Kristallstruktur

Kristallin struktur av natriumklorid

Vad är den kristallina strukturen?

De kristallstruktur Det hänvisar till hur atomer, joner eller molekyler är organiserade eller förpackade i kristallina fasta ämnen såsom diamanter, salt (natriumklorid) eller socker (sackaros).

Kristallina fasta ämnen bildas tre dimensionella nätverk av identiska enheter som kallas enhetsceller. Dessa liknar små identiska konstruktionsblock (som layos) som binder till varandra för att bilda kristallerna som vi kan se med blotta ögat.

Den kristallina strukturen består av en beskrivning av formen på denna enhetliga cell och den exakta positionen som varje atom har inom nämnda cell.

Egenskaper hos den kristallina strukturen

Bildas av enhetsceller som upprepas

Den kristallina strukturen består i upprepningen av en enhetscell i alla riktningar. Dessa celler består av tre dimensionella parallellepiped vars form och storlek definieras av tre vektorer som heter A, B och c, och med vinklarna mellan dessa vektorer, kallad α, ß och y.

De är mycket ordnade strukturer

Den kristallina strukturen kännetecknas av att vara ett av de mest ordnade staterna som finns. Kristallerna är så ordnade att med att känna till strukturen i enhetscellen som bara innehåller en handfull atomer, kan hela strukturen hos ett glas som bildas av miljoner atomer, joner eller molekyler byggas om.

De presenterar symmetri

De flesta enhetsceller med vilka kristallina fasta ämnen kan byggas har någon typ av symmetri. Detta innebär att innehållet i en del av cellen upprepas i en annan del av den efter att ha genomfört en rotation, reflektion eller investering.

Kan tjäna dig: roterande torktumlare: drift, vad är det för, delar, applikationer

Till exempel, om en enhetscell har ett symmetriplan, betyder det att hälften av cellen är reflektionen av den andra.

Förhållandet mellan egenskaper hos materia och kristallin struktur

Det finns många fysiska och kemiska egenskaper som beror på den kristallina strukturen:

Densitet

Beroende på vägen är atomer förpackade i den kristallina strukturen kan mer kompakta strukturer eller strukturer erhållas där atomer är längre från varandra. I det första fallet kommer ett tätt och tungt fast ämne att erhållas, eftersom fler atomer är förpackade i en lägre volym.

• Exempel

Om vi ​​jämför de tre kubiska kristallina strukturerna som kallas Simple Cubic (P), kubikcentrerad på ansikten (FCC) och kubikcentrerad på kroppen (BCC) för lika atomer, är BCC -strukturen 2 är 2 är 2 är 2 är 2 är 2 är 2 är 2 är 2 är 2 är 2 är 2 är 2 är 2 2 är 2 är 2 är 2.6 gånger tätare än FCC, och FCC är 1.4 gånger tätare än P.

Kristallinform

Formen på kristallerna som vi kan se med blotta ögat är en återspegling av den kristallina strukturen, och i synnerhet på den enhetliga cellen. Beroende på strukturen i den enhetliga cellen kommer kristallerna att växa mer i en riktning än i andra, vilket ger upphov till kristaller med olika former som nålar, kvoter, hexagonala kristaller etc.

Anisotropi

Fysikaliska egenskaper såsom termisk eller elektrisk ledningsförmåga och materiens magnetiska egenskaper är ofta större under en materiell riktning än genom en annan.

Detta kallas anisotropi, och dessa effekter är särskilt intensiva i kristallina strukturer eftersom de är mycket ordnade och vanliga strukturer.

Kan tjäna dig: diasteromerer

Typer av kristallin struktur

Kristallina strukturer kan klassificeras enligt den typ av enhetscell som de bildas. