Struktūros kristalų struktūra, tipai ir pavyzdžiai



The kristalų struktūra Viena iš kietųjų yra tai, kad atomai, jonai ar molekulės gali įsikurti gamtoje, kuriam būdingas aukštas erdvinis išdėstymas. Kitaip tariant, tai yra „korpusinės architektūros“ įrodymas, kuris apibrėžia daugybę kūnų, turinčių ryškius ir stiklinius vaizdus.

Kas skatina arba kokia jėga yra atsakinga už šią simetriją? Dalelės nėra viena, bet sąveikauja tarpusavyje. Šios sąveikos suvartoja energiją ir daro įtaką kietųjų medžiagų stabilumui, kad dalelės siektų prisitaikyti, kad sumažintų šį energijos nuostolį..

Tada jų vidinės prigimties dėka jie patenka į stabiliausią erdvinį išdėstymą. Pavyzdžiui, tai gali būti, kai atotrūkiai tarp jonų, turinčių tuos pačius įkrovimus, yra minimalūs, arba kai kurie atomai, kaip ir metalai, užima didžiausią įmanomą kiekį savo pakuotėje.

Žodis „kristalas“ turi cheminę reikšmę, kuri gali būti klaidingai pateikiama kitiems organams. Chemiškai tai reiškia užsakytą struktūrą (mikroskopiškai), kurią, pavyzdžiui, gali sudaryti DNR molekulės (DNR kristalai)..

Vis dėlto populiariai piktnaudžiaujama nurodant bet kokį objektą ar stiklinį paviršių, pvz., Veidrodžius ar butelius. Skirtingai nei tikrieji kristalai, stiklas susideda iš amorfinės (nepatogios) silikatų struktūros ir daugelio kitų priedų.

Indeksas

  • 1 Struktūra
    • 1.1 Unitary cell
  • 2 tipai
    • 2.1 Pagal savo kristalinę sistemą
    • 2.2 Pagal cheminę prigimtį
  • 3 Pavyzdžiai
    • 3.1 K2Cr2O7 (triklininė sistema)
    • 3,2 NaCl (kubinė sistema)
    • 3.3 ZnS (wurtzitas, šešiakampė sistema)
    • 3.4 CuO (monoklininė sistema)
  • 4 Nuorodos

Struktūra

Viršutiniame paveikslėlyje parodyti kai kurie smaragdų brangakmeniai. Kaip ir šie, daugelis kitų mineralų, druskų, metalų, lydinių ir deimantų turi kristalinę struktūrą; Bet koks yra jo užsakymo ir simetrijos ryšys??

Jei kristalas, kurio dalelės gali būti stebimos plika akimi, yra pritaikytos simetrijos operacijoms (invertuoja, sukasi skirtingais kampais, atspindi jį plokštumoje ir pan.), Tuomet bus nustatyta, kad jis išliks nepakitęs visuose erdvės matmenyse.

Priešingai, amorfinei kietajai medžiagai, iš kurios gaunami skirtingi užsakymai, atliekama simetrijos operacija. Be to, jame nėra struktūrinių pasikartojimo modelių, kurie rodo atsitiktinį jo dalelių pasiskirstymą.

Kas yra mažiausias struktūrinis modelis? Viršutiniame vaizde kristalinė kieta medžiaga yra simetriška erdvėje, o amorfinė - ne.

Jei piešiate kai kuriuos kvadratus, kuriuose yra oranžinės sferos ir naudojate simetrijos operacijas, pamatysite, kad jie sukuria kitas kristalo dalis.

Ankstesnis dalykas kartojamas su mažesniais ir mažesniais kvadratais, kol surasite asimetrišką; tas, kuris prieš jį yra, pagal apibrėžimą yra vieneto elementas.

Unitary cell

Vieninga ląstelė yra minimali struktūrinė išraiška, leidžianti visiškai atgaminti kristalinę kietąją medžiagą. Iš to galima surinkti kristalą, perkelti jį į visas erdvės puses.

Jis gali būti laikomas nedideliu stalčiumi (kamieno, kibiru, konteineriu ir tt), kur dalelės, atstovaujamos rutuliais, dedamos po užpildymo modelio. Šio langelio matmenys ir geometrija priklauso nuo jos ašių ilgio (a, b ir c), taip pat nuo jų kampų (α, β ir γ)..

Paprasčiausias iš visų vieneto elementų yra paprastos kubinės struktūros elementas (viršutinis vaizdas (1)). Šioje srityje rutulių centras užima kubo kampus, keturius ant pagrindo ir keturis - ant stogo.

Šiame susitarime sferos vos užima 52 proc. Viso kubo tūrio, ir kadangi gamta žlugdo vakuumą, nėra daug junginių ar elementų, kurie priima šią struktūrą.

Tačiau, jei rutuliai yra išdėstyti tame pačiame kubelyje tokiu būdu, kad vienas užima centrą (kubinis centras ant kūno, bcc), tada bus prieinama kompaktiškesnė ir efektyvesnė pakuotė (2). Dabar sferos užima 68% visos apimties.

