بررسی سیستم بلور اکتائدر (مکعبی)

کانی ها نوعی مواد جامد، طبیعی و غیر آلی هستند که با کمک ساختارهای اتمی به ویژه ساختار بلوری و ترکیبات شیمیایی شناسایی می شوند. کانی ها در حقیقت مواد تشکیل دهنده سنگ ها هستند. سنگ های آهنی از ترکیب یک یا چند کانی تشکیل می شوند. از کانی ها در صنایع مختلفی چون خودروسازی، داروسازی، کشاورزی، ساختمان سازی و هواپیماسازی به کار می برند. معمولا برای تشخیص و شناسایی انواع کانی ها و سنگ آهن ها اشکال بلوری آنها بکار می رود. برای مثال برخی از کانی ها و سنگ آهن ها شکل بلور اکتائدر یا هشت وجهی دارند. به این معنی که هر یک از کانی ها در سیستم بلوری خاصی متبلور می شوند.

به طور کلی روش های تشخیص شکل بلور سنگ آهن ها و کانی های آنها از خواص شیمیایی، فیزیکی و نوری استفاده می شود. کانی ها از نظر شکل ظاهری، اندازه و سیستم بلوری با یکدیگر تفاوت دارند. این تفاوت ناشی از نحوه شکل گیری اشکال آنها است. برای مثال برخی کانی ها بعد از اینکه مواد مذاب سرد شدند، به وجود می آیند. سنگ های آذرین مثل کوارتز و میکا چنین ساختاری دارند. برخی کانی ها هستند که به روش سرد شدن بخار روی سنگ ها، تشکیل می شوند.

انواع شکل بلور کانی ها؛ سیستم های بلوری در کانی ها

اگر بخواهیم انواع شکل بلور کانی ها را معرفی کنیم، بهترین متد این است که آنها را در سیستم های بلوری کانی ها بررسی نماییم. عموما بلورهای تشکیل دهنده کانی ها را در ۷ سیستم بلوری می توان توضیح داد. چیزی که در این طبقه بندی ملاک است، طول نسبی بلورها، نحوه قرار گیری و قرینه بودن رخ های آنها می باشد. این دستگاه های بلوری عبارت است از:

انواع شکل بلوری کانی ها؛تتراگونال (سیستم چهار بلوری چهار گوشه)

تتراگونال سیستم بلوری است که دارای چهار گوشه با سه محور و زاویه های قائم است. دو زاویه آن مساوی و سومین زاویه، محور بلندتر یا کوتاه تر دارد. اشکال هندسی بلورهای تتراگونال، مانند بلورهای مربع شکل یا بلور اکتائدر است. مهم ترین کانی هایی که چنین سیستمی دارند، شامل کاسیتریت، روتیل، زیرکن یا کالومل می باشد.

هگزاگونال و تری گونال؛ سیستم های بلوری شش گوشه و سه گوشه

از انواع شکل بلور کانی ها، می توان به سیستم بلورهای ۶ گوشه یا ۳ گوشه اشاره کرد. هر دو دارای سه محور با زاویه ۱۲۰ درجه و یک محور چهارم که بر این سه محور عمود شده است. از نظر تقارن، تری گونال دارای سه لایه و بلورهای شش وجهی، شش لایه هستند. از مهم ترین کانی های شش وجهی زمرد، آکوامارین و آپاتیت است. از کانی های سه گوشه می توان به کلسیت، کوارتز و تورمالین اشاره کرد.

 

 

روش های تشخیص شکل بلور؛ مونوکلینیک (سیستم بلوری تک شیب)

این سیستم از سه محور با طول های متفاوت تشکیل شده است که یکی از محورها بر دو محور دیگر به صورت عمود قرار می گیرد. از نظر شکل بلوری، مونوکلینیک ها دو لای متقارن دارند. از کانی هایی که به شکل سیستم بلوری تک شیب هستند، مالاکیت، یشم سبز و ارتوکلاز می باشد.

ارتورومبیک یا سیستم بلوری راست لوزی

از انواع شکل بلورهای کانی که در سیستم راست لوزی متبلور می شوند، از سه محور با زاویه های قائم و طول های نابرابر تشکیل شده است. کانی های مهم این دسته عبارت است از: مارکازیت، آراگونیت و باریت

انواع شکل بلور کانی ها؛ تری کلینیک (سیستم بلوری سه شیب)

تری کلینیک در بین سایر روش های بلوری شدن، کمترین قرینگی را دارند. این سیستم دارای سه محور با طول های نابرابر می باشد و در زوایایی غیر ۹۰ درجه به هم عمود می شوند. از کانی های مشهور با سیستم های بلوری تری کلینیک می توان آلبیت، کائولین و کیانیت را نام برد.

