-
Títol:
איך גבישים עובדים? - גרהם ביירד
-
Descripció:
צפו בשיעור המלא:https://ed.ted.com/lessons/how-do-crystals-work-graham-baird
להרבה גבישים יש צורות אופייניות -- כמו המפל של קווארץ מנוקד או ערמה של קוביות גלנה. לאטומים של כל גביש יש תכונה מגדירה: התבניות המארגנות, החוזרות שלהם. התבניות לא מוגבלות למינרלים - חול, קרח, מתכות ו DNA גם להם יש מבנה גבישי. אז מה גורם להם לגדול לצורות האלו שוב ושוב? גרהם ביירד צולל לתכונות יחודיות של גבישים.
שיעור מאת גרהם ביירד, בימוי של פראנץ פלומרס.
-
Speaker:
גרהם ביירד
-
עמוק מתחת לגייזרים והמעיינות החמים
של אגן ילוסטון
-
נמצא תא מגמה שנוצר
על ידי נקודה חמה במעטפת כדור הארץ.
-
כשהמגמה נעה כלפי פני כדור הארץ,
-
היא מתגבשת ליצור סלע יסוד צעיר וחם.
-
החום מהסלעים האלה מניע מי תהום לפני השטח.
-
כשהמים מתקררים, יונים מצטברים
כשכבה של גבישים מינרליים,
-
כולל גבישי קווארץ מצורן וחמצן,
-
פצלת מאשלגן, אלומיניום, צורן וחמצן,
-
גלנה מעופרת וגופרית.
-
להרבה מהגבישים האלה יש צורות יחודיות --
¶
-
קחו לדוגמה את המפל של הקווארץ המחודד,
או קוביות הגלנה.
-
אבל מה גורם להם לגדול
בצורות האלו שוב ושוב?
-
חלק מהתשובה נמצא באטומים שלהם.
¶
-
כל האטומים בגביש מסודרים
בתבנית חוזרת ומאוד מסודרת.
-
התבנית הזו היא התכונה המגדירה של הגביש,
-
והיא לא מוגבלת למינרלים --
-
לחול, קרח, סוכר, שוקולד,
קרמיקה, מתכות, DNA,
-
ואפילו כמה נוזלים יש מבנה גבישי.
-
כל סידור אטומי של מבנה גבישי
¶
-
נופל לאחת משש משפחות שונות:
-
קוביתי, טטרגונלי, אורטוהומבי,
מונוקליני, טריקליני ומשושה.
-
בהינתן תנאים מתאימים,
-
גבישים גדלים לצורות גאומטריות
-
שמשקפות את הסידור של האטומים שלהם.
-
קחו גלנה, שיש לה מבנה קובייתי
שמורכב מאטומים של עופרת וגופרית.
-
האטומים הגדולים יחסית של העופרת
-
מסודרים בגריד תלת מימדי
של 90 מעלות אחד מהשני,
-
בעוד אטומי הגופרית הקטנים יחסית
מתאימים יפה ביניהם.
-
כשהגביש גדל,
מיקומים כאלה מושכים אטומי גפרית,
-
בעוד העופרת נוטה להקשר למקומות כאלה.
-
לבסוף, הם ישלימו את הגריד
של אטומים קשורים.
-
זה אומר שתבנית הגריד
של 90 מעלות של מבנה גביש הגלנה
-
משתקפת בצורה הנראית של הגביש.
-
לקווארץ, בינתיים, יש מבנה גבישי משושה.
¶
-
זה אומר שבמישור אחד האטומים שלו
מסודרים במשושים.
-
בשלושה מימדים, המשושים האלה
מורכבים מהרבה פירמידות תלת מימדיות קשורות
-
שעשויות מאטום צורן אחד וארבעה אטומי חמצן.
-
אז הצורה הידועה של גביש הקווארץ
-
היא עמוד בעל שש צלעות עם קצוות מחודדים.
-
-
לרוב הגבישים יש פוטנציאל
ליצור צורות גאומטריות מרובות.
-
לדוגמה, ליהלומים,
שנוצרים עמוק בתוך מעטפת כדור הארץ,
-
יש מבנה גבישים קובייתי והם יכולים
לגדול או לקוביות או לאוקטהדרונים.
-
הצורה אליה יהלום גדל
-
תלויה בתנאים בהם הוא גדל,
-
כולל לחץ, טמפרטורה, וסביבה כימית.
-
בעוד אנחנו לא יכולים לצפות ישירות
בתנאי גדילה במעטפת,
-
ניסויים במעבדה הראו כמה עדויות
-
שיהלומים נוטים לגדול
לקוביות בטמפרטורות נמוכות יותר
-
ואוקטהדרונים בטמפרטורטות גבוהות יותר.
-
כמויות זעירות של מים,
צורן, גרמניום או מגנזיום
-
יכולים גם להשפיע על הצורה של היהלום.
-
ויהלומים לעולם לא גדלים באופן טבעי
לצורות שנמצאות בתכשיטים --
-
היהלומים האלה נחתכו
כדי להראות את הברק והשקיפות.
-
תנאים סביבתיים יכולים גם
להשפיע אם גבישים נוצרים בכלל.
¶
-
זכוכית נוצרת מחול קווארץ מותך,
-
אבל היא לא גבישית.
-
זה בגלל שזכוכית מתקררת יחסית מהר,
-
ולאטומים אין זמן לארגן את עצמם
-
למבנים מסודרים של גבישי קווארץ.
-
במקום, הסידור האקראי של האטומים
בזכוכית המותכת
-
ננעל עם ההתקררות.
-
גבישים רבים לא יוצרים צורות גאומטריות
¶
-
בגלל שהם גדלים קרוב מאד לגבישים אחרים.
-
סלעים כמו גרניט מלאים בגבישים,
-
אבל אף אחד לא בצורתו המוכרת.
-
כשמאגמה מתקררת ומתקשה,
-
הרבה מינרלים בתוכה מתגבשים
באותו זמן ומהר מאוד נגמר להם המקום.
-
וגבישים מסויימים, כמו טורקיז,
-
לא גדלים לצורות גאומטריות מוגדרות
ברוב התנאים הסביבתיים,
-
אפילו אם נותנים להם מספיק מקום.
-
לכל מבנה אטומי של גביש יש תכונות יחודיות,
¶
-
ובעוד לתכונות האלו אולי אין השפעה
על הצרכים הנפשיים של אנשים,
-
יש להם שימושים חזקים במדעי החומר והרפואה.