونظام بلوري الرباعي أو نظام بلوري أحادي الميل، وأكثر تلك الأنظمة شيوعا وأبسطها هو النظام البلوري المكعب.
توجد من النظام المكعب ثلاثة أنواع مختلفة ،وهي المكعب البسيط، والمكعب مركزي الجسم والمكعب مركزي الوجه.

ويتسم نظام المكعب البسيط باحتوائه على ذرة واحدة في وحدة الخلية.

ويتسم نظام المكعب مركزي الجسم باحتواء وحدة خليته ذرتين،

ويتسم نظام المكعب مركزي الوجه باحتواء وحدة خليته 4 ذرات (أنظر الشكل).

يتبلور الحديد طبقا لنظام المكعب مركزي الجسم، ويتبلور النحاس طبقا لنظام المكعب مركزي الأوجة
شبكات تبلور برافيه للمكعب
تساعد شبكة تبلور برافيه على دراسة التركيب الببصفة عامة، ونستغلها هنا لدراسة الثلاثة أنظمة للمكعب:

مكعب البسيط(P)


مكعب مركزي الجسم(I)


مكعب مركزي الوجه(F)

يتكون المكعب البسيط من نقطة واحدة على الشبكة ذات ثلاثة محاور. وكل ذرة تشغل إحدي تلك النقاط، تكون مشتركة بين 8 مكعبات مجاورة، وعلى ذلك فكل وحدة خلية تشغلها ذرة واحدة (1/8 × . وبالنسبة إلى المكعب مركزي الجسم (body-centered cubic (I نجد أن وسط الخلية تشغله ذرة بالإضافة إلى شغل كل نقطة من النقاط الثمانية على الشبكة الفراغية بذرة، وبذلك تكون وحدة خلية المكعب مركزي الجسم مشغولة بذرتين اثنتين (1/8 ×  8 + 1). وأخيرا نمسك بحالة المكعب مركزي الوجهface-centered cubic (F) : في ذلك المكعب تشغل ذرة كل وجه من الستة أوجه للمكعب، وكل واحدة منها يتقاسمها مكعبان متجاوران، فيكون عدد الذرات الموجودة في وحدة الخلية للمكعب مركزي الوجه 3 ذرات من الأوجه بالإضافة إلى ذرة تشغل نقاط الشبكة، فيكون المجموع 4 ذرات للمكعب مركزي الوجه ((1/8 لكل زاوية) × 8 زوايا + (1/2 لكل وجه) × 6 أوجه).
تجربة :

النظام الرباعي المركزي

إذا أردنا إنشاء النظام البلوري الرباعي، فيمكننا ذلك عن طريق شغل وسط وحدة الخلية المكعبة بذرة مع إطالة ضلع المكعب الرأسي.
معامل شعل الخلية
من خواص التبلور يهم معدل شعل الخلية، أي الاقتصادية في شغل فراغ الخلية بشغلها بأكبر عدد ممكن من الذرات، ولا يمكن ذلك إلا بأخذ طبيعة الذرات من حيث الحجم واتجاه روابطها. ولكن لتبسيط الأمر يمكننا اعتبار أن الذرات في البناء البلوري متماثلة الحجم وأن كل منها كروي الشكل، وأن يكون نصف قطر كل منها كافيا لملامسة جاره، فيكون معامل شغل الخلية هو نسبة شغل فراغ الخلية بالذرات أو بتلك الكرات.
نجد في حالة المكعب البسيط ذو الضلع a أن نصف قطر الكرة يبلغ a⁄2 ويبلغ معامل شغل الخلية 0.524(وهذا معدل صغير). وإذا اعتبرنا وحدة خلية المكعب مركزي الجسم BCC lattice، نجد معدل شغل الخلية قد زاد إلى 0.680، ويصل معدل شغل الخلية أقصاه في حالة المكعب مركزي الوجه FCC حيث يصل ذلك المعدل 0.740. أي أن نظام المكعب مركزي الوجه هو نظريا أعلى معدل شغل لفراغ الخلية عند التبلور. كما يصل إلى نفس المعدل النظام البلوري السداسي ذو ذرة بوسطه hexagonal close packed وكذلك النظام الرباعي مركزي الجسم.
وطبقا للقاعدة أن ذرات المادة تتجاذب فيمكن توقع أن يشغلوا الخلايا إلى أقصى حد ممكن وأن تشكل الأنظمة ذات معدل عال لشغل فراغ الخلية هي الأغلبية. وهي الواقع هذا هو ما نجده عمليا. فنجد نظام المكعب البسيط نادرا في الطبيعة نظرا لعدم استغلاله لفراغ الخلية على الوجه الأمثل، ومثال على ذلك نجده في بلورة البولونيوم. وعلى العكس نقابل النظامين مركزي الجسم ومركزي الوجه كثيرا في المعادن، فبالنسبة للمكعب مركزي الجسم نجد أمثلة الحديد والكروم والتنجستن والنيوبيوم . ويتمثل المكعب المركزي الوجه في الرصاص ونترات الرصاص والألمونيوم والنحاس والذهب و الفضة.
مؤشرات ميلر

