هل الزجاج من المواد الصلبة البلورية؟ وما هي المواد البلورية الصلبة وما هي خصائصها؟ غالبية الناس تقريبًا لا يعرفون الفرق بين المواد البلورية الصلبة والمواد الصلبة الغير بلورية، ومعرفتهم بالزجاج عامةً سطحية إلى حدٍ كبير وربما تقتصر معرفتهم عنه على أنه يستخدم للديكور وعمل النوافذ والأرفف فقط، إلا أن الأمر يحمل بعدًا علميًا أعمق بكثير وسنتعرف إليه بالتفصيل من خلال موقع البلد.
هل الزجاج من المواد الصلبة البلورية
إن الإجابة عن سؤال هل الزجاج من المواد الصلبة البلورية هي لا، والسبب هو أن الزجاج واحد من المواد التي تصنف كغير بلورية، ويعد سائلًا صلبًا في آن واحد وذلك لأن الجزيئات الخاصة بالسوائل تكون ذات توزيع عشوائي أي غير منتظم، ومن المعروف أن المواد اللا بلورية تكون بنيتها زجاجية.
الزجاج مادة صلبة ولكنه غير متبلور، والمواد الصلبة اللا متبلورة تتسم بالترتيب الغير منظم للذرات مثلما هو الوضع في الحالات الغازية، وبمعنى آخر يمكننا اعتبار أن تلك المادة تفتقر وبشدة إلى الترتيب ذو المدى البعيد مثل هذا الذي تتسم به المواد الصلبة من النوع البلوري.
الزجاج يعرف على أنه مادة صلبة شفافة أو شبه شفافة ولكنها غير عضوية، يتميز بأنه قابل للكسر وسهل الكسر ولا يسمح بنفاذ المواد من خلاله، وتشغل مواد السيليكا وأكسيد الكالسيوم واكسيد الصوديوم حوالي خمسة وسبعين بالمائة من مساحة وإجمالي تكوينه، هذا بالإضافة إلى بعض المكونات الأخرى وفي بعض الأحيان قد لا تكون هناك مكونات أخرى.
ما هي المواد الصلبة البلورية
لا يمكننا أن نجيب عن سؤال هل الزجاج من المواد الصلبة البلورية أم لا من دون أن نتعرف أكثر إلى المادة الصلبة البلورية بوجه عام، ويمكن تعريفها على أنها مجموعة من المواد التي تتألف من أيونات أو مجموعة من الذرات والجزيئات المرتبة في نمط ثلاثي الأبعاد، وتكون محددة ومكررة في بنيتها المجهرية.
هذه الجزيئات تكون شبكة بلورية ممتدة في كافة النواحي والجهات، وهذا على النقيض تمامًا بالنسبة إلى المواد الصلبة اللا بلورية التي تتسم بأنها قابلة للذوبان في درجات مختلفة من الحرارة، فنجد أن المواد الصلبة البلورية أو المتبلورة محددة من حيث نقاط الانصهار.
تشتمل المواد الصلبة المتبلورة على مواد صلبة معدنية وأيونية ومواد أخرى ذرية ومواد جزيئية شبكية أما المواد الصلبة فتكون هي المواد البلورية، يتمركز التركيز الأساسي لمجالات المواد الصلبة البلورية بالتحديد على المجالات الكيميائية والمواد الفيزيائية، بالإضافة إلى الديناميكا الحرارية.
إن الهيكل الخاص بالمواد الصلبة البلورية يحتوي على حواف ووجوه تم تحديدها بشكل جيد وواضح لنقاط الانصهار الخاصة بها، ويطلق على دراسة التركيب الهندسي في الشبكة البلورية اسم علم البلورات، وغالبًا ما يعطى هيكل بلورة كلوريد الصوديوم أسفل الصورة.
هناك العديد من الأمثلة على المواد البلورية الصلبة مثل:
- السكر.
- الكوارتز.
- كلوريد البوتاسيوم.
- الثلج.
- كلوريد الصوديوم.
- كلوريد الليثيوم.
كل تلك المواد تتميز بأنها تحتاج إلى درجات حرارة معينة وفقًا لترتيب هيكلي هندسي محكم الترتيب والتحديد والتنظيم حتى تتم إذابتها.
ما هي أنواع المواد الصلبة البلورية
في إطار الإجابة عن سؤال هل الزجاج من المواد الصلبة البلورية، يجب أن نشير إلى أن المواد الصلبة من النوع البلوري تصنف إلى أنواع مختلفة ومن بينها:
1- المواد الصلبة الجزيئية
هذا النوع من المواد يتألف من جزيئات أو مجموعة من الذرات المترابطة مع بعضها البعض، بفعل القوى ذات القطب الثنائي أو القوى التشتتية أو الروابط الهيدروجينية، وأهم ما يميزها هو أن لها نقطة انصهار منخفضة للغاية، بالإضافة إلى ضعف مرونتها وموصلاتها ومن أشهر الأمثلة عليها مادة السكروز.
