Структура Кристаллическая структура, типы и примеры



кристаллическая структура Это одно из твердых состояний, которое атомы, ионы или молекулы могут принять в природе, которое характеризуется высоким пространственным расположением. Другими словами, это свидетельствует о «корпускулярной архитектуре», которая определяет многие тела с ярким и стекловидным внешним видом..

Что способствует или какая сила отвечает за эту симметрию? Частицы не одиноки, а взаимодействуют друг с другом. Эти взаимодействия потребляют энергию и влияют на стабильность твердых частиц, так что частицы стремятся приспособиться к себе, чтобы минимизировать эту потерю энергии.

Затем их внутренняя природа приводит их к тому, что они оказываются в наиболее устойчивом пространственном расположении. Например, это может быть в том случае, когда отталкивания между ионами с одинаковыми зарядами минимальны, или когда некоторые атомы, например металлические, занимают максимально возможный объем в их упаковке..

Слово «кристалл» имеет химическое значение, которое может быть искажено для других тел. Химически это относится к упорядоченной структуре (микроскопически), которая, например, может состоять из молекул ДНК (кристалл ДНК).

Тем не менее, обычно неправильно используется для обозначения любого объекта или стеклянной поверхности, таких как зеркала или бутылки. В отличие от настоящих кристаллов, стекло состоит из аморфной (грязной) структуры силикатов и многих других добавок..

индекс

  • 1 структура
    • 1.1 Унитарная ячейка
  • 2 типа
    • 2.1 По своей кристаллической системе
    • 2.2 По своей химической природе
  • 3 примера
    • 3.1 K2Cr2O7 (триклинная система)
    • 3.2 NaCl (кубическая система)
    • 3.3 ZnS (вюрцит, гексагональная система)
    • 3.4 CuO (моноклинная система)
  • 4 Ссылки

структура

На верхнем изображении изображены некоторые драгоценные камни изумрудов. Подобно этому, многие другие минералы, соли, металлы, сплавы и алмазы имеют кристаллическую структуру; Но какова связь между его порядком и симметрией??

Если к кристаллу, частицы которого можно наблюдать невооруженным глазом, применяются операции симметрии (инвертировать, вращать его под разными углами, отражать его в плоскости и т. Д.), То будет обнаружено, что он остается неповрежденным во всех измерениях пространства.

Противоположное имеет место для аморфного твердого тела, из которого получают различные упорядочения, подвергая его операции симметрии. Кроме того, ему не хватает структурных шаблонов повторения, что демонстрирует случайное распределение его частиц..

Какая самая маленькая единица, которая составляет структурный образец? На верхнем изображении кристаллическое твердое тело симметрично в пространстве, а аморфное не.

Если вы нарисуете некоторые квадраты, которые окружают оранжевые сферы, и примените операции симметрии, вы обнаружите, что они генерируют другие части кристалла..

Предыдущая вещь повторяется с меньшими и меньшими квадратами, пока не будет найдена асимметричная; предшествующий ему по размеру, по определению, элементарная ячейка.

Унитарная ячейка

Унитарная ячейка - это минимальное структурное выражение, которое позволяет полностью воспроизвести кристаллическое твердое вещество. Из этого можно собрать кристалл, двигая его во всех направлениях пространства.

Его можно рассматривать как небольшой ящик (сундук, ведро, контейнер и т. Д.), В котором частицы, представленные сферами, размещаются по схеме заполнения. Размеры и геометрия этого ящика зависят от длины его осей (a, b и c), а также от углов между ними (α, β и γ).

Самая простая из всех элементарных ячеек - это простая кубическая структура (верхнее изображение (1)). При этом центр сфер занимает углы куба, размещая четыре в его основании и четыре на крыше.

При таком расположении сферы едва занимают 52% от общего объема куба, и поскольку природа не терпит вакуума, не так много соединений или элементов, которые принимают эту структуру.

Однако, если сферы расположены в одном и том же кубе таким образом, что он занимает центр (кубический центр на теле, ОЦК), то будет доступна более компактная и эффективная упаковка (2). Сейчас сферы занимают 68% от общего объема..

