Strukturkristallstruktur, typer och exempel



den kristallstruktur Det är en av de fasta tillstånd som atomer, joner eller molekyler kan anta i naturen, vilket kännetecknas av att de har ett högt rumsligt arrangemang. Med andra ord, detta är bevis på "corpuscular arkitekturen" som definierar många kroppar med ljusa och vitriga utseende.

Vad främjar eller vilken kraft är ansvarig för denna symmetri? Partiklarna är inte ensamma, men interagerar med varandra. Dessa interaktioner förbrukar energi och påverkar stabiliteten hos de fasta materialen, så att partiklarna försöker anpassa sig för att minimera denna energiförlust.

Därefter leder deras egendom till att placera sig i det mest stabila romsarrangemanget. Till exempel kan detta vara där avstötningarna mellan joner med samma laddningar är minimala, eller där också vissa atomer - som de metalliska - upptar den största möjliga volymen i förpackningen.

Ordet "kristall" har en kemisk betydelse som kan förvrängas för andra kroppar. Kemiskt hänvisar det till en ordnad struktur (mikroskopiskt) som exempelvis kan bestå av DNA-molekyler (en DNA-kristall).

Det är emellertid allmänt missbrukat att referera till föremål eller glasyta ytor, såsom speglar eller flaskor. Till skillnad från sanna kristaller består glas av en amorf (rörig) struktur av silikater och många andra tillsatser.

index

  • 1 struktur
    • 1.1 Unitary cell
  • 2 typer
    • 2.1 Enligt sitt kristallina system
    • 2.2 Enligt sin kemiska natur
  • 3 exempel
    • 3,1 K2Cr2O7 (triclinicsystem)
    • 3,2 NaCl (kubiskt system)
    • 3,3 ZnS (wurtzit, hexagonalt system)
    • 3,4 CuO (monokliniskt system)
  • 4 referenser

struktur

I den övre bilden illustreras några pärlor av smaragder. Precis som dessa uppvisar många andra mineraler, salter, metaller, legeringar och diamanter en kristallin struktur; Men vad är förhållandet mellan ordering och symmetri??

Om ett glas, vilka partiklar kunde observeras med blotta ögat, appliceras symmetrioperationer (invertera, rotera för att olika vinklar, reflektera i ett plan, etc), så kommer det att återfinnas som förblir intakt i alla rumsliga dimensioner.

Det motsatta sker för ett amorft fast material, från vilket olika beställningar erhålls genom att utsätta den för en symmetrioperation. Dessutom saknar det strukturella repetitionsmönster, vilket visar den slumpmässiga fördelningen av dess partiklar.

Vad är den minsta enheten som utgör strukturmönstret? I den övre bilden är det kristallina fasta symmetriskt i rymden, medan den amorfa inte är.

Om du ritar några rutor som omsluter oransfärer och du tillämpar symmetrioperationerna, kommer du att upptäcka att de genererar andra delar av kristallen.

Den föregående saken upprepas med mindre och mindre kvadrater, tills man finner den som är asymmetrisk; den som föregår den i storlek är per definition enhetscellen.

Enhetlig cell

Den enhetliga cellen är det minsta strukturella uttrycket som möjliggör fullständig reproduktion av det kristallina fasta materialet. Från detta är det möjligt att montera kristallen, flytta den i alla riktningar av rymden.

Det kan betraktas som en liten låda (bagage, hink, behållare, etc.) där partiklarna, representerade av sfärer, placeras efter ett fyllningsmönster. Dimensionerna och geometrin i denna ruta beror på längderna på dess axlar (a, b och c) samt vinklarna mellan dem (α, β och y).

Den enklaste av alla enhetsceller är den enkla kubiska strukturen (toppbild (1)). I detta upptar kubens mitten kubens hörn, placerar fyra i basen och fyra på taket.

I detta arrangemang upptar sfärerna knappt 52% av kubens totala volym, och eftersom naturen upphänger ett vakuum, finns det inte många föreningar eller element som adopterar denna struktur.

Om emellertid samma kub kommer att ha områden så att den ena upptar mitten (kroppscentrerad kubisk, bcc), sedan en mer kompakt och effektiv förpackning (2) har. Nu upptar sfärerna 68% av den totala volymen.

