- Struktur
- Enhedscelle
- typer
- I henhold til dets krystallinske system
- I henhold til dets kemiske karakter
- eksempler
- K
- NaCl (kubisk system)
- ZnS (wurtzite, hexagonal system)
- CuO (monoklinisk system)
- Referencer
Den krystallinske struktur er en af de faste tilstande, som atomer, ioner eller molekyler kan optage i naturen, hvilket er kendetegnet ved at have en høj rumlig orden. Med andre ord er dette bevis på den "corpuskulære arkitektur", der definerer mange kroppe med glasagtige og skinnende optrædener.
Hvad fremmer eller hvilken styrke er ansvarlig for denne symmetri? Partiklerne er ikke alene, men interagerer med hinanden. Disse interaktioner forbruger energi og påvirker stabiliteten af faste stoffer, så partiklerne søger at rumme sig selv for at minimere dette energitab.
Så deres iboende natur fører dem til at placere sig selv i det mest stabile rumlige arrangement. F.eks. Kan dette være det, hvor frastødningerne mellem ioner med lige store ladninger er minimale, eller hvor nogle atomer - så som metalliske - også optager det størst mulige volumen i deres emballage.
Ordet "krystal" har en kemisk betydning, der kan forkert repræsenteres for andre kroppe. Kemisk henviser det til en ordnet struktur (mikroskopisk), som for eksempel kan bestå af DNA-molekyler (en DNA-krystal).
Det er imidlertid populært misbrugt at henvise til enhver glasagtig genstand eller overflade, såsom spejle eller flasker. I modsætning til ægte krystaller består glas af en amorf (forstyrret) struktur af silikater og mange andre additiver.
Struktur
På billedet ovenfor illustreres nogle smaragdperler. Ligesom disse udviser mange andre mineraler, salte, metaller, legeringer og diamanter en krystallinsk struktur; men hvilket forhold har dens rækkefølge til symmetri?
Hvis en krystal, hvis partikler kan observeres med det blotte øje, anvendes symmetrioperationer (vend den, drej den i forskellige vinkler, reflekterer den i et plan osv.), Vil det blive vist, at den forbliver intakt i alle rumdimensioner.
Det modsatte sker for et amorft fast stof, hvorfra forskellige ordrer opnås ved at underkaste det en symmetrioperation. Desuden mangler det strukturelle gentagelsesmønstre, som viser tilfældigheden i fordelingen af dens partikler.
Hvad er den mindste enhed, der udgør det strukturelle mønster? I det øverste billede er det krystallinske faste stof symmetrisk i rummet, mens det amorfe ikke er.
Hvis firkanter blev tegnet for at omslutte orange kugler og symmetrioperationer blev anvendt på dem, kunne det konstateres, at de genererer andre dele af krystallen.
Ovenstående gentages med mindre og mindre firkanter indtil man finder den, der er asymmetrisk; den der forud for den i størrelse er pr. definition enhedscellen.
Enhedscelle
Enhedscellen er det minimale strukturelle ekspression, der tillader fuldstændig reproduktion af det krystallinske faste stof. Fra dette er det muligt at samle glasset ved at bevæge det i alle retninger i rummet.
Det kan betragtes som en lille skuffe (bagagerum, spand, beholder osv.), Hvor partiklerne repræsenteret af kugler placeres efter et fyldningsmønster. Dimensionerne og geometrierne i denne boks afhænger af længderne af dens akser (a, b og c) såvel som vinklerne mellem dem (α, β og γ).
Den enkleste af alle enhedsceller er den enkle kubiske struktur (øverste billede (1)). I dette optager sfærernes centrum hjørnerne af terningen, fire ved dens basis og fire i loftet.
I dette arrangement optager kuglerne kun 52% af terningens samlede volumen, og da naturen afskrækker et vakuum, vedtager ikke mange forbindelser eller elementer denne struktur.
Men hvis kuglerne er arrangeret i den samme terning på en sådan måde, at man optager midten (kubik centreret i kroppen, bcc), vil der være en mere kompakt og effektiv pakning (2). Nu optager sfærer 68% af det samlede volumen.
