Властивості унітарних осередків, константи мережі та типи

The одиничної комірки це уявне простір або область, що представляє мінімальний вираз цілого; що у випадку хімії ціле стає кристалом, що складається з атомів, іонів або молекул, які розташовані за структурною схемою.

У повсякденному житті можна знайти приклади, які втілюють цю концепцію. Для цього необхідно звернути увагу на об'єкти або поверхні, які демонструють певний повторюваний порядок їх елементів. Деякі мозаїки, барельєфи, кесонні стелі, аркуші та шпалери можуть охоплювати в загальних рисах те, що розуміється під осередком.

Щоб проілюструвати це більш чітко, у вас є верхнє зображення, яке можна використовувати як шпалери. У ньому з'являються кішки і кози з двома альтернативними почуттями; кішки знаходяться на ногах або голові, а кози лежать вгору або вниз.

Ці кішки і кози встановлюють повторювані структурні послідовності. Для побудови всієї статті достатньо відтворити одиничну осередок поверхні достатньою кількістю разів за допомогою поступальних рухів.

Можливі одиничні комірки представлені синіми, зеленими і червоними коробками. Будь-який з цих трьох може бути використаний для отримання паперу; але необхідно рухати їх уявно вздовж поверхні, щоб з'ясувати, чи вони відтворюють ту ж послідовність, що спостерігається на зображенні.

Починаючи з червоної площі, було б зрозуміло, що якщо три колони (кішок і кіз) були переміщені вліво, дві кози більше не з'являться в нижній частині, а тільки в одній. Тому це призведе до іншої послідовності і не може розглядатися як одинична комірка.

Хоча, якщо вони переміщуються уявними двома квадратами, блакитним і зеленим, то та ж послідовність паперу буде отримана. Обидва є унітарними клітинами; однак, синя коробка підпорядковується більшому визначенню, оскільки вона менше, ніж зелене поле.

Індекс

• 1 Властивості одиничних комірок
  • 1.1 Кількість повторюваних одиниць
• 2 Які константи мережі визначають одиничну комірку?
• 3 типи
  • 3.1 Кубічний
  • 3.2 Тетрагональ
  • 3.3 Орторомбічні
  • 3.4 Моноклінна
  • 3.5 Триклініки
  • 3.6 Гексагональ
  • 3.7 Trigonal
• 4 Посилання

Властивості одиничних комірок

Його власне визначення, на додаток до тільки що поясненого прикладу, пояснює кілька його властивостей:

-Якщо вони переміщаються в просторі, незалежно від того, в якому напрямку буде отримано тверде або повне скло. Це пояснюється тим, що, як згадується з кішками та козами, вони відтворюють структурну послідовність; що дорівнює просторовому розподілу повторюваних одиниць.

-Вони повинні бути якомога менше (або займати невеликий об'єм) порівняно з іншими можливими варіантами осередків.

-Вони, як правило, симетричні. Аналогічно, його симетрія відображається буквально в кристалах сполуки; якщо елементарна комірка солі є кубічною, її кристали будуть кубічними. Однак існують кристалічні структури, які описуються з одиничними елементами з спотвореною геометрією.

-Вони містять повторювані одиниці, які можуть бути замінені точками, які в свою чергу складають тривимірне те, що відомо як сітки. У попередньому прикладі кішки та кози являють собою ретикулярні точки, що видно з вищої площини; тобто два виміри.

Кількість повторюваних одиниць

Повторювані одиниці або точки сітки одиничних елементів підтримують однакову частку твердих частинок.

Якщо підрахувати кількість кішок і кіз у синій коробці, у вас буде дві кішки і кози. Те ж саме відбувається з зеленим ящиком, а також з червоним полем (навіть якщо ви вже знаєте, що це не є осередком).

Припустимо, наприклад, що кішки і кози є атомами G і C, відповідно (дивним зварюванням тварин). Оскільки співвідношення між G і C становить 2: 2 або 1: 1 у синій коробці, можна очікувати, без помилок, що тверда речовина буде мати формулу GC (або CG).

Коли тверда речовина представлена ​​більш-менш компактними структурами, як це відбувається з солями, металами, оксидами, сульфідами і сплавами, в унітарних клітинах відсутні цілісні повторювані одиниці; тобто є частини або їх частини, які додають до однієї або двох одиниць.

Це не стосується GC. Якщо так, то синя коробка "розщеплює" кішок і кіз двома (1 / 2G і 1 / 2C) або чотирма частинами (1 / 4G і 1 / 4C). У наступних розділах буде видно, що в цих унітарних клітинках точки сітки зручно розділені цим і іншими способами.

Які константи мережі визначають одиничну комірку?

Одиничні комірки прикладу GC є двовимірними; однак, це не стосується реальних моделей, які враховують всі три виміри. Таким чином, квадрати або паралелограми перетворюються на паралелепіпеди. Тепер термін "клітина" має більше сенсу.

Розміри цих клітин або паралелепіпеди залежать від того, як довго стоять їхні сторони та кути.

У нижньому зображенні розташований нижній задній кут паралелепіпеда, складений з боків a, b і c, і кути α, β і γ.

