KRISTÁLYSZERKEZET: SZERKEZET, TÍPUSOK ÉS PÉLDÁK - KÉMIA - 2025

A kristályszerkezet azon szilárd államok egyike, amelyet az atomok, ionok vagy molekulák képesek átvenni a természetben, amelyet magas térbeli rendezettség jellemez. Más szavakkal, ez a "testtest építészet" bizonyítéka, amely sok testet határoz meg üveges és fényes megjelenéssel.

Mi elősegíti vagy milyen erő felelős e szimmetriaért? A részecskék nem egyedül vannak, hanem kölcsönhatásba lépnek egymással. Ezek az interakciók energiát fogyasztanak és befolyásolják a szilárd anyagok stabilitását, így a részecskék igyekeznek alkalmazkodni magukhoz az energiaveszteség minimalizálása érdekében.

Tehát belső természetük arra készteti őket, hogy a legstabilabb térbeli elrendezésbe kerüljenek. Például ez lehet az, ahol az egyenlő töltésű ionok közötti visszatükrözés minimális, vagy ahol egyes atomok - akár fémesként is - a csomagolásukban a lehető legnagyobb térfogatot foglalják el.

A "kristály" szó kémiai jelentése van, amely más testekre vonatkozóan félrevezető lehet. Kémiai szempontból rendezett struktúrára utal (mikroszkopikusan), amely például DNS molekulákból (DNS kristályból) állhat.

Népszerûen visszaélnek bármilyen üveges tárgyra vagy felületre, például tükörre vagy palackra való utalással. A valódi kristályoktól eltérően az üveg szilikátok amorf (rendezetlen) szerkezetéből és sok más adalékanyagból áll.

Szerkezet

A fenti képen néhány smaragd drágakő látható. Csakúgy, mint ezek, sok más ásványi anyag, só, fém, ötvözet és gyémánt kristályos szerkezetű; de mi a kapcsolat a rendelésével a szimmetriával?

Ha egy kristályt, amelynek szemcséit szabad szemmel lehet megfigyelni, szimmetrikus műveletekkel végezzük (fordítsuk meg, forgassuk különböző szögekben, síkban tükrözzük stb.), Akkor kiderül, hogy érintetlen marad a tér minden dimenziójában.

Az amorf szilárd anyag esetében az ellenkezője fordul elő, amelyből különféle rendeket kapunk, ha szimmetrikus műveletnek vetjük alá. Ezenkívül hiányzik a szerkezeti ismétlési minták, ami megmutatja a részecskék eloszlásának véletlenszerűségét.

Mi a legkisebb egység, amely alkotja a szerkezeti mintát? A felső képen a kristályos szilárd anyag szimmetrikus térben van, míg az amorf nem.

Ha négyzeteket húznánk a narancssárga gömbök körülzárására, és szimmetrikus műveleteket alkalmaznánk rájuk, akkor azt találjuk, hogy ezek a kristály más részeit generálják.

A fentieket kisebb és kisebb négyzetekkel megismételjük, amíg meg nem találjuk az aszimmetrikust; a méretét megelőző méret definíció szerint az egységcellás.

Egységi cella

Az egységsejt a minimális szerkezeti expresszió, amely lehetővé teszi a kristályos szilárd anyag teljes reprodukcióját. Ebből az üvegből összeszerelhető, az űrben minden irányba mozgatva.

Kis fióknak (csomagtartó, vödör, tartály stb.) Tekinthető, ahol a gömbök által képviselt részecskék töltési mintázat szerint vannak elhelyezve. A doboz méretei és geometriája függ a tengelyének hosszától (a, b és c), valamint a köztük lévő szögektől (α, β és γ).

Az egységcellák közül a legegyszerűbb az egyszerű köbös szerkezet (felső kép (1)). Ebben a gömbök középpontja a kocka sarkait foglalja el, négy az alapnál és négy a mennyezetnél.

Ebben az elrendezésben a gömbök csak a kocka teljes térfogatának 52% -át foglalják el, és mivel a természet vákuumot zavar, nem sok vegyület vagy elem fogadja el ezt a szerkezetet.

Ha azonban a gömbök ugyanabban a kockában vannak elrendezve, úgy hogy az egyik elfoglalja a középpontot (köbcentiméter a testben, bcc), akkor lesz egy kompaktabb és hatékonyabb csomagolás (2). Most a gömbök a teljes mennyiség 68% -át teszik ki.

