دستاورد برتر دبیرستان شایستگان
در هشتمین جشنواره پژوهش های دانش آموزی
پژوهشگران جوان دبیرستان شایستگان به مدیریت سرکار خانم رحیمه قاسمی در هشتمین دوره جشنواره پروژه‌های دانش آموزی تبیان حضور داشتند. پروژه آشنایی با ساختار شیمیایی و مصارف آن و سنتز بلورهای رنگی از این دبیرستان جزء برترین غرفه های این دوره از جشنواره شد. پگاه پورمددی، آیدا زندی، نازنین فاطمه ابراهیمی و کیمیا کوهستانی، پژوهشگران عزیزی هستند که این پروژه را با راهنمایی سرکار خانم فاطمه جابری انجام داده اند. در زیر خلاصه ای از این پژوهش ارائه می گردد.
بلور چیست؟
بلور شکلی از ماده جامد است که در آن مولکول ها، اتم ها و یون ها با آرایشی منظم در کنار یکدیگر قرار دارد. تکرار این آرایش منظم در سه جهت فضایی سبب بزرگتر شدن بلور می شود. نظم بیرونی بلورها بر اثر نظم درونی آن هاست. به دلیل همین نظم، سطح های خارجی بلورها صاف و هموار هستند. این سطح های صاف با یکدیگر زاویه هایی می سازند که اندازه های آن ها در بلورهای یک ماده همواره ثابت است.
بلورها بر اثر تغییر فشار و دما در محلول ها، مواد مذاب، مواد جامد و بخار به وجود می آید. به فرآیند تشکیل بلورها تبلور گفته می شود. هنگامی که دما یا فشار تغییر می کند و یا تبخیر روی می دهد و شرایط مناسب تبلور ایجاد می شود، اتم های مواد به یکدیگر می پیوندند. این اتم ها معمولا" در اطراف ذرات موجود در محیط جمع می شوند. این ذرات هسته تبلور نامیده می شوند.
انواع بلورها
1.یونی:
این کریستال ها، کریستال هایی هستند که در آن ها الکترون های والانس از یک اتم به اتم دیگر انتقال داده شده و نتیجه کریستالی است که از یون های مثبت و منفی تشکیل گردیده است. مانند NaCl.2.کووالانت: کریستال هایی هستند که در آن ها الکترون های والانس به طور یکسان بین اتم های مجاور به اشتراک گذارده شده‌اند. مانند الماس.
3.فلزی: عناصر فلزی در حالت آزاد تشکیل کریستال های فلزی می‌دهند که وجود تعداد زیادی الکترون آزاد در این کریستال ها از مشخصات آن هاست.
یک آزمایش ساده
یک لیوان معمولی برداشته و آن را از آب پر کنید. حال مقداری شکر در داخل لیوان ریخته و آن را با قاشق به هم بزنید، تا شکر کاملا در آب حل گردد. این عمل را تا جایی ادامه بدهید که دیگر شکر اضافه شده به آب لیوان در آن حل نشود و در لیوان ته نشین گردد.
چنین محلولی را اصطلاحا محلول اشباع شده آب و شکر می‌گویند. حال یک دانه حبه قند را که قسمتی از آن شکسته شده است و به صورت مکعب کامل نمی‌باشد، انتخاب کنید حال حبه قند را به وسیله یک تکه نخ بسته و در داخل لیوان آویزان کنید. بعد از چند روز ملاحظه می‌کنید که قسمت شکسته شده حبه قند کاملا ترمیم یافته و حبه قند به صورت مکعب کامل در آمده است. این آزمایش نمونه بسیار ساده از رشد بلور است.
بلورهای مایع
بلورهای مایع موادی هستند که خواص ساختاری و مکانیکی آن ها چیزی بینابین خواص مایعات و بلورهاست و از آن در ساخت صفحه های بلورهای مایع استفاده شده است.
خواص بلورها
در بلورها پراکندگی و فاصله اجزا، دارای نظم هندسی ویژه ای است که معمولا" در تمام جهت ها یکسان نیست. برخلاف بلورها در جامدهای بی شکل یا غیر بلورین پراکندگی و فاصله اجزای سازنده آن ها در همه جهت ها یکسان است از این رو بعضی از خواص فیزیکی جامدهای غیر بلورین، مانند رسانایی گرمایی، انتشار نور و رسانایی الکتریکی نیز در همه جهت ها یکسان است . به این جامدهای غیر بلورین همسانگرد (ایزوتروپ) می گویند. چون خواص فیزیکی بیشتر جامدهای بلورین در جهت های مختلف متفاوت است به آن ها ناهمسانگرد می گویند. تنها بلورهایی که در دستگاه مکعبی متبلور می شوند مانند اجسام غیر بلورین عمل می کنند چون در سه جهت فضایی دارای ابعاد مساوی هستند.
گرما در بعضی از بلورها الکتریسته ایجاد می کند و سبب می شود یک سوی آن ها بار مثبت و سوی مقابل بار منفی بیابد. در نتیجه میان این دو سو اختلاف پتانسیل الکتریکی به وجود می آید.
همچنین اگر به این بلور جریان الکتریکی متناوب وصل کنیم. بلورها به تناوب منبسط و منقبض می شوند و بر اثر ارتعاش، صوت تولید می کنند. از این خاصیت برای تولید صوت، ماورای صوت، نوسان های الکتریکی، ساختن میکروفون های بلوری و سوزن گرامافون استفاده می شود.
بعضی از بلورها مانند بلور عنصرهای ژرمانیم، سیلیسیم و کربن خاصیت نیمه رسانایی دارند و تا اندازه ای جریان الکتریکی را از خود عبور می دهند اگر بلورهای نیمه رسانا را گرما دهیم و یا در مسیر تابش نور قرار دهیم، مقاومت الکتریکی آن ها کم می شود و الکتریسیته را بهتر عبور می دهد. نیمه رساناها در صنایع الکترونیک و مخابرات به صورت دیود و ترانزیستور به کار می روند.
بعضی از بلورها خاصیت جذب انتخابی دارند. مانند بلور تومالین که پرتوهای نور را به دو دسته تقسیم می کند. یک دسته آن ها را جذب می کند و دسته دیگر را از خود عبور می دهد. از این خاصیت برای ساختن فیلم ها و عدسی های قطبنده و برای کاهش شدت نور چراغ های اتومبیل استفاده می شود.
برای مطالعه کامل مقاله این پژوهشگران اینجا کلیک کنید.
ویژه نامه هشتمین جشنواره پروژه های دانش آموزی تبیانبخش پژوهش تبیان - تهیه و تنظیم: فاطمه گودرزی
