How do crystals work? - Graham Baird

Çeviri: Berna Partal Gözden geçirme: Gözde Alpçetin

Deep beneath the geysers and hot springs of Yellowstone Caldera

Yellowstone Kalderası'nın gayzerleri ve kaplıcalarının derinliklerinde

lies a magma chamber produced by a hot spot in the earth’s mantle.

dünyanın mantosundaki sıcak nokta tarafından üretilen magma ocağı yatar.

As the magma moves towards the Earth’s surface,

Magma yeryüzüne doğru hareket ettikçe

it crystallizes to form young, hot igneous rocks.

genç volkanik kayalar oluşturmak için kristalleşir.

The heat from these rocks drives groundwater towards the surface.

Bu kayaların ısısı, yer altı suyunu yeryüzüne doğru hareket ettirir.

As the water cools, ions precipitate out as mineral crystals,

Su soğudukça iyonlar,

including quartz crystals from silicon and oxygen,

oksijen ve silikondan kuvars kristalleri,

feldspar from potassium, aluminum, silicon, and oxygen,

potasyum, alüminyum, silikon ve oksijenden feldspat,

galena from lead and sulfur.

kurşun ve kükürtten galenit, mineral kristaller olarak yağarlar.

Many of these crystals have signature shapes—

Bu kristallerin çoğunun belirli şekilleri vardır—

take this cascade of pointed quartz, or this pile of galena cubes.

mesela bu sivri kuvars şelalesi veya bu galenit küpü yığını.

But what causes them to grow into these shapes again and again?

Peki defalarca bu şekillere dönüşmelerine ne sebep olur?

Part of the answer lies in their atoms.

Cevabın bir kısmı atomlarında saklı.

Every crystal’s atoms are arranged in a highly organized, repeating pattern.

Kristallerin atomları hayli düzenli, yinelenen bir kalıptan oluşur.

This pattern is the defining feature of a crystal,

Bu kalıp, bir kristalin tanımlayıcı özelliğidir

and isn’t restricted to minerals—

ve minerallerle sınırlı değildir—

sand, ice, sugar, chocolate, ceramics, metals, DNA,

kum, buz, şeker, çikolata, seramikler, metaller, DNA,

and even some liquids have crystalline structures.

ve bazı sıvıların bile kristalli yapıları vardır.

Each crystalline material’s atomic arrangement

Her kristalli maddenin atomik düzenlemesi

falls into one of six different families:

altı farklı aileden birine denk düşer:

cubic, tetragonal, orthorhombic, monoclinic, triclinic, and hexagonal.

kübik, dörtgen, ortofobik, monoklinik, triklinik ve altıgensel.

Given the appropriate conditions,

Uygun şartlar altında

crystals will grow into geometric shapes

kristaller, atomlarının düzenlemesini yansıtan

that reflect the arrangement of their atoms.

geometrik şekillere dönüşürler.

Take galena, which has a cubic structure composed of lead and sulfur atoms.

Örneğin, kurşun ve kükürt atomlarından oluşan kübik yapıdaki galenit.

The relatively large lead atoms

Nispeten büyük kurşun atomları,

are arranged in a three-dimensional grid 90 degrees from one another,

üç boyutlu ve birbirlerine 90 derece olarak düzenlenmişken

while the relatively small sulfur atoms fit neatly between them.

nispeten küçük kükürt atomları, aralarına düzgünce sığar.

As the crystal grows, locations like these attract sulfur atoms,

Kristal büyüdükçe kurşun bu yerlere bağlanacak iken

while lead will tend to bond to these places.

bu gibi yerler kükürt atomlarını çekerler.

Eventually, they will complete the grid of bonded atoms.

Neticede bağlanmış atomların ağını tamamlayacaktırlar.

This means the 90 degree grid pattern of galena’s crystalline structure

Bu, galenitin kristalli yapısının 90 derecelik ağ modelinin

is reflected in the visible shape of the crystal.

kristalin görünür biçiminde yansıtıldığı anlamına gelir.

Quartz, meanwhile, has a hexagonal crystalline structure.

Aynı zamanda kuvars altıgen kristalli yapıya sahiptir.

This means that on one plane its atoms are arranged in hexagons.

Bu, bir yassıda atomlarının altıgenlerle düzenlendiği anlamına gelir.