Як видно, a це трохи довше, ніж b і c. У центрі є пунктирне коло для позначення кутів α, β і γ, між ними ac, cb і ба, відповідно. Для кожної елементарної комірки ці параметри мають постійні значення і визначають їхню симетрію, а також їхню симетрію та решту кристала.

Застосовуючи знову деяку уяву, параметри зображення визначали б клітинку, подібну до куба, розтягнутого на його краю a. Таким чином, виникають одиничні комірки з різною довжиною і кутами їх ребер, які також можна класифікувати на кілька типів.

Типи

Зверніть увагу на те, щоб почати у верхньому зображенні пунктирні лінії всередині одиничних осередків: вони вказують нижній кут назад, як це просто пояснили. Можна задати наступне питання: де розташовані ретикулярні точки або повторювані одиниці? Хоча вони дають помилкове враження, що клітини порожні, відповідь лежить в їх вершинах.

Ці клітини генеруються або вибираються таким чином, що повторювані одиниці (сірі точки зображення) знаходяться в їхніх вершинах. В залежності від значень параметрів, встановлених у попередньому розділі, виводяться константи для кожної елементарної комірки, сім кристалічних систем.

Кожна кристальна система має власну елементарну комірку; другий визначає перший. У верхньому зображенні є сім ящиків, що відповідають семи кристалічним системам; або трохи більш узагальненим чином, кристалічні мережі. Таким чином, наприклад, кубічна елементарна комірка відповідає одній з кристалічних систем, яка визначає кубічну кристалічну мережу..

Відповідно до зображення, кристалічні системи або мережі є:

-Кубічний

-Тетрагональ

-Орторомбічний

-Шестигранна

-Моноклінна

-Трикліни

-Тригональний

І в цих кристалічних системах виникають інші, що складають чотирнадцять мереж Брава; що серед усіх кристалічних мереж вони є найосновнішими.

Кубічний

У кубі всі сторони і кути рівні. Таким чином, у цій одиничній комірці виконується наступне:

a = b = c

α = β = γ = 90º

Є три кубічні одиничні комірки: прості або примітивні, центровані на тілі (ОЦК), центровані на гранях (ГЦК). Відмінності полягають у тому, як розподіляються точки (атоми, іони або молекули) і кількість їх.

Яка з цих клітин є найбільш компактною? Той, обсяг якого більше зайнятий точками: кубічний центрирован на гранях. Зверніть увагу, що якщо ми спочатку замінили точки для кішок і кіз, вони не будуть обмежені однією клітиною; вони належать до кількох і поділяються ними. Знову ж таки, це були б частини G або C.

Кількість одиниць

Якщо кішки або кози були у вершинах, то вони були б розділені 8 унітарними клітинами; тобто кожна клітинка матиме 1/8 G або C. Зібрати або уявити 8 кубів, у двох стовпцях по два рядки, для візуалізації.

Якби кішки або кози знаходилися на обличчях, то їх розділяли лише 2 одиниці. Щоб побачити це, просто покладіть два кубики разом.

З іншого боку, якщо кішка або коза знаходилися в центрі куба, вони належали б до однієї єдиної осередки; те ж саме відбувається з коробками головного зображення, коли концепція наближалася.

Сказане тоді вище, в межах простої кубічної осередки у вас є a одиниця або ретикулярна точка, оскільки вона має 8 вершин (1/8 x 8 = 1). Для кубічної комірки з центром на тілі ми маємо: 8 вершин, які дорівнюють атому, і точку або одиницю в центрі; отже, там два одиниць.

А для кубічної клітинки, центрованої на гранях, ми маємо: 8 вершин (1) і шість граней, де в яких розділяється половина кожної точки або одиниці (1/2 x 6 = 3); тому вона має чотири одиниць.

Тетрагональ

Подібні коментарі можна зробити щодо елементарної комірки для тетрагональної системи. Його структурні параметри такі:

a = b ≠ c

α = β = γ = 90º

Орторомбічний

Параметри для орторомбічної комірки:

a ≠ b ≠ c

α = β = γ = 90º

Моноклінна

Параметри для моноклінної клітини:

a ≠ b ≠ c

α = γ = 90º; β ≠ 90º

Трикліни

Параметри для триклінової клітини:

a ≠ b ≠ c

α ≠ β ≠ γ ≠ 90º

Шестигранна

Параметри гексагональної комірки:

a = b ≠ c

α = β = 90º; γ ≠ 120º

Власне, клітина є третьою частиною гексагональної призми.

Тригональний

І, нарешті, параметри тригональної комірки:

a = b = c

α = β = γ ≠ 90º

Список літератури

1. Уіттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія (8-е изд.). CENGAGE Навчання P 474-477.
2. Shiver & Atkins. (2008). Неорганічна хімія (Четверте видання). Mc Graw Hill.
3. Вікіпедія. (2019). Примітивна клітина. Отримано з: en.wikipedia.org
4. Брайан Стефані. (2019). Одинична клітина: параметри решітки та кубічні структури. Дослідження. Отримано з: study.com
5. Академічний ресурсний центр. (s.f.). Кристалічні структури. [PDF] Технологічний інститут Іллінойсу. Отримано з: web.iit.edu
6. Белфорд Роберт. (7 лютого 2019). Кристалічні решітки та одиничні комірки. Хімія Libretexts. Отримано з: chem.libretexts.org