مستويات ذات مؤشرات ميلر مختلفة في النظام المكعب.

يمكن وصف المتجهات والمستويات المتماثلة للذرات في البلورة بواسطة ثلاثة قيم تسمى مؤشرات ميلر . وتعني كل من l وm وnمؤشرات للاتجاهات الثلاثة المعتادة وهم متعامدين على بعضهم البعض.
وتعرف القيمة  أحد المستويات المقطعية في البلورة، فكل ثلاث نقاط تقاطع  و  و , في البلورة أو مضاعفات لها تعبر عن مستوى معين في البلورة . أي أن مؤشرات ميلر تتناسب تناسبا طرديا مع معكوسات نقاط تقاطع مستوي معين مع متجهات أضلاع a وحدة الخلية. فإذا كانت إحدى مؤشرات ميلر = 0 ، فهذا يعني أن المستوي لا يتقاطع مع ذلك الضلع أو المحور ،أي يقابله في مالا نهاية.[1]
وبالأخذ في الاعتبار المستويات  التي تقطع نقطة واحدة أو أكثر على الشبكة البلورية فقط، فيمكن حساب المسافة العمودية dالفاصلة بين مستويين من نفس النوع بواسطة العلاقة:


تفسير المستويات الموجودة في الشكل
1. المستوي (001) :
L = 0 المستوي لا يتقاطع مع المحور L ،m = 0 المستوي لا يتقاطع مه المحور m ،n = 1 المستوي يتقاطع مع المحور n عند a.
لهذا يسمى المستوي الرمادي (001).
2. المستوي (111) :
L = 1 المستوي يقطع المحور L عند L = a،
m = 1 المستوي يقطع المحور m عند m = a،
n = 1 المستوي يقطع المحور n عند n = a.
لذلك فالمستوي المعني هو (111).

وإذا افترضنا أن طول ضلع وحدة الخلية a = 1,2 أنغستروم أمكننا حساب المسافة العمودية d بين المستويات [110] أو المستويات [100].

[عدل] بلورة أحادية Monocrystaline
بلورة أحادية(بالإنجليزية:single crystal) هي مادة صلبة تتميز بامتداد الشبكة البلورية فيها من أولها إلى آخرها مكونة بلورة كبيرة منتظمة. وتتكون البلورة الأحادية مثلا عن طريق تغطيس بلورة صغيرة في محلول مشبع بمادة البلورة، وتكون البلورة الصغيرة بمثابة بذرة تتراص عليها الذرات أو الجزيئات، وتأخذ كل ذرة من ذرات المذاب موضعها بالضبط في الشبكة البلورية وبذلك تنمو البذرة إلى بلورة أحادية كبيرة.
[عدل] متعددة البلورات Polycrystaline
كثيرة البلورات (بالإنجليزية: Polycrystalline) هي مواد مكونة من حبيبات بلورية كثيرة لها أحجام مختلفة وعشوائية التوزيع. يمكن عن طريق ضبط عملية التبلور التوصل إلى تقليل عشوائية التوزيع بحيث تنتظم البنية البلورية ونحصل على ما يسمى بلورة أحادية.

تبين الصورة المجاورة تكون الحديد الصلب من حبيبات ، تشكل كل منها بلورة أحادية تتبع النظام البلوري الخاص بالحديد، وتتوزع فيه البلورات الأحادية توزيعا عشوائيا بالنسبة للاتجاه.

