Strukturna kristalna struktura, vrste in primeri



The kristalne strukture To je eno od trdnih stanj, ki jih atomi, ioni ali molekule lahko sprejmejo v naravi, kar je značilno po visoki prostorski razporeditvi. Z drugimi besedami, to je dokaz o "korpuskularni arhitekturi", ki opredeljuje veliko teles s svetlimi steklastim videzom.

Kaj spodbuja ali katera sila je odgovorna za to simetrijo? Delci niso sami, ampak medsebojno delujejo. Te interakcije porabijo energijo in vplivajo na stabilnost trdnih snovi, tako da se delci želijo prilagoditi, da bi zmanjšali izgubo energije..

Njihove intrinzične narave jih vodijo, da se postavijo v najbolj stabilno prostorsko ureditev. Na primer, to je lahko tam, kjer so repulzije med ioni z enakimi naboji minimalne ali kjer tudi nekateri atomi, podobni kovinskim, zavzemajo največji možni volumen v njihovi embalaži..

Beseda "kristal" ima kemijski pomen, ki se lahko napačno predstavi za druga telesa. Kemično se nanaša na urejeno strukturo (mikroskopsko), ki lahko na primer sestavljajo molekule DNA (kristali DNA)..

Kljub temu se uporablja za vsak predmet ali stekleno površino, kot so ogledala ali steklenice. Za razliko od pravega kristala je steklo sestavljeno iz amorfne (neurejene) strukture silikatov in mnogih drugih dodatkov.

Indeks

  • 1 Struktura
    • 1.1 Enotna celica
  • 2 Vrste
    • 2.1 Po svojem kristalnem sistemu
    • 2.2 Glede na njegovo kemijsko naravo
  • 3 Primeri
    • 3.1 K2Cr2O7 (triclinski sistem)
    • 3.2 NaCl (kubični sistem)
    • 3.3 ZnS (wurtzite, šesterokotni sistem)
    • 3.4 CuO (monoklinski sistem)
  • 4 Reference

Struktura

Na zgornji sliki je prikazanih nekaj draguljev smaragdov. Tako kot ti, mnogi drugi minerali, soli, kovine, zlitine in diamanti kažejo kristalno strukturo; Toda kakšen je odnos med njegovim urejanjem in simetrijo??

Če kristal, katerega delce lahko opazujemo s prostim očesom, uporabimo operacije simetrije (obrnemo, zavrtimo pod različnimi koti, odsevamo v ravnini, itd.), Potem pa bomo ugotovili, da ostane nedotaknjen v vseh dimenzijah prostora..

Nasprotno pa pride do amorfne trdne snovi, iz katere se dobijo različni ukazi z izpostavitvijo simetrični operaciji. Poleg tega nima strukturnih vzorcev ponavljanja, kar kaže na naključno porazdelitev njegovih delcev.

Kaj je najmanjša enota, ki sestavlja strukturni vzorec? V zgornji sliki je kristalna trdna snov simetrična v prostoru, medtem ko amorfna ni.

Če narišete nekaj kvadratov, ki zaokrožijo oranžne krogle in uporabite operacije simetrije, ugotovite, da ustvarjajo druge dele kristala.

Prejšnjo stvar ponavljamo z manjšimi in manjšimi kvadrati, dokler ne najdemo tistega, ki je asimetričen; tista, ki je pred njo v velikosti, je po definiciji celična enota.

Enotna celica

Enotna celica je minimalna strukturna ekspresija, ki omogoča popolno reprodukcijo kristalne trdne snovi. Iz tega je mogoče zbrati kristal, ga premakniti v vse smeri prostora.

Lahko se šteje kot majhen predal (prtljažnik, vedro, posoda itd.), Kjer so delci, ki jih predstavljajo krogle, postavljeni po vzorcu polnjenja. Dimenzije in geometrije te škatle so odvisne od dolžin njegovih osi (a, b in c), kot tudi od kotov med njimi (α, β in γ)..

Najpreprostejša od vseh celic je, da gre za preprosto kubično strukturo (zgornja slika (1)). Pri tem središče krogel zavzema vogale kocke, postavlja štiri na njegovo podlago in štiri na streho.

V tej ureditvi krogle komaj zasedajo 52% celotne prostornine kocke, in ker narava prezira vakuum, ni veliko spojin ali elementov, ki bi sprejeli to strukturo..

Vendar, če so krogle razporejene v isti kocki tako, da se zasede središče (kubični center na telesu, bcc), bo na voljo bolj kompaktna in učinkovita embalaža (2). Zdaj so sfere 68% celotnega obsega.

