تابع الحالة[OVERLINE] الصلبة[/OVERLINE]
التماثل البلوري Isomorphism
عندما تمتلك مادتان أو أكثر نفس الشكل البلوري فإن هذه الظاهرة تعرف بالتماثل البلوري ويقال لتلك المواد أنها متماثلة الشكل البلوري أي أن لها نفس الشكل، فعلي سبيل المثال لشب الكروم Chrome alum K2SO4.Cr2(SO4)3.24H2O يتشابه بلورياً مع شب الألومنيوم البوتاسي Potash alum K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O ويكون للكروم في الشب الأول نفس تكافؤ الألومنيوم في الشب الثاني، وإذا كان لمادة عدة أشكال بلورية تتماثل بلورياً مع مادة أخري فإن هذه الظاهرة تعرف بتماثل تعدد الشكل البلوري Isopolymorphism فمثلاً يوجد ثلاثي أكسيد الزرنيخوز في شكلين بلوريين أحدهما معيني الشكل البلوري والآخر ثماني، بينما يوجد نفس الشكلين البلوريين في ثلاثي أكسيد الأنتيمون.........
قوي التجاذب البين جسيمية Interparticle attractions
تتحدد حالة المادة إلي مدي يمكن إدراكه بواسطة قوي التجاذب بين الجسيمات إذا أنها تكون ذات نهاية عظمي في حالة المواد الصلبة ولدرجة أقل في حالة المواد السائلة وأدني ما يمكن بالنسبة للغازات وتعتبر نقطة الانصهار مقياساً لشدة تلك التجاذبات ، ويحدث غليان المادة فقط عندما تزيد الطاقة الحركية للجسيمات إلي المدى الذي تصبح فيه أكبر من قوي التجاذب المتبادلة بين الجسيمات، وحيث أن قوي التجاذب بين الجسيمات كبيرة جداًَ فإن نقطة الانصهار بالطبع تكون عالية جداً، وتكون قوي التجاذب البين جسيمية في الأجسام الصلبة متعددة الأنواع وفيها[OVERLINE] تترابط الجسيمات [/OVERLINE]بالقوي التالية:
- قوي فان درفالز
- قوة قطبية
- روابط هيدروجينية
- روابط فلزية
- روابط أيونية
البلورات الأيونية ionic crystals
وتنتج هذه البلورات من التجاذب الكهربي بين الكاتيونات والأنيونات وهي قوية للغاية، حيث أن بلورات الأملاح والأكاسيد الفلزية التي تتكون بهذه الطريقة تكون لها درجات انصهار عالية وتمدد بالحرارة منخفض، وأن حجم الأيون هو الذي يحدد عدد ما يتسع له محيطه الخارجي من أيونات مخالفة له في الشحنة، فبينما يحاط بأيون الصوديوم ست أيونات من الكلور السالبة في بلورة كلوريد الصوديوم، فإن كل أيون من السيزيوم الموجب يحاط بثمانية أيونات كلور سالبة في جزئ كلوريد السيزيوم، وبالرغم من قوتها إلا أنها هشة لها مرونة ضعيفة جداً لا تنثني ولا تتشكل وموصلة رديئة للكهرباء نظراً لصعوبة حركة الأيونات في البلورة الصلبة ولكنها عندما تنصهر تكتسب الجسيمات طاقة حركة وتصبح المادة موصل جيد للتيار الكهربي........
البلورات التساهمية ( الشبكة البلورية الذرية ) atomic lattice ( covalent crystals )
تكون الروابط التساهمية الثلاثية الأبعاد بين الذرات مسئولة تماماً عن تماسك مكونات البلورة ببعضها وهي بلورات قوية وصلبة ونقاط انصهارها عالية ويعتبر الماس مثالاً لهذا النوع من التركيب الذي يتكون من شبكة ثلاثية الاتجاه من ذرات الكربون كل منها مرتبط بأربع ذرات أخري في ترتيب رباعي وطول الرابطة بين ذرتي الكربون 1.54 A هو نفسه في المركبات الأيونية.
