تركيب الرص المتقارب في البلورات

تعلمنا في الكيمياء أن معظم المواد الصلبة التي نجدها حولنا هي عبارة عن مواد صلبة بلورية، حيث تتشكل هذه الأشكال البلورية المختلفة؛ بسبب ترتيب الجسيمات المكونة في ترتيب معين يعرف باسم المشابك البلورية، كما وتتشكل هذه الهياكل بسبب إغلاق ذراتها.

إغلاق التعبئة أو الرص المتقارب في البلورة:

يشير إغلاق التعبئة أو الرص المتقارب (Close Packing in Crystal) في البلورات إلى الترتيب الذي يعمل على توفير المساحة للجزيئات المكونة في شبكة بلورية ما، حيث أنه لنقوم بفهم هذه التعبئة بشكل أكثر وضوحًا، فأنه يجب علينا أن نفترض أن جميع الجسيمات (سواء كانت ذرات أو جزيئات أو أيونات) لها نفس الشكل الصلب الكروي.

إذا، فإن وحدة الخلية للشبكة تكون على شكل مكعب، والآن عندما نقوم بالعمل على تكديس الكرات في أي خلية، سوف تكون هناك دائمًا بعض المساحات الفارغة بين هذه الكرات، ولنقوم بتقليل هذه المساحات الفارغة، فإنه يجب أن يكون ترتيب هذه المجالات فعالاً للغاية، حيث أنه يجب علينا العمل على ترتيب الكرات بالقرب من بعضها البعض وتقليل المساحات الفارغة قدر الإمكان.

هنالك مفهوم آخر ذو صلة في موضوع الرص المتقارب وهو مفهوم رقم التنسيق، حيث أن رقم التنسيق هو عبارة عن عدد الذرات التي تحيط بذرة مركزية في ترتيب شبكي بلوري ما، وهو ما يعرف أيضا باسم (Ligancy)، لذا فإن هذا التغليف الدقيق للجسيمات المكونة يحدث بثلاث طرق مختلفة.

الرص المتقارب في البعد الواحد:

يعرف الرص المتقارب في البعد الواحد بـ (One Dimensional Close Packing)، في هذا الترتيب، يتم ترتيب الكرات (أي الذرات) على التوالي، حيث تكون جميع الكرات معبأة بشكل وثيق ومتقارب وتكون متصلة ببعضها البعض، وتبعا لذلك، فإن هناك كرة واحدة على اتصال مع الكرة على جانبيها، وذلك يعني أن هناك نوعان من الكرات أو الجسيمات بالقرب من أي كرة معينة في هذا الشكل؛ وهذا ما يجعل رقم التنسيق للهيكل أحادي البعد يساوي 2.

الرص المتقارب ثنائي البعد:

يعرف الرص المتقارب ثنائي البعد بـ (Two Dimensional Close Packing)، والترتيب ثنائي الأبعاد هو يحدث عندما يتم تكديس الصفوف (من الهيكل أحادي البعد الذي سبق وتحدثنا عنه) واحدة تلو الأخرى، حيث أنه يمكن أن يتم تكديس الصفوف بطريقتين مختلفتين:

• (نوع AAA): في هذا النوع من ترتيب رص التعبئة، يتم فيه تكديس الصفين فوق بعضهما البعض بشكل مباشر، صف واحد معبأ مباشرة فوق أو أسفل الصف الآخر، لذا، سواء كنا نفكر في التراص أفقيا أو رأسيا، فسيكون لدينا نفس الهيكل، ما يميز هذا النوع أنه هنا تتلامس الكرتان بشكل مباشر مع الكرتين اللتين فوقهما واللتين أسفلهما، وأيضا يلامس الكرتين الموجودتين على اليمين منهما وعلى اليسار، ومن ذلك نعرف أنه سيكون لدينا رقم تنسيق لهذا النوع وقيمته تساوي  4.

• (نوع ABA): في هذا النوع من ترتيب رص التعبئة، تجلس كرات الصف الثاني في الصف الأول بطريقة متداخلة، أي أنها تجلس في المنخفضات من الطبقة الأولى، ويعرف التكديس أنه ليس موحدًا كما هو الحال في النوع AAA، كما وأنه هنا تكون الكرات على اتصال بستة كرات أخرى، وبالتالي فإن رقم التنسيق الذي لدينا في هذا النوع يساوي 6، وأيضا عندما تنضم إلى نقاط الاتصال هذه، سيتم تشكيل شكلا سداسيا (hexagonal shape).

الرص المتقارب ثلاثي الأبعاد:

في هذا النوع من الرص المتقارب والمسمى بـ (Three Dimensional Close Packing) هو عبارة عن الهيكل الحقيقي لفضاء الشبكة أو الفراغ الشبكي، حيث يحدث هذا؛ بسبب الترتيب ثلاثي الأبعاد لوحدة الخلية، والآن، فإنها تتشكل هذه البنية من خلال التراص المستمر والمتكرر للهياكل ثنائية الأبعاد فوق بعضها البعض وتكدسها، كما ويمكن أن يحدث ذلك أيضا بطريقتين كالتالي:

• الطريقة الأولى الرص المتقارب السداسي الهيكل (Hexagonal Closest Packing): هنا ما يحدث أنه تتم تغطية الطبقات المتناوبة لفجوات بعضها البعض، حيث يتم محاذاة الكرات في الطبقة الواحدة؛ حتى تناسب فجوات الطبقة السابقة، ويكون الصفين الأول والثالث يمتلكان نفس آلية المحاذاة، لذلك يتم تسمية هذا النوع بـ (ABA).

• الطريقة الثانية الرص المتقارب على شكل مكعب (Cubic Closest Packing): هنا ما يحدث أنه يتم وضع الطبقات فوق بعضها البعض تماما في تناسق، يأخذ هذا الشكل شكل مكعب ومن ثم يأخذ نفس الاسم، ورقم التنسيق لمثل هذا الهيكل هو عبارة عن 12.