Структура структури, типи і приклади



The кристалічна структура Це одне з твердих станів, які атоми, іони або молекули можуть приймати в природі, що характеризується високим просторовим розташуванням. Іншими словами, це свідчить про "корпускулярну архітектуру", яка визначає багато тіл з яскравими і склоподібними виступами.

Що сприяє або яка сила відповідає за цю симетрію? Частинки не самотні, а взаємодіють один з одним. Ці взаємодії споживають енергію і впливають на стабільність твердих тіл, так що частинки прагнуть пристосуватися до мінімуму цієї втрати енергії.

Потім їхня внутрішня природа спонукає їх поставити себе в найбільш стійке просторове розташування. Наприклад, це може бути там, де відштовхування між іонами з однаковими зарядами є мінімальними, або де також деякі атоми, подібні металевим, займають максимально можливий об'єм в їх упаковці..

Слово "кристал" має хімічний сенс, який може бути спотворений для інших органів. Хімічно це відноситься до впорядкованої структури (мікроскопічно), яка, наприклад, може складатися з молекул ДНК (кристала ДНК).

Тим не менш, він поширений зловживання для позначення будь-якого об'єкта або склоподібної поверхні, наприклад, дзеркал або пляшок. На відміну від справжніх кристалів, скло складається з аморфної (брудної) структури силікатів і багатьох інших добавок.

Індекс

  • 1 Структура
    • 1.1
  • 2 типи
    • 2.1 За своєю кристалічною системою
    • 2.2 За своєю хімічною природою
  • 3 Приклади
    • 3.1 K2Cr2O7 (триклінна система)
    • 3.2 NaCl (кубічна система)
    • 3.3 ZnS (вюрцит, гексагональна система)
    • 3.4 CuO (моноклінна система)
  • 4 Посилання

Структура

У верхньому зображенні зображені деякі дорогоцінні камені смарагдів. Подібно до них, багато інших мінералів, солей, металів, сплавів і алмазів мають кристалічну структуру; Але яке співвідношення між її впорядкованістю і симетрією??

Якщо кристал, частинки якого можна було б спостерігати неозброєним оком, застосовують операції симетрії (інвертувати, обертати його під різними кутами, відображати його в площині тощо), то буде виявлено, що вона залишається неушкодженою у всіх вимірах простору.

Протилежне відбувається для аморфного твердого тіла, з якого отримують різні впорядкування, піддаючи його операції симетрії. Крім того, їй не вистачає структурних закономірностей повторення, що демонструє випадковий розподіл його частинок.

Що таке найменша одиниця, що складає структуру? У верхньому зображенні кристалічне тверде тіло симетричне в просторі, а аморфне - не.

Якщо ви намалюєте деякі квадратики, які охоплюють помаранчеві сфери і застосовуєте операції симетрії, ви виявите, що вони генерують інші частини кристала.

Попередня річ повторюється з меншими і меншими квадратами, до тих пір, поки не буде знайдено асиметричне; той, який передує його за розміром, за визначенням, є одиничною.

Унітарна клітина

Унітарна клітина є мінімальною структурною експресією, що дозволяє повне відтворення кристалічного твердого речовини. З цього можна зібрати кристал, переміщаючи його у всіх напрямках простору.

Його можна розглядати як невеликий ящик (стовбур, ковш, контейнер тощо), де частинки, представлені сферами, розміщуються за шаблоном заповнення. Розміри і геометрія цього вікна залежать від довжин його осей (a, b і c), а також кутів між ними (α, β і γ)..

Найпростішим з усіх одиничних осередків є прості кубічні структури (верхнє зображення (1)). При цьому центр кулі займає кути куба, розміщуючи чотири на його базі і чотири на даху.

При такому розташуванні сфери ледь не займають 52% від загального обсягу куба, і оскільки природа не схильна до вакууму, не існує багато сполук або елементів, які б прийняли цю структуру..

Однак, якщо сфери розташовані в одному кубі таким чином, що один займає центр (кубічний центрований на тілі, ОЦК), то більш компактна і ефективна упаковка буде доступна (2). Зараз сфери займають 68% від загального обсягу.

