Δομή Κρυσταλλική δομή, τύποι και παραδείγματα

Το κρυσταλλική δομή Είναι μια από τις στερεές καταστάσεις που τα άτομα, τα ιόντα ή τα μόρια μπορούν να υιοθετήσουν στη φύση, η οποία χαρακτηρίζεται από την ύπαρξη μιας μεγάλης χωρικής διαμόρφωσης. Με άλλα λόγια, αυτό είναι μαρτυρία της "δομής της corpuscular" που ορίζει πολλά όργανα με φωτεινά και υαλώδη εμφάνιση.

Τι προωθεί ή ποια δύναμη είναι υπεύθυνη για αυτή τη συμμετρία; Τα σωματίδια δεν είναι μόνο, αλλά αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις καταναλώνουν ενέργεια και επηρεάζουν τη σταθερότητα των στερεών, έτσι ώστε τα σωματίδια να επιδιώκουν να προσαρμοστούν ώστε να ελαχιστοποιούν αυτήν την απώλεια ενέργειας.

Στη συνέχεια, οι εγγενείς φύσεις τους την οδηγούν να τοποθετηθούν στην πιο σταθερή χωροταξική διάταξη. Για παράδειγμα, αυτό μπορεί να είναι όπου οι απωθήσεις μεταξύ των ιόντων με τα ίδια φορτία είναι ελάχιστες ή όπου και μερικά άτομα - όπως τα μεταλλικά - καταλαμβάνουν τον μεγαλύτερο δυνατό όγκο στη συσκευασία τους.

Η λέξη "κρύσταλλο" έχει μια χημική έννοια που μπορεί να παραπλανηθεί για άλλα σώματα. Από χημική άποψη, αναφέρεται σε μια διατεταγμένη δομή (μικροσκοπικά) που, για παράδειγμα, μπορεί να αποτελείται από μόρια ϋΝΑ (κρυστάλλων ϋΝΑ).

Ωστόσο, είναι ευρέως κακή χρήση για αναφορά σε οποιοδήποτε αντικείμενο ή γυαλιστερή επιφάνεια, όπως καθρέφτες ή μπουκάλια. Σε αντίθεση με τους αληθινούς κρυστάλλους, το γυαλί αποτελείται από μια άμορφη (ακατάστατη) δομή από πυριτικά άλατα και πολλά άλλα πρόσθετα.

Ευρετήριο

• 1 Δομή
  • 1.1 Μονάδα κυττάρων
• 2 Τύποι
  • 2.1 Σύμφωνα με το κρυσταλλικό σύστημα
  • 2.2 Σύμφωνα με τη χημική της φύση
• 3 Παραδείγματα
  • 3.1 K2Cr2O7 (τρικλινικό σύστημα)
  • 3.2 NaCl (κυβικό σύστημα)
  • 3.3 ZnS (wurtzite, εξαγωνικό σύστημα)
  • 3.4 CuO (μονοκλινικό σύστημα)
• 4 Αναφορές

Δομή

Στην επάνω εικόνα απεικονίζονται μερικά πολύτιμα λίγα σμαράγδια. Ακριβώς όπως αυτά, πολλά άλλα μέταλλα, άλατα, μέταλλα, κράματα και διαμάντια εμφανίζουν κρυσταλλική δομή. Αλλά ποια είναι η σχέση μεταξύ παραγγελίας και συμμετρίας;?

Εάν ένα ποτήρι, τα οποία σωματίδια θα μπορούσαν να παρατηρηθεί με γυμνό μάτι, εφαρμόζεται πράξεις συμμετρία (ιμβερτοποιημένο, περιστρέφονται σε διαφορετικές γωνίες, αντανακλούν σε ένα επίπεδο, κλπ), τότε θα βρεθεί τα οποία παραμένουν ανέπαφα σε όλες τις χωρικές διαστάσεις.

Το αντίθετο συμβαίνει για ένα άμορφο στερεό, από το οποίο λαμβάνονται διαφορετικές παραγγελίες υποβάλλοντάς το σε μια λειτουργία συμμετρίας. Επιπλέον, στερείται διαρθρωτικών επαναληπτικών μοτίβων, γεγονός που αποδεικνύει την τυχαία κατανομή των σωματιδίων του.

Ποια είναι η μικρότερη μονάδα που αποτελεί το δομικό σχέδιο; Στην επάνω εικόνα το κρυσταλλικό στερεό είναι συμμετρικό στο διάστημα, ενώ το άμορφο δεν είναι.

