منتديات بحر الامل - هل الزجاج من المواد الصلبة البلورية

ما هو الزجاج

يتم تعريف الزجاج على أنه مادة صلبة غير متبلورة، ويمكن اعتبار أن المادة الصلبة غير المتبلورة لها ترتيب عشوائي للذرات كما هو الحال في الغاز، ولكن بشكل أكثر واقعية يمكن اعتبار أنها تفتقر إلى الترتيب بعيد المدى فقط مثل تلك الموجودة في المواد الصلبة البلورية.
ويعتبر الشكل الأكثر شيوعًا للزجاج هو زجاج السيليكا الصافي وهو زجاج شفاف ويتكون بشكل كبير من ثاني أكسيد السيليكون (SiO 2 )، ولا يقيد تعريف الزجاج التركيب أو الخصائص البصرية للمادة، مما يعني أنه يضم مجموعة متنوعة من المواد المختلفة التي تعتبر زجاجًا، ومن الناحية النظرية يمكن دفع أي مادة صلبة بلورية يمكن إحضارها إلى الحالة السائلة إلى حالة صلبة غير متبلورة من خلال التصلب السريع عبر معدلات تبريد غير عادية ويمكن ملاحظة ذلك بسهولة من خلال التعرف على أن الكوارتز مادة صلبة بلورية شائعة جدًا لها نفس تركيب زجاج السيليكا (SiO 2) ولكن تم تبريده ببطء بدرجة كافية لتشكيل شكل معين، يمكن للزجاج غير السيليكا ولا سيما الزجاج المعدني، الحصول على خصائص كهربائية أو بصرية أو حرارية فريدة من نظائرها البلورية من خلال الزجاج، ويمكن للزجاج غير المعدني الحصول على خصائص فريدة مماثلة عن طريق تعديل التركيبات الأولية وإدخال.[1]
ما هي المواد الصلبة البلورية

المواد الصلبة البلورية هي المواد التي تتكون من ذرات وأيونات وجزيئات مرتبة في أنماط ثلاثية الأبعاد محددة ومتكررة في بنية مجهرية عالية الترتيب، وتشكل شبكة بلورية تمتد في جميع الاتجاهات، على عكس المواد الصلبة غير المتبلورة التي تذوب في درجات حرارة مختلفة فإن المواد الصلبة المتبلورة لها نقاط انصهار محددة.
اشتمل المواد الصلبة البلورية على المواد الصلبة المعدنية والأيونية والذرية والجزيئية الشبكية والمواد الصلبة الحقيقية هي بلورية، وينصب التركيز الرئيسي لمجلات المواد الصلبة البلورية على مجالات كيمياء المواد والفيزياء الكيميائية والديناميكا الحرارية.[3]
هل الزجاج من المواد الصلبة البلورية

الزجاج ليس مادة صلبة بلورية لأنه يتكسر بشكل غير متساو عند كسره، وذلك لأنه كان في البداية عبارة عن سائل تم تبريده بسرعة كبيرة بحيث لا يتخذ شكلاً بلوريًا عاديًا، وعلى الرغم من أنه صلب بشكل واضح إلا أنه يعتبر سائلًا قليل السيولة، وهذا هو ما يفسر تكاثف الألواح الزجاجية نحو القاع على مدار سنوات عديدة.[4]
أنواع المواد الصلبة البلورية

المواد الصلبة الأيونية

وهي المواد التي تتكون من الأيونات الموجبة والسالبة وتتماسك معًا بواسطة عوامل الجذب الكهروستاتيكية، وتتميز بنقاط انصهار عالية جدًا وهشاشة وهي موصلة رديئة للكهرباء في الحالة الصلبة، واشهر مثال على المادة الصلبة الأيونية هو ملح الطعام وNaCl.

المواد الصلبة الجزيئية

تتكون هذه المواد من ذرات أو جزيئات مرتبطة ببعضها البعض بواسطة قوى تشتت أو قوى ثنائية القطب أو روابط هيدروجينية، وتتميز بأنها لها نقطة انصهار منخفضة ومرونة ضعيفة وموصلات ضعيفة، مثل السكروز.

المواد الصلبة للشبكة التساهمية أو الذرية

يتكون هذا النوع من ذرات متصلة بواسطة روابط تساهمية وهي القوى بين الجزيئات، ويتميز بأنه شديد الصلابة مع نقاط انصهار عالية جدًا وكونه موصلات سيئة، ومن الأمثلة على هذا النوع من المواد الصلبة الماس والجرافيت والفوليرين، ويمكن توضيح ذلك في مادة الجرافيت التي تحتوي على هيكل سداسي ثنائي الأبعاد فقط، وبالتالي فهو ليس صلباً مثل الماس، يتم تثبيت صفائح الجرافيت معًا بواسطة قوى التشتت الضعيفة فقط.

المواد الصلبة المعدنية

تتكون المواد الصلبة المعدنية من ذرات معدنية مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط معدنية ومن هنا جاء أسمها، وتتميز بنقاط انصهار عالية ويمكن أن تتراوح من لينة ومرنة إلى شديدة الصلابة وهي موصلات جيدة للكهرباء.
أمثلة على المواد الصلبة البلورية

يعتبر كلوريد الليثيوم وكلوريد الصوديوم وكلوريد البوتاسيوم والسكر والثلج والكوارتز من أكثر الأمثلة شيوعًا للمواد الصلبة البلورية، زتذوب هذه المواد بواسطة حرارة معينة بترتيب هيكلي هندسي محدد.
هيكل المواد الصلبة البلورية

تحتوي المواد الصلبة المتبلورة على حواف ووجوه محددة جيدًا بنقاط انصهار محددة، وتسمى دراسة التركيب الهندسي في الشبكة البلورية علم البلورات، ويتم إعطاء هيكل بلورة كلوريد الصوديوم أسفل الصورة
خصائص المواد الصلبة البلورية

قد تكون المكونات في المواد الصلبة المتبلورة عبارة عن ذرات وأيونات وجزيئات، وتتميز المواد الصلبة البلورية بخصائص نقاط الانصهار الحادة والوجوه المسطحة والحواف الحادة إنه شكل متطور يتم ترتيبه بشكل متماثل، ويمتد الترتيب المحدد والمرتّب للمكونات على مسافة كبيرة في المشابك البلورية.
تظهر المواد الصلبة البلورية التي تنتمي إلى الطبقة المكعبة خصائص متباينة الخواص، ويعتمد حجم الخصائص المتباينة الخواص على اتجاه قياس الهيكل.

الفرق بين المواد الصلبة البلورية وغير المتبلورة

الفرق بين المواد الصلبة البلورية والغير بلورية سوف يتم توضحيه في النقاط التالية:

المواد الصلبة البلورية لها هيكل محدد بنقطة انصهار حادة ولكن المواد الصلبة غير المتبلورة لا تحتوي على بنية محددة بنقطة انصهار حادة.
يتم ترتيب مكونات المواد الصلبة البلورية بشكل منظم على مدى طويل في الشبكة البلورية ولكن في مادة صلبة غير متبلورة لا تكون المكونات مرتبة.[2]