Strukturkrystalstruktur, typer og eksempler



den krystal struktur Det er et af de faste stater, som atomer, ioner eller molekyler kan vedtage i naturen, hvilket er karakteriseret ved at have et højt rumligt arrangement. Det er med andre ord tegn på den "corpuscular architecture", der definerer mange kroppe med lyse og glasagtige udseende.

Hvad fremmer eller hvilken kraft er ansvarlig for denne symmetri? Partiklerne er ikke alene, men interagerer med hinanden. Disse vekselvirkninger forbruger energi og påvirker stabiliteten af ​​de faste stoffer, således at partiklerne søger at imødekomme sig selv for at minimere dette energitab.

Derefter fører deres egentlige natur dem til at placere sig i det mest stabile rumlige arrangement. For eksempel kan dette være hvor afstødningerne mellem ioner med de samme ladninger er minimal, eller hvor også nogle atomer - ligesom de metalliske - optager det største mulige volumen i deres emballage.

Ordet "krystal" har en kemisk betydning, der kan vildrepræsenteres for andre organer. Kemisk refererer det til en bestilt struktur (mikroskopisk), som for eksempel kan bestå af DNA-molekyler (en DNA-krystal).

Det er imidlertid populært misbrugt at henvise til enhver genstand eller glasagtig overflade, såsom spejle eller flasker. I modsætning til ægte krystaller består glas af en amorf (rodet) struktur af silicater og mange andre additiver.

indeks

  • 1 struktur
    • 1.1 ensartet celle
  • 2 typer
    • 2.1 Ifølge dets krystallinske system
    • 2.2 Ifølge sin kemiske natur
  • 3 eksempler
    • 3.1 K2Cr2O7 (triclinicsystem)
    • 3.2 NaCl (kubisk system)
    • 3.3 ZnS (wurtzit, sekskantet system)
    • 3,4 CuO (monoklinisk system)
  • 4 referencer

struktur

I det øvre billede er nogle juveler af smaragder illustreret. På samme måde udviser mange andre mineraler, salte, metaller, legeringer og diamanter en krystallinsk struktur; Men hvad er forholdet mellem ordre og symmetri??

Hvis en krystal, hvis partikler kunne observeres med det blotte øje, er anvendt symmetrioperationer (inverter, roter det i forskellige vinkler, reflekterer det i et plan osv.), Så vil det blive vist at forblive intakt i alle dimensioner af rummet.

Det modsatte sker for et amorft faststof, hvorfra forskellige ordrer opnås ved at underkaste sig en symmetrioperation. Desuden mangler det strukturelle gentagelsesmønstre, som viser den tilfældige fordeling af dens partikler.

Hvad er den mindste enhed, der udgør det strukturelle mønster? I det øvre billede er det krystallinske faststof symmetrisk i rummet, mens den amorfe ikke er.

Hvis du tegner nogle firkanter, der vedlægger oransje kugler, og du anvender symmetrioperationerne, vil du opdage, at de genererer andre dele af krystalet.

Den forrige ting gentages med mindre og mindre firkanter, indtil man finder den asymmetriske; den, der går forud for den i størrelse, er pr. definition enhedscellen.

Unitary celle

Den enhedscelle er den minimale strukturelle ekspression, der tillader fuldstændig reproduktion af det krystallinske faste stof. Herfra er det muligt at samle krystallen, flytte den i alle retninger af rummet.

Det kan betragtes som en lille skuffe (bagagerum, spand, beholder osv.), Hvor partiklerne, der er repræsenteret af kugler, placeres efter et fyldningsmønster. Dimensionerne og geometrierne i denne boks afhænger af længderne af dets akser (a, b og c) samt vinklerne mellem dem (α, β og γ).

Den enkleste af alle enhedscellerne er den simple kubiske struktur (topbillede (1)). Her ligger kuglens center i hjørnerne af terningen og placerer fire i bunden og fire på taget.

I dette arrangement besidder kuglerne kun 52% af kubens samlede volumen, og da naturen ophæver et vakuum, er der ikke mange forbindelser eller elementer, der vedtager denne struktur.

Men hvis kuglerne er anbragt i samme terning på en sådan måde, at man indtager midten (kubik centreret på kroppen, bcc), vil der være en mere kompakt og effektiv emballage (2). Nu besidder kulerne 68% af det samlede volumen.

