KRISTALLIRAKENNE: RAKENNE, TYYPIT JA ESIMERKIT - KEMIA - 2026

Kiteinen rakenne on yksi kiinteä todetaan, että atomit, ionit tai molekyylit voidaan antaa luonnossa, joka on tunnettu siitä, että niillä on suuri spatiaalinen tilaus. Toisin sanoen, tämä on todiste "ruumiinsulaarisesta arkkitehtuurista", joka määrittelee monia ruumista lasimaisilla ja kiiltävillä esiintymisillä.

Mikä edistää tai mikä voima on vastuussa tästä symmetriasta? Hiukkaset eivät ole yksin, mutta ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Nämä vuorovaikutukset kuluttavat energiaa ja vaikuttavat kiinteiden aineiden stabiilisuuteen, joten hiukkaset pyrkivät sopeutumaan itsensä minimoimaan tämä energiahäviö.

Joten heidän luontaiset luonteensa johtavat heidät sijoittautumaan vakaimpaan alueelliseen järjestelyyn. Tämä voi olla esimerkiksi sellainen, jossa samoilla varauksilla olevien ionien välinen heikentyminen on minimaalista tai joissa jotkut atomit - kuten metalliset - myös vievät suurimman mahdollisen tilavuuden pakkauksissaan.

Sana "kristalli" on kemiallinen merkitys, joka voi olla vääristetty muille kehoille. Kemiallisesti se viittaa järjestettyyn rakenteeseen (mikroskooppisesti), joka voi esimerkiksi koostua DNA-molekyyleistä (DNA-kide).

Kuitenkin sitä käytetään yleisesti väärin viitaamaan mihin tahansa lasimaiseen esineeseen tai pintaan, kuten peileihin tai pulloihin. Toisin kuin todelliset kiteet, lasi koostuu amorfisesta (epäjärjestyksestä) silikaattien rakenteesta ja monista muista lisäaineista.

Rakenne

Yllä olevassa kuvassa on esitetty joitain smaragdikoruja. Aivan kuten näillä, monilla muilla mineraaleilla, suoloilla, metalleilla, seoksilla ja timanteilla on kiteinen rakenne; mutta mikä suhde sen tilaamisella on symmetrian kanssa?

Jos kristallille, jonka hiukkasia voidaan havaita paljain silmin, sovelletaan symmetriatoimenpiteitä (käännä sitä, käännä sitä eri kulmiin, heijastaa sitä tasossa jne.), Niin havaitaan, että se pysyy ehjänä kaikissa avaruuden ulottuvuuksissa.

Päinvastoin tapahtuu amorfiselle kiinteälle aineelle, josta saadaan erilaisia ​​tilauksia altistamalla se symmetriaoperaatiolle. Lisäksi sillä ei ole rakenteellisia toistokuvioita, mikä osoittaa sen hiukkasten jakautumisen satunnaisuuden.

Mikä on pienin yksikkö, joka muodostaa rakennekuvion? Yläkuvassa kiteinen kiinteä aine on avaruudessa symmetrinen, kun taas amorfinen ei.

Jos piirretään neliöitä oranssien pallojen sulkemiseksi ja niihin kohdistetaan symmetriatoimenpiteitä, havaitaan, että ne synnyttävät kiteen muut osat.

Edellä toistetaan pienemmillä ja pienemmillä neliöillä, kunnes löydetään epäsymmetrinen ruutu; sitä edeltävä koko on määritelmänsä mukaan yksikkösolu.

Yksikkösolu

Yksikkösolu on vähimmäisrakenteellinen ekspressio, joka sallii kiteisen kiinteän aineen täydellisen toistumisen. Tästä on mahdollista koota lasi siirtämällä sitä kaikkiin suuntiin avaruudessa.

Sitä voidaan pitää pienenä laatikkona (tavaratila, ämpäri, säiliö jne.), Johon pallojen edustamat hiukkaset on sijoitettu täyttökuvion mukaisesti. Tämän laatikon mitat ja geometriat riippuvat sen akselien (a, b ja c) pituuksista sekä niiden välisistä kulmista (α, β ja γ).

Kaikista yksikkösoluista yksinkertaisin on yksinkertainen kuutiorakenne (ylempi kuva (1)). Tässä pallojen keskusta vie kuution kulmat, neljä pohjassa ja neljä katossa.

Tässä järjestelyssä pallot vievät vain 52% kuution kokonaistilavuudesta, ja koska luonto on tyhjiön vastainen, niin monet yhdisteet tai elementit eivät omaa tätä rakennetta.

Kuitenkin, jos pallot on järjestetty samaan kuutioon siten, että yksi vie keskikohdan (kuution keskitetty runkoon, bcc), niin tulee kompaktimpi ja tehokkaampi pakkaus (2). Nyt pallojen osuus kokonaismäärästä on 68%.

Toisaalta, kohdassa (3) mikään pallo ei ole kuution keskusta, mutta sen pintojen keskusta on, ja ne kaikki vievät jopa 74% kokonaistilavuudesta (kasvikeskeinen kuutio, kopio).

