Samostatné bunkové vlastnosti, sieťové konštanty a typy

bunka je to imaginárny priestor alebo oblasť, ktorá predstavuje minimálny výraz celku; že v prípade chémie by sa celok stal kryštálom zloženým z atómov, iónov alebo molekúl, ktoré sú usporiadané podľa štruktúrneho vzoru.

V každodennom živote nájdete príklady, ktoré stelesňujú tento koncept. Preto je potrebné venovať pozornosť objektom alebo povrchom, ktoré vykazujú určité opakujúce sa usporiadanie ich prvkov. Niektoré mozaiky, basreliéfy, kazetové stropy, plachty a tapeta môžu vo všeobecnosti zahŕňať to, čo sa rozumie pod jednotkovou bunkou.

Pre jasnejšie znázornenie máte horný obrázok, ktorý možno použiť ako tapetu. V ňom sa objavujú mačky a kozy s dvoma alternatívnymi zmyslami; mačky sú na nohách alebo na hlave a kozy ležia pri pohľade nahor alebo nadol.

Tieto mačky a kozy vytvárajú opakovanú štruktúrnu sekvenciu. Na vytvorenie celého papiera by stačilo, aby sa jednotná bunka reprodukovala povrchom dostatočne často, pomocou translačných pohybov.

Možné jednotkové bunky sú znázornené modrými, zelenými a červenými políčkami. Na získanie papiera možno použiť ktorýkoľvek z týchto troch materiálov; ale je potrebné ich imaginatívne pohybovať pozdĺž povrchu, aby ste zistili, či reprodukujú rovnakú sekvenciu, ako je na obrázku.

Vychádzajúc z červeného štvorca by sme ocenili, že ak by sa tri stĺpce (mačiek a kôz) presunuli doľava, dve kozy by sa už v spodnej časti neobjavili, ale iba jedna. Preto by to viedlo k inej sekvencii a nemožno ju považovať za jednotkovú bunku.

Kým ak sa pohybovali imaginárne na dvoch štvorcoch, modrej a zelenej, tak by sa získala rovnaká postupnosť papiera. Obidve sú unitárne bunky; modrý rámik však viac zodpovedá definícii, pretože je menší ako zelený rámček.

index

• 1 Vlastnosti jednotkových buniek
  • 1.1 Počet opakujúcich sa jednotiek
• 2 Aké sieťové konštanty definujú jednotkovú bunku?
• 3 Typy
  • 3.1 Kubický
  • 3.2 Tetragonálne
  • 3.3 Ortorombické
  • 3.4 Monoklinika
  • 3.5 Triclinika
  • 3.6 Šesťhranný
  • 3.7 Trigonálne
• 4 Odkazy

Vlastnosti jednotkových buniek

Jeho vlastná definícia okrem práve vysvetľovaného príkladu objasňuje niektoré z jej vlastností:

-Ak sa pohybujú v priestore, bez ohľadu na to, akým smerom, bude pevné alebo plné sklo získať. Je to preto, že, ako je uvedené u mačiek a kôz, reprodukujú štruktúrnu sekvenciu; čo sa rovná priestorovému rozloženiu opakujúcich sa jednotiek.

-Mali by byť čo najmenšie (alebo mali malý objem) v porovnaní s inými možnými možnosťami buniek.

-Sú obyčajne symetrické. Podobne, jeho symetria sa odráža doslova v kryštáloch zlúčeniny; ak je bunková jednotka soli kubická, jej kryštály budú kubické. Existujú však kryštalické štruktúry, ktoré sú opísané s jednotkovými bunkami s deformovanými geometriami.

-Obsahujú opakujúce sa jednotky, ktoré môžu byť nahradené bodmi, ktoré zase tvoria trojrozmerné to, čo je známe ako kríženec. V predchádzajúcom príklade predstavujú mačky a kozy retikulárne body, videné z nadradenej roviny; to znamená dva rozmery.

