גביש
גביש (בלועזית: קריסטל) הוא תצורת חומר במצב צבירה מוצק. המאפיין העיקרי של גביש הוא סדר פנימי ארוך טווח, בדומה לסריג. כלומר, קיים מבנה בסיסי, הנקרא תא יחידה, החוזר על עצמו למלוא המרחב (תא היחידה דומה לאריח שבאמצעותו מרצפים חדר גדול, אך הוא תלת־ממדי ולא דו־ממדי). הגביש פותר את בעיית הריצוף הגאומטרית, בשלושה ממדים. ישנם חומרים רבים המופיעים בטבע בצורת גביש, למשל מלח, קוורץ, קלציט. פעמים רבות הסדר הקפדני של המבנה הפנימי בא לידי ביטוי בצורה החיצונית של החומר, כלומר לפעמים יש לגבישים צורה יפה בעלת סימטריה מובהקת.
הענף העוסק בחקר הגבישים נקרא קריסטלוגרפיה; במיוחד מתייחס מונח זה לחקר מבנה הגבישים באמצעות קרינה (קרני רנטגן, או קרינת אלקטרונים למשל). תהליך שבו חומר הופך עצמו לגביש נקרא התגבשות; תהליך שבו הופכים באופן פעיל חומר לגביש נקרא גיבוש. שני המושגים נקראים בלועזית קריסטליזציה.
תכונות רבות של החומר מוסברות על ידי הבנת המבנה הגבישי שלו, למשל הסדר הפנימי של הגביש יוצר "קווי שבירה" טבעיים, שלעיתים מאפשרים במאמץ קטן לשבור את המבנה. תכונה זו של גבישים נקראת פצילות.
דוגמאות
מרבית אבני החן, ובראשן היהלום, הן גבישים גדולים בהם הסדר ארוך הטווח משתרע על פני נפחים גדולים – כלומר חד־גביש. בטבע נדיר למצוא חד-גבישים גדולים, ומרבית החומרים מופיעים במבנה רב־גביש, שהוא מבנה של מספר רב של גבישונים צמודים זה לזה.
היהלום הוא אחת מארבע תצורות המוצק של היסוד פחמן. גביש זה ממחיש הן את הצורה ה"מושלמת" של הגביש והן את הנדירות של ההיווצרות הספונטנית שלו (ולכן הערך הכספי הגבוה שלו). הפחמן ממחיש שלחומר יכולות להיות יותר מתצורת התגבשות אחת. במעבדות ובקווי ייצור ניתן לשחזר את התנאים הנדירים הללו באופן מלאכותי. קיימות טכניקות של ייצור יהלום באופן מלאכותי, אך היישום הנפוץ ביותר של גביש תעשייתי הוא כנראה גביש הצורן (סיליקון) המשמש בתעשיית המיקרואלקטרוניקה. לקבלת תכונות של מוליך למחצה, נדרשת תצורת הגביש, היות שרק בגביש יש סדר ואחידות פנימיים היוצרים דיאגרמת פסים מובהקת של רמת־ערכיות ורמת־הולכה קבועות.
סיווג
ישנן דרכים אחדות לסווג ולמיין גבישים. הראשונה היא על פי הגאומטריה והסימטריה של תא היחידה. כאמור, הגביש "פותר" את בעיית הריצוף. לכן יש רק שבעה מבנים גאומטריים אפשריים עבור תא היחידה (מבנים אלו נחלקים לתת קבוצות נוספות), והם: קובייה, תיבה משוכללת, תיבה, מנסרה משולשת, מעוינון (רומבוהדרון), מונוקליני (מנסרה הבנויה משתי מקביליות וארבעה ריבועים) ומקבילון.
דרך נוספת היא על פי התכונות האופטיות של הגביש. בחלוקה זו קיימות שלוש משפחות: גבישים איזוטרופיים, גבישים חד-ציריים, וגבישים דו-ציריים. בגבישים לא איזוטרופיים מתקיימת התופעה הנקראת שבירה כפולה.
קיימים סוגי גבישים נוספים ובהם גביש נוזלי וגביש קווזיפריודי.
כללי פאולינג לסריג גבישי
פאולינג חקר את היציבות של מבנים גבישיים ובשנת 1928 הציע את כללים הבאים:
- מרחק בין קטיון ואניון בפאון תלוי בסכום של רדיוסיהם. מספר ה"שכנים" בפאון תלוי ביחס שבין הרדיוסים.
- סכום המטענים של הקטיונים סביב האניון שווה (או כמעט שווה) למטען האניון.
- ככל שבפאון יש יותר צלעות ופאות משותפות, כך היציבות של המבנה פוחתת.
- קטיונים קטנים עם מטען גבוה לא נוטים לשתף ביניהם אניונים.
- מספר היחידות עם מבנים שונים בתוך אותו הגביש חייב להיות מינימלי.
ראו גם
- מבנה גבישי
- מינרל
- צורות של גבישים
- משפט וולף וצורת גביש בשיווי משקל
- גביש קוולנטי
- גביש מולקולרי
- גביש כמו-מחזורי
קישורים חיצוניים
- גביש, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
גבישים, דף שער בספרייה הלאומית
38951918גביש