التبلور Crystallization

ما هو التبلور؟

التبلور (Crystallization): هو عملية ترتيب الذرات أو الجزيئات في شبكة بلورية صلبة ومحددة جيداً لتقليل حالتها النشطة، لتكوين بنية بلورية من سائل أو من مواد مذابة في سائل. يُطلق على أصغر كيان في الشبكة البلورية اسم خلية الوحدة، والتي يمكنها قبول الذرات أو الجزيئات لتكوين بلورة عيانية. وأثناء التبلور، ترتبط الذرات والجزيئات معاً بزوايا محددة جيداً لتشكيل شكل بلوري مميز بأسطح وجوانب ملساء. على الرغم من أن التبلور يمكن أن يحدث في الطبيعة، فإن للبلورة أيضاً تطبيقات صناعية واسعة كخطوة فصل وتنقية في الصناعات الدوائية والكيميائية.

يعدّ التبلور مجالاً معقداً يدرس على نطاق واسع، لأنه اعتماداً على الظروف، يمكن أن يتصلب مكون مائع واحد في العديد من الأشكال الممكنة المختلفة. ويُحدد الشكل النهائي للمادة الصلبة من خلال الظروف التي يتم فيها تصلب السائل، مثل كيمياء المائع، والضغط المحيط، ودرجة الحرارة، والسرعة التي تتغير بها كل هذه الخصائص.

أهمية التبلور

يمس التبلور كل جانب من جوانب الحياة، من الأطعمة والأدوية التي تتناولها، إلى الوقود الذي تستخدمه، إذ تمر غالبية المنتجات الكيماوية الزراعية والصيدلانية بالعديد من خطوات التبلور أثناء تطويرها وتصنيعها. وتُصنع المكونات الغذائية الرئيسية، مثل "اللاكتوز" (Lactose) و"الليسين" (Leucine)، باستخدام التبلور، ويعد التبلور غير المرغوب فيه لهيدرات الغاز في خطوط أنابيب أعماق البحار مصدر قلق كبير لسلامة صناعة البتروكيماويات.

خطوات التبلور

تمر عملية التبلور بعدة خطوات هي:

• اختيار مذيب مناسب، ويتضمن مقدار المذاب الذي يمكن إذابته ودرجة القابلية للذوبان، ومدى أمان عملية معالجة المذيب.
• إذابة المنتج في المذيب، عن طريق زيادة درجة الحرارة لإذابة جميع المواد الصلبة للمنتج. وهنا، يمكن ترشيح الشوائب غير القابلة للذوبان من المحلول الساخن.
• تقليل القابلية للذوبان عن طريق التبريد أو إضافة مضاد للمذيبات أو التبخر أو التفاعل. عندها سيصبح المحلول مفرط التشبع.
• تبلور المنتج، مع انخفاض القابلية للذوبان، حيث يتم الوصول إلى نقطة تتكوّن عندها البلورات ثم تنمو. يجب أن تكون بلورات المنتج عالية النقاء ويجب أن تبقى الشوائب في المحلول.
• آخر خطوة هي تصفية وتجفيف المنتج المنقى.

يمكن إنشاء بلورات مفردة كبيرة من خلال العمليات الجيولوجية. على سبيل المثال، عٌثِر على بلورات "السيلينيت" (Selenite) التي يزيد طولها عن 10 أمتار في كهف البلورات في نايكا بالمكسيك.

مواضيع ذات صلة:

• علم المواد.
• علم البلورات.