Kita vertus, (3) nė viena sfera užima kubo centrą, bet jų veidų centrą, ir visi užima iki 74% viso tūrio (kubinis centrinis paviršius, ccp).

Taigi galima matyti, kad toje pačioje kuboje galima gauti kitus susitarimus, keičiant sferų pakavimo būdą (jonus, molekules, atomus ir tt)..

Tipai

Kristalinės struktūros gali būti klasifikuojamos pagal jų kristalines sistemas arba jų dalelių cheminę prigimtį.

Pavyzdžiui, kubinė sistema yra labiausiai paplitusi iš visų ir daugelis kristalinių kietųjų medžiagų yra valdomos iš jo; tačiau ta pati sistema taikoma ir joniniams kristalams, ir metaliniams kristalams.

Pagal jo kristalinę sistemą

Ankstesniame vaizde pateikiamos septynios pagrindinės kristalinės sistemos. Galima pastebėti, kad iš tikrųjų yra keturiolika iš jų, kurie yra kitų pakuočių, pagamintų toms pačioms sistemoms, formos ir sudaro Bravais tinklus..

Nuo (1) iki (3) yra kristalai su kubinių kristalų sistemomis. (2) (mėlynos spalvos juostelėmis) pastebima, kad centro ir kampų sfera sąveikauja su aštuoniais kaimynais, todėl sferų koordinavimo numeris yra 8. Ir (3) koordinavimo numeris yra 12 (norėdami pamatyti jį reikia kopijuoti kubą bet kuria kryptimi).

Elementai (4) ir (5) atitinka paprastas tetragonines sistemas ir centruojami ant veidų. Skirtingai nei kubinis, jo c ašis yra ilgesnė nei a ir b ašys.

Nuo (6) iki (9) yra ororombombinės sistemos: nuo paprastų ir centruotų pagrindų (7) iki tų, kurios yra centruojamos ant kūno ir veidų. Šiuose α, β ir γ yra 90º, bet visos pusės yra skirtingo ilgio.

Fig. 10 ir 11 yra monoklininiai kristalai ir (12) yra triklinika, kurioje pateikiamos paskutinės nelygybės visuose jo kampuose ir ašyse..

Elementas (13) yra romboedrinė sistema, analogiška kubiniam, tačiau kampas γ skiriasi nuo 90º. Galiausiai yra šešiakampių kristalų

Elementų (14) poslinkiai atsiranda iš šešiakampės prizmės, atspausdintos pagal taškines žalias linijas.

Pagal jos cheminę prigimtį

- Jei kristalai susidaro jonais, tai jie yra jonų kristalai, esantys druskose (NaCl, CaSO4, CuCl2, KBr ir tt)

- Molekulės, pvz., Gliukozės forma (kai tik įmanoma) molekuliniai kristalai; šiuo atveju žinomi cukraus kristalai.

- Atomai, kurių ryšiai iš esmės yra kovalentiniai, sudaro kovalentinius kristalus. Tokie yra deimantų arba silicio karbido atvejai.

- Be to, metalai, pvz., Auksas, sudaro kompaktiškas kubines struktūras, kurios yra metaliniai kristalai.

Pavyzdžiai

K2Kr2O7 (triklinika)

NaCl (kubinė sistema)

ZnS (wurtzite, šešiakampė sistema)

CuO (monoklininė sistema)

Nuorodos

  1. „Quimitube“ (2015). Kodėl „kristalai“ nėra kristalai. Gauta 2018 m. Gegužės 24 d., Iš: quimitube.com
  2. Spaudos knygos 10.6 Kristalinių kietųjų medžiagų grotelių struktūros. Gauta 2018 m. Gegužės 26 d., Iš: opentextbc.ca
  3. „Crystal Structures“ akademinių išteklių centras. [PDF] Gauta 2018 m. Gegužės 24 d., Nuo: web.iit.edu
  4. Ming. (2015 m. Birželio 30 d.). Tipai Kristalinės struktūros. Gauta 2018 m. Gegužės 26 d., Iš: crystalvisions-film.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018 m. Sausio 31 d.). Kristalų tipai. Gauta 2018 m. Gegužės 26 d., Nuo: thinkco.com
  6. KHI. (2007). Kristalinės struktūros. Gauta 2018 m. Gegužės 26 d., Iš: folk.ntnu.no
  7. Paweł Maliszczak. (2016 m. Balandžio 25 d.). Grubūs smaragdiniai kristalai iš Panjshir slėnio Afganistane. [Pav.] Gauta 2018 m. Gegužės 24 d., Iš: commons.wikimedia.org
  8. Napy1kenobi. (2008 m. Balandžio 26 d.). Bravais grotelės. [Pav.] Gauta 2018 m. Gegužės 26 d., Iš: commons.wikimedia.org
  9. Vartotojas: Sbyrnes321. (2011 m. Lapkričio 21 d.). Kristalinė arba amorfinė. [Pav.] Gauta 2018 m. Gegužės 26 d., Iš: commons.wikimedia.org