هل الزجاج من المواد الصلبة البلورية

ما هو الزجاج

يتم تعريف الزجاج على أنه مادة صلبة غير متبلورة، ويمكن اعتبار المادة الصلبة غير المتبلورة لها ترتيب عشوائي للذرات كما في الغاز، ولكن يمكن اعتبارها أكثر واقعية بفقدانها الترتيب بعيد المدى فقط، مثل المواد الصلبة البلورية 

يتألف زجاج السيليكا الصافي، الذي يعد النوع الأشهر للزجاج، بشكل رئيسي من ثاني أكسيد السيليكون (SiO 2)، ولا يختص تعريف الزجاج بتركيبه أو خصائصه البصرية، ويشمل مجموعة متنوعة من المواد التي تعتبر زجاجا، ويمكن تحويل أي مادة صلبة بلورية إلى حالة صلبة غير بلورية بواسطة التصلب السريع عبر معدلات تبريد غير عادية، ويمكن ملاحظة ذلك بسهولة عندما يتم تبريد المواد البلورية مثل الكوارتز ببطء لتحقيق شكل محدد. ويمكن للزجاج غير السيليكا، بما في ذلك الزجاج المعدني، أن يحصل على خصائص كهربائية أو بصرية أو حرارية فريدة من نظائرها البلورية، ويمكن للزجاج غير المعدني أن يحصل على خصائص فريدة مماثلة بتعديل تركيبه الأولية وإدخال عناصر جديدة

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.

تشمل المواد الصلبة البلورية المواد الصلبة المعدنية والأيونية والذرية والجزيئية الشبكية، وتتميز المواد الصلبة الحقيقية بأنها بلورية، وتركز مجلات المواد الصلبة البلورية بشكل رئيسي على مجالات كيمياء المواد والفيزياء الكيميائية والديناميكا الحرارية.

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.

أنواع المواد الصلبة البلورية

• المواد الصلبة الأيونية

المواد الصلبة الأيونية هي تلك المواد التي تتكون من أيونات موجبة وسالبة، وتتماسك معا بفعل الجذب الكهروستاتيكي، وتتميز بنقاط انصهار عالية جدا وهشاشة، وهي موصلة رديئة للكهرباء في الحالة الصلبة. ويعد ملح الطعام (NaCl) هو أحد الأمثلة الشهيرة على المواد الصلبة الأيونية

• المواد الصلبة الجزيئية

تتكون هذه المواد من ذرات أو جزيئات ترتبط ببعضها بواسطة قوى التشتت أو الروابطالثنائية القطبية أو الروابط الهيدروجينية، وتتميز بنقطة انصهار منخفضة ومرونة ضعيفة وقلة توصيلها للكهرباء، مثل السكروز.

• المواد الصلبة للشبكة التساهمية أو الذرية

 يتألف هذا النوع من المواد الصلبة من ذرات متصلة بروابط تساهمية، وهي القوى الجذبية بين الجزيئات. ويتميز بأنه صلب للغاية ولديه نقاط انصهار عالية جدا، وهو أيضا سيء الموصلية الكهربائية. ومن أمثلة هذا النوع من المواد الماس والجرافيت والفوليرين. ويمكن توضيح هذا في حالة المادة الجرافيت التي تحتوي على هيكل سداسي ثنائي الأبعاد فقط، وبالتالي فهو ليس صلبا مثل الماس، وتتم تثبيت صفائح الجرافيت معا بواسطة القوى التشتتية الضعيفة.

• المواد الصلبة المعدنية 

تتألف المواد الصلبة المعدنية من ذرات معدنية ترتبط بعضها ببعض بواسطة روابط معدنية، ومن هنا جاء اسمها، وتتميز بنقاط انصهار عالية وتتراوح بين المواد الناعمة والمرنة والمواد القاسية والصلبة، وهي موصلات جيدة للكهرباء.

أمثلة على المواد الصلبة البلورية

يعتبر كلوريد الليثيوم وكلوريد الصوديوم وكلوريد البوتاسيوم والسكر والثلج والكوارتز من أشهر أمثلة المواد الصلبة البلورية، حيث تتبدل هذه المواد عن طريق تسخينها بحرارة محددة وتأخذ ترتيبًا هيكليًا معينًا.

هيكل المواد الصلبة البلورية

تتميز المواد الصلبة المتبلورة بحواف ووجوه محددة بشكل جيد ونقاط انصهار محددة، ويشار إلى دراسة تركيبها الهندسي في الشبكة البلورية باسم علم البلورات. ويتم تجسيد هيكل بلورة كلوريد الصوديوم في الصورة الموجودة أسفله

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 تتبع الطبقة المكعبة خصائص متباينة، وتختلف حسب الاتجاه الذي يتم قياس الخصائص المتباينة للهيكل.

الفرق بين المواد الصلبة البلورية وغير المتبلورة

سيتم توضيح الفرق بين المواد الصلبة البلورية وغير البلورية في النقاط التالية

• لدى المواد الصلبة البلورية هيكل محدد بنقطة انصهار حادة، بينما الأجسام الصلبة غير المتبلورة لا تحتوي على بنية محددة بنقطة انصهار حادة.
• يتم تنظيم مكونات المواد الصلبة البلورية بشكل منتظم في الشبكة البلورية على مدى فترة طويلة، ولكن في المواد الصلبة غير المتبلورة، لا تكون المكونات منظمة.