Å andra sidan, (3) ingen sfär upptar centrum av kuben, men centrum av deras ansikten, och alla upptar upp till 74% av den totala volymen (ytcentrerad kubisk, CCP).

Således kan man se att andra arrangemang kan erhållas för samma kub, varierande hur kollarna packas (joner, molekyler, atomer etc.).

Typ

Kristallstrukturer kan klassificeras enligt deras kristallina system eller deras kemiska natur.

Till exempel är det kubiska systemet det vanligaste av allt och många kristallina fasta ämnen regleras från det; Emellertid gäller samma system för både joniska kristaller och metallkristaller.

Enligt dess kristallina system

I den föregående bilden representeras de sju huvudsakliga kristallina systemen. Det kan noteras att det faktiskt finns fjorton av dessa, som är en produkt av andra former av förpackning för samma system och utgör Bravais-nätverken..

Från (1) till (3) är kristallerna med kubiska kristallsystem. I (2) observeras (genom blå ränder) att sfären centrum och hörn samverkar med åtta grannar, så att sfärerna har ett koordinationstal 8. Och (3) koordinationstalet är 12 (för att se det måste du duplicera kuben i vilken riktning som helst).

Elementen (4) och (5) motsvarar de enkla tetragonala systemen och centreras på ansikten. Till skillnad från kubiken är dess c-axel längre än a- och b-axlarna.

Från (6) till (9) är orthorhombic systemen: från det enkla och centrerade på baserna (7), till de som är centrerade på kroppen och på ansikten. I dessa α, β och y är 90º, men alla sidor har olika längder.

Figurerna (10) och (11) är de monokliniska kristallerna och (12) är den tricliniska, som presenterar de sista ojämnena i alla dess vinklar och axlar.

Elementet (13) är det rhombohedrala systemet, som är analogt med den kubiska men med en vinkel γ som skiljer sig från 90º. Slutligen finns det sexkantiga kristallerna

Förskjutningarna av elementen (14) härstammar från den sexkantiga prisman som spåras av de prickade linjerna av grönt.

Enligt dess kemiska natur

- Om kristallerna bildas av joner är de joniska kristaller närvarande i salterna (NaCl, CaSO4, CuCl2, KBr, etc.)

- Molekyler såsom glukosform (när så är möjligt) molekylära kristaller; i detta fall de berömda sockerkristallerna.

- Atomer vars bindningar är väsentligen kovalenta bildar kovalenta kristaller. Sådana är fallen av diamant eller kiselkarbid.

- Även metaller som guld bildar kompakta kubiska strukturer, som är metallkristallerna.

exempel

K2cr2O7 (triclinicsystem)

NaCl (kubiskt system)

ZnS (wurtzit, hexagonalt system)

CuO (monokliniskt system)

referenser

  1. Quimitube. (2015). Varför "kristaller" inte är kristaller. Hämtad den 24 maj 2018, från: quimitube.com
  2. Pressbooks. 10.6 Gitterstrukturer i kristallina fasta ämnen. Hämtat den 26 maj 2018, från: opentextbc.ca
  3. Crystal Structures Academic Resource Center. [PDF]. Hämtat den 24 maj 2018, från: web.iit.edu
  4. Ming. (30 juni 2015). Typer kristallstrukturer. Hämtad den 26 maj 2018, från: crystalvisions-film.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31 januari 2018). Typer av kristaller. Hämtad den 26 maj 2018, från: thoughtco.com
  6. KHI. (2007). Kristallina strukturer. Hämtad den 26 maj 2018, från: folk.ntnu.no
  7. Paweł Maliszczak. (25 april 2016). Grova smaragdkristaller från Panjshir Valley Afghanistan. [Bild]. Hämtad den 24 maj 2018, från: commons.wikimedia.org
  8. Napy1kenobi. (26 april 2008). Bravais gitter. [Bild]. Hämtad den 26 maj 2018, från: commons.wikimedia.org
  9. Användare: Sbyrnes321. (21 november 2011). Kristallint eller amorft. [Bild]. Hämtad den 26 maj 2018, från: commons.wikimedia.org