På den anden side, i (3) er der ingen sfære, der optager midten af terningen, men midten af dens ansigter gør det, og de besætter alle op til 74% af det samlede volumen (ansigt-centreret kubik, cc).
Det kan således forstås, at for den samme terning kan andre arrangementer opnås, der varierer måden, hvorpå kuglerne er pakket (ioner, molekyler, atomer osv.).
typer
Krystallstrukturer kan klassificeres i henhold til deres krystalsystemer eller den kemiske natur af deres partikler.
For eksempel er det kubiske system det mest almindelige af alle, og mange krystallinske faste stoffer styres af det; dette samme system gælder imidlertid både for ioniske og metalliske krystaller.
I henhold til dets krystallinske system
I det forrige billede er de syv vigtigste krystalsystemer repræsenteret. Det kan bemærkes, at der faktisk er fjorten af disse, der er produktet af andre former for emballering til de samme systemer og udgør Bravais-netværk.
Fra (1) til (3) er krystaller med kubiske krystalsystemer. I (2) observeres det (af de blå striber), at kuglen i midten og hjørnerne interagerer med otte naboer, så kuglerne har et koordinationsnummer på 8. Og i (3) er koordinationsnummeret 12 (for at se det skal du kopiere terningen i en hvilken som helst retning).
Elementerne (4) og (5) svarer til enkle og ansigt-centrerede tetragonale systemer. I modsætning til den kubiske, er dens c-akse længere end a- og b-akserne.
Fra (6) til (9) er de orthorhombiske systemer: fra enkle og centrerede på baserne (7), til dem, der er centreret på kroppen og på ansigter. I disse α, β og γ er 90 °, men alle siderne har forskellige længder.
Figurerne (10) og (11) er de monokliniske krystaller, og (12) er den trikliniske, den sidste med uligheder i alle dens vinkler og akser.
Elementet (13) er det rhombohedrale system, analogt med det kubiske, men med en vinkel γ, der er forskellig fra 90º. Endelig er der de hexagonale krystaller
Forskydningerne af elementerne (14) stammer fra det sekskantede prisme, der spores af de grønne prikkede linjer.
I henhold til dets kemiske karakter
- Hvis krystallerne udgøres af ioner, så de er ioniske krystaller til stede i salte (NaCl, CaSO 4, CuCI 2, KBr, etc.)
- Molekyler som glukoseform (når de kan) molekylære krystaller; i dette tilfælde de berømte sukkerkrystaller.
- Atomer, hvis bindinger i det væsentlige er kovalente, danner kovalente krystaller. Sådanne er tilfældet med diamant eller siliciumcarbid.
- Ligeledes danner metaller som guld kompakte kubiske strukturer, der udgør metalliske krystaller.
eksempler
K
NaCl (kubisk system)
ZnS (wurtzite, hexagonal system)
CuO (monoklinisk system)
Referencer
- Quimitube. (2015). Hvorfor "krystaller" ikke er krystaller. Hentet den 24. maj 2018 fra: quimitube.com
- Pressbooks. 10.6 Gitterstrukturer i krystallinske faste stoffer. Hentet 26. maj 2018 fra: opentextbc.ca
- Crystal Structures Academic Resource Center.. Hentet den 24. maj 2018 fra: web.iit.edu
- Ming. (2015, 30. juni). Typer krystalkonstruktioner. Hentet den 26. maj 2018 fra: crystalvisions-film.com
- Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (31. januar 2018). Typer af krystaller. Hentet 26. maj 2018 fra: thoughtco.com
- KHI. (2007). Krystallinske strukturer. Hentet den 26. maj 2018 fra: folk.ntnu.no
- Paweł Maliszczak. (25. april 2016). Rough smaragdkrystaller fra Panjshir Valley Afghanistan.. Hentet den 24. maj 2018 fra: commons.wikimedia.org
- Napy1kenobi. (26. april 2008). Bravais gitter.. Hentet 26. maj 2018 fra: commons.wikimedia.org
- Bruger: Sbyrnes321. (21. november 2011). Krystallinsk eller amorf.. Hentet 26. maj 2018 fra: commons.wikimedia.org