بلور چیست؟

بلور شکلی از ماده جامد است که در آن مولکولها ٬ اتمها و یونها با آرایشی منظم در کنار یکدیگر قرار دارد . تکرار این آرایش منظم در سه جهت فضایی سبب بزرگتر شدن بلور می شود . نظم بیرونی بلورها ٬ بر اثر نظم درونی آنهاست. بدلیل همین نظم ٬ سطحهای خارجی بلورها صاف و هموار هستند . این سطحهای صاف با یکدیگر زاویه هایی می سازند که اندازه های آنها در بلورهای یک ماده همواره ثابت است . یکی از راههای تشخیص بلورها ٬ از یکدیگر اندازه گیری زاویه بین سطحهای آنهاست . بلورها به شکلهای مکعب ٬ منشور ٬ هرم و چند وجهیهای مختلف هستند و معمولا" سطحها و زاویه های هر شکلی از آنها مشابه و قرینه یکدیگرند .

تبلور

بلورها بر اثر تغییر فشار و دما در محلولها ٬ مواد مذاب ٬ مواد جامدو بخار بوجود می آید . مثلا" بر اثر کاهش دما بلورهای برف ٬ از ابر و بلورهای نمک طعام از آب شور دریاچه های نمکی جدا می شوند . غلظت آب این دریاچه های شور ٬ بر اثر تبخیر یا کاهش دما ٬ به حالت اشباع و فوق اشباع در می آید و بلورهای نمک از آن جدا می شود . بلورهای تشکیل دهنده سنگهای آذرین از سرد شدن ماگما ( سنگهای ذوب شده درون زمین ) به وجود می آیند . بلورهای سنگهای دگرگون مانند سنگ مرمر از تاثیر دما و فشار زیاد بر سنگهای دیگر شکل می گیرند . به فرآیند تشکیل بلورها تبلور گفته می شود .
هنگامی که دما یافشار تغییر می کند و یا تبخیر روی می دهد و شرایط مناسب تبلور ایجاد می شود ٬ اتمهای مواد به یکدیگر می پیوندند . این اتمها معمولا" در اطراف ذرات موجود در محیط جمع می شوند . این ذرات هسته تبلور نامیده می شوند . هسته تبلور از ذرات ناخالص یا بلورهای خرد شده یک ماده تشکیل می شود . گاهی نیز شماری از اتمهای ماده اصلی کنار هم قرار می گیرند و هسته تبلور را می سازند . اتمهای دیگر نیز به تدریج در اطراف این هسته جمع می شوند و با آرایشی منظم در کنار یکدیگر قرار می گیرند . کوچکترین واحد ساختاری منظم هر بلور را سلول اولیه آن بلور می نامند .

دستگاههای بلورشاختی

در طبیعت شکل سلول اولیه در بلور کانیهای مختلف تفاوت دارد . به طور کلی شش نوع سلول اولیه در نتیجه شش نوع بلور کانی وجود دارد . هر یک از این شش نوع بلور متعلق به یک دستگاه بلور شناختی است . دستگاههای بلور شناختی عبارتند از مکعبی ٬مربعی ٬راست لوزی ٬تک شیب ٬سه شیب ٬. شش وجهی .
در دستگاه مکعبی هر سه محور ( سه جهت فضایی ) یا هم مساوی و بر هم عمود هستند مانند بلورهای نمک طعام و سولفید آهن .

دستگاه مربعی

فقط دو محور با هم مساوی هستند اما اندازه محور سوم با آنها یکی نیست . این سه محور نیز بر هم عمود هستند . در این دستگاه ساده ترین بلور به شکل منشور است که سطح قاعده آن مربع است مانند بلورهای اکسید قلع و اکسید تیتان .

دستگاه راست لوزی

محورها نا مساوی اما بر یکدیگر عمود هستند.ساده ترین بلور در این دستگاه منشوری است که قاعده آن به شکل لوزی یا مستطیل است .مانند بلورهای گوگرد و کربنات کلسیم .

دستگاه تک شیب

سه محور نابرابرند و دو تا از آنهابر هم عمودند مانند بلورهای میکا٬ تالک و گچ آبدار.

دستگاه سه شیب

سه محور نابرابرند و هیچیک بر هم عمود نیستند . در بلور ساده سه شیب همه وجه ها متوازی الاضلاع هستند . مانند بلورهای گروهی از فلدسپاتها .

دستگاه شش وجهی

چهار محور وجود دارد که طول سه محور آن برابر است . این سه محور در یک صفحه قرار دارندو با هم زاویه ١٢٠ درجه می سازند . محورچهارم عمود بر آنهاست مانند بلورهای کوارتز .
در هر یک از دستگاهها ٬ بلورها را بر اساس تقارن موجود در آنها به رده هایی تقسیم می کنند . در شش دستگاه بلور شناختی ٣٢ رده بلوری تشخیص داده شده است .
هنگام تشکیل بلورها ٬ اگر فضا و زمان و شرایط مناسب وجود داشته باشد بلورهای درشتی بوجود می آیند . این بلورها را بصورت تک بلور می توان مشاهده و بررسی کرد و رده و دستگاه بلور شناختی آنها را مشخص کرد . اگر شرایط مناسب نباشد ٬ بلورها به اندازه های کوچکتر و بصورت مجموعه ها و توده های ریز تشکیل می شوند . گاهی بلورها به قدری ریزهستند که نمی توان آنها را با چشم دید و برای مطالعه آنهاازذره بین٬میکروسکوپهای نوری و الکترونی و اشعه ایکس استفاده می شود .
انواع کریستالها بر حسب نیروهای بستگی بین اتمها و مولکولهای آنها

یونی :

این کریستالها ، کریستالهایی هستند که در آنها الکترونهای والانس از یک اتم به اتم دیگر انتقال داده شده و نتیجه کریستالی است که از یونهای مثبت و منفی تشکیل گردیده است. مانند NaCl.

