Strukturna kristalna struktura, tipovi i primjeri



kristalna struktura To je jedno od čvrstih stanja koje atomi, ioni ili molekule mogu usvojiti u prirodi, što se odlikuje visokim prostornim rasporedom. Drugim riječima, to je dokaz "korpuskularne arhitekture" koja definira mnoga tijela sa svijetlim i staklastim izgledom.

Što promiče ili koja je sila odgovorna za ovu simetriju? Čestice nisu same, već međusobno djeluju. Ove interakcije troše energiju i utječu na stabilnost krutina, tako da se čestice nastoje prilagoditi kako bi se smanjio gubitak energije.

Zatim, njihove intrinzične prirode vode ih da se smjeste u najstabilniji prostorni raspored. Na primjer, to može biti tamo gdje su odbojnosti između iona s istim nabojem minimalna, ili gdje i neki atomi - poput metalnih - zauzimaju najveći mogući volumen u njihovom pakiranju..

Riječ "kristal" ima kemijsko značenje koje se može pogrešno protumačiti za druga tijela. Kemijski, to se odnosi na uređenu strukturu (mikroskopski) koja se, na primjer, može sastojati od DNA molekula (DNA kristala).

Međutim, popularno se zloupotrebljava za upućivanje na bilo koji predmet ili staklenu površinu, kao što su ogledala ili boce. Za razliku od pravih kristala, staklo se sastoji od amorfne (neuredne) strukture silikata i mnogih drugih aditiva.

indeks

  • 1 Struktura
    • 1.1 Unitarna ćelija
  • 2 Vrste
    • 2.1 Prema svom kristalnom sustavu
    • 2.2 Prema svojoj kemijskoj prirodi
  • 3 Primjeri
    • 3.1 K2Cr2O7 (triclinski sustav)
    • 3.2 NaCl (kubični sustav)
    • 3.3 ZnS (wurtzite, heksagonalni sustav)
    • 3.4 CuO (monoklinski sustav)
  • 4 Reference

struktura

U gornjoj slici prikazani su neki dragulji smaragda. Baš kao i ove, mnogi drugi minerali, soli, metali, legure i dijamanti pokazuju kristalnu strukturu; Ali kakav je odnos između njegovog uređenja i simetrije??

Ako se kristal, čije se čestice mogu promatrati golim okom, primjenjuje operacije simetrije (obrnuti, rotirati pod različitim kutovima, odražavati ga u ravnini, itd.), Onda će se naći da ostaje netaknut u svim dimenzijama prostora.

Suprotno je za amorfnu krutinu, iz koje se dobivaju različiti poredci podvrgavajući je operaciji simetrije. Osim toga, nedostaju strukturni obrasci ponavljanja, što pokazuje nasumičnu raspodjelu njegovih čestica.

Koja je najmanja jedinica koja čini strukturalni uzorak? U gornjoj slici kristalna krutina je simetrična u prostoru, dok amorfna nije.

Ako nacrtate neke kvadrate koji okružuju narančaste kugle i primijenite operacije simetrije, otkrit ćete da one generiraju druge dijelove kristala.

Prethodna se stvar ponavlja s manjim i manjim kvadratima, dok se ne pronađe onaj koji je asimetrični; ona koja joj prethodi u veličini je, po definiciji, jedinična ćelija.

Jedinstvena stanica

Jedinstvena stanica je minimalna strukturna ekspresija koja omogućuje potpunu reprodukciju kristalne krutine. Iz toga je moguće sastaviti kristal, pomičući ga u svim smjerovima prostora.

Može se smatrati malom ladicom (prtljažnikom, žlicom, spremnikom itd.) Gdje se čestice, predstavljene kuglicama, postavljaju iza uzorka punjenja. Dimenzije i geometrija ove kutije ovise o duljinama njegovih osi (a, b i c), kao i kutovima između njih (α, β i γ).

Najjednostavnija od svih jediničnih ćelija je jednostavna kubična struktura (gornja slika (1)). Pri tome središte kugli zauzima uglove kocke, postavljajući četiri u podnožje i četiri na krov.

U tom rasporedu, sfere jedva zauzimaju 52% ukupnog volumena kocke, a kako priroda prezire vakuum, nema mnogo spojeva ili elemenata koji usvajaju ovu strukturu..

Međutim, ako su kugle raspoređene u istoj kocki na način da jedna zauzima središte (kubični centriran na tijelu, bcc), tada će biti dostupna kompaktnija i učinkovitija ambalaža (2). Sada sfere zauzimaju 68% ukupnog volumena.

