YKSIKKÖSOLU: OMINAISUUDET, VERKKOVAKIOT JA TYYPIT - KEMIA - 2025

Alkeiskopin on kuvitteellinen tila tai alue, joka edustaa vähintään ilmentymistä koko; että kemian tapauksessa kokonaisuus olisi kide, joka koostuu atomista, ioneista tai molekyyleistä, jotka on järjestetty rakennekuvion mukaisesti.

Esimerkkejä tämän käsitteen ilmentämisestä löytyy jokapäiväisestä elämästä. Tätä varten on tarpeen kiinnittää huomiota esineisiin tai pintoihin, joiden elementit toistuvat toistuvasti. Jotkut mosaiikit, bareljeefit, hiukkaskatot, lakanat ja taustakuvat voivat käsittää yleisesti sen, mitä yksikkösolu ymmärtää.

Kissojen ja vuohien paperiyksiköt. Lähde: Hanna Petruschat (WMDE).

Havainnollistaaksemme sitä selvemmin, meillä on yllä oleva kuva, jota voitaisiin käyttää taustakuvana. Siinä kissat ja vuohet esiintyvät kahdella vaihtoehtoisella aistilla; kissat ovat pystyssä tai ylösalaisin, ja vuohet makaavat ylöspäin tai alaspäin.

Nämä kissat ja vuohet muodostavat toistuvan rakennejärjestyksen. Koko paperin rakentamiseksi riittää, että yksikkösolu toistetaan pinnan poikki riittävän monta kertaa käyttämällä translaatioliikkeitä.

Mahdollisia yksikkösoluja edustavat siniset, vihreät ja punaiset ruudut. Mitä tahansa näistä kolmesta voitaisiin käyttää roolin saamiseen; mutta on välttämätöntä siirtää niitä mielikuvituksellisesti pintaa pitkin saadaksesi selville, toistuvatko ne samassa kuvassa havaitun sekvenssin.

Punaisesta ruudusta alkaen olisi ymmärrettävää, että jos kolme pylvästä (kissoista ja vuohista) siirretään vasemmalle, kaksi vuohet eivät enää näy alaosassa, vaan vain yksi. Siksi se johtaisi toiseen sekvenssiin, eikä sitä voida pitää yksikkösoluna.

Kun taas he siirtäisivät mielikuvituksellisesti kahta laatikkoa, sinistä ja vihreää, saadaan sama paperi. Molemmat ovat yksikkösoluja; sininen ruutu kuitenkin noudattaa määritelmää enemmän, koska se on pienempi kuin vihreä ruutu.

Yksikkösolujen ominaisuudet

Sen oma määritelmä selittää juuri selitetyn esimerkin lisäksi useita sen ominaisuuksia:

-Jos ne liikkuvat avaruudessa suunnasta riippumatta, saadaan kiinteä tai kokonainen kide. Tämä johtuu siitä, että kuten kissojen ja vuohien kanssa on mainittu, ne toistavat rakenteellisen järjestyksen; joka on yhtä suuri kuin toistuvien yksiköiden paikallinen jakauma.

-Nen on oltava mahdollisimman pieni (tai vie vähän tilaa) verrattuna muihin mahdollisiin soluvaihtoehtoihin.

-Ne ovat yleensä symmetrisiä. Lisäksi sen symmetria heijastuu kirjaimellisesti yhdisteen kiteissä; jos suolan yksikkösolu on kuutio, sen kiteet ovat kuutiometriä. On kuitenkin kiderakenteita, joita kuvataan yksikkösoluiksi, joissa on vääristynyt geometria.

- Ne sisältävät toistuvia yksiköitä, jotka voidaan korvata pisteillä, jotka puolestaan ​​muodostavat niin sanotun hilan kolmiulotteisena. Edellisessä esimerkissä kissat ja vuohet edustavat ristikkopisteitä nähtynä korkeammalta tasolta; eli kaksi ulottuvuutta.

Toistuvien yksiköiden lukumäärä

Yksikkökennojen toistuvat yksiköt tai hilakohdat ylläpitävät saman määrän kiinteitä hiukkasia.