شکل بلور اکتائدر؛شبکه های بلوری مکعبی

کریستال های مکعبی دارای سه محور با طول های یکسان و زاویه های قائم و همچنین دارای ۴ محور سه گانه هستند. مهم ترین شکل های هندسی در این سیستم بلوری، بلور اکتائدر یا هشت وجهی و ۱۲ وجهی می باشد. شکل بلور کانی های فلزی مثل مس، طلا، نقره، پلاتینیوم، آهن، فلوریت، الماس، سادولیت و سنگ آهن مگنتیت دارای سیستم های بلوری هشت وجهی یا دوازده وجهی هستند که به آنها سیستم “ایزومتریک” نیز گفته می شود.

 

 

ایزومتریک اولین و ساده ترین دستگاهی است که بلورها در آن متبلور می شوند. بلورهای پیریت نیز در قالب سیستم بلوری مکعبی کریستالی می شوند که به صورت بلور هشت وجهی، ۱۲ وجهی یا ۵ وجهی نیز شکل می گیرند. سیستم بلوری مکعبی در سه شکل می توان توضیح داد که عبارت است از:

• شبکه مکعبی ساده بر اساس فشردگی اتم و تعداد آنها مورد بررسی قرار می گیرد. در مکعبی ساده فشردگی و تعداد اتم کمتر است. فلز پولونیم تنها نمونه از این نوع مکعب است.
• شبکه مکعبی با مرکز پر نیز مانند مکعبی ساده با توجه به فشردگی اتم ها، جهت فشردگی و تعداد اتم ها بررسی می شود که نسبت به ساده از مرکز پرتری برخوردار است. شکل بلور کانی های فلزی مثل کروم، آهن (آلفا)، کانی های گروه مولیبدن از این ساختار تشکیل شده است.
• سیستم مکعبی با وجوه پر از نظر فشردگی اتم ها مانند مرکز پر است؛ اما تعداد اتم های آن بیشتر است. فلزاتی مثل آلومینیوم، سرب، طلا، نیکل، نقره و پلاتین از این سیستم تبعیت می کنند.

تفاوت بلور کانی های مگنتیت و هماتیت

معمولا بلور کانی ها از نظر شکل، خواص فیزیکی، شیمیایی و خواص نوری با یکدیگر فرق می کنند. تفاوت بلور کانی های مگنتیت و هماتیت در ساختار هشت وجهی یا بلور اکتائدر می باشد. سنگ آهن مگنتیت، سنگی است که ۵ درصد از پوسته زمین را شکل می دهد. چنانچه از نامش پیدا است، این سنگ آهن حالت مغناطیسی دارد که هم می تواند جذب آهن ربا شده و هم خودش تبدیل به یک آهن ربا شود. از نظر کانی شناسان و بلور شناسان سنگ آهن مگنتیت اولین کانی مغناطیسی می باشد که در زمین یافت شده است.

به نظر می رسد، اولین آهن ربا، سنگ آهن مگنتیت با شکل بلوراکتائدر می باشد که توسط انسان ها استفاده شده است. سنگ آهن هماتیت و مگنتیت از مهم ترین اکسید های آهن هستند که به صورت آهن و شکل اکسید یافت می شوند.

برای بررسی تفاوت سنگ آهن مگنتیت و هماتیت، می توان به رنگ و شکل بلور سنگ آهن توجه کرد. رنگ سنگ آهن مگنتیت، تیره و سیاه است. این سنگ آهن بسیار مورد توجه صنعت کاران می باشد. مگنتیت نسبت به هماتیت گرانبهاتر و نادر تر است. شاخص ترین کاربرد مگنتیت در ساختن آهن ربا بوده، به خاطر داشتن حالت مغناطیسی، بهترین گزینه برای ساخت آهن ربا می باشد.

 

 

شکل بلور سنگ آهن مگنتیت، بلور اکتائدر (Octahedron) است که دارای دو هرم است که از قاعده به هم چسبیده هستند. فرمول شیمیایی سنگ آهن مگنتیت، Fe3O4 است. این سنگ از نظر سختی یکی از محکم ترین کانی های است که در طبیعت وجود دارد. مگنتیت برای اولین بار در کشور سوئیس کشف شد و دارای شکل بلور اکتائدر با دانه های فراوان می باشد. اگر بخواهیم مقدار سختی این سنگ آهن را بیان کنیم، سختی آن ۵.۵ است.