Εάν σχεδιάσετε κάποια τετράγωνα που περικλείουν πορτοκαλί σφαίρες και εφαρμόζετε τις πράξεις συμμετρίας, θα διαπιστώσετε ότι παράγουν άλλα μέρη του κρυστάλλου.

Το προηγούμενο πράγμα επαναλαμβάνεται με μικρότερα και μικρότερα τετράγωνα, μέχρι να βρεθεί αυτό που είναι ασύμμετρο. αυτό που προηγείται σε μέγεθος είναι, εξ ορισμού, το κύτταρο μονάδας.

Ενιαίο κύτταρο

Το ενιαίο κύτταρο είναι η ελάχιστη δομική έκφραση που επιτρέπει την πλήρη αναπαραγωγή του κρυσταλλικού στερεού. Από αυτό είναι δυνατόν να συναρμολογηθεί ο κρύσταλλος, κινούμενος προς όλες τις κατευθύνσεις του χώρου.

Μπορεί να θεωρηθεί ως ένα μικρό συρτάρι (κορμός, κουβάς, δοχείο κλπ.) Όπου τα σωματίδια, που αντιπροσωπεύονται από σφαίρες, τοποθετούνται ακολουθώντας ένα σχέδιο πλήρωσης. Οι διαστάσεις και οι γεωμετρίες αυτού του κουτιού εξαρτώνται από τα μήκη των αξόνων του (a, b και c), καθώς και από τις γωνίες μεταξύ τους (α, β και γ).

Το απλούστερο όλων των κυττάρων μονάδων είναι εκείνο της απλής κυβικής δομής (κορυφή εικόνας (1)). Σε αυτό το κέντρο των σφαιρών καταλαμβάνει τις γωνίες του κύβου, τοποθετώντας τέσσερα στη βάση του και τέσσερα στην οροφή.

Σε αυτή τη διάταξη, οι σφαίρες ελάχιστα καταλαμβάνουν το 52% του συνολικού όγκου του κύβου και επειδή η φύση αποτρέπει το κενό, δεν υπάρχουν πολλές ενώσεις ή στοιχεία που υιοθετούν αυτή τη δομή.

Ωστόσο, αν η ίδια κύβος θα πρέπει τομείς όπως ότι ένας καταλαμβάνει το κέντρο (σώμα με επίκεντρο κυβικά, bcc), τότε μια πιο συμπαγή και αποτελεσματική συσκευασία (2) έχουν. Τώρα οι σφαίρες καταλαμβάνουν το 68% του συνολικού όγκου.

Από την άλλη πλευρά, στην (3) καμία σφαίρα δεν καταλαμβάνει το κέντρο του κύβου, αλλά το κέντρο των προσώπων τους, και όλοι καταλαμβάνουν το 74% του συνολικού όγκου (κυβικά κεντραρισμένα στα πρόσωπα, ccp).

Έτσι, μπορεί να φανεί ότι μπορούν να ληφθούν και άλλες ρυθμίσεις για τον ίδιο κύβο, μεταβάλλοντας τον τρόπο που συσκευάζονται οι σφαίρες (ιόντα, μόρια, άτομα κ.λπ.).

Τύποι

Οι κρυσταλλικές δομές μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με τα κρυσταλλικά τους συστήματα ή τη χημική φύση των σωματιδίων τους.

Για παράδειγμα, το κυβικό σύστημα είναι το πιο κοινό από όλα και πολλά κρυσταλλικά στερεά διέπονται από αυτό. Ωστόσο, αυτό το ίδιο σύστημα ισχύει τόσο για ιοντικούς κρυστάλλους όσο και για μεταλλικούς κρυστάλλους.

Σύμφωνα με το κρυσταλλικό του σύστημα

Στην προηγούμενη εικόνα παρουσιάζονται τα επτά κύρια κρυσταλλικά συστήματα. Μπορεί να παρατηρηθεί ότι στην πραγματικότητα υπάρχουν δεκατέσσερα από αυτά, τα οποία είναι προϊόν άλλων μορφών συσκευασίας για τα ίδια συστήματα και αποτελούν τα δίκτυα Bravais..

Από (1) έως (3) είναι οι κρύσταλλοι με συστήματα κυβικών κρυστάλλων. Στο (2) παρατηρείται (με μπλε ρίγες) ότι το κέντρο της σφαίρας και οι γωνίες αλληλεπιδρούν με οκτώ γείτονες, έτσι ώστε οι σφαίρες έχουν μια σειρά συντονισμό 8. Και (3) ο αριθμός συντονισμού είναι 12 (για να το δείτε θα πρέπει να αντιγράψετε τον κύβο σε οποιαδήποτε κατεύθυνση).