Másrészt, a (3) pontban egyetlen gömb nem a kocka középpontjában helyezkedik el, hanem az arcainak középpontjában, és az összes térfogat akár 74% -át is elfoglalja (arc-központú köbméter, cm3).

Így érthető, hogy ugyanahhoz a kockahoz más elrendezések is előállíthatók, a gömbök csomagolásának módjától függően (ionok, molekulák, atomok stb.).

típusai

A kristályszerkezeteket kristályrendszerük vagy részecskéik kémiai jellege szerint lehet osztályozni.

Például a köbös rendszer a leggyakoribb, és sok kristályos szilárd anyagot szabályozza; ugyanakkor ugyanaz a rendszer vonatkozik mind az ionos, mind a fémes kristályokra.

Kristályos rendszerének megfelelően

Az előző képen a hét fő kristályrendszert ábrázoltuk. Megjegyzendő, hogy valójában tizennégy ilyen, amelyek ugyanazon rendszerek más csomagolásának termékei, és amelyek a Bravais hálózatokat alkotják.

(1) - (3) között köbös kristályrendszerű kristályok vannak. A (2) -ben megfigyelték (a kék csíkokkal), hogy a középső és a sarkok gömbje nyolc szomszéddal kölcsönhatásban van, tehát a gömbök koordinációs száma 8. És a (3) -ban a koordinációs szám 12 (a látáshoz meg kell másolni a kocka bármelyik irányát).

A (4) és (5) elemek megfelelnek az egyszerű és arc-központú tetragonális rendszereknek. A kockától eltérően, c tengelye hosszabb, mint az a és b tengely.

A (6) - (9) között vannak az ortorombikus rendszerek: az egyszerű és az alapokra (7) épülő központtól a test és az arc középpontjáig. Ezekben az α, β és γ 90º, de az összes oldal különböző hosszúságú.

A (10) és (11) ábra a monoklinikus kristályok, a (12) pedig a triklinikus, az utolsó egyenlőtlenségeket mutat minden szögében és tengelyében.

A (13) elem a róm katedrális rendszer, analóg a köbméterrel, de a γ szög 90º-tól eltér. Végül ott vannak a hatszögletű kristályok

Az elemek elmozdulása a zöld szaggatott vonal által követett hatszögletű prizmából származik.

Kémiai jellege szerint

- Ha a kristályok alkotják ionok, akkor azok ionos kristályok jelen a sókat (nátrium-klorid, CaSO ₄, CuCl ₂, KBr, stb)

- Az olyan molekulák, mint a glükóz, molekuláris kristályokat képeznek (amikor csak képesek); ebben az esetben a híres cukorkristályok.

- Az atomok, amelyek kötései alapvetően kovalensek, kovalens kristályokat képeznek. Ilyenek a gyémánt vagy szilícium-karbid.

- Hasonlóképpen, a fémek, mint például az arany, kompakt köbös szerkezeteket képeznek, amelyek fémkristályokat képeznek.

Példák

K

NaCl (köbös rendszer)

ZnS (wurtzite, hatszögletű rendszer)

CuO (monoklinikus rendszer)

Irodalom

1. Quimitube. (2015). Miért nem "kristályok"? Beolvasva: 2018. május 24-én, a következő címen: quimitube.com
2. Pressbooks. 10.6. Rácsos szerkezetek kristályos szilárd anyagban. Visszakeresve: 2018. május 26-án, a következő helyről: opentextbc.ca
3. Kristályszerkezetek Tudományos Erőforrás Központ.. Visszakeresve: 2018. május 24-én, a következő webhelyről: web.iit.edu
4. Ming. (2015, június 30.). Típusok Kristályszerkezetek. Visszakeresve: 2018. május 26-án, a következő címen: crystalvisions-film.com
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. január 31.) A kristályok típusai. Beolvasva: 2018. május 26-án, a (z) gondola.com webhelyről
6. KHI. (2007). Kristályos szerkezetek. Visszakeresve: 2018. május 26-án, a következő helyről: folk.ntnu.no
7. Paweł Maliszczak. (2016. április 25.). Durva smaragdkristályok Panjshir-völgyből, Afganisztán.. Visszakeresve: 2018. május 24-én, a következő helyről: commons.wikimedia.org
8. Napy1kenobi. (2008. április 26.) Bravais rácsok.. Visszakeresve: 2018. május 26-án, a (z) commons.wikimedia.org webhelyről
9. Felhasználó: Sbyrnes321. (2011. november 21.). Kristályos vagy amorf.. Visszakeresve: 2018. május 26-án, a (z) commons.wikimedia.org webhelyről