Структурна структура кристала, типови и примери



Тхе цристал струцтуре То је једно од чврстих стања које атоми, јони или молекули могу усвојити у природи, што се одликује високим просторним распоредом. Другим речима, ово је доказ "корпускуларне архитектуре" која дефинише многа тела са светлим и стакластим изгледом.

Шта промовише или која је сила одговорна за ову симетрију? Честице нису саме, већ међусобно делују. Ове интеракције троше енергију и утичу на стабилност чврстих материја, тако да честице настоје да се прилагоде како би минимизирале губитак енергије..

Затим, њихова унутрашња природа води их да се ставе у најстабилнији просторни распоред. На пример, то може бити тамо где су одбојности између јона са истим набојем минимална, или где и неки атоми - попут металних - заузимају највећи могући волумен у паковању..

Реч "кристал" има хемијско значење које се може погрешно представити за друга тела. Хемијски, то се односи на уређену структуру (микроскопски) која, на пример, може да се састоји од ДНК молекула (ДНК кристал)..

Међутим, популарно се злоупотребљава за позивање на било који предмет или стаклену површину, као што су огледала или боце. За разлику од правих кристала, стакло се састоји од аморфне (неуредне) структуре силиката и многих других адитива.

Индек

  • 1 Струцтуре
    • 1.1 Унитари целл
  • 2 Типови
    • 2.1 Према свом кристалном систему
    • 2.2 Према својој хемијској природи
  • 3 Примери
    • 3.1 К2Цр2О7 (трицлински систем)
    • 3.2 НаЦл (кубични систем)
    • 3.3 ЗнС (вуртзите, хексагонални систем)
    • 3.4 ЦуО (моноклински систем)
  • 4 Референце

Структура

На горњој слици су приказани неки драгуљи смарагда. Као и ове, многи други минерали, соли, метали, легуре и дијаманти показују кристалну структуру; Али какав је однос између његовог уређења и симетрије??

Ако се кристал, чије се честице могу посматрати голим оком, примењује операције симетрије (инвертни, ротирају га под различитим угловима, одражавају га у равни, итд.), Онда ће се наћи да остаје нетакнут у свим димензијама простора.

Супротно је за аморфну ​​чврсту супстанцу, из које се добијају различити поредци подвргавањем операцији симетрије. Поред тога, недостају структурни обрасци понављања, што показује насумичну дистрибуцију његових честица.

Која је најмања јединица која чини структурални образац? У горњој слици кристална чврста твар је симетрична у простору, док аморфна није.

Ако нацртате неке квадрате који окружују наранџасте сфере и примењујете операције симетрије, видећете да они генеришу друге делове кристала.

Претходна ствар се понавља са мањим и мањим квадратима, док се не пронађе она која је асиметрична; она која јој претходи у величини је, по дефиницији, ћелијска јединица.

Унитари целл

Јединствена ћелија је минимална структурна експресија која омогућава потпуну репродукцију кристалне чврсте материје. Из овога је могуће сакупити кристал, померајући га у свим правцима простора.

Може се сматрати малом ладицом (пртљажником, кашиком, контејнером, итд.) У којој се честице, представљене куглицама, постављају иза узорка пуњења. Димензије и геометрије ове кутије зависе од дужина његових осе (а, б и ц), као и углова између њих (α, β и γ).

Најједноставнија од свих јединичних ћелија је једноставна кубична структура (горња слика (1)). При томе центар кугли заузима углове коцке, постављајући четири на бази и четири на кров.

У овом аранжману сфере једва заузимају 52% укупне запремине коцке, и пошто природа презире вакуум, нема много једињења или елемената који усвајају ову структуру..

Међутим, ако су сфере распоређене у истој коцки на такав начин да једна заузима центар (кубични центар на тијелу, бцц), тада ће бити доступна компактнија и ефикаснија амбалажа (2). Сада сфере заузимају 68% укупног обима.