З іншого боку, в (3) жодна сфера не займає центр куба, а центр їх граней, і всі вони займають до 74% від загального обсягу (кубічний центрований на гранях, cpp).

Таким чином, видно, що для одного куба можуть бути отримані інші пристрої, що змінюють спосіб упаковування сфер (іони, молекули, атоми тощо)..

Типи

Кристалічні структури можуть бути класифіковані відповідно до їх кристалічних систем або хімічної природи їх частинок.

Наприклад, кубічна система є найпоширенішою з усіх, і багато кристалічних твердих речовин керуються нею; однак ця система застосовується як до іонних кристалів, так і до кристалів металів.

За своєю кристалічною системою

На попередньому зображенні представлені сім основних кристалічних систем. Можна помітити, що насправді їх чотирнадцять, які є продуктом інших форм упаковки для тих самих систем і складають мережі Bravais..

З (1) до (3) - кристали з кубічними кристалічними системами. У (2) спостерігається (синіми смугами), що сфера центру і кути взаємодіють з вісьмома сусідами, так що сфери мають координаційне число 8. А в (3) координаційне число: 12 (щоб побачити його потрібно дублювати куб у будь-якому напрямку).

Елементи (4) і (5) відповідають простим тетрагональним системам і зосереджені на гранях. На відміну від кубічного, його вісь c довше осей a та b.

З (6) до (9) є орторомбічні системи: від простого і центрованого на підставах (7), до центрів на тілі і на гранях. У цих α, β і γ 90º, але всі сторони мають різну довжину.

Фігури (10) і (11) є моноклінними кристалами, а (12) - триклінової, що представляє останні нерівності у всіх її кутах і осях.

Елемент (13) - ромбоедрична система, аналогічна кубічній, але з кутом γ, відмінним від 90º. Нарешті є гексагональні кристали

Зсуви елементів (14) походять з гексагональної призми, простежуваної пунктирними лініями зеленого кольору.

За своєю хімічною природою

- Якщо кристали утворюються іонами, то вони є іонними кристалами, присутніми в солях (NaCl, CaSO4, CuCl2, KBr і т.д.)

- Молекули, такі як глюкоза, утворюють (по можливості) молекулярні кристали; в даному випадку знамениті кристали цукру.

- Атоми, зв'язки яких істотно ковалентно утворюють ковалентні кристали. Такі випадки алмазу або карбіду кремнію.

- Крім того, такі метали, як золото, утворюють компактні кубічні структури, які є металевими кристалами.

Приклади

K2Cr2O7 (триклінічна система)

NaCl (кубічна система)

ZnS (вюрцит, гексагональна система)

CuO (моноклінна система)

Список літератури

  1. Quimitube (2015). Чому "кристали" не є кристалами. Отримано 24 травня 2018 р. З: quimitube.com
  2. Прес-книжки 10.6 Структури решітки в кристалічних твердих тілах. Отримано 26 травня 2018 р. З: opentextbc.ca
  3. Академічний ресурсний центр "Кристалічні структури". [PDF] Отримано 24 травня 2018 р. З: web.iit.edu
  4. Мін. (30 червня 2015 р.). Типи кристалічних структур. Отримано 26 травня 2018 року від: crystalvisions-film.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31 січня 2018 р.). Види кристалів. Отримано 26 травня 2018 року з: thoughtco.com
  6. KHI. (2007). Кристалічні структури. Отримано 26 травня 2018 р., З: folk.ntnu.no
  7. Paweł Maliszczak. (25 квітня 2016 р.). Грубі смарагдові кристали з долини Панджшир в Афганістані. [Малюнок] Отримано 24 травня 2018 року від: commons.wikimedia.org
  8. Napy1kenobi. (26 квітня 2008 р.) Грати Брава. [Малюнок] Отримано 26 травня 2018 року від: commons.wikimedia.org
  9. Користувач: Sbyrnes321. (21 листопада 2011 р.) Кристалічний або аморфний. [Малюнок] Отримано 26 травня 2018 року від: commons.wikimedia.org