Γιατί μερικές ουσίες κρυσταλλώνουν ενώ

Ρωτάτε για το γιατί μερικές ουσίες κρυσταλλώνονται ενώ άλλοι δεν το κάνουν. Ακολουθεί μια ανάλυση των παραγόντων που παίζουν:

Γιατί οι ουσίες κρυσταλλοποιούν

* Ισχυρές διαμοριακές δυνάμεις: Οι ουσίες με ισχυρές ενδομοριακές δυνάμεις (όπως οι δεσμοί υδρογόνου, οι αλληλεπιδράσεις διπολικού-δίπολου ή οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου) τείνουν να ευνοούν μια διατεταγμένη ρύθμιση στην στερεά κατάσταση. Αυτές οι δυνάμεις συγκρατούν μόρια ή ιόντα μαζί σε ένα κανονικό, επαναλαμβανόμενο μοτίβο, με αποτέλεσμα ένα κρυσταλλικό πλέγμα.

* Κανονικό σχήμα και συμμετρία: Τα μόρια ή τα ιόντα που έχουν σχετικά τακτικό και συμμετρικό σχήμα μπορούν να συσκευάσουν πιο αποτελεσματικά σε μια επαναλαμβανόμενη δομή. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πολλές ιοντικές ενώσεις (π.χ. NaCl) και ορισμένα οργανικά μόρια (π.χ. ζάχαρη) σχηματίζουν κρυστάλλους.

* Αργή ψύξη: Όταν ένα υγρό ή διάλυμα ψύχεται αργά, τα μόρια έχουν περισσότερο χρόνο για να ευθυγραμμιστούν και να σχηματίσουν την διαταγμένη διάταξη που απαιτείται για την κρυστάλλωση. Η ταχεία ψύξη μπορεί να οδηγήσει σε ένα άμορφο στερεό (γυαλί) και όχι σε κρυσταλλικό στερεό.

Γιατί μερικές ουσίες δεν κρυσταλλώνουν

* αδύναμες διαμοριακές δυνάμεις: Οι ουσίες με αδύναμες ενδομοριακές δυνάμεις μπορεί να μην έχουν αρκετή ενέργεια για να ξεπεράσουν την τυχαιότητά τους και να σχηματίσουν μια πολύ διατεταγμένη κρυσταλλική δομή. Αυτές οι ουσίες συχνά σχηματίζουν άμορφα στερεά (π.χ. πολυμερή, γυαλί).

* Σύνθετη μοριακή δομή: Τα μόρια με ακανόνιστα ή σύνθετα σχήματα μπορεί να δυσκολεύονται να συσκευάσουν αποτελεσματικά σε ένα επαναλαμβανόμενο μοτίβο.

* ακαθαρσίες: Οι ακαθαρσίες σε μια λύση μπορούν να διαταράξουν το σχηματισμό ενός κανονικού κρυσταλλικού πλέγματος.

* Ταχεία ψύξη: Εάν ένα διάλυμα ψύχεται πολύ γρήγορα, τα μόρια δεν έχουν χρόνο να οργανώσουν τον εαυτό τους σε ένα κρυσταλλικό πλέγμα.

Παραδείγματα

* Κρυσταλλικά στερεά: Αλάτι (NaCl), ζάχαρη (σακχαρόζη), πάγος (H2O)

* Άμορφα στερεά: Γυαλί, καουτσούκ, πλαστικά

Βασικά σημεία που πρέπει να θυμάστε:

* Η κρυστάλλωση είναι μια διαδικασία διαταγής.

* ισχυρότερες διαμοριακές δυνάμεις και απλούστερες μοριακές δομές ευνοούν την κρυσταλλοποίηση.

* Ο ρυθμός ψύξης και η παρουσία ακαθαρσιών μπορούν να επηρεάσουν την κρυστάλλωση.

Επιτρέψτε μου να μάθω αν θέλετε να εξερευνήσετε με περισσότερες λεπτομέρειες οποιονδήποτε από αυτούς τους παράγοντες ή να έχετε συγκεκριμένα παραδείγματα στο μυαλό!