Karıncalar - Karıncanın biyolojik yapısı,çene yapısı, göz yapısı, baş yapısı | Kristaller-Cam Yaşamdır... | Tuzun Özellikleri-bütün billurlar çok iyi elektrik ileticisidirler | İzmir'in Doğal Yapısı, tarihi, ekonomisi, toplum ve kültür yapısı, Smyrna | Enrico Fermi -klasik gaz yasaları - dışlama ilkesini, atomsal ölçekte araştırdı |

Tüm katı maddeler ikiye ayrılır: Billurlu; amorf.
Billurlu yapılarda, ATOM'lar ya da MOLEKüL'ler düzenli bir biçimde sıralanır (buna billur kafes yapısı denir). Oysa amorf yapılı katılarda, belirli bir düzen yoktur. Gerçekte tüm maddelerde, bir ölçüde de olsa, düzenli bir billurlaşma sözkonusudur; amorf maddelerde bile, birkaç atomu geçmeyen çok küçük ve birbirine girmiş billur yapılar bulunur.
işığı yansıtıp renkleri ayırması ve yetkin geometrik biçimlerinden ötürü billurlar (kristal), yüzyıllar boyu insanoğlunun ilgisini çekmiştir.

Billurların atomsal yapısı: Bilim adamları için buz ve kuvars billurları, billur olarak tanınan yüz binlerce çeşit katıdan yalnızca iki tanesidir.
Katılar, genellikle sıvı ve gazlara oranla, daha yoğundur. Bunun nedeni, katıları oluşturan atom ve moleküllerin birbirlerine daha yakın bir düzende bir araya gelmesidir. Katılarda atomlararası uzaklık genellikle atomun yarıçapı cinsinden belirlenebilir; yani, bir nanometrenin 20-30"da biri büyüklüktedir (nanometre, bir metrenin milyarda biridir: 10—9 metre).
Atomları birarada tutan ya da bağlayan çeşitli kuvvetler vardır. Bunlar arasında, iyonik ya da elek-trovalent bağlar, kovalent bağlar ve metalik bağlar sayılabilir. Ayrıca, moleküller arasında oldukça zayıf bir bağ oluşturan «Van der Waals kuvveti» de bulunur. Billurların ısı iletkenliği, elektrik iletkenliği, kırma ölçeği ve rengi gibi fiziksel özellikleri ile biçimini, büyük ölçüde bu kuvvetler (bağlar) belirler,
İyonik bağ'la İYON adı verilen elektrik yüklü atomlar, aralarındaki itme kuvvetiyle (aynı türden yükler arasında) çekme kuvvetinin (karşıt türden yükler arasında) birbirini dengeleyeceği biçimde dizilirler. Bunun sonucunda, çoğu kez tuz billuru (sodyum felorür) gibi, yalın küp biçimi billur yapılar ortaya çıkar.
Kovalent bağlacın belirgin özelliği, yansız (nötr) atomlar çevresindeki elektronların paylaşılmasıdır. Bundan dolayı da, kovalent olarak bağlanan atomlar, belirli bir doğrultuda dizilerek, billura biçim verirler. Sözgelimi, ELMAS billurunda KARBON atomları, kovalent bağlıdır. Burada her atomun çevresi, dört komşu atomla sarılmış ve dört yüzlü düzenleme denilen geometrik biçimi oluşturmuştur.
METAL'lerde, metalik bağ söz konusudur. Artı işaretli metal iyonların kafesi, kendisini çevreleyen elektron bulutları tarafından yansız laştırılır (nötürleştirllir). Kafes aralarından kolayca geçebilen elektronlar, hem metalin elektrik ve ısıl iletkenliğini hem de yüksek düzeyde optik yansıtma özelliğini sağlar.
Van der Waals bağı, zayıf bir çekim kuvvetidir ve genellikle gaz ve sıvılarda bulunur. Atom ve molekülleri saran elektronların bozucu etkisinden kaynaklanan geçici dipoller (ters işaretli yük taşıyan geçici çiftler) arasında da bir takım bağlar oluşur. Bunlara, daha çok bazı organik billurlarda raslanır. Van der Waals bağının ilginç bir örneği de, karbon atomlarının başka bir düzenlemesi olan grafit'te görülür. Kovalent olarak bağlanmış karbon atomlu yapraklar, Van der Waals kuvvetiyle gevşek biçimde birarada tutulur. Bu zayıf bağlar, karbon atomlu yaprakların (düzlemler) birbiri üzerinden kayabilmesini sağlar; grafiti İyi bir yağlayıcı yapan işte bu özelliktir. Üstelik, düzlem içindeki atomlar sık bir altıgensi yapı oluşturduklarından, yaprak yönünde elektrik iletkenlik yüksektir. Ne var ki, iki düzlem arası uzaklık çok büyük olduğundan (atomsal Ölçekte), bunlara dik yöndeki İletkenlik zayıftır.