وتعتبر معظم المعادن والسيراميك موادا كثيرة البلورات ، وكثيرا ماتسمى البلورات الأحادية الصغيرة فيها بالحبيبات. ويمكن تصور كثيرة البلورات عند طحن بلورة أحادية، فكومة المسحوق تشكل مادة كثيرة البلورات

علم البلورات ( نظام بلورى رباعى )




فولفينيت، مثال عن البلورات التي تتبع النظام البلوري الرباعي.

النظام البلوري الرباعي هو أحد النظم البلورية السبعة التي تتبع لها البلورات. يوصف النظام البلوري بواسطة ثلاثة متجهات. ينتج النظام البلوري الرباعي نتيجة شد شبكة بلورية مكعبة باتجاه أحد المتجهات، بحيث يصبح الشكل الفراغي عبارة عن منشور مستطيل له قاعدة مربعة ضلعها a وارتفاع المنشور c حسب الشكل.
شبكات برافيه
حسب نموذج شبكات برافيه هناك نمطين من الشبكات البلورية الرباعية، شبكة بلورية رباعية بسيطة (ناتجة من شد شبكة مكعبة بسيطة)، وشبكة بلورية رباعية مركزية (ناتجة من شد شبكة مكعبة مركزية الجسم).

رباعي بسيط


رباعي مركزي
 

البيانات التفصيلية للمجموعات الفراغية وترميزاتها موجودة ضمن الجدول المرفق:

علم البلورات ( نظام بلورى ثلاثى )

نظام بلوري ثلاثي في علم المعادن (بالإنجليزية: trigonal crystal system أو rhombohedral lattice system) هو أحد السبعة أنظمة التبلور مثل النظام البلوري المكعب والنظام البلوري السداسي. تتبلور بعض الأملاح والمعادن في النظام الثلاثي ، مثل ملح الدولوميت والكوارتز , البزموت والأنتيمون والكوروند وغيرها.

وحدة الخلية في النظام الثلاثي.

نظام التبلور الثلاثي
تتكون وحدة الخلية للنظام الثلاثي من ثلاثة أضلاع متساوية ، أي :
a = b = c
والزوايا بينهم :
.
ويمكن تخيل النظام الثلاثي كمكعب معوج بحيث تختلف زواياه عن 90 درجة

علم البلورات ( نظام بلورى ثلاثى الميل )



اذهب إلى: تصفح, البحث


مكروكلين مثال عن البلورات التي تتبع النظام ثلاثي الميل

النظام البلوري ثلاثي الميل في علم البلورات هو أحد النظم البلورية السبعة التي تصنف فيها البلورات. يوصف النظام البلوري عادة بواسطة ثلاثة متجهات. في النظام البلوري ثلاثي الميل فإن البلورة تحدد بواسطة ثلاثة متجهات ذات أطوال مختلفة، بشرط أن تكون غير متعامدة.

ثلاثي الميل (a ≠ b ≠ c و α ≠ β ≠ γ )

يعد النظام البلوري ثلاثي الميل أقل النماذج تناظراً من شبكات برافيه الأربعة عشر. عنصر التناظر الموجود في هذا النظام هو مركز انقلاب، في حين أنه لا يحوي على مستويات مرآتية.
يوجد مجموعتين فراغيتين في النظام البلوري ثلاثي الميل:




[table style=]
[tr style=][td bgcolor="#ffffc0"]صنف البلورة[/td]
[td bgcolor="#c0ffff"]مثال[/td]
[td bgcolor="#ffff00"]شونفليس[/td]
[td bgcolor="#c0ff00"]ترميز هيرمان-ماغوين[/td]
[td bgcolor="#c0ffff"]المجموعة النقطية[/td]
[td bgcolor="#a0ff80"]#[/td]
[td]orbifold[/td]
[td]Type[/td]
[td bgcolor="#ffffc0" colspan="8"]مجموعة فراغية[/td]
[/tr]

[tr style= valign="top"][td]Pedial[/td]
[td bgcolor="#c0ffff"]تانتيت[/td]
[td bgcolor="#ffff00"]C1[/td]
[td bgcolor="#c0ff00"]1[/td]
[td bgcolor="#c0ffff"]1[/td]
[td bgcolor="#a0ff80"]1[/td]
[td]11[/td]
[td]متماكب ضوئي، قطبي[/td]
[td bgcolor="#ffffc0"]P1[/td]
[/tr]

