KRISTALNA ZGRADBA: ZGRADBA, VRSTE IN PRIMERI - KEMIJA - 2026

Kristalna struktura je eden izmed trdne navaja, da lahko ostanek, ioni ali molekule, sprejetih v naravi, ki je označen s tem, visoke prostorske naročanje. Z drugimi besedami, to je dokaz "korpuskularne arhitekture", ki definira mnoga telesa s steklenimi in sijočimi videzi.

Kaj spodbuja ali katera sila je odgovorna za to simetrijo? Delci niso sami, ampak medsebojno delujejo. Te interakcije porabljajo energijo in vplivajo na stabilnost trdnih snovi, tako da se delci trudijo, da se prilagodijo, da zmanjšajo to izgubo energije.

Tako jih njihove notranje lastnosti vodijo v umestitev v najbolj stabilno prostorsko ureditev. Na primer, to je lahko tisto, kjer so odbojnosti med ioni z enakimi naboji minimalne ali kjer nekateri atomi - kovinski - zasedajo tudi največji možni volumen v svojih embalažah.

Beseda "kristal" ima kemični pomen, ki ga je mogoče napačno predstaviti za druga telesa. Kemično se nanaša na urejeno strukturo (mikroskopsko), ki jo lahko na primer sestavljajo molekule DNK (kristal DNA).

Vendar pa je priljubljeno zloraba za sklicevanje na kateri koli stekleni predmet ali površino, na primer ogledala ali steklenice. Za razliko od pravih kristalov steklo sestoji iz amorfne (neurejene) strukture silikatov in številnih drugih dodatkov.

Struktura

Na zgornji sliki so prikazani nekateri smaragdni dragulji. Tako kot mnogi tudi drugi minerali, soli, kovine, zlitine in diamanti kažejo kristalno strukturo; toda kakšen odnos ima njegovo urejanje s simetrijo?

Če kristal, katerega delce bi bilo mogoče opazovati s prostim očesom, izvaja simetrične operacije (obrnite ga, zavrtite pod različnimi koti, ga odsevajte na ravnini itd.), Potem bo ugotovljeno, da ostane nedotaknjen v vseh dimenzijah prostora.

Za amorfno trdno snov se zgodi ravno obratno, iz katere dobimo različne zaporedje, tako da se podvržemo operaciji simetrije. Poleg tega ji primanjkuje strukturnih vzorcev ponavljanja, kar kaže naključnost v porazdelitvi njegovih delcev.

Katera je najmanjša enota, ki sestavlja strukturni vzorec? Na zgornji sliki je kristalna trdna soda v prostoru simetrična, amorfna pa ne.

Če bi narisali kvadratke, na katere so bile uporabljene oranžne krogle in simetrične operacije, bi ugotovili, da ustvarjajo druge dele kristala.

Zgoraj se ponavlja z manjšimi in manjšimi kvadratki, dokler ne najdemo tistega, ki je asimetričen; ena pred velikostjo je po definiciji enota celica.

Enota celica

Enota celice je najmanjši strukturni izraz, ki omogoča popolno reprodukcijo kristalne trdne snovi. Iz tega je mogoče sestaviti kozarec in ga premikati v vseh smereh v prostoru.

Lahko ga obravnavamo kot majhen predal (prtljažnik, vedro, posodo itd.), V katerem so delci, predstavljeni s kroglami, nameščeni po vzorcu polnjenja. Dimenzije in geometrije tega polja so odvisne od dolžin njegovih osi (a, b in c), kot tudi kotov med njimi (α, β in γ).

Najenostavnejša od vseh enotnih celic je preprosta kubična struktura (zgornja slika (1)). Pri tem središče krogel zaseda vogale kocke, štiri na njenem dnu in štiri pri stropu.

V tej ureditvi krogle zavzemajo le 52% celotne prostornine kocke, in ker narava podleže vakuumu, veliko struktur ali elementov ne prevzame te strukture.

Če pa so kroglice razporejene v isti kocki tako, da ena zaseda sredino (kubični centriran v telesu, bcc), bo prišlo do bolj kompaktnega in učinkovitega pakiranja (2). Zdaj krogle zavzemajo 68% celotne prostornine.