كما يكون السيليكون والخارصين والقصدير الرمادي نوعاً من نوع بلورات الماس، وفي بلورات الماس ترتبط ذرات الكربون بروابط ثنائية الإلكترون في قرص محكم مكونة جزيئاً هائلاً وضخماً مما يعطي للماس صلابته المعروفة وارتفاع نقطة انصهارها 3700 C عند ضغط 100 atm.أما الجرافيت فإنه يتكون من شبكات سداسية الأضلاع علي هيئة شرائح مستوية مكونة من حلقات مثل حلقات البنزين والمسافة بين كل ذرتين في المستويين 3.35 A وبذلك تكون ذرات الكربون في المستوي ثنائي الاتجاه تكون ذرات الكربون ممسوكة بإحكام، بينما في الاتجاه الثالث تكون قوي التجاذب أقل بكثير ونتيجة لذلك فإنه يمكن لطبقة أن تنزلق فوق أخري وتكون تركيب البلورات تركيباً شرائحياً بحيث لا تتحطم المادة تماماً بتأثير الشد أو الاحتكاك، والرابطة في الجرافيت ليست تساهمية خالصة كما في الماس ولكنها في تبادل مستمر بالنسبة لذرات الكربون في المستويين الأعلى والأسفل ويشبه في ذلك الرابطة باي، كما أن حركة الإلكترون الرابع تشبه حركة الالكترونات في الفلزات لذا يتميز الجرافيت بتوصيله للكهرباء وبريقه المعدني، كما أن لسهولة كسر الرابطة يتميز الكربون بسهولة القصف.
البلورات الجزيئية ([OVERLINE] بلورات فان درفالز [/OVERLINE]) molecular crystals ( the vander waal's crystals )
وهي تتكون من جزيئات متعادلة كهربياً ممسوكة مع بعضها البعض بقوي تجاذب ضعيفة وهي بطبيعتها كهروستاتيكية، تنشأ لتجاذب بين مزدوجات اقطاب علي ذرات أو جزيئات متجاورة وهي تعتبر أكثر القوي ضعفاً وهي موجودة بين جميع المواد كما أنها مسئولة عن حيود الغازات عن السلوك المثالي والمواد الصلبة التي تكون فيها الجسيمات ممسوكة معاً بواسطة هذه القوي فقط تكون هشة، لينة، أو شمعية، نقاط انصهارها منخفضة، وهي مسئولة أيضاً عن قابلية الغازات النادرة لكي تتكثف أو تتبلر عند درجات حرارة منخفضة.
وهناك بلورات تتكون من مواد ترتبط ببعضها بواسطة قوي قطبية polar forces وهي أقوي قليلاً من قوي فان درفال وهي توجد فى مركبات بها روابط تساهمية بين الذرات ولكنها متساوية من حيث السالبية الكهربية مثل كلوريد اليود، أو كلوريد الهيدروجين، حيث تكون الروابط بين ذراتها تساهمية جزئياً، وكهروستاتيكية جزئياً فى طبيعتها.
كما تحدث أيضاً روابط هيدروجينية بين مركبات يوجد بها زوج من الكترونات غير متقاسم بالتساوي، مثل الأكسجين والنيتروجين أو الكلور وهي أقوي من الروابط الأيونية وتوجد مثل هذه الروابط فى الثلج وكلوريد الهيدروجين.........
الروابط الفلزية ionic bonds
تتكون الفلزات عادة من ترتيبات منتظمة من أيونات فلزية موجبة محاطة بالكترونات متحركة توجد فى الحالة الحرة وتتحرك بحرية بين وحدات البلورة، وتنشأ الروابط الفلزية فى تلك البلورات عن طريق التجاذب بين الأيونات الموجبة والالكترونات والتي تعمل علي ترابط الأيونات الفلزية فى مواقعها الثابتة، وحيث أن مدي وقوي التجاذب تختلف من مادة إلي اخري بسبب اختلاف تركيبها فإن الفلزات تصبح لها درجات مختلفة من الصلابة والتماسك ونقاط الانصهار والغليان وتكون قابلية للتحرك مسئولة عن قدرة هذا النوع من البلورات علي توصيل الكهرباء.
واذا اختلفت خواص البلورات ( مثل قوي الشد ، المرونة ، التوصيل الحراري ، التوصيل الكهربي ، معامل الأنكسار ، سرعة الذوبان ) باختلاف الاتجاهات فإن الجامد يعرف بأنه غير متماثل وتتضح هذه الخاصية فى جميع البلورات ماعدا الأنظمة المكعبة cubic أو المنتظمة والتي تتماثل فيها الخاصية فى جميع الاتجاهات، ويعتمد حجم البلورة علي سرعة تكوينها فكلما كانت سرعة البلورة أبطأ كلما كانت البلورة أكثر اكتمالاً.............