Kristallijn versus polykristallijn
Hoewel we vaste stoffen definiëren als kristallijn of amorf, zijn er in de natuur maar weinig voorbeelden van deze zuivere vormen. Meestal worden ze met elkaar gemengd of vormen ze variaties. Polykristallijn is zo'n variatie op de kristallijne vaste stoffen. Hier zullen we de verschillen tussen kristallijn en polykristallijn in detail bekijken.
Kristallijn
Kristallijn kan een kristal zijn, samengesteld uit kristal, of lijken op een kristal. Kristallijne vaste stoffen of kristallen hebben geordende structuren en symmetrie. De atomen, moleculen of ionen in kristallen zijn op een bepaalde manier gerangschikt en hebben dus een langeafstandsvolgorde. In kristallijne vaste stoffen is er een regelmatig, herhalend patroon; dus kunnen we een herhalende eenheid identificeren. Per definitie is "een kristal een homogene chemische verbinding met een regelmatige en periodieke rangschikking van atomen. Voorbeelden zijn haliet, zout (NaCl) en kwarts (SiO2). Maar kristallen zijn niet beperkt tot mineralen: ze bevatten de meeste vaste stoffen zoals suiker, cellulose, metalen, botten en zelfs DNA. "1 Kristallen komen van nature voor als grote kristallijne rotsen op aarde, zoals kwarts, graniet. Kristallen worden ook gevormd door levende organismen. Zo wordt calciet geproduceerd door weekdieren. Er zijn kristallen op waterbasis in de vorm van sneeuw, ijs of gletsjers. Kristallen kunnen worden ingedeeld op basis van hun fysische en chemische eigenschappen. Het zijn covalente kristallen (bijv. diamant), metaalkristallen (bijv. pyriet), ionische kristallen (bijv. natriumchloride) en moleculaire kristallen (bijv. suiker). Kristallen kunnen verschillende vormen en kleuren hebben. Kristallen hebben een esthetische waarde en er wordt aangenomen dat ze helende eigenschappen hebben; dus gebruiken mensen ze om sieraden te maken.
Behalve dat het een kristal is, kunnen sommige vaste stoffen op een kristal lijken door enkele van zijn eigenschappen over te nemen. Deze kunnen bijvoorbeeld sprankelend, transparant of helder zijn, of de structuur hebben die lijkt op een kristal.
Polykristallijn
In de natuur lijken kristallen meestal hun langeafstandsorde te hebben verstoord. Polykristallijn zijn vaste stoffen die zijn samengesteld uit een groot aantal kleine kristallen. Deze zijn gerangschikt in verschillende oriëntaties en zijn begrensd door zeer gebrekkige grenzen. De kristallen in een polykristallijne vaste stof zijn microscopisch klein en staan bekend als kristallieten. Deze worden ook wel granen genoemd. Er zijn vaste stoffen, die zijn samengesteld uit een enkel kristal zoals edelstenen, silicium eenkristallen. Deze komen in de natuur echter zeer zelden voor. Meestal zijn vaste stoffen polykristallijn. In een structuur als deze wordt het aantal eenkristallen bij elkaar gehouden door een laag amorfe vaste stoffen. Amorfe vaste stof is een vaste stof, die een kristallijne structuur mist. Dat wil zeggen, het heeft geen geordende rangschikking van atomen, moleculen of ionen binnen de structuur op lange afstand. Daarom is in een polykristallijne structuur de orde op lange termijn verstoord. Alle metalen en keramiek zijn bijvoorbeeld polykristallijn. In deze zijn de volgorde en de oriëntatie erg willekeurig. Het kan worden bepaald aan de hand van de manier waarop de polykristallijne vaste stof is gegroeid of door de verwerkingsomstandigheden.
|
Wat is het verschil tussen kristallijn en polykristallijn? • Polykristallijne vaste stoffen zijn samengesteld uit vele aantallen kristallijne vaste stoffen. • Kristallijne vaste stoffen of kristallen hebben geordende structuren en symmetrie, maar in een polykristallijne structuur is de langeafstandsorde verstoord. • De kristallijne structuur is uniform en kent geen grenzen, maar de polykristallijne structuur verschilt hiervan. Het heeft geen doorlopende structuur en het heeft grenzen tussen korrels. • Kristallijne structuur is moeilijk te produceren en is zeldzaam in de natuur in tegenstelling tot polykristallijne structuur. |
1 Wenk, H. R., Bulakh A., “Minerals: their constitution and origin”, University Press, Cambridge, 2004