[tr style= valign="top"][td]Pinacoidal[/td]
[td bgcolor="#c0ffff"]ولاستونيت[/td]
[td bgcolor="#ffff00"]Ci (يرمز له أيضاًS2)[/td]
[td bgcolor="#c0ff00"][/td]
[td bgcolor="#c0ffff"][/td]
[td bgcolor="#a0ff80"]2[/td]
[td]1x[/td]
[td]تناظر مركزي[/td]
[td bgcolor="#ffffc0"][/td]
[/tr]
[/table]

رمز # يشير إلى رقم المجموعة الفراغية حسب الجداول الدولية لعلم البلورات



( نظام بلورى أحادى الميل )




أورثوكلاس، مثال عن البلورات التي تتبع النظام أحادي الميل.

النظام البلوري أحادي الميل هو أحد النظم البلورية السبعة التي تتبع لها البلورات. يوصف النظام البلوري بواسطة ثلاثة متجهات. في النظام البلوري أحادي الميل فإن المتجهات لها أطوال مختلفة، يكون اثنان منهما متعامدان، في حين يشكل الثالث زاوية غير 90°. بالتالي يكون للبلورات شكل منشوري.

شبكات برافيه
حسب نموذج شبكات برافيه هناك نمطين من الشبكات البلورية أحادية الميل، شبكة بلورية أحادية الميل بسيطة، وشبكة بلورية أحادية الميل مركزية.

أحادي الميل بسيط (P)


أحادي الميل مركزي (C)

البيانات التفصيلية للمجموعات الفراغية وترميزاتها موجودة ضمن الجدول المرفق:



[table style=]
[tr style=][td bgcolor="#ffffc0"]صنفالبلورة[/td]
[td bgcolor="#c0ffff"]مثال[/td]
[td bgcolor="#ffff00"]ترميز شونفليس[/td]
[td bgcolor="#c0ff00"]ترميز هيرمان-ماغوين[/td]
[td bgcolor="#c0ffff"]المجموعة النقطية[/td]
[td bgcolor="#a0ff80"]#[/td]
[td]orbifold[/td]
[td]نوع[/td]
[td bgcolor="#ffffc0" colspan="8"]المجموعة الفراغية[/td]
[/tr]

[tr style= valign="top"][td]Sphenoidal[/td]
[td bgcolor="#c0ffff"]هالوتريشيت[/td]
[td bgcolor="#ffff00"]C2[/td]
[td bgcolor="#c0ff00"][/td]
[td bgcolor="#c0ffff"][/td]
[td bgcolor="#a0ff80"]3-5[/td]
[td]22[/td]
[td]متماكب ضوئي، قطبي[/td]
[td bgcolor="#ffffc0"][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[/tr]

[tr style= valign="top"][td]Domatic[/td]
[td bgcolor="#c0ffff"]هيلغارديت[/td]
[td bgcolor="#ffff00"]C1h(=C1v = Cs)[/td]
[td bgcolor="#c0ff00"]m[/td]
[td bgcolor="#c0ffff"][/td]
[td bgcolor="#a0ff80"]6-9[/td]
[td]1*[/td]
[td]قطبي[/td]
[td bgcolor="#ffffc0"][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[/tr]

[tr style= valign="top"][td]Prismatic[/td]
[td bgcolor="#c0ffff"]جص[/td]
[td bgcolor="#ffff00"]C2h[/td]
[td bgcolor="#c0ff00"][/td]
[td bgcolor="#c0ffff"][/td]
[td bgcolor="#a0ff80"]10-15[/td]
[td]2*[/td]
[td]تناظر مركزي[/td]
[td bgcolor="#ffffc0"][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[td][/td]
[/tr]
[/table]

رمز # يشير إلى رقم المجموعة الفراغية حسب الجداول الدولية لعلم البلورات

 

بلورة أحادية ،

كثيرة البلورات ،

مادة لابلورية.

تبين الصورة المجاورة تكون الحديد الصلب من حبيبات ، تشكل كل منها بلورة أحادية تتبع النظام البلوري الخاص بالحديد ، وتتوزع فيه البلورات الأحادية توزيعا عشوائيا بالنسبة للاتجاه .