Struktura, typy a příklady struktury krystalů



krystalové struktury To je jeden z pevných stavů že atomy, ionty nebo molekuly mohou přijmout v přírodě, který je charakterizován tím, že má vysoké prostorové uspořádání. Jinými slovy, toto je důkaz “korpuskulární architektury” to definuje mnoho těl se světlými a sklovitými vnějšími okolnostmi..

Co podporuje nebo jaká síla je zodpovědná za tuto symetrii? Částice nejsou samy o sobě, ale vzájemně se ovlivňují. Tyto interakce spotřebovávají energii a ovlivňují stabilitu pevných látek, takže částice usilují o to, aby se tyto ztráty energie minimalizovaly.

Jejich vnitřní povaha je pak vede k tomu, aby se umístili do nejstabilnějšího prostorového uspořádání. Může to být například tam, kde jsou odpuzování mezi ionty se stejnými náboji minimální, nebo kde i některé atomy - jako kovové - zaujímají největší možný objem ve svém obalu..

Slovo "krystal" má chemický význam, který může být zkreslen pro ostatní subjekty. Chemicky odkazuje na uspořádanou strukturu (mikroskopicky), která se může skládat například z molekul DNA (krystal DNA).

Nicméně, to je populárně zneužito se odkazovat na nějaký objekt nebo skleněný povrch, takový jako zrcadla nebo láhve. Na rozdíl od pravých krystalů se sklo skládá z amorfní (špinavé) struktury silikátů a mnoha dalších přísad.

Index

  • 1 Struktura
    • 1.1 Jednotná buňka
  • 2 Typy
    • 2.1 Podle krystalického systému
    • 2.2 Podle své chemické povahy
  • 3 Příklady
    • 3.1 K2Cr2O7 (triclinický systém)
    • 3.2 NaCl (kubický systém)
    • 3.3 ZnS (wurtzit, hexagonální systém)
    • 3.4 CuO (monoklinický systém)
  • 4 Odkazy

Struktura

V horním obrázku jsou znázorněny některé drahokamy smaragdů. Stejně jako tyto, mnoho dalších minerálů, solí, kovů, slitin a diamantů vykazuje krystalickou strukturu; Jaký je vztah mezi jeho uspořádáním a symetrií??

Je-li krystal, jehož částice by mohly být pozorovány pouhým okem, aplikován na symetrické operace (invertovat, otáčet v různých úhlech, odrážet je v rovině atd.), Pak bude zjištěno, že zůstanou nedotčeny ve všech rozměrech prostoru.

Opak se vyskytuje u amorfní pevné látky, ze které se získají různá uspořádání tím, že se podrobí symetrické operaci. Kromě toho postrádá strukturní vzory opakování, které demonstrují náhodné rozložení jeho částic.

Jaká je nejmenší jednotka, která tvoří strukturální vzor? V horním obrázku je krystalická pevná látka symetrická v prostoru, zatímco amorfní tuhá látka není.

Pokud nakreslíte některé čtverce, které uzavřou oranžové koule a použijete operace symetrie, zjistíte, že vytvářejí další části krystalu.

Předchozí věc se opakuje s menšími a menšími čtverci, dokud nenajdete ten, který je asymetrický; ten, který předchází jeho velikosti, je podle definice jednotková buňka.

Jednotná buňka

Jednotná buňka je minimální strukturní exprese, která umožňuje úplnou reprodukci krystalické pevné látky. Z toho je možné sestavit krystal a pohybovat jej ve všech směrech prostoru.

Lze to považovat za malou zásuvku (kufr, kbelík, kontejner atd.), Kde jsou částice, reprezentované kuličkami, umístěny po výplňovém vzoru. Rozměry a geometrie tohoto boxu závisí na délkách jeho os (a, b a c), stejně jako na úhlech mezi nimi (α, β a γ).

Nejjednodušší ze všech jednotkových buněk je jednoduchá krychlová struktura (horní obrázek (1)). V tomto středu koule zabírají rohy krychle, umístí čtyři u jeho základny a čtyři na střeše.

V tomto uspořádání koule sotva zabírají 52% celkového objemu krychle, a protože příroda abhors vakuum, tam není mnoho sloučenin nebo prvků, které přijmou tuto strukturu.