Τα στοιχεία (4) και (5) αντιστοιχούν στα απλά τετραγωνικά συστήματα και επικεντρώνονται στα πρόσωπα. Σε αντίθεση με το κυβικό, ο άξονας c του είναι μεγαλύτερος από τους άξονες a και b.

Από τα (6) έως (9) είναι τα ορθορομβικά συστήματα: από τα απλά και κεντραρισμένα στις βάσεις (7), σε αυτά που είναι κεντραρισμένα στο σώμα και στις όψεις. Σε αυτά τα α, β και γ είναι 90º, αλλά όλες οι πλευρές έχουν διαφορετικά μήκη.

Τα σχήματα (10) και (11) είναι οι μονοκλινικοί κρύσταλλοι και (12) είναι το τρικλινικό, παρουσιάζοντας τις τελευταίες ανισότητες σε όλες τις γωνίες και τους άξονες.

Το στοιχείο (13) είναι το ρομβοεδρικό σύστημα, ανάλογο με το κυβικό αλλά με γωνία γ διαφορετική από 90º. Τέλος υπάρχουν οι εξαγωνικοί κρύσταλλοι

Οι μετατοπίσεις των στοιχείων (14) προέρχονται από το εξαγωνικό πρίσμα που εντοπίζεται από τις διακεκομμένες γραμμές του πράσινου.

Σύμφωνα με τη χημική του φύση

- Εάν οι κρύσταλλοι σχηματίζονται από ιόντα, τότε είναι ιονικοί κρύσταλλοι που υπάρχουν στα άλατα (NaCl, CaSO4₄, CuCl₂, KBr, κλπ)

- Μόρια όπως η μορφή γλυκόζης (όπου είναι δυνατόν) μοριακοί κρύσταλλοι. σε αυτή την περίπτωση, τα περίφημα κρύσταλλα ζάχαρης.

- Τα άτομα των οποίων οι δεσμοί είναι ουσιαστικά ομοιοπολικοί σχηματίζουν ομοιοπολικούς κρυστάλλους. Τέτοιες είναι οι περιπτώσεις διαμαντιού ή καρβιδίου του πυριτίου.

- Επίσης, μέταλλα όπως ο χρυσός σχηματίζουν συμπαγείς κυβικές δομές, οι οποίες είναι οι μεταλλικοί κρύσταλλοι.

Παραδείγματα

Κ₂Cr₂Ο₇ (τρικλινικό σύστημα)

NaCl (κυβικό σύστημα)

ZnS (wurtzite, εξαγωνικό σύστημα)

Το CuO (μονοκλινικό σύστημα)

Αναφορές

1. Quimitube (2015). Γιατί οι "κρύσταλλοι" δεν είναι κρύσταλλοι. Ανακτήθηκε στις 24 Μαΐου 2018, από: quimitube.com
2. Βιβλία βιβλίων 10.6 Δομές πλέγματος σε κρυσταλλικά στερεά. Ανακτήθηκε στις 26 Μαΐου 2018, από: opentextbc.ca
3. Crystal Structures Ακαδημαϊκό Κέντρο Πόρων. [PDF] Ανακτήθηκε στις 24 Μαΐου 2018 από: web.iit.edu
4. Μινγκ. (30 Ιουνίου 2015). Τύποι κρυσταλλικές δομές. Ανακτήθηκε στις 26 Μαΐου 2018, από: crystalvisions-film.com
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31 Ιανουαρίου 2018). Τύποι κρυστάλλων. Ανακτήθηκε στις 26 Μαΐου 2018, από: thoughtco.com
6. KHI. (2007). Κρυσταλλικές δομές. Ανακτήθηκε στις 26 Μαΐου 2018, από: folk.ntnu.no
7. Paweł Maliszczak. (25 Απριλίου 2016). Σκληρά σμαραγδένια κρύσταλλα από την κοιλάδα του Panjshir στο Αφγανιστάν. [Εικόνα] Ανακτήθηκε στις 24 Μαΐου 2018 από: commons.wikimedia.org
8. Napy1kenobi. (26 Απριλίου 2008). Bravais πλέγματα. [Εικόνα] Ανακτήθηκε στις 26 Μαΐου 2018 από: commons.wikimedia.org
9. Χρήστης: Sbyrnes321. (21 Νοεμβρίου 2011). Κρυσταλλική ή άμορφη. [Εικόνα] Ανακτήθηκε στις 26 Μαΐου 2018 από: commons.wikimedia.org