Структура на структурата, типове и примери



на кристална структура Това е едно от твърдите състояния, които атомите, йоните или молекулите могат да приемат в природата, което се характеризира с висока пространствена подредба. С други думи, това е доказателство за "корпускуларната архитектура", която определя много тела с ярки и стъкловидни изяви..

Какво насърчава или каква сила е отговорна за тази симетрия? Частиците не са сами, а си взаимодействат. Тези взаимодействия консумират енергия и влияят на стабилността на твърдите частици, така че частиците се стремят да се настанят, за да се сведе до минимум тази загуба на енергия..

Тогава присъщата им природа ги кара да се поставят в най-стабилната пространствена подредба. Например, това може да бъде там, където отблъскванията между йони със същите заряди са минимални, или където също така някои атоми - като металните - заемат възможно най-голям обем в техните опаковки..

Думата "кристал" има химически смисъл, който може да бъде представен погрешно за други органи. Химически, той се отнася до подредена структура (микроскопски), която например може да се състои от ДНК молекули (ДНК кристал)..

Обаче, той е използван за злоупотреба, за да се отнасят до всеки предмет или стъклена повърхност, като огледала или бутилки. За разлика от истинските кристали, стъклото се състои от аморфна (разхвърлян) структура на силикати и много други добавки.

индекс

  • 1 Структура
    • 1.1
  • 2 вида
    • 2.1 Според кристалната си система
    • 2.2 Според химическата си същност
  • 3 Примери
    • 3.1 K2Cr2O7 (триклинна система)
    • 3.2 NaCl (кубична система)
    • 3.3 ZnS (wurtzite, хексагонална система)
    • 3.4 CuO (моноклинна система)
  • 4 Препратки

структура

В горното изображение са показани някои скъпоценни камъни от изумруди. Също като тези много други минерали, соли, метали, сплави и диаманти показват кристална структура; Но каква е връзката между нейното подреждане и симетрия??

Ако кристал, чиито частици може да се наблюдава с просто око, се прилага операция на симетрия (инвертира се, завърта го под различни ъгли, отразява се в равнина и т.н.), след което се установява, че остава непокътната във всички размери на пространството.

Обратното настъпва за аморфно твърдо вещество, от което се получават различни подреждания чрез подлагане на операцията на симетрия. Освен това липсват структурни повторения, които демонстрират случайното разпределение на неговите частици.

Коя е най-малката единица, която съставя структурния модел? В горното изображение кристалното твърдо вещество е симетрично в пространството, а аморфното - не.

Ако нарисувате някои квадрати, които обхващат оранжевите сфери и прилагате операциите на симетрия, ще откриете, че те генерират други части на кристала.

Предишното нещо се повтаря с по-малки и по-малки квадрати, докато се намери този, който е асиметричен; тази, която я предхожда по размер, по дефиниция е единичната клетка.

Единична килия

Единната клетка е минималната структурна експресия, която позволява пълното размножаване на кристалното твърдо вещество. От това е възможно да се сглоби кристалът, като се движи във всички посоки на пространството.

Тя може да се разглежда като малко чекмедже (багажник, кофа, контейнер и т.н.), където частиците, представени от сфери, се поставят след модел на пълнене. Размерите и геометрията на тази кутия зависят от дължините на осите му (a, b и c), както и от ъглите между тях (α, β и γ)..

Най-простата от всички единични клетки е тази на простата кубична структура (отгоре изображение (1)). В този център на сферите заемат ъглите на куба, поставяйки четири в основата и четири на покрива.

При това подреждане сферите едва заемат 52% от общия обем на куба, и тъй като природата не се поддава на вакуум, няма много съединения или елементи, които да приемат тази структура..

Обаче, ако сферите са подредени в един и същ куб по такъв начин, че да заемат центъра (кубичен центриран върху тялото, bcc), тогава ще има по-компактна и ефективна опаковка (2). Сега сферите заемат 68% от общия обем.