Bütün billurlu katılarda atom ya da moleküller sıkı bir düzen içinde bulunmaz, komşu atom ve moleküllerle dengeli ve sürekli bir titreşim yaparlar. Billurun sıcaklığı arttığında ,«kohezyon kuvvetleri» yeni-linceye kadar,'atomların titreşimi hızlanır ve billur kafesi parçalanarak billur erir. Genellikle, çok kuvvetli bağları olan maddelerin erime noktaları da çok yüksektir. Elmas, doğada, bilinen en sert billurlu maddedir ve erime noktası,3 700°C tır.
Periyodik yapılar ve birim hücreler; Tüm evrende, birbirinden farklı milyonlarca kimyasal bileşik vardır. Ancak, bunların tümü de belirli sayıdaki temel elementlerin, gene belirli düzenlemeler içinde birleşmesiyle oluşmuştur (1974'e kadar bilinen doğal temel element sayısı 92, yapay olanların sayısı ise 14 tür). Tıpkı bunun gibi, her ne kadar birbirinden ayrı biçimlerden çok sayıda billur varsa da, bunların tümü, birim (hücre) denilen temel atom grubundan türetilir.
Bu birim hücreler, bütün billurları oluşturan yapı taşları ya da bölünmeyen birimlerdir. Bundan başka, birim hücreleri daha büyük birimler içinde gruplandırarak, belli dönümlü ya da periyodik düzenlemeler yapılabilir. Periyodik yapı, billurlara geometrik biçim ve bakışım özellikleri verir.
Bazı billurlar, belirli düzlemler boyunca kırılma eğilimindedir. Böylece "dilinim yüzeyi" denilen, düzgün yüzey biçimleri oluşur. Bu yüzeyler, billur yapısı içinde, atomların dizildikleri düzlemlere tekabül eder. Buna karşılık, billurlu yapıdaki öteki maddeler, ne dilinim yüzeyleri boyunca kırılırlar ne de belirgin bir bakışım gösterirler. Örneğin, metaller, taşların pek çoğu, çimento ve tuğla billurlu maddelerdir. Özellikle iyi lif yapılabilen plastiklerin çoğu da billurlu yapı içerir. Öteki minerallerle aynı bakışım derecesini göstermeseler de, doğal polimerler (kemik, kas, saç, lif vb. gibi) de periyodik molekül düzenlemeleri ve buna bağlı olarak billursu yapı içerir.
Doğada, yetkin billura pek raslanmaz. Genellikle düzgün olmayan küçük kütleler halinde bulunur ve her birinin billur kafesi içinde çatlaklara, yabancı maddelere, bozulmalara ve bazen de kırılmalara ras-lanır. Elmas gibi aşağı yukarı, yetkin bir yapısı olan doğal billurların billur yüzeylerini tam olarak ortaya çıkarabilmek için, uygun düzende kesilmesi gerekir.
Bakışım özelliği: Billurbilim (kristallografi) geçen yüzyıl içinde gelişmiş, billur ve minerallerin bakışım özelliklerine göre sınıflandırılması için bunların dış görünümlerinin araştırılması sırasında ortaya çıkmıştır.
Bir billur katlandığında ya da döndürüldüğünde art arda kendini yineleme özelliği gösteriyorsa (görünümü değişmiyorsa) buna bakışım özelliği denir. Örneğin, sofra tuzu billurları mikroskop altında incelendiğinde, bunların küçük küplerden oluştuğu gözlenir; bir küp üstünde İse,çeşitli bakışım öğeleri ya da bileşenleri tanımlanır.
Yüzeylerinin ortasından geçen üç eksen, dört katlama eksenli (tetrad) bakışıma bir örnek oluşturur. Küp, bu eksenlerden biri çevresinde 90J döndürüldüğünde, görünümü hiç değişmez. Tıpkı bunun gibi, küpün köşelerinden üç katlama eksenli itriad)
dört eksen ve gene kenarlarının ortasından iki katlama eksenli (diad) altı eksen geçirilebilir.