به طور کلی روش های تشخیص شکل بلور سنگ آهن مگنتیت متعدد است. مثلا از روی ظاهر این سنگ می توان پی برد که این سنگ به صورت بلور اکتائدر یا بلور هشت وجهی متبلور شده است. رنگ بلورهای مگنتیت سیاه یا قهوه ای مایل به قهوه ای است. در حقیقت هر چه قدر رنگ تیره تر باشد، نشان دهنده سنگ آهن مگنتیت است.

معمولا بلورهای طبیعی الماس، زاج، مگنتیت یا فلوریت همگی، هشت وجهی یا بلور اکتائدر هستند که به صورت لانه زنبوری یا هشت وجهی دیده می شوند. شهاب سنگ ها نیز دارای اشکال بلور هشت وجهی هستند که برخی بر این عقیده اند که سنگ آهن مگنتیت به خاطر این ویژگی، منشا فضایی دارد و هر کجایی که شهاب سنگ فرود آمده باشد، منبع مگنتیت است.

سنگ آهن هماتیت بر خلاف مگنتیت، دارای فرمول Fe2O3 است و از نظر شکل، بلور اکتائدر نمی باشد. ساختار بلوری هماتیت، بلورهای شش وجهی هگزاگونال به رنگ سیاه و براق است. این ویژگی سبب شده تا به آن اسپکیولاریت بگویند. این سنگ از پر استفاده ترین سنگ های آهن است که از آن در تولید سیمان، رنگ و جواهرسازی استفاده می کنند. هماتیت به سنگ خون نیز معروف است. از مگنتیت در فولاد سازی، تصفیه آب و تصویربرداری استفاده می شود.

 

بلور اکتائدر؛ روش های تشخیص شکل بلور

قبل از اینکه درباره روش های تشخیص شکل بلور توضیح دهیم، باید بگوییم برای تشخیص کانی ها و بلورها از چند روش استفاده می کنند. مهم ترین روش ها شامل خواص فیزیکی، خواص شیمیایی و نوری است. خواص شیمیایی به واکنش پذیری کانی ها با اسید ها اشاره دارد. خواص نوری کانی ها نیز توسط میکروسکوپ های ویژه کانی شناسی مورد بررسی قرار می گیرند.

تشخیص شکل بلور اکتائدر یا هشت وجهی و سایر اشکال بلوری کانی ها و سنگ آهن ها، با بررسی خواص فیزیکی امکان پذیر است. یعنی برای اینکه کانی ها و بلورها را از یکدیگر تفکیک کنید به عوامل مختلفی چون شکل بلور، شکستگی یا رخ، چگالی، رنگ، سختی، جلا، میزان شفافیت و واکنش در برابر اسید کلریدریک باید توجه داشت.

وقتی صحبت از شکل بلور اکتائدر یا هر نوع شکل دیگری می شود، منظور این است که اشکال بلوری، انعکاس دهنده ساختمان درونی کانی ها بوده و خواص فیزیکی آنها را نشان می دهد. همین خواص، نقش شکل بلور در تشخیص نوع سنگ آهن را بیان می کند. معمولا کانی ها و سنگ آهن ها زمانی شکل بلوری خود را نشان می دهند که فضای کافی برای رشد داشته باشند. وقتی فضای رشد محیا باشد، آنها اشکال بلوری را نمایان می کنند.

در صورتی که شکل بلور اکتائدر کانی ها یا سنگ آهن ها، فضای کافی برای رشد نداشته باشند، هیچ کدام توانایی تبدیل شدن به شکل ظاهری شان را نخواهند داشت. در طبیعت، برای تقسیم انواع اشکال بلوری، از هفت رده بندی استفاده شده است و هر کدام یک از آنها در اشکال مخصوص خود دیده می شوند. این اشکال بلوری عبارت است از:

• سیستم تبلور تری‌کلینیک
• تریگونال
• سیستم تبلورمکعبی
• سیستم ارترومبیک
• سیستم تتراگونال
• سیستم تبلور منوکلینیک
• هگزاگونال

برای مثال کوپریت از نظر شکل ظاهری، بلور اکتائدر با سیستم بلوری ایزومتریک یا مکعبی است. نمک، پیریت و گالن نیز سیستم بلوری مکعبی یا کوبیک قرار دارند. کوارتز دارای سیستم بلوری هگزاگونال و گچ دارای سیستم بلوری مونوکلینیک است.