Po drugi strani pa v (3) nobena krogla ne zavzema središča kocke, temveč središče njihovih ploskev in vse zavzemajo do 74% celotnega volumna (kubični centriran na obrazih, cpp).

Tako lahko vidimo, da lahko za isto kocko dobimo tudi druge ureditve, ki spreminjajo način pakiranja kroglic (ioni, molekule, atomi itd.).

Vrste

Kristalne strukture lahko razvrstimo glede na njihove kristalne sisteme ali kemijsko naravo njihovih delcev.

Na primer, kubični sistem je najpogostejši od vseh in mnoge kristalne trdne snovi so urejene iz njega; vendar pa ta isti sistem velja za ionske kristale in kovinske kristale.

Glede na njegov kristalni sistem

Na prejšnji sliki so predstavljeni sedem glavnih kristalnih sistemov. Opazimo lahko, da jih je dejansko štirinajst, ki so produkt drugih oblik pakiranja za iste sisteme in sestavljajo mreže Bravais..

Od (1) do (3) so kristali s kubičnimi kristalnimi sistemi. V (2) opažamo (z modrimi črtami), da krogla središča in vogali vplivata na osem sosedov, tako da imajo krogle koordinacijsko številko 8. In v (3) je koordinacijska številka 12 (če želite videti, morate kocko podvojiti v katerokoli smer).

Elementi (4) in (5) ustrezata enostavnim tetragonskim sistemom in so centrirani na obrazih. Za razliko od kubične osi je njena os daljša od osi a in b.

Od (6) do (9) so ortoromski sistemi: od preprostih in centriranih na podlagi (7), do tistih, ki so centrirani na telesu in na obrazih. V teh so α, β in γ 90 °, vse strani pa so različnih dolžin.

Številke (10) in (11) sta monoklinski kristali in (12) je triclinska, ki predstavlja zadnje neenakosti v vseh njenih kotih in osi..

Element (13) je romboedrični sistem, analogen kubičnemu, vendar s kotom γ, ki se razlikuje od 90 °. Končno obstajajo šesterokotni kristali

Premiki elementov (14) izvirajo iz šesterokotne prizme, ki jo zasledimo s črtkano zeleno črto.

Glede na njegovo kemijsko naravo

- Če kristale tvorijo ioni, so to ionski kristali, ki so prisotni v soli (NaCl, CaSO4, CuCl2, KBr itd.)

- Molekule, kot je oblika glukoze (kadar je mogoče), molekularnih kristalov; v tem primeru slavni kristali sladkorja.

- Atomi, katerih vezi so v bistvu kovalentne oblike kovalentnih kristalov. Takšni so primeri diamanta ali silicijevega karbida.

- Tudi kovine, kot je zlato, tvorijo kompaktne kubične strukture, ki so kovinski kristali.

Primeri

K2Cr2O7 (triclinski sistem)

NaCl (kubični sistem)

ZnS (wurtzite, heksagonalni sistem)

CuO (monoklinski sistem)

Reference

  1. Quimitube (2015). Zakaj "kristali" niso kristali. Vzpostavljeno 24. maja 2018, iz: quimitube.com
  2. Tiskarske knjige 10.6 Rešetkaste strukture v kristaliničnih trdnih snoveh. Vzpostavljeno 26. maja 2018, iz: opentextbc.ca
  3. Akademski viri Center kristalnih struktur. [PDF] Vzpostavljeno 24. maja 2018, od: web.iit.edu
  4. Ming. (30. junij 2015). Vrste kristalnih struktur. Vzpostavljeno 26. maja 2018, od: crystalvisions-film.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31. januar, 2018). Vrste kristalov. Vzpostavljeno 26. maja 2018, iz: thoughtco.com
  6. KHI. (2007). Kristalne strukture. Vzpostavljeno 26. maja 2018, iz: folk.ntnu.no
  7. Paweł Maliszczak. (25. april 2016). Grobi smaragdni kristali iz Afganistanske doline Panjshir. [Slika] Pridobljeno 24. maja 2018, od: commons.wikimedia.org
  8. Napy1kenobi. (26. april 2008). Rešetke brava. [Slika] Pridobljeno 26. maja 2018, od: commons.wikimedia.org
  9. Uporabnik: Sbyrnes321. (21. november 2011). Kristalinična ali amorfna. [Slika] Pridobljeno 26. maja 2018, od: commons.wikimedia.org