S druge strane, u (3) nijedna sfera ne zauzima središte kocke, već središte njihovih lica, a sve zauzimaju do 74% ukupnog volumena (kubični centrirani na licima, ccp).

Tako se može vidjeti da se za istu kocku mogu dobiti drugi aranžmani, koji mijenjaju način na koji se sfere pakiraju (ioni, molekule, atomi, itd.).

vrsta

Kristalne strukture mogu se klasificirati prema njihovim kristalnim sustavima ili kemijskoj prirodi njihovih čestica.

Primjerice, kubični sustav je najčešći od svih i iz njega se upravljaju mnoge kristalne krutine; međutim, isti sustav vrijedi i za ionske kristale i za metalne kristale.

Prema kristalnom sustavu

Na prethodnoj slici prikazano je sedam glavnih kristalnih sustava. Može se primijetiti da ih je zapravo četrnaest, koje su proizvod drugih oblika pakiranja za iste sustave i čine Bravais mreže..

Od (1) do (3) su kristali s kubičnim kristalnim sustavima. U (2) se opaža (plavim prugama) da sfera središta i kutovi međusobno djeluju s osam susjeda, tako da kugle imaju koordinacijski broj 8. A u (3) koordinacijski broj je 12 (da biste ga vidjeli morate duplicirati kocku u bilo kojem smjeru).

Elementi (4) i (5) odgovaraju jednostavnim tetragonalnim sustavima i centrirani na licima. Za razliku od kubnog, njegova c-osa je dulja od a i b osi.

Od (6) do (9) su ortorombski sustavi: od jednostavnih i centriranih na temeljima (7), do onih centriranih na tijelu i na licima. U tim su α, β i γ 90º, ali su sve strane različitih duljina.

Slike (10) i (11) su monoklinski kristali, a (12) triclinska, koja predstavlja posljednje nejednakosti u svim njezinim kutovima i osima.

Element (13) je romboedarski sustav, analogan kubičnom, ali s kutom koji je različit od 90º. Konačno, tu su i heksagonalni kristali

Pomaci elemenata (14) potječu od šesterokutne prizme koju prate točkaste linije zelene.

Prema svojoj kemijskoj prirodi

- Ako kristali nastaju od iona, onda su to ionski kristali prisutni u solima (NaCl, CaSO4, CuCl2, KBr, itd.)

- Molekule poput glukoze oblikuju (kad god je to moguće) molekularne kristale; u ovom slučaju, poznati kristali šećera.

- Atomi čije su veze u osnovi kovalentni oblik kovalentnih kristala. Takvi su slučajevi dijamanta ili silicijevog karbida.

- Također, metali kao što je zlato tvore kompaktne kubične strukture, koje su metalni kristali.

Primjeri

K2Cr2O7 (triclinski sustav)

NaCl (kubični sustav)

ZnS (wurtzite, heksagonalni sustav)

CuO (monoklinski sustav)

reference

  1. Quimitube. (2015). Zašto "kristali" nisu kristali. Preuzeto 24. svibnja 2018., s adrese: quimitube.com
  2. Pressbooks. 10.6 Rešetkaste strukture u kristalnim krutinama. Preuzeto 26. svibnja 2018., iz: opentextbc.ca
  3. Akademski resursni centar kristalnih struktura. [PDF]. Preuzeto 24. svibnja 2018., iz: web.iit.edu
  4. Ming. (30. lipnja 2015.). Vrste kristalnih struktura. Preuzeto 26. svibnja 2018., iz: crystalvisions-film.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31. siječnja 2018.). Vrste kristala. Preuzeto 26. svibnja 2018. iz: thoughtco.com
  6. Khi. (2007). Kristalne strukture. Preuzeto 26. svibnja 2018., iz: folk.ntnu.no
  7. Paweł Maliszczak. (25. travnja 2016.). Grubi smaragdni kristali iz Panjshir doline u Afganistanu. [Slika]. Preuzeto 24. svibnja 2018. s adrese: commons.wikimedia.org
  8. Napy1kenobi. (26. travnja 2008.) Bravais rešetke. [Slika]. Preuzeto 26. svibnja 2018. s adrese: commons.wikimedia.org
  9. Korisnik: Sbyrnes321. (21. studenog 2011.) Kristalni ili amorfni. [Slika]. Preuzeto 26. svibnja 2018. s adrese: commons.wikimedia.org