Structura Structura cristalului, tipuri și exemple



structura cristalului Este una dintre stările solide pe care atomii, ionii sau moleculele le pot adopta în natură, caracterizată printr-un aranjament spațial ridicat. Cu alte cuvinte, aceasta este o dovadă a "arhitecturii corpusulare" care definește multe corpuri cu apariții strălucitoare și vitrioase.

Ce promovează sau ce forță este responsabilă pentru această simetrie? Particulele nu sunt singure, ci interacționează între ele. Aceste interacțiuni consumă energie și afectează stabilitatea solidelor, astfel încât particulele să încerce să se adapteze pentru a minimiza această pierdere de energie.

Apoi, natura lor intrinsecă îi determină să se așeze în cel mai stabil aranjament spațial. De exemplu, acest lucru poate fi acolo unde repulsiile dintre ioni cu încărcături egale sunt minime sau unde și anumiți atomi, cum ar fi metalul, ocupă cel mai mare volum posibil în ambalajul lor.

Cuvântul "cristal" are un înțeles chimic care poate fi interpretat greșit pentru alte corpuri. Din punct de vedere chimic, se referă la o structură ordonată (microscopic) care, de exemplu, poate consta din molecule ADN (un cristal ADN).

Cu toate acestea, este folosită în mod obișnuit pentru a se referi la orice obiect sau suprafață sticlosă, cum ar fi oglinzile sau sticlele. Spre deosebire de cristalele adevărate, sticla constă dintr-o structură amorfă (dezordonată) de silicați și mulți alți aditivi.

index

  • 1 Structura
    • 1.1 Unitatea de celule
  • 2 tipuri
    • 2.1 Conform sistemului său cristalin
    • 2.2 În funcție de natura sa chimică
  • 3 Exemple
    • 3.1 K2Cr2O7 (sistem triclinic)
    • 3.2 NaCl (sistem cubic)
    • 3.3 ZnS (wurtzite, sistem hexagonal)
    • 3.4 CuO (sistem monoclinic)
  • 4 Referințe

structură

Imaginea superioară prezintă pietre de smarald. La fel ca și acestea, multe alte minerale, săruri, metale, aliaje și diamante prezintă o structură cristalină; Dar care este relația dintre ordonarea și simetria sa?

Dacă un cristal, ale cărui particule pot fi observate cu ochiul liber, se aplică operații de simetrie (inversează, rotește-l în unghiuri diferite, reflectă-l într-un plan etc.), atunci se va constata că rămâne intact în toate dimensiunile spațiului.

Opusul are loc pentru un solid amorf, de la care se obțin ordine diferite prin supunerea acestuia la o operație de simetrie. În plus, îi lipsesc modele de repetare structurală, ceea ce demonstrează distribuția aleatorie a particulelor sale.

Care este cea mai mică unitate care formează modelul structural? În imaginea superioară solidul cristalin este simetric în spațiu, în timp ce cel amorf nu este.

Dacă desenați niște pătrate care închid sferele portocalii și aplicați operațiile de simetrie, veți descoperi că ele generează alte părți ale cristalului.

Lucrul anterior se repetă cu pătrate mai mici și mai mici, până când se găsește cel asimetric; cel care o precede în dimensiune este, prin definiție, celula unită.

Celula unită

Celula unitate este expresia structurală minimă care permite reproducerea completă a solidului cristalin. Din aceasta este posibilă asamblarea cristalului, mutarea acestuia în toate direcțiile spațiului.

Acesta poate fi considerat un mic sertar (trunchi, găleată, recipient, etc.) unde particulele, reprezentate de sfere, sunt plasate după un model de umplere. Dimensiunile și geometriile acestei casete depind de lungimile axelor (a, b și c), precum și de unghiurile dintre ele (α, β și γ).

Cea mai simplă dintre toate celulele unității este aceea a structurii simple cubice (imaginea de sus (1)). În acest centru de sfere ocupă colțurile cubului, plasând patru la baza și patru pe acoperiș.

În acest aranjament, sferele ocupă abia 52% din volumul total al cubului și, din moment ce natura respinge un vid, nu există mulți compuși sau elemente care să adopte această structură.

Cu toate acestea, dacă sferele sunt aranjate în același cub astfel încât unul ocupă centrul (centrat pe corp, bcc), atunci va fi disponibil un ambalaj mai compact și mai eficient (2). Acum sferele ocupă 68% din volumul total.