Počet opakujúcich sa jednotiek

Opakujúce sa jednotky alebo mriežkové body jednotkových buniek si zachovávajú rovnaký podiel tuhých častíc.

Ak počítate počet mačiek a kôz v modrom poli, budete mať dve mačky a kozy. To isté sa deje aj so zeleným rámčekom a červeným rámčekom (aj keď už viete, že to nie je bunková jednotka).

Predpokladajme napríklad, že mačky a kozy sú atómy G a C (zvláštne zvieracie zváranie). Keďže pomer medzi G a C je 2: 2 alebo 1: 1 v modrom poli, možno očakávať, že bez chýb bude mať pevná látka vzorec GC (alebo CG)..

Keď tuhá látka predstavuje viac alebo menej kompaktné štruktúry, ako sa to deje so soľami, kovmi, oxidmi, sulfidmi a zliatinami, v jednotných bunkách nie sú celé repetitívne jednotky; to znamená, že existujú časti alebo ich časti, ktoré pridávajú až jednu alebo dve jednotky.

Toto nie je prípad GC. Ak áno, modrý rámček by „rozdelil“ mačky a kozy na dve (1 / 2G a 1 / 2C) alebo štyri časti (1 / 4G a 1 / 4C). V ďalších častiach bude vidieť, že v týchto jednotných bunkách sú body mriežky v tomto a iných spôsoboch vhodne rozdelené.

Aké sieťové konštanty definujú jednotkovú bunku?

Jednotkové bunky GC príkladu sú dvojrozmerné; toto sa však nevzťahuje na skutočné modely, ktoré zohľadňujú všetky tri rozmery. Takže štvorce alebo paralelogramy sa transformujú do hranolov. Teraz pojem "bunka" dáva väčší zmysel.

Rozmery týchto buniek alebo hranolov závisia od dĺžky ich strán a uhlov.

V dolnom obrázku máme spodný zadný roh hranolového tvaru, ktorý sa skladá zo strán na, b a C, a uhly a, p a y.

Ako je vidieť, na je to o niečo dlhšie ako b a C. V strede je bodkovaný kruh, ktorý označuje uhly α, β a γ, medzi nimi ac, cb a ba, resp. Pre každú jednotku bunky majú tieto parametre konštantné hodnoty a definujú ich symetriu a symetriu zvyšku kryštálu.

Ak použijeme opäť nejakú predstavivosť, parametre obrazu definujú bunku podobnú kocke natiahnutej na jej okraji na. Tak vznikajú bunkové jednotky s rôznymi dĺžkami a uhlami svojich hrán, ktoré môžu byť tiež rozdelené do niekoľkých typov.

typ

Všimnite si, že začnete v hornom obrázku bodkované čiary v bunkách jednotky: indikujú dolný uhol chrbta, ako bolo práve vysvetlené. Možno položiť nasledujúcu otázku, kde sú retikulárne body alebo opakujúce sa jednotky? Hoci dávajú mylný dojem, že bunky sú prázdne, odpoveď leží v ich vrcholoch.

Tieto bunky sú generované alebo zvolené takým spôsobom, že repetitívne jednotky (šedé body obrazu) sú umiestnené v ich vrcholoch. V závislosti od hodnôt parametrov stanovených v predchádzajúcej časti sú odvodené konštanty pre každú bunku.

Každý kryštálový systém má svoju vlastnú bunku; druhá definuje prvý. Na hornom obrázku je sedem krabíc, ktoré zodpovedajú siedmym kryštalickým systémom; alebo v trochu viac súhrnnom spôsobe, kryštalické siete. Tak napríklad bunka kubických jednotiek zodpovedá jednému z kryštalických systémov, ktoré definujú kubickú kryštalickú sieť.

