ENOTA CELICE: LASTNOSTI, OMREŽNE KONSTANTE IN VRSTE - KEMIJA - 2026

Celica enota je imaginarna prostor ali območje, ki predstavlja najmanjšo izražanje celoto; da bi bila v primeru kemije celota kristal, sestavljen iz atomov, ionov ali molekul, ki so razporejeni po strukturnem vzorcu.

Primeri, ki utelešajo ta koncept, najdemo v vsakdanjem življenju. Za to je treba biti pozoren na predmete ali površine, ki kažejo določen ponavljajoč se vrstni red njihovih elementov. Nekateri mozaiki, bareljevi, obloženi stropi, plošče in ozadja lahko na splošno vključujejo tisto, kar razumemo pod enotno celico.

Papirnate enotne celice mačk in koz. Vir: Hanna Petruschat (WMDE).

Za boljše ponazoritev imamo zgornjo sliko, ki bi jo lahko uporabili kot ozadje. V njem se pojavljajo mačke in koze z dvema alternativnima čutoma; mačke so pokončne ali na glavo, koze pa ležijo obrnjene navzgor ali navzdol.

Te mačke in koze vzpostavijo ponavljajoče se strukturno zaporedje. Če želite sestaviti celoten papir, bi bilo dovolj, da enotno celico dovoljkrat reproducirate po površini z uporabo translacijskih gibov.

Možne celice so predstavljene z modrimi, zelenimi in rdečimi polji. Za pridobitev vloge bi lahko uporabili katerega koli od teh treh; vendar jih je treba domiselno premikati po površini, da ugotovimo, ali reproducirajo isto zaporedje, ki je bilo opaženo na sliki.

Začenši z rdečim poljem, bi bilo razvidno, da če se trije stolpci (mačk in koz) premaknejo v levo, se dve kozi ne bi več pojavljale na dnu, ampak le ena. Zato bi privedlo do drugega zaporedja in ga ni mogoče obravnavati kot enotno celico.

Če bi domišljijsko premikali obe škatli, modro in zeleno, bi dobili isto zaporedje papirja. Obe sta enotni celici; vendar modra škatla bolj upošteva definicijo, saj je manjša od zelene.

Lastnosti enote celice

Njegova lastna definicija poleg ravno opisanega primera razjasni več njegovih lastnosti:

-Če se gibljejo v vesolju, ne glede na smer, bomo dobili trden ali popoln kristal. To je zato, ker kot omenjajo mačke in koze reproducirajo strukturno zaporedje; ki je enaka prostorski porazdelitvi ponavljajočih se enot.

- V primerjavi z drugimi možnimi možnostmi celic morajo biti čim manjše (ali zasedajo malo volumna).

-Običajno so simetrični. Prav tako se njegova simetrija dobesedno odraža v kristalih spojine; če je enotna celica soli kubična, bodo njeni kristali kubični. Vendar obstajajo kristalne strukture, ki so opisane kot enotne celice z izkrivljeno geometrijo.

- Vsebujejo ponavljajoče se enote, ki jih lahko nadomestimo s točkami, ki v treh dimenzijah tvorijo tisto, kar je znano kot rešetka. V prejšnjem primeru mačke in koze predstavljajo rešetke, gledano z višje ravnine; torej dve dimenziji.

Število ponavljajočih se enot

Ponavljajoče se enote ali mrežne točke enotnih celic ohranjajo enak delež trdnih delcev.

Če štejete število mačk in koz znotraj modrega polja, boste imeli dve mački in koze. Enako se zgodi z zelenim poljem in tudi z rdečim poljem (četudi je že znano, da ne gre za enotno celico).

Recimo na primer, da so mačke in koze atomi G in C (nenavaden živalski zvar). Ker je razmerje med G in C v modrem polju 2: 2 ali 1: 1, lahko varno pričakujemo, da bo trdna snov imela formulo GC (ali CG).

Kadar ima trdno telo bolj ali manj kompaktne strukture, kot se to dogaja s solmi, kovinami, oksidi, sulfidi in zlitinami, v enotah celic ni celotnih ponavljajočih se enot; to so njihovi deli ali deli, ki sestavljajo eno ali dve enoti.

Za GC to ne velja. V tem primeru bi modra škatla mačke in koze razdelila na dva dela (1 / 2G in 1 / 2C) ali štiri dele (1 / 4G in 1 / 4C). V naslednjih razdelkih bo razvidno, da so v teh enotnih celicah retikularne točke priročno razdeljene na ta in drug način.

Katere konstante omrežja definirajo enoto celice?

Enote celic v primeru GC so dvodimenzionalne; vendar to ne velja za prave modele, ki upoštevajo vse tri dimenzije. Tako se kvadratki ali paralelogrami pretvorijo v paralelepipede. Zdaj je izraz "celica" bolj smiseln.

Dimenzije teh celic ali paralelepipedov so odvisne od tega, kako dolge so njihove stranice in koti.

Na spodnji sliki imamo spodnji zadnji vogal paralelepipeda, sestavljen iz strani a, b in c, in kotov α, β in γ.

Parametri enotne celice. Vir: Gabriel Bolívar.