С друге стране, у (3) ниједна сфера не заузима средиште коцке, већ средиште њихових лица, а све заузимају до 74% укупне запремине (кубични центрирани на лицима, ццп).

Према томе, може се видети да се други аранжмани могу добити за исту коцку, варирајући начин на који се сфере пакују (јони, молекули, атоми, итд.).

Типови

Кристалне структуре се могу класификовати према њиховим кристалним системима или хемијској природи њихових честица.

На пример, кубни систем је најчешћи од свих, а многе кристалне чврсте материје се управљају из њега; међутим, исти систем се примјењује и на ионске кристале и на кристале метала.

Према његовом кристалном систему

На претходној слици представљено је седам главних кристалних система. Може се примијетити да их у ствари има четрнаест, које су производ других облика пакирања за исте системе и чине Браваис мреже..

Од (1) до (3) су кристали са кубним кристалним системима. У (2) се посматра (плавим пругама) да сфера центра и угао интеракције са осам суседа, тако да сфере имају координациони број 8. А у (3) координациони број је 12 (да бисте га видели морате дуплирати коцку у било ком правцу).

Елементи (4) и (5) одговарају једноставним тетрагоналним системима и центрирају се на лицима. За разлику од кубног, његова ц оса је дужа од а и б оса.

Од (6) до (9) су орторомбски системи: од једноставних и центрираних на основу (7), до оних центрираних на телу и на лицима. У овим су α, β и γ 90º, али су све стране различитих дужина.

Цртежи (10) и (11) су моноклински кристали и (12) је трицлиниц, представљајући последње неједнакости у свим његовим угловима и осима.

Елемент (13) је ромбоедарски систем, аналоган кубном, али са углом који је различит од 90º. Коначно, ту су и хексагонални кристали

Померања елемената (14) потичу од шестерокутне призме коју прате точкасте линије зелене.

По својој хемијској природи

- Ако су кристали формирани јонима, онда су то ионски кристали присутни у солима (НаЦл, ЦаСО4, ЦуЦл2, КБр, итд.)

- Молекули као што је облик глукозе (кад год је то могуће) молекуларних кристала; у овом случају, чувени кристали шећера.

- Атоми чије су везе у основи ковалентни облик ковалентних кристала. Такви су случајеви дијаманта или силицијум карбида.

- Такође, метали као што је злато чине компактне кубичне структуре, које су метални кристали.

Примери

К2Цр2О7 (трицлиниц систем)

НаЦл (кубични систем)

ЗнС (вуртзите, хексагонални систем)

ЦуО (моноклински систем)

Референце

  1. Куимитубе (2015). Зашто "кристали" нису кристали. Преузето 24. маја 2018. године, са: куимитубе.цом
  2. Прессбоокс 10.6 Структуре решетки у кристалним чврстим материјама. Преузето 26. маја 2018. године, из: опентектбц.ца
  3. Цристал Струцтурес Академски ресурсни центар. [ПДФ] Преузето 24. маја 2018. године из: веб.иит.еду
  4. Минг. (30. јун 2015.). Типови кристалних структура. Ретриевед он Маи 26, 2018, фром: цристалвисионс-филм.цом
  5. Хелменстине, Анне Марие, Пх.Д. (31. јануар 2018. године). Типови кристала. Преузето 26. маја 2018. године, са: тхоугхтцо.цом
  6. КХИ. (2007). Цристаллине Струцтурес. Преузето 26. маја 2018. из: фолк.нтну.но
  7. Павеł Малисзцзак. (25. април 2016.). Груби смарагдни кристали из Пањсхир Валлеи Авганистана. [Фигуре] Преузето 24. маја 2018. године, са: цоммонс.викимедиа.орг
  8. Напи1кеноби. (26. април 2008). Браваис решетке. [Фигуре] Преузето 26. маја 2018. године, са: цоммонс.викимедиа.орг
  9. Корисник: Сбирнес321. (21. новембар 2011). Кристални или аморфни. [Фигуре] Преузето 26. маја 2018. године, са: цоммонс.викимедиа.орг