Pe de altă parte, în (3) nici o sferă nu ocupă centrul cubului, ci centrul fețelor și ocupă până la 74% din volumul total (cubul centrat pe fețe, ccp).

Astfel, se poate aprecia că alte aranjamente pot fi obținute pentru același cub, variind felul în care sferele sunt împachetate (ioni, molecule, atomi, etc.).

tip

Structurile de cristale pot fi clasificate în funcție de sistemele lor cristaline sau de natura chimică a particulelor lor.

De exemplu, sistemul cubic este cel mai obișnuit dintre toate și multe substanțe cristaline sunt guvernate din acesta; totuși, același sistem se aplică atât cristalelor ionice, cât și cristalelor metalice.

Conform sistemului său cristalin

În imaginea anterioară sunt reprezentate cele șapte sisteme cristaline principale.Se poate observa că în realitate există paisprezece dintre acestea, care sunt produsul altor forme de ambalare pentru aceleași sisteme și care alcătuiesc rețelele Bravais.

Din (1) până la (3) sunt cristalele cu sisteme cristaline cubice. În (2) se observă (prin dungile albastre) că sfera centrului și cea a colțurilor interacționează cu opt vecini, astfel încât sferele să aibă un număr de coordonare de 8. Și în (3) numărul de coordonare este 12 (pentru a vedea este necesar să se copieze cubul în orice direcție).

Elementele (4) și (5) corespund sistemelor tetragonal simple și centrate pe fețe. Spre deosebire de cub, axa lui c este mai lungă decât axele a și b.

De la (6) la (9) sunt sistemele ortorombice: de la simple și centrate pe baze (7) până la cele centrate pe corp și pe fețe. În aceste a, β și γ sunt 90 °, dar toate laturile au lungimi diferite.

Figurile (10) și (11) sunt cristalele monoclinice și (12) este triclinica, prezentând ultimele inegalități în toate unghiurile și axele sale.

Elementul (13) este sistemul robotic, analog celui cubic, dar cu un unghi γ diferit de 90 °. În final există cristale hexagonale

Deplasările elementelor (14) provin din prisma hexagonală trasată de liniile punctate de verde.

Conform naturii sale chimice

- Dacă cristalele sunt formate de ioni, atunci ele sunt cristale ionice prezente în sărurile (NaCl, CaSO4, CuCI2, KBr etc.)

- molecule cum ar fi forma de glucoză (ori de câte ori este posibil) cristale moleculare; în acest caz, faimoasele cristale de zahăr.

- Atomii ale căror legături sunt în esență covalenți formează cristale covalente. Acestea sunt cazurile de diamant sau carbură de siliciu.

- De asemenea, metalele precum aurul formează structuri cubice compacte, care constituie cristalele metalice.

Exemple

K2Cr2O7 (sistem triclinic)

NaCl (sistem cubic)

ZnS (wurtzite, sistem hexagonal)

CuO (sistem monoclinic)

referințe

  1. Quimitube. (2015). De ce "cristalele" nu sunt cristale. Adus pe 24 mai 2018, de la: quimitube.com
  2. Pressbooks. 10.6 Structuri lattice în solide cristaline. Adus pe 26 mai 2018, de la: opentextbc.ca
  3. Centrul de resurse academice pentru structuri de cristal. [PDF]. Adus pe 24 mai 2018, de la: web.iit.edu
  4. Ming. (30 iunie 2015). Tipuri de structuri de cristal. Adus pe 26 mai 2018, de la: crystalvisions-film.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31 ianuarie 2018). Tipuri de cristale. Adus pe 26 mai 2018, de la: thoughtco.com
  6. KHI. (2007). Structuri cristaline. Adus pe 26 mai 2018, de la: folk.ntnu.no
  7. Paweł Maliszczak. (25 aprilie 2016). Cristale de smarald crud din Valea Panjshir Afganistan. [Figura]. Adus la data de 24 mai 2018 de la: commons.wikimedia.org
  8. Napy1kenobi. (26 aprilie 2008). Brațelele. [Figura]. Adus la data de 26 mai 2018 de la: commons.wikimedia.org
  9. Utilizator: Sbyrnes321. (21 noiembrie 2011). Cristalin sau amorf. [Figura]. Adus la data de 26 mai 2018 de la: commons.wikimedia.org