ความแตกต่างระหว่างผลึกและโพลีคริสตัลลีน

2024 ผู้เขียน: Alex Aldridge | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 13:51

คริสตัลไลน์กับโพลีคริสตัลลีน

แม้ว่าเราจะนิยามของแข็งเป็นผลึกหรืออสัณฐาน แต่โดยธรรมชาติแล้ว ยังมีตัวอย่างเล็กๆ น้อยๆ ของรูปแบบบริสุทธิ์เหล่านี้ ส่วนใหญ่จะผสมกันหรือเปลี่ยนรูปแบบ Polycrystalline เป็นรูปแบบที่แตกต่างจากของแข็งที่เป็นผลึก ในที่นี้ เราจะมาดูความแตกต่างระหว่างผลึกและโพลีคริสตัลลีนโดยละเอียด

คริสตัลไลน์

ผลึกสามารถเป็นคริสตัล ประกอบจากคริสตัล หรือคล้ายกับคริสตัล ผลึกของแข็งหรือผลึกมีโครงสร้างและสมมาตร อะตอม โมเลกุล หรือไอออนในผลึกถูกจัดเรียงในลักษณะเฉพาะ จึงมีลำดับระยะยาวในของแข็งที่เป็นผลึกมีรูปแบบที่ซ้ำซากจำเจ ดังนั้นเราจึงสามารถระบุหน่วยที่ทำซ้ำได้ ตามคำจำกัดความ คริสตัลเป็นสารประกอบเคมีที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งมีการจัดเรียงอะตอมเป็นประจำและเป็นระยะๆ ตัวอย่าง ได้แก่ เฮไลต์ เกลือ (NaCl) และควอตซ์ (SiO₂) แต่คริสตัลไม่ได้จำกัดเฉพาะแร่ธาตุ: พวกมันประกอบด้วยของแข็งส่วนใหญ่ เช่น น้ำตาล เซลลูโลส โลหะ กระดูก และแม้แต่ DNA”^{1 คริสตัลเกิดขึ้นตามธรรมชาติเป็นหินผลึกขนาดใหญ่บนโลก เช่น ควอตซ์ หินแกรนิต คริสตัลถูกสร้างขึ้นโดยสิ่งมีชีวิตเช่นกัน ตัวอย่างเช่น แคลไซต์ผลิตโดยหอย มีผลึกน้ำอยู่ในรูปแบบของหิมะ น้ำแข็ง หรือธารน้ำแข็ง คริสตัลสามารถจำแนกได้ตามคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี ได้แก่ ผลึกโควาเลนต์ (เช่น เพชร) ผลึกโลหะ (เช่น ไพไรต์) ผลึกไอออนิก (เช่น โซเดียมคลอไรด์) และผลึกโมเลกุล (เช่น น้ำตาล) คริสตัลสามารถมีรูปร่างและสีต่างกัน คริสตัลมีคุณค่าทางสุนทรียะ และเชื่อกันว่ามีคุณสมบัติในการรักษา ผู้คนจึงใช้ทำเครื่องประดับ}

นอกเหนือจากการเป็นคริสตัล ของแข็งบางชนิดอาจมีลักษณะคล้ายคริสตัลโดยนำคุณสมบัติบางอย่างมาใช้ ตัวอย่างเช่น สิ่งเหล่านี้อาจเป็นประกาย โปร่งใส หรือชัดเจน หรือมีโครงสร้างคล้ายกับคริสตัล

โพลีคริสตัลลีน

โดยธรรมชาติแล้ว คริสตัลส่วนใหญ่ดูเหมือนจะขัดขวางคำสั่งระยะไกลของพวกมัน Polycrystalline เป็นของแข็งที่ประกอบด้วยผลึกขนาดเล็กจำนวนมาก สิ่งเหล่านี้ถูกจัดเรียงในแนวที่แตกต่างกันและถูกผูกไว้ด้วยขอบเขตที่มีข้อบกพร่องอย่างมาก คริสตัลในของแข็งโพลีคริสตัลลีนเป็นผลึกขนาดเล็กและเรียกว่าผลึก เหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าธัญพืช มีของแข็งซึ่งประกอบด้วยผลึกเดี่ยวคล้ายอัญมณี ผลึกซิลิกอนผลึกเดี่ยว อย่างไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นน้อยมากในธรรมชาติ ของแข็งส่วนใหญ่เป็นคริสตัลไลน์ ในโครงสร้างแบบนี้ จำนวนของผลึกเดี่ยวจะถูกยึดเข้าด้วยกันโดยชั้นของของแข็งอสัณฐาน ของแข็งอสัณฐานเป็นของแข็งที่ไม่มีโครงสร้างผลึกกล่าวคือไม่มีการจัดเรียงอะตอม โมเลกุล หรือไอออนในโครงสร้างในระยะยาว ดังนั้น ในโครงสร้างโพลีคริสตัลไลน์ คำสั่งระยะไกลจึงถูกรบกวน ตัวอย่างเช่น โลหะและเซรามิกทั้งหมดเป็นคริสตัลไลน์ ในสิ่งเหล่านี้ ลำดับและการวางแนวเป็นแบบสุ่มมาก สามารถกำหนดได้จากการเติบโตของโพลีคริสตัลลีนที่เป็นของแข็งหรือโดยเงื่อนไขการประมวลผล

คริสตัลลีนและโพลีคริสตัลลีนต่างกันอย่างไร • ของแข็งโพลีคริสตัลลีนประกอบด้วยของแข็งผลึกจำนวนมาก • ผลึกของแข็งหรือผลึกมีโครงสร้างที่เป็นระเบียบและสมมาตร แต่ในโครงสร้างโพลีคริสตัลไลน์ ลำดับระยะยาวได้หยุดชะงัก • โครงสร้างผลึกมีความสม่ำเสมอและไม่มีขอบเขต แต่โครงสร้างคริสตัลไลน์แตกต่างจากนี้ มันไม่มีโครงสร้างต่อเนื่อง และมีขอบเขตระหว่างเมล็ดพืช • โครงสร้างผลึกสร้างยาก และหายากในธรรมชาติซึ่งต่างจากโครงสร้างโพลีคริสตัลไลน์

^{1 Wenk, H. R., Bulakh A., “Minerals: their constitution and origin”, สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัย, Cambridge, 2004}