גביש

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
גבישים מסוגים שונים
גבישים שקופים

גביש (בלועזית: קריסטל) הוא תצורת חומר במצב צבירה מוצק. המאפיין העיקרי של גביש הוא סדר פנימי ארוך טווח, כלומר, קיים מבנה בסיסי, הנקרא תא יחידה, החוזר על עצמו למלוא המרחב. תא היחידה הוא כמו אריח שבאמצעותו מרצפים חדר גדול. הגביש פותר את בעיית הריצוף הגאומטרית, בשלושה ממדים. ישנם חומרים רבים המופיעים בטבע בצורת גביש, למשל מלח, קוורץ, קלציט. פעמים רבות הסדר הקפדני של המבנה הפנימי בא לידי ביטוי בצורה החיצונית של החומר, כלומר לפעמים יש לגבישים צורה יפה בעלת סימטריה מובהקת.

בטבע נדיר למצוא גבישים גדולים, ומרבית החומרים מופיעים במבנה רב-גביש, שהוא מבנה של מספר רב של גבישונים צמודים זה לזה. מרבית אבני החן, ובראשן היהלום, הן גבישים גדולים בהם הסדר ארוך הטווח משתרע על פני נפחים גדולים - כלומר חד-גביש. היהלום הוא אחת מארבע תצורות המוצק של היסוד פחמן. גביש זה ממחיש הן את הצורה ה"מושלמת" של הגביש והן את הנדירות של ההיווצרות הספונטנית שלו (ולכן הערך הכספי הגבוה שלו). הפחמן ממחיש שלחומר יכולות להיות יותר מתצורת התגבשות אחת.

במעבדות ובקווי יצור ניתן לשחזר את התנאים הנדירים הללו באופן מלאכותי. קיימות טכניקות של ייצור יהלום באופן מלאכותי, אך היישום הנפוץ ביותר של גביש תעשייתי הוא כנראה גביש הצורן (סיליקון) המשמש בתעשיית המיקרואלקטרוניקה. לקבלת תכונות של מוליך למחצה, נדרשת תצורת הגביש, היות שרק בגביש יש סדר ואחידות פנימיים היוצרים דיאגרמת פסים מובהקת של רמת-ערכיות ורמת-הולכה קבועות.

תכונות רבות של החומר מוסברות על ידי הבנת המבנה הגבישי שלו, למשל הסדר הפנימי של הגביש יוצר "קווי שבירה" טבעיים, שלעתים מאפשרים במאמץ קטן לשבור את המבנה. תכונה זו של גבישים נקראת פצילות.

ישנן דרכים אחדות לסווג ולמיין גבישים. הראשונה היא על פי הגאומטריה והסימטריה של תא היחידה. כאמור, הגביש "פותר" את בעיית הריצוף. לכן יש רק שבעה מבנים גאומטריים אפשריים עבור תא היחידה (מבנים אלו נחלקים לתת קבוצות נוספות), והם: קובייה, תיבה משוכללת, תיבה, מנסרה משולשת, מעוינון (רומבוהדרון), מונוקליני (מנסרה הבנויה משתי מקביליות וארבעה ריבועים) ומקבילון.

דרך נוספת היא על פי התכונות האופטיות של הגביש. בחלוקה זו קיימות שלוש משפחות: גבישים איזוטרופיים, גבישים חד-ציריים, וגבישים דו-ציריים. בגבישים לא איזוטרופיים מתקיימית התופעה הנקראת שבירה כפולה.

הענף העוסק בחקר הגבישים נקרא קריסטלוגרפיה; במיוחד מתייחס מונח זה לחקר מבנה הגבישים באמצעות קרינה (קרני רנטגן, למשל). תהליך שבו חומר הופך מעצמו לגביש נקרא התגבשות; תהליך שבו הופכים באופן פעיל חומר לגביש נקרא גיבוש. שני המושגים נקראים בלועזית קריסטליזציה.

קיימים סוגי גבישים נוספים ובהם גביש נוזלי וגביש קווזיפריודי.

כללי פאולינג (1928) לסריג גבישי – יציבות גבישית[עריכת קוד מקור | עריכה]

מבנה מיקרו גבישי על פי מודל פאולינג crystalline

פאולינג חקר את היציבות של מבנים גבישיים ובשנת 1928 הציע את כללים הבאים:

  • מרחק בין קטיון ואניון בפיאון תלוי בסכום של רדיוסיהם. מספר ה"שכנים" בפאון תלוי ביחס שבין הרדיוסים
  • סכום המטענים של הקטיונים סביב האניון שווה (או כמעט שווה) למטען האניון
  • ככל שבפאון יש יותר צלעות ופאות משותפות, כך היציבות של המבנה פוחתת
  • קטיונים קטנים עם מטען גבוה לא "רוצים" אניונים משותפים
  • מספר יחידות עם מבנים שונים בתוך אותו גביש חייב להיות מינימאלי

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]