С другой стороны, в (3) ни одна сфера не занимает центр куба, но центр их граней, и все они занимают до 74% от общего объема (кубический центр на гранях, куб. См).

Таким образом, можно видеть, что для одного и того же куба могут быть получены другие схемы, варьирующие способ упаковки сфер (ионы, молекулы, атомы и т. Д.).

тип

Кристаллические структуры могут быть классифицированы в соответствии с их кристаллическими системами или химической природой их частиц.

Например, кубическая система является наиболее распространенной из всех, и многие кристаллические твердые вещества управляются из нее; однако эта же система применима как к ионным кристаллам, так и к металлическим кристаллам..

По своей кристаллической системе

На предыдущем изображении представлены семь основных кристаллических систем. Можно заметить, что на самом деле их четырнадцать, которые являются продуктом других форм упаковки для тех же систем и составляют сети Bravais..

От (1) до (3) приведены кристаллы с кубическими кристаллическими системами. В (2) наблюдается (по голубым полосам), что сфера центра и углы взаимодействуют с восемью соседями, так что сферы имеют координационное число 8. А в (3) координационное число равно 12 (чтобы увидеть его, нужно продублировать куб в любом направлении).

Элементы (4) и (5) соответствуют простым тетрагональным системам и центрированы на гранях. В отличие от кубики, ее ось c длиннее осей a и b.

От (6) до (9) - орторомбические системы: от простых и с центрами на основаниях (7) до тех, которые сосредоточены на теле и на гранях. В этих α, β и γ 90 °, но все стороны имеют разную длину.

Рисунки (10) и (11) представляют собой моноклинные кристаллы, а (12) - триклину, представляющую последние неравенства во всех ее углах и осях..

Элемент (13) представляет собой ромбоэдрическую систему, аналогичную кубической, но с углом γ, отличным от 90º. Наконец есть гексагональные кристаллы

Смещения элементов (14) образуют шестиугольную призму, отмеченную пунктирными линиями зеленого цвета..

По своей химической природе

- Если кристаллы образованы ионами, то они представляют собой ионные кристаллы, присутствующие в солях (NaCl, CaSO 4).4, CuCl2, KBr и т. Д.)

- Молекулы, такие как глюкоза, образуют (когда это возможно) молекулярные кристаллы; в этом случае знаменитые кристаллы сахара.

- Атомы, чьи связи являются по существу ковалентными, образуют ковалентные кристаллы. Таковы случаи алмаза или карбида кремния.

- Кроме того, металлы, такие как золото, образуют компактные кубические структуры, которые представляют собой металлические кристаллы..

примеров

К2Cr2О7 (триклинная система)

NaCl (кубическая система)

ZnS (вюрцит, гексагональная система)

CuO (моноклинная система)

ссылки

  1. Quimitube. (2015). Почему «кристаллы» не являются кристаллами. Получено 24 мая 2018 г. из: quimitube.com
  2. Pressbooks. 10.6. Решетчатые структуры в кристаллических телах. Получено 26 мая 2018 г. из: opentextbc.ca
  3. Академический ресурсный центр Crystal Structures. [PDF]. Получено 24 мая 2018 г. по адресу: web.iit.edu
  4. Мин. (30 июня 2015 г.). Типы Кристаллические Структуры. Получено 26 мая 2018 г. из: crystalvisions-film.com
  5. Хельменстин, Анна Мари, доктор философии (31 января 2018 г.). Типы кристаллов. Получено 26 мая 2018 г.
  6. НКГ. (2007). Кристаллические Структуры. Получено 26 мая 2018 г. из: folk.ntnu.no
  7. Павел Малищак. (25 апреля 2016 г.). Грубые изумрудные кристаллы из Панджширской долины Афганистан. [Рисунок]. Получено 24 мая 2018 г. с сайта commons.wikimedia.org
  8. Napy1kenobi. (26 апреля 2008 г.) Решетки Браве. [Рисунок]. Получено 26 мая 2018 г. с сайта commons.wikimedia.org.
  9. Пользователь: Sbyrnes321. (21 ноября 2011 г.) Кристаллический или аморфный. [Рисунок]. Получено 26 мая 2018 г. с сайта commons.wikimedia.org.