Štruktúra, typy a príklady štruktúry kryštálov



kryštálovej štruktúry Je to jeden z pevných stavov, ktoré môžu atómy, ióny alebo molekuly prijať v prírode, čo je charakterizované tým, že majú vysoké priestorové usporiadanie. Inými slovami, toto je dôkaz "korpuskulárnej architektúry", ktorá definuje mnoho orgánov s jasnými a sklovitými vzhľadmi.

Čo podporuje alebo čo je za túto symetriu zodpovedná? Častice nie sú samotné, ale vzájomne pôsobia. Tieto interakcie spotrebúvajú energiu a ovplyvňujú stabilitu pevných látok, takže častice sa usilujú prispôsobiť sa tak, aby minimalizovali túto stratu energie.

Ich vnútorná povaha ich potom vedie k tomu, aby sa umiestnili do najstabilnejšieho priestorového usporiadania. Môže to byť napríklad tam, kde repulzie medzi iónmi s rovnakými nábojmi sú minimálne, alebo kde aj niektoré atómy - ako kovové - zaberajú najväčší možný objem v ich obale..

Slovo „kryštál“ má chemický význam, ktorý môže byť skreslený pre iné orgány. Chemicky sa vzťahuje na usporiadanú štruktúru (mikroskopicky), ktorá sa môže napríklad skladať z molekúl DNA (kryštál DNA).

Je však populárne zneužívaný na označenie akéhokoľvek predmetu alebo sklovitého povrchu, ako sú zrkadlá alebo fľaše. Na rozdiel od pravých kryštálov, sklo pozostáva z amorfnej (chaotickej) štruktúry silikátov a mnohých ďalších prísad.

index

  • 1 Štruktúra
    • 1.1 Jednotná bunka
  • 2 Typy
    • 2.1 Podľa svojho kryštalického systému
    • 2.2 Podľa svojej chemickej povahy
  • 3 Príklady
    • 3.1 K2Cr2O7 (triklinický systém)
    • 3.2 NaCl (kubický systém)
    • 3.3 ZnS (wurtzit, hexagonálny systém)
    • 3.4 CuO (monoklinický systém)
  • 4 Odkazy

štruktúra

Na hornom obrázku sú znázornené niektoré drahokamy smaragdov. Rovnako ako mnohé iné minerály, soli, kovy, zliatiny a diamanty vykazujú kryštalickú štruktúru; Ale aký je vzťah medzi jeho usporiadaním a symetriou??

Ak je kryštál, ktorého častice môžu byť pozorované voľným okom, aplikované symetrické operácie (invertovať, otáčať v rôznych uhloch, odrážať ho v rovine atď.), Potom sa zistí, že zostávajú nedotknuté vo všetkých rozmeroch priestoru.

Opak sa vyskytuje pre amorfnú pevnú látku, z ktorej sa získajú rôzne usporiadania, ktoré sa podrobia symetrickej operácii. Okrem toho nemá štruktúrne vzory opakovania, ktoré demonštrujú náhodné rozdelenie jeho častíc.

Aká je najmenšia jednotka, ktorá tvorí štruktúrny vzor? V hornom obrázku je kryštalická pevná látka symetrická v priestore, zatiaľ čo amorfná tuhá látka nie je.

Ak nakreslíte niektoré štvorce, ktoré obsahujú oranžové guľôčky a použijete operácie symetrie, zistíte, že vytvárajú ďalšie časti kryštálu.

Predchádzajúca vec sa opakuje s menšími a menšími štvorcami, až kým sa nenájde ten, ktorý je asymetrický; ten, ktorý mu predchádza vo veľkosti, je podľa definície jednotková bunka.

Jednotná bunka

Jednotná bunka je minimálna štruktúrna expresia, ktorá umožňuje úplnú reprodukciu kryštalickej pevnej látky. Z tohto je možné zostaviť kryštál a pohybovať ho vo všetkých smeroch priestoru.

Môže byť považovaná za malú zásuvku (trup, vedro, nádoba, atď.), Kde sú častice, reprezentované guľôčkami, umiestnené po vzore náplne. Rozmery a geometrie tejto skrinky závisia od dĺžky jej osí (a, b a c), ako aj od uhlov medzi nimi (α, β a γ).

Najjednoduchšia zo všetkých bunkových jednotiek je jednoduchá kubická štruktúra (horný obrázok (1)). V tomto strede guľôčok zaberajú rohy kocky, štyri na jej základni a štyri na streche.

V tomto usporiadaní guľôčky sotva zaberajú 52% celkového objemu kocky, a keďže príroda spôsobuje vákuum, nie je veľa zlúčenín alebo prvkov, ktoré túto štruktúru prijímajú.