Jos lasket kissojen ja vuohien määrän sinisessä ruudussa, sinulla on kaksi kissaa ja vuohet. Sama koskee vihreää ruutua ja myös punaista ruutua (vaikka jo tiedetään jo, että se ei ole yksikkösolu).

Oletetaan esimerkiksi, että kissat ja vuohet ovat vastaavasti G- ja C-atomeja (omituinen eläinhitsi). Koska G: n ja C: n välinen suhde on 2: 2 tai 1: 1 sinisessä ruudussa, voidaan turvallisesti odottaa, että kiinteällä aineella on kaava GC (tai CG).

Kun kiinteällä aineella on enemmän tai vähemmän kompakteja rakenteita, kuten suolojen, metallien, oksidien, sulfidien ja seosten tapauksessa tapahtuu, yksikkökennoissa ei ole kokonaisia ​​toistuvia yksiköitä; eli niissä on osia tai osia, jotka muodostavat yhden tai kaksi yksikköä.

Näin ei ole GC: n tapauksessa. Jos niin, sininen laatikko “jakoi” kissat ja vuohet kahteen (1 / 2G ja 1 / 2C) tai neljään (1 / 4G ja 1 / 4C). Seuraavissa osioissa nähdään, että näissä yksikkökennoissa verkkopistepisteet jaetaan kätevästi tällä ja muilla tavoilla.

Mitkä verkkovakiot määrittelevät yksikkösolun?

GC-esimerkin yksikkösolut ovat kaksiulotteisia; tämä ei kuitenkaan koske todellisia malleja, joissa otetaan huomioon kaikki kolme ulottuvuutta. Siten neliöt tai suuntausgrammit muunnetaan suuntaissärmiöiksi. Nyt termi "solu" on järkevämpi.

Näiden kennojen tai suuntaissärmiöiden mitat riippuvat siitä, kuinka pitkät niiden vastaavat sivut ja kulmat ovat.

Alemmassa kuvassa on suuntaissärmiön alakulman alakulma, joka koostuu sivuista a, b ja c sekä kulmista α, β ja γ.

Yksikkösolun parametrit. Lähde: Gabriel Bolívar.

Kuten voidaan nähdä, a on hiukan pidempi kuin b ja c. Keskellä on pisteviiva, joka osoittaa kulmat α, β ja γ vastaavasti ac: n, cb: n ja ba: n välillä. Kullakin yksikkösolulla näillä parametreilla on vakioarvot, ja ne määrittelevät sen ja muun kideen symmetrian.

Sovellettaessa jälleen mielikuvitusta, kuvaparametrit määrittäisivät sen reunaan ojennetun kuution kaltaisen solun. Siten yksikkökennot syntyvät reunoillaan erilaisilla pituuksilla ja kulmilla, jotka voidaan myös luokitella erityyppisiksi.

Tyypit

14 Bravais-verkkoa ja seitsemän peruskitejärjestelmää. Lähde: Alkuperäinen lähettäjä oli Angrense Portugalin Wikipediassa.

Huomautus alkaa ylemmässä kuvassa katkoviivoilla yksikkösoluissa: ne osoittavat alemman takakulman, kuten juuri selitettiin. Seuraava kysymys voidaan kysyä, missä hilapisteet tai toistuvat yksiköt ovat? Vaikka ne antavat väärän kuvan solujen tyhjyydestä, vastaus löytyy niiden kärkipisteistä.

Nämä solut luodaan tai valitaan siten, että toistuvat yksiköt (kuvan harmahtavat kohdat) sijaitsevat niiden kärkipisteissä. Edellisessä osassa määritettyjen parametrien arvoista riippuen, vakiona jokaiselle yksikkösolulle, johdetaan seitsemän kidejärjestelmää.

Jokaisella kidejärjestelmällä on oma yksikkösolu; toinen määrittelee ensimmäisen. Yläkuvassa on seitsemän ruutua, jotka vastaavat seitsemää kidejärjestelmää; tai tiivisemmin kiteisiä verkkoja. Siten esimerkiksi kuutioyksikkökenno vastaa yhtä kidejärjestelmistä, joka määrittelee kuutiometriä kidehilan.

