Billur Nedir – Billurlar

Billur Nedir – Billurlar

Billurlardan söz edildiğinde elmas, safir, zümrüt ya da yakut gibi «değerli» taşlar akla gelir. Ama grafit, kuvars, ametist ya da kayatuzu gibi çok daha yaygın olanları da vardır.
• Gerçekte billursal yapı, maddenin önemli bir yanını belirlemeğe olanak vermiş, modern bilimsel katı halin temelinde bu yapının bulunduğunu göstermiştir. Bir sıvı ya da bir gaz içinde, atomlar arasındaki uzaklıklar değişir; atomlar birbirlerine göre her zaman aynı konumda bulunmaz. Ama bir billurda durum böyle değildir; yani atomların birbirine göre konumu değişmezdir. Hattâ, bu atomlar, üç boyutlu temel bir örgüye göre tam anlamıyla düzenli bir biçimde yerleşir. Böylece «billur ağı» dediğimiz yapıyı oluştururlar.
• En yalın temel örgü, kuşkusuz küptür ve «yalın kübik ağ» adı verilen yapıyı elde etmek için, birbirine özdeş küpleri üst üste yığmak yeterlidir. Bu küplerin tepeleri ya da köşeleri, söz konusu ağın «halkalaradır: Biçim değiştirmeyen ve yerinden oynamayan küçük bilyelere benzetilebilecek billur atomları, işte bu noktalara yerleşir. Bu atomların tümünün aynı olduğunu varsayarsak, billur ağının bakışım öğeleri bulunduğunu görürüz: Sözgelimi, A atomu 903 ya da 180° döndürülürse, B ile çakışır; küpün merkezinden geçen ve bir yüzeyine dik olan x x’ ekseni, billur ağının bir bakışım öğesidir. Ayrıca, bir billurda sayısız bakışım vardır.
• Ancak daha karmaşık billur yapıları da düşünülebilir : Sözgelimi, küpün merkezinde bir atom daha bulunan yapı; bakırda olduğu gibi, köşelerdeki atomlardan başka her yüzeyin merkezinde de bir atom görülen yapı.
• Ayrıca, çokyüzlünün artık aralarında dik açılar oluşturmayan ayrıtlarının karşılıklı uzunlukları değiştirilebilir. Bu yapı biçimi, billurların oldukça ilginç bir özelliğidir.
• Bir billurun atomları üç boyutlu bir ağ içinde dağıldığından. bu ağı kesen ve birbirine hem paralel hem de eşit uzaklıkta olan düzlem ailelerini tanımlama olanağı vardır; atomlar bu düzlemlerde ilgi çekici bir geometrik düzende yeralır. Kuşkusuz bu düzen, sonsuz değişik biçimlerde ortaya çıkarılır. Bu durumda «ağ düzlemli» ailelerden söz edilir. Böyle bir ailede, billurun bütün atomlarının belli bir yeri vardır.
• Billurların ışınları kırmalarında, bu düzlem aileleri baş rolü oynar. Röntgen çekiminde kullanılan X ışınları, özünde ışık dalgalarıdır ve dalga boyları (titreşim genliği), ışığa
oranla çok daha küçüktür; ama kesinlikle, billur atomları arasında bulunan uzaklık kadardır. Dolayısıyle, ince bir X ışını demeti, bir billur üstüne düşürülür ve billurun arkasına bir fotoğraf camı yerleştirilirse, ağ düzlemlerce kınlan X ışınları, fotoğraf camını tümüyle etkilemez ve yalnızca atomların billur içindeki dağılımını yansıtan bir fotoğraf oluşturur.
• Bu olayda, «billurun X ışınlarını kırdığı» söylenir.
• Düzgünlüğünü gördüğümüz bu güzel billur yapısı, bazen çok karmaşık bir görünümde kalabilir. Her şeyden önce, «billur kusurları» adı verilen olay göze çarpar. Sözgelimi bir atom «eksik» olabileceği gibi, yerini başka bir elementin atomuna bırakmış ya da atomlardan biri billurun temel örgüsünde «kötü yerleşmiş» olabilir. Ayrıca, bir billuru sınırlayan yüzeylerin, her zaman bir ağ düzlemle çakışmadığını bilmek gerekir. Bununla birlikte, bu «kusurlar», billurun temel özelliklerini değiştirmez.