På den anden side er der i (3) ingen kugle i midten af ​​terningen, men midt i deres ansigter, og alle besætter op til 74% af det samlede volumen (kubik centreret på ansigterne, ccp).

Således kan det ses, at der kan opnås andre arrangementer for den samme terning, varierende den måde, hvorpå kuglerne er pakket (ioner, molekyler, atomer osv.).

typen

Krystalstrukturer kan klassificeres i henhold til deres krystallinske systemer eller deres partiklernes kemiske natur.

For eksempel er det kubiske system det mest almindelige af alle, og mange krystallinske faste stoffer reguleres af det; Dette samme system gælder imidlertid for både ioniske krystaller og metalkrystaller.

Ifølge dets krystallinske system

I det foregående billede er de syv hovedkrystallinske systemer repræsenteret. Det kan bemærkes, at der faktisk er fjorten af ​​disse, som er produktet af andre former for emballage til de samme systemer og udgør Bravais-netværket..

Fra (1) til (3) er krystallerne med kubiske krystal systemer. I (2) observeres det (ved de blå striber), at midterkuglens hjørne og hjørnerne interagerer med otte naboer, således at kuglerne har et koordinationsnummer på 8. Og i (3) er koordinationsnummeret 12 (for at se det skal du duplikere terningen i enhver retning).

Elementerne (4) og (5) svarer til de simple tetragonale systemer og centreret på ansigterne. I modsætning til den kubiske, er dens c-akse længere end a- og b-akserne.

Fra (6) til (9) er de orthorhombiske systemer: fra den simple og centreret på baserne (7) til de centreret på kroppen og på ansigterne. I disse α, β og γ er 90º, men alle sider har forskellige længder.

Figur (10) og (11) er de monokliniske krystaller, og (12) er den tricliniske, der præsenterer de sidste uligheder i alle dets vinkler og akser.

Elementet (13) er rhombohedralsystemet, analogt med det kubiske, men med en vinkel γ, der er forskellig fra 90º. Endelig er der de sekskantede krystaller

Forskydningerne af elementerne (14) stammer fra den sekskantede prisme sporet af de stiplede linjer af grønt.

Ifølge sin kemiske natur

- Hvis krystallerne dannes af ioner, så er de ioniske krystaller til stede i saltene (NaCl, CaSO4, CuCl2, KBr osv.)

- Molekyler såsom glukoseform (når det er muligt) molekylære krystaller; i dette tilfælde de berømte sukkerkrystaller.

- Atomer hvis bindinger er i det væsentlige kovalente danner kovalente krystaller. Sådanne er tilfældene af diamant eller siliciumcarbid.

- Også metaller som guld danner kompakte kubiske strukturer, som er metalkrystallerne.

eksempler

K2Cr2O7 (triclinisk system)

NaCl (kubisk system)

ZnS (wurtzit, sekskantet system)

CuO (monoklinisk system)

referencer

  1. Quimitube. (2015). Hvorfor "krystaller" ikke er krystaller. Hentet den 24. maj 2018, fra: quimitube.com
  2. Pressbooks. 10.6 Gitterstrukturer i krystallinske faste stoffer. Hentet den 26. maj 2018, fra: opentextbc.ca
  3. Crystal Structures Academic Resource Center. [PDF]. Hentet den 24. maj 2018, fra: web.iit.edu
  4. Ming. (30. juni 2015). Typer af krystalstrukturer. Hentet den 26. maj 2018, fra: crystalvisions-film.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31. januar 2018). Typer af krystaller. Hentet den 26. maj 2018, fra: thoughtco.com
  6. KHI. (2007). Krystallinske strukturer. Hentet den 26. maj 2018, fra: folk.ntnu.no
  7. Paweł Maliszczak. (25. april 2016). Rough smaragd krystaller fra Panjshir Valley Afghanistan. [Figur]. Hentet den 24. maj 2018, fra: commons.wikimedia.org
  8. Napy1kenobi. (26. april 2008). Bravais gitter. [Figur]. Hentet den 26. maj 2018, fra: commons.wikimedia.org
  9. Bruger: Sbyrnes321. (21. november 2011). Krystallinsk eller amorf. [Figur]. Hentet den 26. maj 2018, fra: commons.wikimedia.org