جزوه بلور شناسی هندسی
رشته زمین شناسی
به نام خداوند جان وخرد
بلور شناسی هندسی
منبع درس : بلور شناسی هندسی
تالیف مهین محمدی
بلور شناسی هندسی
جایگاه درس:
درس اصلی دوره کارشناسی زمین شناسی محض
تعداد واحد: یک واحدنظری
یک واحد عملی
بلور شناسی هندسی
طرح درس:
تعریف بلور
مفهوم ساختمان بلورین وشبکه تبلور
محورهای بلورشناسی
شبکه های براوه
تعییین موقعیت اتمه وجهات در بلورها
تعیین اندیس میلر
مبانی کاربرد پرتوXدر کانی شناسی
قوانین بلورشناسی
اصل تقارن
فرمهای بلور شناختی
قانون مناطق
رده های بلورشناسی
تشکیل ورشد بلورها
شکل ظاهری بلورها
دوقلویی یا ماکل
بلور شناسی هندسی
هدف کلی درس:
آشنا شدن دانشجویان با واژه بلور، فراگیری بعضی از قوانین مهم بلور شناسی، شناسایی رده ها وفرمهای بلور شناسی،اشنایی باروشهای مطالعه شکل ظاهریوساختمان داخلی بلور ها ورده بندی آنها.
بلور یکی از حالت های اجسام جامد همگن است که در آن ها اجزای تشکیل دهنده دارای نظم سه بعدی هستند و به سطح های خارجی صاف و منظم محدود می شود که این نظم بیرونی بازتاب نظم درونی بلور است. حال به چند شبکه بلوری و بلورهای چندکانی توجه کنید:
اجسام جامد طبیعی که غالبا شکل بلورین دارند کانی نامیده می شوند.
در تعریف بلور به خاصیت همگنی اشاره کردیم. همگنی عبارتست از یکنواخت بودن عناصر تشکیل دهنده یک جسم. به عبارت دیگر همگنی یکنواختی ترکیب شیمیایی عناصر تشکیل دهنده یک بلور را شامل می شود و می توانیم بگوییم که در تمام قسمت های یک بلور نمک طعام ترکیب شیمیایی NaCl است،
جزوه بلور شناسی هندسی
از تجمع کانی های مختلف که شکل بلورین دارند سنگ ها به وجود می آیند. سنگ ها معمولا دارای ترکیب شیمیایی غیریکنواخت و ناهمگن هستند. در تصویر یک کانی را می بینید که به تنهایی همگن و بلورین است. از تجمع کانیها سنگ های ناهمگن به وجود می آید.
خاصیت دیگری که در بررسی بلورها اهمیت دارد، خاصیت همسان گردی یا ایزوتروپی و خاصیت ناهمسان گردی یا آن ایزوتروپی است. خاصیت همسان گردی یا ناهمسان گردی به چگونگی آرایش عناصر تشکیل دهنده بلور مربوط می شود که این نحوه آرایش بر خواص فیزیکی بلور اثر می گذارد.
در اجسام همسانگرد خواص فیزیکی برداری مانند سرعت عبور نور، سرعت هدایت جریان الکتریسیته و گرما در تمام جهات یکسان است. بلورهای مکعبی معمولا همسانگرد هستند
جزوه بلور شناسی هندسی
در گروهی از اجسام ناهمسانگرد سرعت هدایت نور، سرعت هدایت گرما و یا الکتریسیته از جهتی به جهت دیگر و با افزایش تدریجی بیشتر می شود. این گروه را ناهمسانگرد متصل یا پیوسته می گویند.
اما در گروهی دیگر از اجسام ناهمسانگرد در یک جهت از بلور پایین ترین حد و در طرف دیگر بالاترین حد سرعت عبور نور و یا سایر خواص فیزیکی برداری را داریم.در این حالت ناهمسانگردی از نوع ناپیوسته و یا غیر متصل است.
بر خلاف اجسام بلورین گروه دیگری از اجسام جامد فاقد نظم درونی و نظم بیرونی هستند. این مواد بی شکل یا آمورف و غیر بلورین هستند. بلور کوارتز و کانی چرت و اوپال هرسه دارای ترکیب
SiO2 هستند ولی کوارتز
دارای حالت بلورین و چرت و اوپال بی شکل یا آمورف هستند.