• Kaldı ki, bir billur ağındaki atomların durağanlığı yaklaşık olarak incelenmiştir. Atomlar, bir çekirdek ile onun çevresinde değişik «uzaklıklarda dönen elektronlardan oluşur. Ayrıca, kayatuzu gibi bileşik maddelerin billurlarında, klor atomları ile sodyum atomları almaşık konumlar alır.
• Bir atomda elektronlar az ya da çok derin, yani çekirdeğe az ya da çok yakın tabakalar halinde dağılır; çekirdeğe hafif bağlı olanlar «birleşme elektronları» nı oluşturur ve atomun geri kalan bölümü «i- yon» adını alır. Gerçekte, billur ağının temel örgüsünde etkili olanlar, iyonlardır. Birleşme elektronları, atomlara, bir molekül oluşturmak için birleşme olanağı verir ve bir billurda bunları, «serbest» dolaşan ve belli bir atoma bağlı olmayan elektronlar olarak benimsemek gerekir. Yerlerini belirleme olanağı yoktur; yalnızca varlıklarından bir olasılık olarak söz edilebilir. Çeşitli billurların elektriksel özelliklerini (iletken ve yan iletken) incelemede önemli görevleri vardır.
• Billur «kusurları», bilginler için metallerin ve alaşımlan. nm çeşitli özelliklerini öğrenme bakımından çok iyi bir gözlem alanı oluşturur. Su verme, telleşirlik ya da iletkenlik gibi metalürjiyle ilgili olaylar, billur yapısının önceden bilinmesiyle açıklanır. Hattâ, yarı iletken billurlar olan transistor yapımına girişildiğinde, bu kusurlar, bir teknik konu haline gelir.
• Bu yüzden, kimya sanayisi,
çağdaş billur üretiminde, sanki doğanın yerini almıştır. Bir mikroskop tablası üstüne, içinde amonyum klorür çözeltisi bulunan su pürkürtüldüğünde, damlacıkların inceliği ölçüsünde, hızla billurlardan bir ağ oluştuğu ve on iki yüzeyli düzgün bir çokyüzlüye dönüştüğü görülür. Günümüzde, bir billuru oluşturup büyütme yöntemi bilinmektedir; bu a- maçla, ya billuru oluşturacak tuzlan (kimyasal tuzlar) taşıyan çözeltiler buharlaştırılır, ya istenen billur türünün bileşenleri orta sıcaklıkta eritilir ya da çok yüksek” basınçlara başvurulur. Sözgelimi, atmosfer basıncının 10 milyon katı değerinde dev bir basınç altında, grafit, elmasa dönüştürülebilir ve bizler bir lambanın tungsten filamanına, silisyum ya da germanyumdan yapılan transistora günlük yaşamımızda yer vermekle, hiç farkında olmadan, söz konusu tekniklerin sonuçlarından yararlanırız.
• Billurlaştırma, kimyasal üretimin önemli bir alanı olmuştur; ilgi çekici bir örnek vermek gerekirse, optikte kızılaltı ve morötesi alanlarında kullanılan bazı billurları, kimyacıların kenan 30 sm’ye ulaşan küp biçimi verdikleri alkali halojenürleri sayabiliriz.
• Bütün bunlardan başka, sıvı billurların varlığından da söz etmek gerekir. Bir billur,
belli bir sıcaklığa kadar ısıtılırsa erir ve bir sıvı elde edilir; dolayısıyle, billur yapısını yitirir. Ne var ki, doğada, hemen bir anda erimeyen değişik kimyasal maddeler vardır; bunlar, katı halden doğrudan doğruya sıvı hale geçmezler. İkisi arasındaki ara evrede, hamurumsu bir hal alırlar; işte bu yüzden, bu maddelere «sıvı billurlar» adı verilir. Bunlara en güzel örnek kolesterik billurlardır. Bu billurların şaşırtıcı optik özellikleri vardır; sözgelimi, elektrik alanı etkisi altında renk değiştirebilir, saydamsız duruma bile gelebilirler (nematik billurlar); birkaç derecelik sıcaklık değişimiyle, gökkuşağının bütün renklerini verirler

Yorum yazın