Podľa obrázku sú kryštalické systémy alebo siete:

-kubický

-čtyřúhelný

-orthorhombic

-šesťuholníkový

-monoclinic

-trojklonných

-trigonal

V rámci týchto kryštalických systémov vznikajú ďalšie, ktoré tvoria štrnásť sietí Bravais; že medzi všetkými kryštalickými sieťami sú najzákladnejšie.

kubický

V kocke sú všetky strany a uhly rovnaké. Preto v tejto jednotkovej bunke platí nasledovné:

na = b = C

α = β = γ = 90 °

Existujú tri bunky kubických jednotiek: jednoduché alebo primitívne, vycentrované na tele (bcc) a vycentrované na tvárach (fcc). Rozdiely spočívajú v tom, ako sú body (atómy, ióny alebo molekuly) distribuované a ich počet.

Ktoré z týchto buniek sú najkompaktnejšie? Ten, ktorého objem je viac obsadený bodmi: kubický centrovaný na tvárach. Všimnite si, že ak by sme nahradili body pre mačky a kozy na začiatku, neboli by obmedzené na jednu bunku; patrili by a mali by ich zdieľať viacerí. Opäť by to boli časti G alebo C.

Počet jednotiek

Ak by boli mačky alebo kozy vo vrcholoch, mali by ich zdieľať 8 celistvých buniek; to znamená, že každá bunka by mala 1/8 G alebo C. Zhromažďovať alebo si predstaviť 8 kocky, v dvoch stĺpcoch po dvoch riadkoch, aby sa zobrazili.

Ak by sa mačky alebo kozy nachádzali na tvárach, mali by byť zdieľané iba 2 jednotkovými bunkami. Ak chcete vidieť, stačí dať dve kocky dohromady.

Na druhej strane, ak by sa mačka alebo koza nachádzali v strede kocky, patrili by iba do jednej jednotnej bunky; to isté sa deje s rámčekmi hlavného obrazu, keď sa koncept priblížil.

Povedal potom vyššie, v rámci jednoduchej kubickej jednotky bunky máte alebo retikulárny bod, pretože má 8 vrcholov (1/8 x 8 = 1). Pre kubickú bunku sústredenú na telo máme: 8 vrcholov, ktoré sa rovnajú atómu, a bod alebo jednotku v strede; preto tam dva jednotky.

A pre kubickú bunku sústredenú na tváre máme: 8 vrcholov (1) a šesť tvárí, v ktorých je polovica každého bodu alebo jednotky zdieľaná (1/2 x 6 = 3); preto má štyri jednotky.

čtyřúhelný

Podobné komentáre môžu byť urobené v súvislosti s jednotkovou bunkou pre tetragonálny systém. Jeho štrukturálne parametre sú nasledovné:

na = b ≠ C

α = β = γ = 90 °

orthorhombic

Parametre pre ortorombickú bunku sú:

na ≠ b ≠ C

α = β = γ = 90 °

monoclinic

Parametre pre monoklinickú bunku sú:

na ≠ b ≠ C

α = γ = 90 °; β ≠ 90º

trojklonných

Parametre pre triklinickú bunku sú:

na ≠ b ≠ C

α β β ≠ γ ≠ 90 °

šesťuholníkový

Parametre pre hexagonálnu bunku sú:

na = b ≠ C

α = β = 90 °; γ ≠ 120º

V skutočnosti je bunka treťou časťou hexagonálneho hranolu.

trigonal

A nakoniec, parametre pre trigonálnu bunku sú:

na = b = C

α = β = γ ≠ 90º

referencie

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Učenie P 474-477.
2. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chémia (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2019). Primitívna bunka. Zdroj: en.wikipedia.org
4. Bryan Stephanie. (2019). Jednotková bunka: Parametre mriežky a kubické štruktúry. Štúdia. Zdroj: study.com
5. Akademické informačné centrum. (N. D.). Kryštálové štruktúry. [PDF]. Technický inštitút v Illinois. Zdroj: web.iit.edu
6. Belford Robert. (7. februára 2019). Kryštálové mriežky a jednotkové bunky. Chémia Libretexts. Zdroj: chem.libretexts.org