Struktuuri kristallstruktuur, tüübid ja näited



The kristallstruktuur Üheks tahkeks osaks on, et aatomid, ioonid või molekulid võivad looduses omaks võtta, mida iseloomustab kõrge ruumiline paigutus. Teisisõnu, see on tõestus "korpuskesta arhitektuurist", mis määratleb palju kehasid, millel on heledad ja klaasjad välimused.

Mis selle sümmeetria eest vastutab või milline jõud on vastutav? Osakesed ei ole üksi, vaid suhtlevad omavahel. Need interaktsioonid tarbivad energiat ja mõjutavad tahkete ainete stabiilsust, nii et osakesed püüavad seda energiakadu minimeerida..

Seejärel viivad nende olemuselt nad end kõige stabiilsemasse ruumilisse paigutusse. Näiteks võib see olla koht, kus samade laengutega ioonide vahelised tõuked on minimaalsed või kui ka mõned aatomid, nagu metallid, pakuvad oma pakendis suurimat võimalikku mahtu.

Sõnal "kristall" on keemiline tähendus, mida võib teiste asutuste jaoks valesti esitada. Keemiliselt viitab see tellitud struktuurile (mikroskoopiliselt), mis võib koosneda näiteks DNA molekulidest (DNA kristallidest)..

Sellegipoolest on see väärkasutatud igasuguse objekti või klaaspinna, näiteks peeglite või pudelite puhul. Erinevalt tõelistest kristallidest koosneb klaas silikaatide ja paljude teiste lisandite amorfsest (räpane) struktuurist.

Indeks

  • 1 Struktuur
    • 1.1 Ühtne rakk
  • 2 tüüpi
    • 2.1 Vastavalt kristalsele süsteemile
    • 2.2 Vastavalt selle keemilisele iseloomule
  • 3 Näited
    • 3.1 K2Cr2O7 (trikliiniline süsteem)
    • 3,2 NaCl (kuupmeetri süsteem)
    • 3.3 ZnS (wurtzite, kuusnurkne süsteem)
    • 3.4 CuO (monokliiniline süsteem)
  • 4 Viited

Struktuur

Ülemises pildis on illustreeritud mõned smaragdide kalliskivid. Nagu nendel, on paljudel teistel mineraalidel, sooladel, metallidel, sulamitel ja teemantidel kristalliline struktuur; Aga milline on selle tellimise ja sümmeetria suhe??

Kui kristall, mille osakesi võib näha palja silmaga, rakendatakse sümmeetriaoperatsioonides (inverteeritakse, pööratakse seda erinevatel nurkadel, peegeldatakse seda tasapinnas jne), siis leitakse, et see jääb puutumata kõigis ruumimõõtmetes.

Vastupidine on amorfse tahke aine puhul, millest saadakse erinevad järjekorrad sümmeetriaoperatsiooniga. Lisaks sellele puuduvad need struktuurilised kordumismustrid, mis näitavad selle osakeste juhuslikku jaotust.

Mis on väikseim üksus, mis moodustab struktuuri? Ülemises pildis on kristalliline tahkis ruumis sümmeetriline, samas kui amorfne ei ole.

Kui joonistate oranžseid sfääre sisaldavaid ruutu ja rakendate sümmeetrilisi toiminguid, leiad, et nad loovad kristalli teisi osi.

Eelmist asja korratakse väiksemate ja väiksemate ruutudega, kuni leidub see, mis on asümmeetriline; see, mis eelneb selle suurusele, on oma olemuselt ühikrakk.

Unitary cell

Ühtne rakk on minimaalne struktuurne ekspressioon, mis võimaldab kristalse tahke aine täielikku reprodutseerimist. Sellest on võimalik kristallid kokku panna, liigutades seda kõikidesse ruumi suundadesse.

Seda võib pidada väikesteks sahtliteks (pagasiruumi, ämber, mahuti jne), kus kerakujulised osakesed on paigutatud täitemustri järel. Selle kasti mõõtmed ja geomeetriad sõltuvad selle telgede pikkustest (a, b ja c), samuti nende vahelistest nurkadest (α, β ja γ).

Kõige lihtsam on kõigi üksuste rakkude puhul lihtne kuubikstruktuur (ülemine pilt (1)). Sellega on kerade keskel kuubiku nurgad, asetades neli alusele ja neli katusele.

Selles paigutuses ei ole kerad vaevu 52% kuubiku kogumahust ja kuna loodus on vaakumi vastu, ei ole palju sellist struktuuri omavaid ühendeid või elemente..

Kui aga sfäärid on paigutatud samasse kuubi nii, et see asub keskel (kuubiku keskele, bcc), siis on saadaval kompaktsem ja tõhusam pakend (2). Nüüd moodustavad sfäärid 68% kogumahust.