От друга страна, в (3) нито една сфера не заема центъра на куба, а центъра на лицата им, и всички те заемат до 74% от общия обем (кубичен центриран по лицата, cpp).

По този начин може да се види, че за една и съща куба могат да се получат други устройства, които променят начина на опаковане на сферите (йони, молекули, атоми и т.н.)..

тип

Кристалните структури могат да се класифицират според техните кристални системи или химическата природа на техните частици.

Например, кубичната система е най-често срещаната от всички и много кристални твърди вещества се управляват от нея; същата система обаче се прилага както за йонните кристали, така и за металните кристали.

Според неговата кристална система

В предишното изображение са представени седемте основни кристални системи. Може да се отбележи, че в действителност има четиринадесет от тях, които са продукт на други форми на опаковане за едни и същи системи и съставляват мрежите на Брава..

От (1) до (3) са кристалите с кубични кристални системи. В (2) се наблюдава (чрез сините ивици), че сферата на центъра и тази на ъглите взаимодействат с осем съседи, така че сферите имат координатен номер 8. А в (3) координационният номер е 12 (за да го видите, трябва да дублирате куба във всяка посока).

Елементите (4) и (5) съответстват на простите тетрагонални системи и са центрирани върху лицата. За разлика от кубиката, нейната ос c е по-дълга от осите a и b.

От (6) до (9) са орторомбичните системи: от простото и центрирано на основите (7), до онези, центрирани по тялото и по лицата. При тях α, β и γ са 90º, но всички страни са с различна дължина.

Фигури (10) и (11) са моноклинни кристали и (12) е триклина, представяща последните неравенства във всичките ъгли и оси..

Елементът (13) е ромбоедричната система, аналогична на кубичната, но с ъгъл γ, различен от 90 °. Накрая има хексагонални кристали

Преместванията на елементите (14) идват от шестоъгълната призма, проследена от пунктираните линии на зелено.

Според химическата си природа

- Ако кристалите се образуват от йони, то те са йонни кристали, присъстващи в солите (NaCl, CaSO4, CuCl2, KBr и др.)

- Молекули като глюкозна форма (когато е възможно) молекулярни кристали; в този случай, известните кристали на захарта.

- Атоми, чиито връзки са основно ковалентни, образуват ковалентни кристали. Такива са случаите на диамант или силициев карбид.

- Също така, метали като злато образуват компактни кубични структури, които са метални кристали.

Примери

K2Cr2О7 (триклинична система)

NaCl (кубична система)

ZnS (wurtzite, хексагонална система)

CuO (моноклинна система)

препратки

  1. Quimitube. (2015). Защо "кристалите" не са кристали. Възстановен на 24 май 2018 г. от: quimitube.com
  2. Pressbooks. 10.6 Решетъчни структури в кристални твърди вещества. Възстановен на 26 май 2018 г. от: opentextbc.ca
  3. Кристални структури Академичен ресурсен център. [PDF]. Възстановен на 24 май 2018 г. от: web.iit.edu
  4. Мин. (30 юни 2015 г.). Видове кристални структури. Възстановен на 26 май, 2018 г. от: crystalvisions-film.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31 януари, 2018 г.). Видове кристали. Възстановен на 26 май, 2018 г. от: thoughtco.com
  6. KHI. (2007). Кристални структури. Възстановен на 26 май 2018 г. от: folk.ntnu.no
  7. Paweł Maliszczak. (25 април 2016 г.). Груби смарагдови кристали от долината Панджир в Афганистан. [Фигура]. Възстановен на 24 май 2018 г. от: commons.wikimedia.org
  8. Napy1kenobi. (26 април 2008 г.). Решетки на Брава. [Фигура]. Възстановен на 26 май 2018 г. от: commons.wikimedia.org
  9. Потребител: Sbyrnes321. (21 ноември 2011 г.). Кристален или аморфен. [Фигура]. Възстановен на 26 май 2018 г. от: commons.wikimedia.org