توضيح مفهوم عملية البلورة
تعتبر عملية البلورة، والمعروفة باللغة الإنجليزية بـ Crystallization، بمثابة عملية تصلب الذرات أو الجزيئات بحيث تتجمع في ترتيب منظم يُعرف بـ Crystal أو البلورة. ويحدث هذا بشكل أساسي عبر الترسيب التدريجي للبلورات من محلول يحتوي على مادة معينة، كما يمكن أن تتكون البلورات أيضًا من عمليتي الذوبان النقي أو الترسيب المباشر من الأوساط الغازية.
تُصنف عملية البلورة كأحد العمليات الكيميائية وتُعتبر تقنيّة مستخدمة في فصل وتنقية المواد، حيث يتم انتقال الجزيئات المذابة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة البلورية النقية.
كيفية حدوث عملية البلورة
تتم عملية البلورة عبر مرحلتين رئيسيتين، وهما: التنوّي ونمو البلورات، وذلك في ظل ظروف ديناميكية حرارية محددة. فيما يلي توضيح لمراحل عملية البلورة:
مرحلة التنوّي
تمثل مرحلة التنوّي، أو ما يُعرف بـ Nucleation، الخطوة الأولى في عملية البلورة. إذ تبدأ الجزيئات الذائبة أو الذرات المشتتة في الوسط المذيب بالتجمع على شكل عناقيد أو مجموعات مستقرة تحت ظروف التشغيل المتاحة، مما يؤدي إلى تكوين نوى. ينبغي أن تصل هذه المجموعات إلى حجم حرج لتصبح نوى مستقرة. تتجمع الذرات أو الجزيئات بترتيب دوري ومتناسق، مما يحدد التركيب البلوري النهائي.
مرحلة نمو البلورات
تعتبر مرحلة نمو البلورات، والمعروفة بـ Crystal Growth، المرحلة الثانية من عملية البلورة. تشير هذه المرحلة إلى زيادة حجم الجسيمات حتى تصل إلى الحالة البلورية. من السمات البارزة في هذه المرحلة هي قدرة الجسيمات على تكوين طبقات تترسب على سطح البلورة، مما يُساهم في ملء الفراغات والمسامات الموجودة ضمن البلورة.
أنواع عملية البلورة
يمكن تصنيف عملية البلورة إلى ثلاثة أنواع رئيسية اعتمادًا على طريقة تشكيل البلورات، وهي كما يلي:
بلورة التبخير
تُعتبر بلورة التبخير، التي تُعرف بـ Evaporative Crystallization، واحدة من أكثر طرق البلورة انتشارًا. حيث تتشكل البلورات من خلال تبخير المذيب، وذلك عن طريق تسخين المحلول الذي يحتوي على المواد القابلة للذوبان والمذيب، وغالباً ما تُستعمل لتشكيل البلورات من الأملاح غير العضوية والسكروز.
بلورة التبريد
تحدث بلورة التبريد، أو Cooling Crystallization، عندما تنخفض درجة حرارة المحلول إلى ما دون مستوى توازن الذوبان. بصفة عامة، تزداد قابلية الذوبان مع ارتفاع درجة الحرارة، وتبدأ البلورات بالتشكل عندما يبرد السائل ويتجاوز درجة حرارة توازن الذوبان.
البلورة التفاعلية أو الترسيب
في عملية البلورة التفاعلية، أو Reactive Crystallization، تتكون البلورات نتيجة تفاعل المواد المتفاعلة داخل المحلول. تعتبر هذه الطريقة من أسرع طرق حدوث عملية البلورة بسبب سرعة التفاعل.
أمثلة على عملية البلورة
تظهر أمثلة عملية البلورة بطرق متنوعة، سواء كانت طبيعية أو صناعية، ومن هذه الأمثلة:
- تشكيل بلورة الجليد أو ندفة الثلج (Snowflake).
- تبلور العسل داخل الإناء.
- تكوين النوازل أو المتدليات في الكهوف (Stalactite)، وتكوين الصواعد أو الأعمدة في الكهوف (Stalagmite).
- تصنيع الأحجار الكريمة.