2- المواد الصلبة الأيونية
هذا النوع من المواد الصلبة البلورية يتألف من أيونات موجبة وأيونات سالبة، وكلها تتماسك مع بعضها البعض بسبب تأثير عوامل الجذب الكهروستاتيكية، وهي تتسم بوجود نقاط انصهار مرتفعة للغاية، بالإضافة إلى ضعف أو هشاشة وتعد من الموصلات الرديئة الضعيفة للكهرباء في حالتها الصلبة، ومن أشهر هذه المواد الصلبة الأيونية هو نترات الكالسيوم NaC1 وملح الطعام.
3- المواد الصلبة المعدنية
تتكون هذه المواد من ذرات محددة تترابط مع بعضها بتأثير الروابط المعدنية ولهذا السبب تم اشتقاق اسمها وتصنيفها، وأهم ما يميزها هو نقاط الانصهار المرتفعة، وهي غالبًا ما تتراوح بين الليونة والمرونة إلى الشدة والصلابة، وتتميز أيضًا بأنها موصل جيد جدًا للكهرباء.
4- المواد الصلبة للشبكة التساهمية أو الذرية
هذا النوع من المواد الصلبة البلورية يتألف من مجموعة ذرية تتصل مع بعضها بفعل الروابط التساهمية وهي هنا تمثل القوى الرابطة، وأكثر ما يميزها هو شدة صلابتها وتمتعها بنقاط عالية الانصهار بشكل كبير إلا أنها موصل رديء للكهرباء، ومن أشهر الأمثلة على أشكال هذه المواد نجد الفوليرين والألماس والجرافيت.
تتضح لنا خصائص هذه المادة في مادة الجرافيت على الأكثر، وذلك لأنها تتمتع بهيكل سداسي ذو أبعاد ثنائية فقط، إلا أنه ليس في صلابة الألماس ويتم تثبيت الصفائح الخاصة بالجرافيت مع بعضها البعض بتأثير قوى التشتت الضعيفة.
خصائص المواد الصلبة البلورية
استكمالًا للحديث عن المواد الصلبة البلورية يجدر بنا الإشارة إلى أن هناك خصائص تتميز بها تلك المواد، وهذه الخصائص أو السمات المميزة تتلخص في النقاط التالية:
- مكونات المواد الصلبة البلورية تتلخص في الأيونات والجزيئات ومجموعة من الذرات.
- تتسم بنقاط انصهار حادة.
- وجه وحواف المواد البلورية الصلبة تتميز بالحدة.
- أشكال المواد الصلبة البلورية يتم ترتيبها وتطويرها بطريقة متماثلة.
- الترتيب المحدد والمرتب لمكونات المواد البلورية الصلبة يمتد على مسافات كبيرة أو متباعدة في المشابك البلورية.
- يعتمد حجم الخصائص المختلفة الخواص على الاتجاه الذي يتم من خلاله قياس الهيكل الخاص بها.
- المواد الصلبة البلورية قابلة للسحب والطرق وإعادة التشكيل، إلا أنها لا تقبل الانضغاط مثلما هو الحال في المواد الغازية.
- المواد البلورية الصلبة لها كثافة مرتفعة بسبب قوة الترابط الناشئة بين جزيئاتها.
- المواد البلورية الصلبة تحتاج إلى حرارة مرتفعة للغاية أو لدرجة انصهار عالية حتى تتم إذابتها.
- المادة الصلبة البلورية لها شكل وحجم ثابت غير قابل للتغير.
- المواد البلورية الصلبة غير قابلة للانتشار، وذلك لعدم وجود أي مسافات بينية كبيرة بين جزيئاتها مثلما هو الحال في المواد الغازية.
ما هو الفرق بين المادة الصلبة البلورية والغير بلورية
يمكننا تحديد الفرق بين المواد الصلبة البلورية والمواد الصلبة اللا بلورية من خلال تلخيصها في النقاط التالية:
- ترتب المواد الصلبة البلورية بنمط منتظم على المدى الطويل ضمن إطار الشبكة البلورية، بينما المواد الصلبة الغير بلورية لا تكون جزيئاتها أو مكوناتها مرتبة بانتظام.
- للمواد الصلبة البلورية هيكل يتم تحديده بنقاط انصهار غاية في الحدة، وهذا على النقيض تمامًا من المواد الصلبة الغير بلورية التي ليس لها بنية محددة بنقاط انصهار مدببة أو حادة.
إن معرفة هل الزجاج من المواد الصلبة البلورية أم لا أمر يهم الكثير من الأشخاص وخاصة هؤلاء الذين يولون اهتمامًا خاصًا بعلم الفيزياء ويريدون الإلمام بخصائص كل واحدة من المواد الفيزوكيميائية.