Billurlarda, bakışım eksenlerinde olduğu gibi, yüzeyler tanımlanabilir. Bunlar, buluru iki par'-çaya ayıran hayalî düzlemlerdir (parçalardan biri, ötekinin aynadaki görüntüsü gibidir). Küpten, karşılıklı her yüzey çiftine koşut üç düzlem geçirilebildiği gibi, köşegensel olarak billuru parçalara ayıran altı bakışım düzlemi daha geçirilebilir.
Küp Örneğinde görüldüğü gibi, tüm katlanma eksenleri ve bakışım düzlemlerinin, merkezde ortak bir noktası vardır. Bunların hepsi, bakışım öğelerinin nokta grubu olarak bilinir. Birçok bakışım öğesi içer
diği için kübik tuz billuru, çok bakışımlı bir billur olarak sınıflandırılır. Öteki billurlar bu denli iyi bakışım göstermez. Sözgelimi, asit tartarın yalnızca iki katlama eksenli bir ekseni vardır. Bakır sülfatın ise, ne katlama ekseni ne de ayna düzlemi bulunur.
32 değişik billur bakışımı sınıfı ya da nokta grubu vardır. Bu nokta grupları, değişik billurların bakışım öğelerinin, uzayda bir nokta çevresine dağılan yerlerini belirler. Buna göre oluşan 32 sınıf, yedi billur sistemine ayrılır ve her biri geometrik olarak birim hücrenin kenarlarının yaptığı açılarla ve bu kenarların birbirine göre uzunluklarıyla belirlenir. Bu yedi sistemden her birinde, sistemin temel biçimini tanımlayan ilkel ya da yalın bir birim hücre bulunur. Birim hücreler, hücrenin köşelerinde yeralan 8 atomdan oluşur. Toplam 14 çeşit birim hücre(yapı taşı) oluşturabilen yedi ayrı birim hücre vardır. Bunlar, ilkel hücre üstüne, fazla atomlan ya nücrenin yüzeyi üzerine ya da içine gelecek biçimde oturmuşlardır.
Billur biçimlerinin, birim hücreler bakışım düzlemleri, billur sistemleri ve nokta gruplarına ^göre tanımlanması biraz kuramsal ise de, incelenen bir örneğin atomsal yapısının saptanması açısından çok yararlıdır.
Billur yapısının saptanması: Düzensiz olan dış yapılarına bakarak billurları birbirinden ayırt etmek çok güç olabilir. Bir billurun iç yapısına inebilmek için billurbilimciler, çoğunlukla, X ışını tekniklerini kullanırlar.
1912'de Von Laue, düzenli delikleri bulunan bir ekrandan gfcçen ışığın oluşturduğu girişim saçaklarının (Bk DALGA HAREKETİ), X ışınlarının bir ka
tının atomları tarafından kırılmasıyla ortaya çıkan kırınım saçaklarına benzeyeceğini öne sürdü. Bir atomun elektronları, dalgaboyu atomun boyutlarına oranlı bir X ışınına tutulursa, ısınla aynı frekansta titreşimle zorlanır. Bu da, elektron hareketini hızlandırarak, başlangıçtaki X ışını ile aynı dalgaboylu bir ışınıma neden olur (Bk. ELEKTROMAGNETİK IŞINIM). Böylece, bir tek atomdaki tüm elektronlar, aynı biçimde ısınıma geçerek, sonuçta, uyarıcı bir dalgadan birçok ardışık dalga üretmiş olur. Genellikle bu dalgalar, birbirleriyle karşıt evrede bulunabileceklerinden, girişim saçakları oluştururlar.
Daha sonraki yıllarda W. L. Bragg, sorunu kırılma olarak değil de, billurdaki ardışık yüzeylerden yansıma olayı olarak ele aldı. Billurun iki düzlemi gözönüne alındığında, alttaki yüzeyden yansıyıp gelen ışının, yüzeye yakın düzlemden yansıyacak ışından daha fazla yol almak zorunda olduğu görülür. Bu fazla yolun uzunluğu, ışık dalgaboyunun 1,2,3 katma eşitse, bu iki dalga ,-bürblrini yeğlnleştirir:
eğer 1 1/2-, 2 1/2 vb., gibi katlarına eşitse o zamanda birbirini karşılıklı olarak söndürür ve dolayısıyla da girişim saçakları oluşur.