Po drugi strani v (3) nobena sfera ne zaseda središča kocke, temveč sredino njenih obrazov, in vse skupaj zaseda do 74% celotne prostornine (v središču kubika, ccm).

Tako je mogoče razbrati, da je za isto kocko mogoče dobiti druge razporeditve, ki spreminjajo način pakiranja kroglic (ioni, molekule, atomi itd.).

Vrste

Kristalne strukture lahko razvrstimo glede na njihove kristalne sisteme ali kemijsko naravo njihovih delcev.

Na primer, kubični sistem je najpogostejši od vseh, in ureja ga veliko kristalnih trdnih snovi; vendar ta isti sistem velja tako za ionske kot kovinske kristale.

Glede na njegov kristalni sistem

Na prejšnji sliki je predstavljenih sedem glavnih kristalnih sistemov. Omenimo lahko, da jih je dejansko štirinajst, ki so izdelek drugih oblik embalaže za iste sisteme in tvorijo mreže Bravais.

Od (1) do (3) so kristali s kubičnimi kristalnimi sistemi. V (2) je opaziti (z modrimi črtami), da krogla v sredini in vogalih medsebojno delujeta z osmimi sosedi, zato imajo krogle koordinacijsko številko 8. In v (3) je koordinacijska številka 12 (če ga želite videti, morate kocko podvojiti v kateri koli smeri).

Elementi (4) in (5) ustrezajo enostavnim tetragonskim sistemom, usmerjenim v obraz. Za razliko od kubične je njegova c-os daljša od osi a in b.

Od (6) do (9) so ortorombični sistemi: od preprostih in osredotočenih na osnove (7), do tistih, ki so osredotočeni na telo in obraze. V teh α so β ​​in γ 90 °, vendar so vse strani različnih dolžin.

Slike (10) in (11) so monoklinski kristali, (12) pa triklinična, zadnja pa predstavlja neenakosti v vseh njenih kotih in oseh.

Element (13) je romboedrski sistem, analogen kubičnemu, vendar s kotom γ, različnim od 90 °. Končno so tu šestokotni kristali

Premiki elementov (14) izvirajo iz šestkotne prizme, ki jo zasledujejo zelene pikčaste črte.

Glede na svojo kemijsko naravo

- Če so kristali sestavljeni iz ionov, potem so to ionski kristali, prisotni v soli (NaCl, CaSO ₄ , CuCl ₂ , KBr itd.)

- Molekule, kot glukoza, tvorijo (kadarkoli lahko) molekularne kristale; v tem primeru znameniti kristali sladkorja.

- Atomi, katerih vezi so v bistvu kovalentni, tvorijo kovalentne kristale. Takšni so primeri z diamantnim ali silicijevim karbidom.

- Prav tako kovine, kot je zlato, tvorijo kompaktne kubične strukture, ki tvorijo kovinske kristale.

Primeri

K

NaCl (kubični sistem)

ZnS (wurtzit, šesterokotni sistem)

CuO (monoklinski sistem)

Reference

1. Quimitube. (2015). Zakaj "kristali" niso kristali. Pridobljeno 24. maja 2018 z: quimitube.com
2. Tiskovne knjige. 10.6 Konstrukcijske rešetke v kristalnih trdnih snoveh. Pridobljeno 26. maja 2018, od: opentextbc.ca
3. Akademski center za kristalne strukture. . Pridobljeno 24. maja 2018 z: web.iit.edu
4. Ming. (2015, 30. junij). Vrste kristalnih struktur. Pridobljeno 26. maja 2018 z: crystalitions-film.com
5. Helmenstine, Anne Marie, dr. (31. januar 2018). Vrste kristalov. Pridobljeno 26. maja 2018 z: thinkco.com
6. KHI. (2007). Kristalne strukture. Pridobljeno 26. maja 2018, iz: folk.ntnu.no
7. Paweł Maliszczak. (25. april 2016). Grobi smaragdni kristali iz doline Panjshir Afganistan. . Pridobljeno 24. maja 2018 z: commons.wikimedia.org
8. Napy1kenobi. (26. april 2008). Bravais rešetke. . Pridobljeno 26. maja 2018 z: commons.wikimedia.org
9. Uporabnik: Sbyrnes321 (21. november 2011). Kristalni ali amorfni. . Pridobljeno 26. maja 2018 z: commons.wikimedia.org