Siten voidaan ymmärtää, että samalle kuutiolle voidaan saada muita järjestelyjä muuttamalla tapaa, jolla pallot pakataan (ionit, molekyylit, atomit jne.).

Tyypit

Kiderakenteet voidaan luokitella niiden kidejärjestelmien tai hiukkasten kemiallisen luonteen perusteella.

Esimerkiksi kuutiojärjestelmä on yleisin kaikista, ja se hallitsee monia kiteisiä kiintoaineita; tämä sama järjestelmä koskee kuitenkin sekä ionisia että metallisia kiteitä.

Sen kiteisen järjestelmän mukaan

Edellisessä kuvassa on esitetty seitsemän tärkeintä kidejärjestelmää. Voidaan huomata, että näitä on tosiasiassa neljätoista, jotka ovat saman järjestelmän muiden pakkausmuotojen tuote ja muodostavat Bravais-verkot.

Vuodesta (1) - (3) ovat kiteitä, joissa on kuutiometriä kidejärjestelmiä. Kohdassa (2) havaitaan (sinisillä raidoilla), että keskellä oleva pallo ja kulmat ovat vuorovaikutuksessa kahdeksan naapurin kanssa, joten pallojen koordinaatioluku on 8. Ja kohdassa (3) koordinaatioluku on 12 (nähdäksesi sen täytyy kopioida kuutio mihin tahansa suuntaan).

Elementit (4) ja (5) vastaavat yksinkertaisia ​​ja kasvikeskeisiä tetragonaalijärjestelmiä. Toisin kuin kuutio, sen c-akseli on pidempi kuin a ja b-akselit.

Kohdasta (6) - (9) ovat ortomombiset järjestelmät: yksinkertaisista ja keskittyneistä pohjille (7), ruumiin ja kasvojen keskittymiin. Näissä α, β ja γ ovat 90º, mutta kaikki sivut ovat eripituisia.

Kuviot (10) ja (11) ovat monokliiniset kiteet ja (12) on kolmikliiniset, joista viimeisessä esitetään epätasa-arvo kaikissa sen kulmissa ja akseleissa.

Elementti (13) on romoboedrijärjestelmä, joka on analoginen kuutiojärjestelmän kanssa, mutta jonka kulma y on eri kuin 90º. Viimein on kuusikulmaisia ​​kiteitä

Elementtien (14) siirtymät ovat peräisin vihreiden katkoviivojen jäljittämästä kuusikulmaisesta prismasta.

Sen kemiallisen luonteen mukaan

- Jos kiteet muodostuvat ioneja, niin ne ovat ionisia kiteitä läsnä suolat (NaCl, CaSO ₄, CuCI ₂, KBr, jne.)

- Molekyylit, kuten glukoosi, muodostavat (aina kun pystyy) molekyylikiteitä; tässä tapauksessa kuuluisat sokerikiteet.

- Atomit, joiden sidokset ovat olennaisesti kovalenttisia, muodostavat kovalenttiset kiteet. Tällaisia ​​ovat timantti- tai piikarbidi-tapaukset.

- Samoin metallit, kuten kulta, muodostavat kompakteja kuutiorakenteita, jotka muodostavat metallikiteitä.

esimerkit

K

NaCl (kuutiojärjestelmä)

ZnS (wurtsiitti, kuusikulmainen järjestelmä)

CuO (monokliininen järjestelmä)

Viitteet

1. Quimitube. (2015). Miksi "kristallit" eivät ole kiteitä. Haettu 24. toukokuuta 2018, osoitteesta: quimitube.com
2. Pressbooks. 10.6 Hilarakenteet kiteisissä kiintoaineissa. Haettu 26. toukokuuta 2018, osoitteesta: opentextbc.ca
3. Kristallirakenteiden akateeminen resurssikeskus.. Haettu 24. toukokuuta 2018, osoitteesta: web.iit.edu
4. Ming. (2015, 30. kesäkuuta). Tyypit kiderakenteet. Haettu 26. toukokuuta 2018, osoitteesta: crystalvisions-film.com
5. Helmenstine, tohtori Anne Marie (31. tammikuuta 2018). Kristallityypit. Haettu 26. toukokuuta 2018, osoitteesta: thinkco.com
6. KHI. (2007). Kiteiset rakenteet. Haettu 26. toukokuuta 2018, osoitteesta: folk.ntnu.no
7. Paweł Maliszczak. (25. huhtikuuta 2016). Karkeat smaragdikristallit Panjshirin laaksosta Afganistanista.. Haettu 24. toukokuuta 2018, osoitteesta: commons.wikimedia.org
8. Napy1kenobi. (26. huhtikuuta 2008). Bravais-hilat.. Haettu 26. toukokuuta 2018, osoitteesta: commons.wikimedia.org
9. Käyttäjä: Sbyrnes321. (21. marraskuuta 2011). Kiteinen tai amorfinen.. Haettu 26. toukokuuta 2018, osoitteesta: commons.wikimedia.org