بلورها معمولا از مواد مذاب، مایعات و بخارها مواد جامد تشکیل می شوند.
در تشکیل بلورها از ماگما و بخار، در اثر پایین آمدن دما مواد از حالت مایع و بخار به حالت جامد در می آیند.
تشکیل بلورها از مایعات هم در فصل گرما و هم در فصل سرما صورت می گیرد.
جزوه بلور شناسی هندسی
در بین ذرات سازنده مواد بلورین نیروهای مختلفی وجود دارند :
نیروی جاذبه که سبب جذب ذرات غیرهمنام می شود.
نیروی دافعه که سبب دفع میدان های الکتریکی دو ذره مجاور می شود.
در تشکیل بلورها ذرات تشکیل دهنده در فاصله ای قرار می گیرند که دو نیروی دافعه و جاذبه در بین آن ها با یکدیگر برابر باشند. این فاصله را”فاصله تعادلی” می گویند.
جزوه بلور شناسی هندسی
تکرار اجزای سازنده بلور همیشه یکسان نیست و به چند حالت ممکن است اتفاق بیفتد.
حالات مختلف تکرار اجزای سازنده بلور یک طرح معین دارد که آن را”الگو یا موتیف” می گوییم .
۱- انتقال :
در حالت انتقال اجزای سازنده بلور در یک جهت با فاصله معین تکرار می شوند که این فاصله را “فاصله تناوبی” می گوییم.
۲- چرخش :
در حالت چرخش اجزای سازنده بلور
در پیرامون یک دایره و با فاصله زاویه ای معین تکرار می شوند و به عبارتی حول این دایره می چرخند.
در حالت چرخش بسته به این که در هر دوران ۳۶۰ درجه موتیف یا طرح الگویی ما چند بار تکرار شود، و یا به عبارتی زاویه بین تکرار در این عمل چند درجه باشد، محورهای دورانی با درجه های مختلف خواهیم داشت.
جزوه بلور شناسی هندسی
۳- پیچش:
عمل پیچش ترکیبی از عمل چرخش و عمل انتقال است. به عبارت دیگر در عمل پیچش طرح یا الگوی ما به اندازه زاویه آلفا می چرخد و به اندازه فاصله تناوبی T انتقال پیدا می کند. در عمل پیچش یک محور فرضی وجود دارد که با جهت انتقال همسو است.
بلور شناسی هندسی
اگر عمل انتقال از یک مبدا اختیاری O در دو جهت با زاویه معین صورت گیرد و در نتیجه شبکه دو تناوبی ایجاد می شود:
در جهت محور ox با فاصله تناوبی a یعنی بردار a
در جهت محور oy با فاصله تناوبی b یعنی بردار b
با توجه به اندازه دو بردار a و b و زاویه بین آن ها یعنی گاما، ۵ حالت ازشبکه های دوبعدی تشکیل می شود. اندازه این بردارها و زاویه بین آن ها را در مورد هر شبکه پارامترهای آن شبکه می گوییم.
در شبکه مربعی a=b و گاما = ۹۰ درجه
در شبکه مستطیلی a≠b و گاما = ۹۰ درجه
در شبکه متوازی الاضلاع یا مورب a≠b و گاما ≠ ۹۰ درجه
در شبکه ۶ وجهی a=b و گاما = ۱۲۰ درجه
و در شبکه مستطیلی مرکزدار a=b و گاما = ۱۲۰ یا ۶۰ درجه
کوچک ترین واحد سلولی هر شبکه سه بعدی را سلول واحد آن شبکه می گوییم.
اگر که اجزای تشکیل دهنده بلور فقط در گوشه های این سلول واحد قرار داشته باشند، “سلول واحد ساده” می گوییم.
اگر اجزای تشکیل دهنده بلور در داخل شبکه بلور نیز وجود داشته باشد، آن را” سلول واحد مرکب” می گوییم.
اگر عمل انتقال از مبدا o در سه جهت x ، y و z انجام شود، شبکه سه تناوبی یا شبکه فضایی ایجاد می شود.
در شبکه سه تناوبی سه فاصله تناوبی a، b و c در سه جهت x، y و z تکرار می شوند و شبکه های فضایی را به وجود می آورند.
در شبکه های فضایی نیز کوچک ترین واحد تشکیل دهنده را یک سلول می گویند.
در این جا نیز دو نوع واحد سلولی ساده و مرکب داریم.