Teisest küljest (3) ei võta ükski sfäär kuubiku keskpunkti, vaid nende näo keskpunkti ja kõik moodustavad kuni 74% kogumahust (kuupmeetri keskel näol, ccp).

Seega võib näha, et sama kuubi jaoks on võimalik saada teisi korraldusi, mis muudavad sfääride pakendamise viisi (ioonid, molekulid, aatomid jne)..

Tüübid

Kristallstruktuure võib klassifitseerida nende kristalsete süsteemide või nende osakeste keemilise olemuse järgi.

Näiteks on kuupmeetri süsteem kõige levinum ja sellest juhitakse paljusid kristallilisi tahkeid aineid; sama süsteem kehtib aga nii ioonkristallide kui ka metallkristallide kohta.

Vastavalt selle kristalsele süsteemile

Eelmises pildis on esindatud seitse peamist kristalset süsteemi. Võib täheldada, et tegelikult on neist 14, mis on samade süsteemide muude pakendite ja Bravais'i võrkude tootmiseks..

(1) kuni (3) on kuubikristantssüsteemidega kristallid. Punktis (2) täheldatakse (siniste triipudega), et keskuse ja nurkade sfäär on omavahel seotud kaheksa naabriga, nii et sfääridel on koordineerimisnumber 8. Ja (3) on koordinaatide number 12 (selleks, et näha seda, peate kuubi dubleerima mis tahes suunas).

Elemendid (4) ja (5) vastavad lihtsatele tetragonaalsetele süsteemidele ja keskivad nägu. Erinevalt kuupmeetrist on selle c-telg pikem kui a- ja b-telgedel.

Alates (6) kuni (9) on ortorombilised süsteemid: lihtsatelt ja alustest (7) tsentreeritud, kuni keha keskele ja näodele. Nendes α, β ja γ on 90º, kuid kõik küljed on erineva pikkusega.

Joonised (10) ja (11) on monokliinilised kristallid ja (12) on trikliinik, mis kujutab viimast ebavõrdsust kõigis selle nurkades ja telgedes.

Element (13) on romboedriline süsteem, mis on analoogne kuubikuga, kuid mille nurk γ erineb 90º-st. Lõpuks on kuusnurksed kristallid

Elementide (14) nihked pärinevad kuuskantse prismaga, mis on jäljendatud punktiirjoonega.

Vastavalt selle keemilisele olemusele

- Kui kristallid moodustuvad ioonide poolt, siis on need sooladena esinevad ioonsed kristallid (NaCl, CaSO4, CuCl2, KBr jne)

- Molekulid nagu glükoosi vorm (kui võimalik) molekulaarsed kristallid; sel juhul kuulsad suhkrukristallid.

- Aatomid, mille sidemed on põhiliselt kovalentsed, moodustavad kovalentsed kristallid. Sellised on teemandi või ränikarbiidi juhtumid.

- Samuti moodustavad metallid nagu kuld kompaktsed kuubikud, mis on metallkristallid.

Näited

K2Kr2O7 (trikliiniline süsteem)

NaCl (kuupmeetri süsteem)

ZnS (wurtzite, kuusnurkne süsteem)

CuO (monokliiniline süsteem)

Viited

  1. Quimitube (2015). Miks "kristallid" ei ole kristallid. Välja otsitud 24. mail 2018 alates: quimitube.com
  2. Pressiraamatud 10.6 Kristalliliste tahkete võre struktuurid. Välja otsitud 26. mail 2018 kellelt: opentextbc.ca
  3. Kristallstruktuuride akadeemiline ressursikeskus. [PDF] Välja otsitud 24. mail 2018 alates: web.iit.edu
  4. Ming. (30. juuni 2015). Kristallide tüübid. Välja otsitud 26. mail 2018 kellelt: crystalvisions-film.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31. jaanuar 2018). Kristallide tüübid. Välja otsitud 26. mail 2018, alates: thinkco.com
  6. KHI. (2007). Kristallilised struktuurid. Välja otsitud 26. mail 2018, alates: folk.ntnu.no
  7. Paweł Maliszczak. (25. aprill 2016). Karmid smaragdikristallid Panjshiri orust Afganistanist. [Joonis] Välja otsitud 24. mail 2018 alates: commons.wikimedia.org
  8. Napy1kenobi. (26. aprill 2008). Bravais'i võre. [Joonis] Välja otsitud 26. mail 2018 kellelt: commons.wikimedia.org
  9. Kasutaja: Sbyrnes321. (21. november 2011). Kristalne või amorfne. [Joonis] Välja otsitud 26. mail 2018 kellelt: commons.wikimedia.org