Girişim saçaklarının fotoğraf alınarak saçılma açıları hesaplanır. Bundan yararlanılarak kafes düzlemlerinin birbirine uzaklığı, buradan da billur biçimi saptanır. Ancak, bu yöntemde bazı belirsiz durumlar vardır. Çünkü atomlar, billur yapısı içinde, her zaman fiziksel olarak belirli bir düzende sıralanmazlar.
Billur büyümesi: Billurlaşma, bir çözeltiden, erimiş tuz ya da buhardan oluşturulabilir. Billurun içinde çözündüğü ortamdaki madde miktarı, biriken madde miktarına eşitlenene kadar, her yeni malzeme ek-lenişinde billur büyür. Normal olarak billurlaşma, derişik bir çözeltinin soğuması sırasında oluşur. Bazı durumlarda çok küçük bir parça katı atarak çözeltiyi «tohumlamak» gerekebilir. Bu parçacık, oluşacak billura çekirdek görevi yapar. Billur oluşumu yabancı bir maddeyle de tohumlanabilir; örneğin, yağmur yağdırmak için bulutlardaki buz oluşumları gümüş iyodür (Agl) ile tohumlanır.
Endüstriyel anlamda billurlaşma, çok evreli işlemlerle yürütülür. Örneğin, çamaşır sodası Üretimi gibi. Sıcak derişik bir çözelti, derişikliğini düşüren ve tohum billurunu büyüten bir tabaka aracılığıyla soğumaya ve arılaşmaya bırakılır. Seyrelmiş çözelti, kendisinden en çok billur elde edilene kadar, yeniden çevrime sokulur. Yeterli büyüklüğe ulaşan billurlar çözeltiden alınır. Şeker endüstrisinde şeker şurubu vakumda aşırı doygunluğa ulaşıp, tohum çevresinde billur kümecikleri biriktirene kadar ısıtılır. Vakumda ısıtma, çalışma sıcaklığının düşük tutulması ve
şeker şurubunun ayrışmasından oluşan renk değişiminin azaltılması açısından, yararlıdır.
Bazen belirli maddelere ilişkin bir tek büyük bil-. lur elde etmek gerekebilir. Bu, erimiş malzemeyle dolu bir kazanın yavaşça soğutulmasıyla sağlanır. Elekt-ronik ve optik uygulamalar için gerekli malzeme üretiminde çok kullanılan başka bir yöntem de, billur çekme yöntemidir. Bu İşlemde, erimiş malzeme içine küçük bir tohum billur daldırılır ve dana'sonra yavaş yavaş daha soğuk bir bölgeye doğru çekilir. Böylece, ince uzun bir billur oluşur. Bu yöntemin bir başka üstünlüğü, saflığı bozan maddelerin geride kalmasıdır. Daha ileri arılaştırma için, billurun bir ucunda toplanmış olan artık maddeler, örnekle bir--likte çıkarılıp yalıtılır.
Bir maddenin, birden fazla billur biçimi içermesi olasıdır. Örneğin alçı taşı (CaS04.2H,0) plaka ve çubuklardan oluşan çok çeşitli biçimlerde bulunabilir Alçı taşı çubuklarının birbirine kenetlenmesi, onun yapıştırıcı, tutucu gücünü sağlar. Billur biçimi, billurun oluştuğu sıcaklık derecesine ve »gama hızına bağlıdır. Ayrıca, katkı maddeleri de, billurun biçimini ve rengini değiştirir: örneğin, alümin (Al2O3) beyaz renklidir; ama içine biraz krom ve demir oksit katıldığında koyu kırmızı renk alarak, yakut adlı değerli taşı oluşturur. Yine alümine, bir doz titanyum dioksit (Ti02) eklenirse, bu kez mavi renkli safir ha- ' lini alır. Alümin, yakut ve safir, içlerindeki katkı maddeleri sayılmazsa, kimyasal yapı bakımından aynı, yalnızca renk ve biçim olarak değişiktir.
Genellikle akışkanların düzenli bir yapısı olmadığı varsayılır. Buna karşılık SIVI BİLLURLAR diye bilinen belirli bazı sıvılarda, gene belirli koşullar altında, moleküller düzenli bir sıralanma gösterebilir. Elektronik hesap makinalarındaki sayısal göstergeler başta olmak üzere, bunların çok sayıda uygulama alanı vardır.

Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Kimya » Mineraloji
Kaynak:4
1.cilt / s.256-262