Kuvan mukaan kiteiset järjestelmät tai verkot ovat:

-Cubic

-Tetragonal

-Orthorhombic

-Kuusikulmainen

-Monoclinic

-Triclinic

-Trigonal

Ja näissä kidejärjestelmissä syntyy muita, jotka muodostavat neljätoista Bravais-verkkoa; että kaikkien kiteisten verkkojen joukossa ne ovat alkeellisimpia.

kuutio-

Kuutiossa kaikki sen sivut ja kulmat ovat samat. Siksi tässä yksikkösolussa totta on seuraava:

a = β = γ = 90º

Kuutioyksikkösoluja on kolme: yksinkertainen tai primitiivinen, kehonkeskeinen (ccc) ja kasvokeskeinen (fcc). Erot riippuvat pisteiden jakautumisesta (atomit, ionit tai molekyylit) ja niiden lukumäärästä.

Mikä näistä soluista on kompakti? Se, jonka tilavuus on enemmän pisteiden varaama: kuutio, jonka keskipiste on kasvot. Huomaa, että jos korvaamme kissojen ja vuohien pisteet alusta alkaen, ne eivät rajoitu yhteen soluun; he kuuluisivat ja jaettaisiin useille. Jälleen kerran, se olisi G: n tai C: n osia.

Yksiköiden lukumäärä

Jos kissat tai vuohet olisivat kärjessä, ne jakautuisivat 8 yksikkösoluun; toisin sanoen jokaisessa solussa olisi 1/8 G: tä tai C. Liitä tai kuvittele 8 kuutiota kahdessa kahden rivin sarakkeessa sen visualisoimiseksi.

Jos kissat tai vuohet olisivat kasvoilla, niitä jaettaisiin vain 2 yksikkösolua. Laita kaksi kuutiota yhteen nähdäksesi sen.

Toisaalta, jos kissa tai vuohi olisivat kuution keskellä, ne kuuluisivat vain yhteen yksikkösoluun; Sama tapahtuu pääkuvan ruuduissa, kun käsitettä käsiteltiin.

Jolla on mainittu edellä, sisällä yksinkertainen kuutiometriä yksikkö solu on yksikkö tai verkkomainen kohta, koska se on 8 kärkipisteet (1/8 x 8 = 1). Rungossa keskitettyä kuutiosolua varten on: 8 kärkipistettä, joka on yhtä yhtä atomia, ja piste tai yksikkö keskellä; Siksi on kaksi yksikköä.

Kasvokeskeisessä kuutiosolussa on: 8 kärkipistettä (1) ja kuusi pintaa, joissa puolet jokaisesta pisteestä tai yksiköstä on jaettu (1/2 x 6 = 3); siksi siinä on neljä yksikköä.

tetragonal

Samanlaisia ​​kommentteja voidaan tehdä tetragonaalisen järjestelmän yksikkösolusta. Sen rakenneparametrit ovat seuraavat:

a = β = γ = 90º

ortorombisina

Ortorombisen solun parametrit ovat:

a = β = γ = 90º

monokliininen

Monokliinisen solun parametrit ovat:

a = y = 90 °; p <90 °

trikliinistä

Trikliinisolun parametrit ovat:

α ≠ β ≠ γ ≠ 90º

Kuusikulmainen

Kuusikulmaisen solun parametrit ovat:

a = p = 90 °; γ ≠ 120º

Solu muodostaa tosiasiassa kolmanneksen kuusikulmaisesta prismasta.

trigonal

Ja lopuksi, trigonaalisolun parametrit ovat:

α = β = γ ≠ 90º

Viitteet

1. Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia. (8. painos). CENGAGE Learning P 474-477.
2. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2019). Alkeellinen solu. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
4. Bryan Stephanie. (2019). Yksikkösolu: Hilan parametrit ja kuutiorakenteet. Tutkimus. Palautettu osoitteesta study.com
5. Akateeminen resurssikeskus. (SF). Kristallirakenteet.. Illinoisin teknillinen instituutti. Palautettu osoitteesta: web.iit.edu
6. Belford Robert. (7. helmikuuta 2019). Kidehilat ja yksikkökennot. Kemia Libretexts. Palautettu osoitteesta: chem.libretexts.org