Ak sú však guľôčky usporiadané v rovnakej kocke takým spôsobom, že jeden zaberá stred (kubický stred na tele, bcc), potom bude k dispozícii kompaktnejšie a účinnejšie balenie (2). Teraz sféry zaberajú 68% celkového objemu.

Na druhej strane v (3) žiadna guľa nezaberá do stredu kocky, ale do stredu ich tváre a všetky zaberajú až 74% celkového objemu (kubický stred na tvárach, ccp).

Je teda možné vidieť, že pre tú istú kocku je možné získať iné usporiadania, ktoré mení spôsob, akým sú guľôčky balené (ióny, molekuly, atómy, atď.)..

typ

Kryštálové štruktúry môžu byť klasifikované podľa ich kryštalických systémov alebo chemickej povahy ich častíc.

Napríklad kubický systém je najbežnejší zo všetkých a mnohé kryštalické pevné látky sú z neho riadené; tento rovnaký systém sa však vzťahuje na iónové kryštály aj kovové kryštály.

Podľa jej kryštalického systému

Na predchádzajúcom obrázku je znázornených sedem hlavných kryštalických systémov. Možno si všimnúť, že v skutočnosti existuje štrnásť z nich, ktoré sú produktom iných foriem balenia pre tie isté systémy a tvoria siete Bravais..

Od (1) do (3) sú kryštály s kubickými kryštálovými systémami. V (2) sa pozoruje (modrými pruhmi), že guľa stredu a tá oblasť rohov vzájomne pôsobia s ôsmimi susedmi, takže gule majú koordinačné číslo 8. A (3) koordinačné číslo je 12 (aby ste videli, že je potrebné duplikovať kocku v ľubovoľnom smere).

Prvky (4) a (5) zodpovedajú jednoduchým tetragonálnym systémom a sú vycentrované na plochách. Na rozdiel od kubických, jeho os c je dlhšia ako osi a a b.

Od (6) do (9) sú ortorombické systémy: od jednoduchých a vycentrovaných na základniach (7) po tie, ktoré sú sústredené na tele a na tvárach. V týchto α, β a γ sú 90 °, ale všetky strany majú rôzne dĺžky.

Obrázky (10) a (11) sú monoklinické kryštály a (12) je triklinika, prezentujúca posledné nerovnosti vo všetkých uhloch a osiach.

Prvok (13) je rhombohedrický systém, analogický kubickému, ale s uhlom γ odlišným od 90 °. Nakoniec sú tu hexagonálne kryštály

Posuny prvkov (14) vznikajú hexagonálnym hranolom, ktorý je vyznačený bodkovanými čiarami zelenej.

Podľa svojej chemickej povahy

- Ak sú kryštály tvorené iónmi, potom sú to iónové kryštály prítomné v soli (NaCl, CaSO4, CuCl2, KBr, atď.)

- Molekuly, ako je glukóza, tvoria (keď je to možné) molekulárne kryštály; v tomto prípade sú známe cukrové kryštály.

- Atómy, ktorých väzby sú v podstate kovalentné, tvoria kovalentné kryštály. Také sú prípady diamantu alebo karbidu kremíka.

- Taktiež kovy ako zlato tvoria kompaktné kubické štruktúry, ktorými sú kovové kryštály.

Príklady

K2Cr2O7 (triclinic system)

NaCl (kubický systém)

ZnS (wurtzit, hexagonálny systém)

CuO (monoklinický systém)

referencie

  1. Quimitube. (2015). Prečo "kryštály" nie sú kryštály. Získané 24. mája 2018, z: quimitube.com
  2. Pressbooks. 10.6 Mriežkové štruktúry v kryštalických tuhých látkach. Získané dňa 26. mája 2018, z: opentextbc.ca
  3. Crystal Structures Akademické informačné centrum. [PDF]. Získané 24. mája 2018, z: web.iit.edu
  4. Ming. (30. jún 2015). Typy kryštálových štruktúr. Získané dňa 26. mája 2018, z: crystalvisions-film.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31. január 2018). Typy kryštálov. Získané dňa 26. mája 2018, z: thoughtco.com
  6. KHI. (2007). Kryštalické štruktúry. Získané dňa 26. mája 2018, z: folk.ntnu.no
  7. Paweł Maliszczak. (25. apríl 2016). Drsné smaragdové kryštály z Panjshir Valley Afghanistan. [Obrázok]. Získané 24. mája 2018, z: commons.wikimedia.org
  8. Napy1kenobi. (26. apríl 2008). Bravaisove mriežky. [Obrázok]. Získané dňa 26. mája 2018, z: commons.wikimedia.org
  9. Používateľ: Sbyrnes321. (21. novembra 2011). Kryštalické alebo amorfné. [Obrázok]. Získané dňa 26. mája 2018, z: commons.wikimedia.org