Pokud jsou však koule uspořádány ve stejné kostce tak, že zabírají střed (kubický střed na těle, bcc), pak bude k dispozici kompaktnější a účinnější obal (2). Nyní sféry zabírají 68% celkového objemu.

Na druhé straně, v (3) žádná koule nezabírá střed kostky, ale střed jejich tváří, a všichni zabírají až 74% celkového objemu (kubický střed na tvářích, ccp).

Lze tedy vidět, že pro stejnou kostku lze získat jiná uspořádání, která mění způsob, jakým jsou kuličky baleny (ionty, molekuly, atomy atd.)..

Typy

Krystalové struktury mohou být klasifikovány podle jejich krystalických systémů nebo chemické povahy jejich částic.

Například, kubický systém je nejvíce obyčejný všech a mnoho krystalických pevných látek je řízeno od toho; tento stejný systém se však týká jak iontových krystalů, tak kovových krystalů.

Podle krystalického systému

Na předchozím obrázku je znázorněno sedm hlavních krystalických systémů. Lze si všimnout, že ve skutečnosti jich je čtrnáct, což jsou produkty jiných forem balení pro stejné systémy a tvoří sítě Bravais..

Od (1) do (3) jsou krystaly s kubickými krystalovými systémy. V (2) je pozorováno (modrými pruhy), že koule středu a rohů spolupracuje s osmi sousedy, takže koule mají koordinační číslo 8. A (3) koordinační číslo je 12 (chcete-li vidět, musíte krychli kopírovat v libovolném směru).

Prvky (4) a (5) odpovídají jednoduchým tetragonálním systémům a jsou vycentrovány na čelech. Na rozdíl od krychle je její osa c delší než osy a a b.

Od (6) do (9) jsou ortorombické systémy: od jednoduchých a vycentrovaných na základnách (7) až po ty, které jsou soustředěny na těle a na tvářích. V těchto α, β a γ jsou 90 °, ale všechny strany mají různé délky.

Obrázky (10) a (11) jsou monoklinické krystaly a (12) je triklinika, představující poslední nerovnosti ve všech jejích úhlech a osách.

Prvek (13) je rhombohedrický systém, analogický kubickému, ale s úhlem γ odlišným od 90 °. Konečně jsou hexagonální krystaly

Posuny prvků (14) vznikají hexagonálním hranolem, který je znázorněn tečkovanými čarami zelené.

Podle své chemické povahy

- Pokud jsou krystaly tvořeny ionty, pak jsou to iontové krystaly přítomné v solích (NaCl, CaSO4, CuCl2, KBr, atd.)

- Molekuly jako glukóza tvoří (kdykoli je to možné) molekulární krystaly; v tomto případě slavné krystaly cukru.

- Atomy, jejichž vazby jsou v podstatě kovalentní, tvoří kovalentní krystaly. Takové jsou případy diamantu nebo karbidu křemíku.

- Také kovy jako zlato tvoří kompaktní kubické struktury, kterými jsou kovové krystaly.

Příklady

K2Kr2O7 (triclinic system)

NaCl (kubický systém)

ZnS (wurtzit, hexagonální systém)

CuO (monoklinický systém)

Odkazy

  1. Quimitube (2015). Proč "krystaly" nejsou krystaly. Získáno 24. května 2018, z: quimitube.com
  2. Pressbooks 10.6 Struktury mřížky v krystalických látkách. Získáno 26. května 2018, z: opentextbc.ca
  3. Crystal struktury struktury akademického zdrojového centra. [PDF] Získáno 24. května 2018, z: web.iit.edu
  4. Ming. (30. června 2015). Typy krystalických struktur. Získáno 26. května 2018, z: crystalvisions-film.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31. ledna 2018). Typy krystalů. Získáno 26. května 2018, z: thoughtco.com
  6. KHI. (2007). Krystalické struktury. Získáno 26. května 2018, z: folk.ntnu.no
  7. Paweł Maliszczak. (25. dubna 2016). Drsné smaragdové krystaly z údolí Panjshir Afghánistán. [Obrázek] Získáno 24. května 2018, z: commons.wikimedia.org
  8. Napy1kenobi. (26. dubna 2008). Bravaisovy mříže. [Obrázek] Získáno 26. května 2018, z: commons.wikimedia.org
  9. Uživatel: Sbyrnes321. (21. listopadu 2011). Krystalické nebo amorfní. [Obrázek] Získáno 26. května 2018, z: commons.wikimedia.org