In three dimensions, these hexagons are composed of many interlocking pyramids

Üç boyutlularda, bu altıgenler bir silikon ve dört oksijen atomlarından—

made up of one silicon atom and four oxygen atoms.

meydana gelen, birbirine kenetli piramitlerden oluşurlar.

So the signature shape of a quartz crystal

Yani, kuvars kristalinin imza şekli

is a six-sided column with pointed tips.

sivri uçları olan altı yönlü bir sütundur.

Depending on environmental conditions,

Çevresel koşullara bağlı olarak

most crystals have the potential to form multiple geometric shapes.

çoğu kristalin birçok geometrik şekli oluşturma potansiyeli vardır.

For example, diamonds, which form deep in the Earth’s mantle,

Örneğin, yerkürenin mantosunun derininde oluşan elmaslar,

have a cubic crystalline structure and can grow into either cubes or octahedrons.

kübik kristalli bir yapıya sahiptir ve küp ya da sekizyüzlü haline gelebilirler.

Which shape a particular diamond grows into

Bu da belli bir elmasın ne hale geleceğini

depends on the conditions where it grows,

oluştuğu yerdeki basınç, ısı ve kimyasal çevre faktörlerine

including pressure, temperature, and chemical environment.

bağlı olarak şekillendirir.

While we can’t directly observe growth conditions in the mantle,

Mantodaki oluşma durumlarını doğrudan gözlemleyemesek de

laboratory experiments have shown some evidence

laboratuvar deneyleri

that diamonds tend to grow into cubes at lower temperatures

elmasların düşük ısılarda küplere, yüksek ısılarda sekizyüzlülere dönüşmeye

and octahedrons at higher temperatures.

meyilli olduğu gibi bazı kanıtlar göstermekte.

Trace amounts of water, silicon, germanium, or magnesium

Eser miktarda su, silikon, germanyum ya da magnezyum da

might also influence a diamond’s shape.

ayrıca elmasın şeklini etkileyebilir.

And diamonds never naturally grow into the shapes found in jewelry—

Elmaslar, doğal olarak mücevherlerde bulunan şekillere dönüşmezler—

those diamonds have been cut to showcase sparkle and clarity.

bu elmaslar vitrin pırıltısı ve berraklığına göre kesilmiştirler.

Environmental conditions can also influence whether crystals form at all.

Çevresel koşullar da kristallerin oluşup oluşmayacağını etkiler.

Glass is made of melted quartz sand,

Cam, erimiş kuvars kumlarından oluşur

but it isn’t crystalline.

ama kristalli değildir.

That’s because glass cools relatively quickly,

Çünkü cam nispeten daha hızlı soğur

and the atoms do not have time to arrange themselves

ve atomların kendilerini kuvars kristalinin sıralı yapısında

into the ordered structure of a quartz crystal.

düzenleyecek vakitleri yoktur.

Instead, the random arrangement of the atoms in the melted glass

Yerine, atomların erimiş camdaki rastgele düzenlemeleri

is locked in upon cooling.

soğumada kilitli kalır.

Many crystals don’t form geometric shapes

Çoğu kristalin geometrik şekli yoktur

because they grow in extremely close quarters with other crystals.

çünkü diğer kristallere aşırı derecede yakın yerlerde oluşurlar.

Rocks like granite are full of crystals,

Granit gibi taşlar kristallerle doludur

but none have recognizable shapes.

ama hiçbirinin tanınmış şekli yoktur.

As magma cools and solidifies,

Magma soğudukça ve sertleştikçe

many minerals within it crystallize at the same time and quickly run out of space.

içerisindeki çoğu mineral aynı zamanda kristalleşir ve hızla alanları tükenir.

And certain crystals, like turquoise,

Turkuaz gibi belirli kristaller,

don’t grow into any discernible geometric shape in most environmental conditions,

çoğu çevresel koşulda yeterli boşluk verilse de

even given adequate space.

görülebilir geometrik şekillere dönüşmezler.

Every crystal’s atomic structure has unique properties,

Her kristalin atomik yapısı eşsiz özelliklere sahiptir

and while these properties may not have any bearing on human emotional needs,

ve bunların insanların duygusal ihtiyaçlarında bir etkisi olmasa da

they do have powerful applications in materials science and medicine.

malzeme bilimi ve tıpta güçlü uygulamaları vardır.