Kot je razvidno, je a nekoliko daljši kot b in c. Na sredini je pikčast krog, ki označuje kote α, β in γ med ac, cb in ba. Za vsako enotno celico imajo ti parametri konstantne vrednosti in določajo njeno simetrijo ter preostalo vrednost kristala.

Znova uporabi nekaj domišljije, parametri slike bi opredelili kocko podobno celico, raztegnjeno na njenem robu a. Tako nastajajo enotne celice z različnimi dolžinami in koti njihovih robov, ki jih lahko razvrstimo tudi v različne vrste.

Vrste

14 Bravaisovih mrež in sedem osnovnih kristalnih sistemov. Vir: Prvotni pošiljatelj je bil Angrense na portugalski Wikipediji.

Na zgornji sliki najprej začnite s pikčastimi črtami v enotah celic: označujejo spodnji zadnji kot, kot je bilo pojasnjeno. Vpraša se naslednje vprašanje, kje so točke rešetke ali ponavljajoče se enote? Čeprav dajejo napačen vtis, da so celice prazne, se odgovor skriva v njihovih vrhovih.

Te celice so ustvarjene ali izbrane tako, da se ponavljajoče se enote (sivkaste točke slike) nahajajo na njihovih konicah. Glede na vrednosti parametrov, določenih v prejšnjem razdelku, konstantne za vsako enoto celice, dobimo sedem kristalnih sistemov.

Vsak kristalni sistem ima svojo enotno celico; drugi določa prvi. Na zgornji sliki je sedem škatel, ki ustrezajo sedmim kristalnim sistemom; ali bolj povzeto kristalne mreže. Tako na primer celica s kubično enoto ustreza enemu od kristalnih sistemov, ki definira kubično kristalno rešetko.

V skladu s sliko so kristalni sistemi ali mreže:

-Kubinsko

-Tetragonalno

-Ortorhombično

-Hesagonal

-Monoklinika

-Triclinic

-Trigonalno

In znotraj teh kristalnih sistemov nastajajo drugi, ki sestavljajo štirinajst Bravaisovih mrež; da so med vsemi kristalnimi mrežami najosnovnejše.

Kubična

V kocki so vse njene strani in koti enaki. Zato je v tej enoti celica res naslednje:

α = β = γ = 90º

Obstajajo tri kubične enotne celice: preproste ali primitivne, telesno usmerjene (bcc) in obrazi v središču (fcc). Razlike so v razdelitvi točk (atomov, ionov ali molekul) in v številu le-teh.

Katera od teh celic je najbolj kompaktna? Tisti, katerega prostornino bolj zasedajo točke: kubična je osredotočena na obraze. Upoštevajte, da če bi mačke in koze od začetka zamenjali pike, jih ne bi omejili na eno celico; bi pripadli in bi jih delilo več. Spet bi bili to porcije G ali C.

Število enot

Če bi bile mačke ali koze na vrhu, bi jih delilo 8 enot; to pomeni, da bi imela vsaka celica 1/8 G ali C. Pridružite se ali si predstavljajte 8 kock v dveh stolpcih po dve vrstici, da bi to vizualizirali.

Če bi bile mačke ali koze na obrazu, bi jih delili le dve enoti celic. Če ga želite videti, samo zložite dve kocki.

Po drugi strani bi, če bi bila mačka ali koza v središču kocke, pripadal le eni enotni celici; Enako se dogaja s škatlami na glavni sliki, ko je bil koncept naslovljen.

Glede na povedano zgoraj, v navadno kubično osnovno celico obstaja enota ali retikularnim točka, saj ima 8 oglišč (1/8 x 8 = 1). Za kubično celico, osredotočeno v telesu, je: 8 tock, kar je enako enemu atomu, v sredini pa točka ali enota; torej obstajata dve enoti.

Za kubično celico, osredotočeno na obraz, je 8 opornic (1) in šest obrazov, kjer se deli polovica vsake točke ali enote (1/2 x 6 = 3); zato ima štiri enote.

Tetragonalna

Podobne pripombe so lahko glede enotne celice tetragonalnega sistema. Njeni strukturni parametri so naslednji:

α = β = γ = 90º

Orthorhombic

Parametri za ortorombično celico so:

α = β = γ = 90º

Monoklinika

Parametri za monoklinično celico so:

α = γ = 90 °; β ≠ 90º

Triklinika

Parametri triklinične celice so:

α ≠ β ≠ γ 90 °

Šestkotni

Parametri za šesterokotno celico so:

α = β = 90 °; γ ≠ 120º

Celica dejansko predstavlja tretjino šestkotne prizme.

Trigonalno

In končno, parametri za trigonalno celico so:

α = β = γ ≠ 90º

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje P 474-477.
2. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
3. Wikipedija. (2019). Primitivna celica. Pridobljeno: en.wikipedia.org
4. Bryan Stephanie. (2019). Enota: Parametri rešetke in kubične strukture. Študij. Pridobljeno: study.com
5. Akademski vir virov. (sf). Kristalne strukture. . Illinois Institute of Technology. Pridobljeno: web.iit.edu
6. Belford Robert. (7. februarja 2019). Kristalne rešetke in enotne celice. Kemija Libretexts. Pridobljeno: chem.libretexts.org