تعريف عملية البلورة
يمكن تعريف عملية البلورة أو التبلور (بالإنجليزية: Crystallization) بأنّها تصلب الذرات أو الجزيئات ضمن ترتيب منظم يُعرف بالبلورة (بالإنجليزية: Crystal)، ويعود ذلك إلى الترسيب البطيء للبلورات من محلول مادة ما، ويمكن أن تتشكّل البلورات أيضًا من عملية الذوبان النقي أو من الترسيب المباشر من الأوساط الغازية.
وتعد عملية البلورة من العمليات الكيميائية، بالإضافة إلى أنّها إحدى تقنيات الفصل المُستخدمة في تنقية المواد الصلبة والسائلة، بحيث تنتقل جزيئات المذاب من المحلول السائل إلى الحالة الصلبة البلورية والنقية.
كيفية حدوث عملية البلورة
تحدث عملية البلورة ضمن مرحلتين رئيسيتين هما؛ التنوّي، ونمو البلورات، وذلك بوجود الظروف الديناميكية الحرارية المحددة، وفيما يأتي توضيح لمراحل عملية البلورة:
التنوّي
تشكّل مرحلة التنوّي (بالإنجليزية: Nucleation) الخطوة الأولى في عملية البلورة، بحيث تبدأ الجزيئات الذائبة أو الذرات المشتتة داخل الوسط المذيب في الترتيب على شكل عناقيد أو مجموعات مستقرة، بحيث تستقر تحت ظروف التشغيل المتاحة، والتي بدورها تشكّل النوى.
يجب أن تصل هذه المجموعات إلى حجم حرج كي تصبح نوى مستقرة، وبالتالي فإنَّ الذرات أو الجزيئات تتجمع بترتيب يحدث بطريقة محددة ودورية، والتي بدورها تحدد التركيب البلوري.
نمو البلورات
تمثّل مرحلة نمو البلورات (بالإنجليزية: Crystal Growth) الخطوة الثانية من عملية البلورة، والتي تشير إلى زيادة حجم الجسيمات حتى تصبح في الحالة البلورية، ومن أبرز ما يميز هذه المرحلة هو قدرة الجسيمات السائبة على تشكيل طبقات تترسب على سطح البلورة، والتي بدورها تملىء الفراغات والمسامات الموجودة في البلورة.
أنواع عملية البلورة
تصنّف عملية البلورة إلى 3 أنواع رئيسية، وذلك بالاعتماد على طريقة تشكيل البلورات فيها، وهي على النحو الآتي:
بلورة التبخير
تعد بلورة التبخير (بالإنجليزية: Evaporative Crystallization) واحدة من أكثر طرق البلورة شيوعًا، بحيث تتشكّل البلورات فيها من خلال تبخير المذيب، وذلك بتسخين المحلول الذي يحتوي على المادة المذيبة والمواد القابلة للذوبان، والتي عادًة ما تُستخدم لتكوين البلورات من الأملاح غير العضوية، والسكروز.
بلورة التبريد
تحدث بلورة التبريد (بالإنجليزية: Cooling Crystallization) عندما تُخفَّض حرارة المحلول المراد تبلوره إلى درجة حرارة أقل من مستوى توازن الذوبان أو توازن الانحلالية (بالإنجليزية: Equilibrium Solubility)، بحيث عندما تزداد درجة الحرارة فإنَّ قابلية الذوبان للسائل تزداد أيضًا، وبالتالي تتشكّل البلورات عندما يبرد السائل وتصبح درجة حرارته أقل من توازن الذوبان.
البلورة التفاعلية أو الترسيب
تتشكّل البلورات في عملية التبلور التفاعلي أو الترسيب (بالإنجليزية: Reactive Crystallization Or Precipitation) من المحلول الذي ينتُج عن عملية التفاعل بين المواد المتفاعلة، وتعد هذه الطريقة من أسرع طرق حدوث عملية البلورة نظرًا لأن عملية التفاعل سريعة الحدوث.
أمثلة على عملية البلورة
تتنوع الأمثلة على عملية البلورة بالاعتماد على طريقة التبلور سواء كانت طبيعية أو اصطناعية، ويُذكر منها ما يأتي:
- تشكيل بلورة الجليد أو ندفة الثلج (بالإنجليزية: Snowflake).
- تبلور العسل داخل الإناء.
- تكوين نوازل أو متدليات الكهوف (بالإنجليزية: Stalactite)، وتكوين صواعد أو أعمدة الكهوف (بالإنجليزية: Stalagmite).
- تصنيع الأحجار الكريمة.