کووالانت :

کریستالهایی هستند که در آنها الکترونهای والانس بطور یکسان بین اتمهای مجاور به اشتراک گذارده شده‌اند. مانند الماس.

فلزی :

عناصر فلزی در حالت آزاد تشکیل کریستالهای فلزی می‌دهند که وجود تعداد زیادی الکترون آزاد در این کریستالها از مشخصات آنهاست.

مولکولی :

گازهای نادر و مولکولهای تکمیل شده در حالت جامد بوسیله نیروهای ضعیفی بنام نیروهای واندوالسی بستگی پیدا می‌کنند.

تبصره :

در اکثر کریستالها و بلورها ممکن است 2 یا چند پیوند اشاره شده در بالا شرکت داشته باشند.
یک کریستال خوب از نظر اپتیکی ، کریستالی است که در داخل آن حباب ، یا رگه و ناخالصی خیلی خیلی کم باشد.

انواع کریستالها بر حسب ساختار شبکه‌ای

شبکه براوه
برای قرار دادن نقاط در شبکه‌های فضایی بطوری که تمام نقاط شبکه درست توسط همان نقاط مجاورشان احاطه شده باشند، فقط چهارده طریق که در هفت دسته تقارنی تعریف می‌شوند، وجود دارد که به شبکه‌های براوه معروفند. این هفت دسته به نامهای تری کلینیک ، مونوکلینیک ، اورتورمبیک ، تتراگونال ، مکعبی ، تری گونال معروفند. اجزا تقارنی که در این هفت دسته وجود دارند، به ترتیب زیر هستند:
محور چرخشی ، صفحات تقارن ، نقطه انعکاسی ، نقطه انعکاسی چرخشی.
شبکه‌های کریستالی C.P
در این شبکه‌ها ، لایه‌ها طوری روی هم چیده می‌شوند که اگر لایه اول A و لایه دوم B باشد، لایه سوم ممکن است به یکی از دو صورت زیر قرار گیرد:
درست بالای لایه A که به نام AB ، AB ، AB نامیده می‌شوند. دارای ساختمان هگزاگونال است و به H.C.P مشهور است.
لایه سوم (C) در محل سومی چیده می‌شود که آن را به صورت ABC ، ABC ، … نشان می‌دهند که همان ساختمان مکعبی F.C.C است.

انواع کریستالها از نقطه نظر اپتیکی

کریستالها را از دیدگاه اپتیکی می‌توان با توجه به ضریب شکست آنها تقسیم بندی کرد: در این تقسیم بندی ، با دو نوع کریستال ساده و دوشکستی برخورد می‌کنیم
کریستالهای ساده :
در این نوع کریستالها ضریب شکست ثابت بوده و دارای یک عدد معینی است.
کریستالهای دوشکستی :
کریستالهایی که برای یک پرتو تابش ، دو نوع شکست ایجاد می‌کنند، یعنی یک پرتو را به دو پرتو به نامهای (پرتو عادی و پرتو غیر عادی) تجزیه می‌کنند، کریستالهای دوشکستی نامیده می‌شوند.
تبصره : ضریب شکستهای ی (ضریب شکست پرتو عادی) و (ضریب شکست پرتو عادی) به این صورت به دست می‌آیند که یک امتداد در نظر می‌گیریم، یک بار پرتو عادی را در این امتداد می‌زنیم و یک با هم پرتو غیر عادی را در این امتداد می‌اندازیم و ضریب شکست آنها را اندازه می‌گیریم.
انواع کریستال دوشکستی
کریستالهای دوشکستی خود به دو نوع مثبت و منفی تقسیم می‌شوند:
کریستال دوشکستی مثبت است، هر گاه
کریستال دوشکستی منفی است هر گاه
کربنات کلسیم (سنگ گچ یا ) یک کریستال دوشکستی منفی است و کوارتز هم نمونه‌ای از یک کریستال مثبت است.
تبصره : کریستالهای دو شکستی می‌توانند منبع تولید نور قطبی از نور غیر قطبی باشند (قطبش نور) که در زیر به نمونه‌هایی از آنها اشاره می‌شود.

منشور نیکول :

با استفاده از این منشور نور غیر قطبی را به دو امتداد جدا از هم تبدیل می‌کنند که یکی پرتو عادی و دیگری پرتو غیر عادی است.

تیغه ربع موج یا چارک موج :

تیغه ربع موج از یک کریستال دو شکستی تشکیل شده است که می‌تواند قطبش خطی را به قطبش بیضوی یا دایروی تبدیل کند.

تیغه نیم موج :

این تیغه نور ما را نسبت به یکی از محورهای عمود بر هم (E یا D) قرینه می‌کند.

کاربرد کریستالها بطور کلی

امروزه کریستالها به شکلها منشور در انواع سیستمهای نوری از جمله اسپکترومترها ، فتومترها ، دوربینهای نجومی و لیزر و تداخل سنجها و ... بکار برده می‌شوند.
منبع: سایت انجمن زمین شناسی ایران