אנו מסבירים מהי התגבשות וממה מורכב התהליך הכימי הזה. כמו כן, השיטות בהן הוא משתמש ודוגמאות להתגבשות.
מהי התגבשות?
זה ידוע בתור התגבשות לתהליך כימי שבו א גַז, א נוזל או אחד התפרקות, בסט של גבישים מוצקים. גבישים אלה נוצרים על ידי קבוצה מסודרת של קשרים מולקולריים נוקשים שהם טהורים באופיים היסודי. בשל כך, ניתן להשתמש בגיבוש כשיטה להפרדת רכיבים מוצקים מחלקם תערובת הומוגנית, כלומר, זה יכול לשמש כשיטת טיהור.
ישנן שיטות שונות של התגבשות, שיכולות להפעיל את השינוי הסלקטיבי של התנאים הפיזיים של טֶמפֶּרָטוּרָה או מ לַחַץ, וכן הוספה של מסוימות חומרים כימיים. הצורה, הגודל והאיכות של הגבישים המתקבלים כך יהיו תלויים בתנאים הספציפיים שבהם התהליך מתרחש ובזמן שבו הוא מותר להתרחש.
הגבישים המתקבלים על ידי זה שיטה הם תצורות מוצקות, שניחנו בתבנית עקיפה מוגדרת היטב (תופעה המורכבת מסטייה של גל כשהוא עובר דרך מכשול דרך חור קטן ואז מתפשט לכל הכיוונים מאחורי החור הזה). בהתאם לתנאים בהם מתרחשת ההתגבשות וסוג החומר שיתגבש, לגבישים המתקבלים יהיה צֶבַע ספציפי, שקיפות ספציפית וגיאומטריה מוגדרת.
גבישים נפוצים בטבע המינרלי ומסווגים לפי תכונותיהם ב:
- גבישים מוצקים. הם הרבים ביותר. למעט זכוכית וכמה חומרים אמורפיים מוצקים (חומרים מוצקים שבהם חלקיקים הם אינם מסודרים, כלומר חסרים להם צורה), כמעט כל החומר המוצק נמצא במצב גבישי. למשל: מלח, סוכר וכמה אבנים יקרות.
- גבישים זוהרים. הם נחשבים לנוזלים ומשמשים לעתים קרובות בתצוגות של ציוד אלקטרוני.
- גבישים יוניים. הם קשים ושבירים. הקטיונים והאניונים היוצרים אותם הם בגדלים שונים, ובאופן כללי, לגבישים אלה יש נקודות התכה גבוהות. לדוגמא: אשלגן כלורי (KCl) ואבץ גופרתי (ZnS).
- גבישים קוולנטיים. ה אטומים שמרכיבים אותם מאוחדים על ידי קשרים קוולנטיים יצירת רשת תלת מימדית. לדוגמא: גרפיט ויהלום.
- גבישים מולקולריים. החלקיקים שלו קשורים ב כוחות ואן דר ואלס (כוחות מושכים או דוחים ביניהם מולקולות, אינטראקציות שפחות מאלה המתאימות ל-a קשר כימי) ו/או אינטראקציות גשר מימן (אינטראקציות אטרקטיביות בין אטום מימן הקשור לאטום אלקטרוני שלילי, עם אטום אלקטרוני שלילי אחר ששייך למולקולה אחרת, גם אינטראקציות אלו פחותות מאלו המתאימות לקשר כימי). תרכובות אלו הן בדרך כלל שבירות ונקודות ההיתוך שלהן נמוכות מ-100ºC. לדוגמא: טטרפוספור (P4) ודייודו (I2).
- קריסטלים מתכתיים. גבישים מתכתיים מורכבים מאטומים של אותו הדבר מַתֶכֶת. הם בדרך כלל צפופים מאוד ותכונותיהם (כגון נקודת התכה וקשיות) משתנות בהתאם לסוג המתכת. מצד שני, אלה תרכובות הם נהגים טובים של חוֹם וה חַשְׁמַל. לדוגמה: ניקל (Ni), ברזל (Fe) וקובלט (Co).
דוגמאות להתגבשות
אדי מים באוויר יכולים להתגבש ישירות על משטחים קרים.
- היווצרות כפור בתנאים מסוימים של לחות סְבִיבָתִי, קיטור מים שֶׁל אוויר יכול להתגבש ישירות על משטחים קרים (כגון זכוכית או מתכות) וליצור מבנים דמויי שלג הנקראים כְּפוֹר. מקפיאים מסוימים נוטים ליצור גם כפור. אלו הם גבישים של מים, שהחוקה שלו מאוד קבועה ומעוצבת היטב.
- הקפאת המים. קרח הוא מים קפואים וככזה הוא לא גביש. אבל במהלך השלבים הראשונים של הקפאת הנוזל הזה, אתה יכול לראות כיצד צצים דנדריטים (גבישים שבהם כיווני הגביש שונים) ומבני גביש שקועים אחרים.
- אידוי מי ים. כדי להשיג גבישי מלח, כמו גם מים מותפלים, מים שנלקחו מה- יָם. בדרך זו, הנוזל הופך לגז (אדי מים), ומשאירים את המלחים שהומסו במיכל, שנותרו כגבישים מלוחים מושלמים.
- גבישי כסף לצילום. גבישי כסף שימושיים עבור חפצים מסוימים של תעשיית הסרטים או צילום ישן (לא דיגיטלי, כמובן) מכיוון שהם רגישים ל אוֹר, גבישים אלו מסודרים מחדש מול האור, ובכך מעתיקים את רושם האור. כדי להשיג אותם, תרכובות כגון ברומיד כסף, כלוריד או יודיד משמשים.
- גבישי סידן אוקסלט. נוצרים על ידי הצטברות מלחים וסידן בכליות, גבישים אלו בדרך כלל כואבים עבור בן אדם, ולעיתים נדרשת התערבות כירורגית כדי לחלץ אותם, שכן הם מעכבים הוצאת שתן תקינה. הן בצורת אבנים כהות קטנות, המכונות אבנים בכליות, או גם "אבן" או "חצץ" בכליות.