 

 

چگونه از بلور نوع سنگ آهن را تشخیص دهیم؟

برای اینکه بتوان تشخیص داد که اجزای تشکیل دهنده سنگ ها، یعنی کانی ها چه ویژگی هایی دارند، بهترین کار این است که به خواص فیزیکی کانی ها دقت کرد. یکی از مهم ترین خواص فیزیکی کانی ها، نحوه شکل گیری کریستال ها مثل بلور هشت وجهی، سه وجهی، چهار گوشه یا شش وجهی می باشد. به غیر از نقش شکل بلور در تشخیص نوع سنگ آهن، خواص فیزیکی دیگری که در این شناسایی تاثیر دارد، عبارت است از:

• شکل بلور: به طور کلی تمامی کانی ها دارای اشکال کریستالی هستند که هر کدام نظم خاصی دارند. تبلور آنها به شکل بلور اکتائدر، شش وجهی، لوزی و سه وجهی دیده می شود. اتم های کانی به طور منظم کنار هم قرار دارند. اگر به سنگ آهن هایی مثل هماتیت نگاهی بیندازید، آنها دارای اشکالی هندسی هستند.
• اندازه بلور: کریستال ها دارای اندازه های مختلفی هستند که به وسیله آنها می توان تشخیص داد که هر کدام چه نوع سنگ آهنی هستند. گاهی بلورها به حدی درشت هستند که می توان آنها را با چشم مشاهده کرد. گاهی نیز بسیار ریز هستند و با میکروسکوپ قابل رویت هستند. بعضی از بلورها به حدی ریز هستند که فقط با اشعه x دیده می شوند. درست است که اندازه بلورها به شرایط شکل گیری آنها مربوط می باشد؛ اما اشکال هندسی آنها مثل هشت وجهی ها تغییر ناپذیر هستند و تمام زوایای آن مشابه است.
• سختی کانی ها: سختی کانی ها با توجه به مقاومت آنها در خرد شدن یا خراشیدن می توان سنجید. برای مثال الماس از یک شبکه بلورین با پیوندهای اتمی سخت تشکیل شده است و به خاطر شکل بلور اکتائدر جزء سخت ترین کانی ها می باشد. در میان سنگ های آهن، مگنتیت به علت داشتن آهن بیشتر نسبت به سایر سنگ آهن ها، از اتم های فشرده تری برخوردار است.

یکی از روش های تشخیص شکل بلور، میزان انعکاس یا جذب نور کانی ها است. هر چه قدر شکسته شدن نور بیشتر باشد، جلای آن بیشتر دیده می شود. جلای الماس بسیار بالا است و به همین دلیل یک سنگ با ارزش شناخته می شود. جلا فقط در کانی های غیر فلزی وجود ندارد؛ بلکه شکل بلور کانی های فلزی به نحوی است که جلای خوبی داشته، نور از سطوح فلزی براق شان به خوبی انعکاس پیدا می کند.

 

جمع بندی مطالب

به طور کلی شکل بلور کانی های فلزی، غیر فلزی و سنگ آهن از یک سیستم های بلوری خاصی تبعیت می کنند. بلور اکتائدر شکلی از بلور است که به آن بلور هشت وجهی نیز می گویند. این اشکال بلوری در سیستم بلوری مکعبی قرار دارند. دستگاه بلوری مکعبی که به آن ایزومتریک نیز گفته می شود، یکی از رایج ترین و ساده ترین سیستم هایی است که می توان با آن انواع شکل بلوری کانی ها و سنگ آهن را توضیح داد. این سیستم بلوری داری سه محور با طول ها و زوایای یکسان به شکل قائم می باشد. از مهم ترین کانی ها و سنگ های آهن با بلورهای هشت وجهی می توان به مس، طلا، نقره، پلاتینیوم، آهن، فلوریت، الماس، سادولیت و سنگ آهن مگنتیت اشاره کرد. البته در این سیستم بلوری اشکال هندسی ۱۲ وجهی نیز وجود دارد.

به غیر از شکل و اندازه بلورها در تعیین نوع کانی و سنگ آهن، در روش های تشخیص شکل بلور از فاکتورهای دیگری مثل چگالی، جلا، سختی، رخ، استحکام، قابلیت عبور نور و واکنش های شیمیایی استفاده می شود. در واقع تاثیر شکل بلور در شناسایی انواع کانی ها و سنگ ها بخشی از خواص فیزیکی است که در کنار خواص شیمیایی برای شناسایی کانی ها و سنگ آهن ها به کار می روند.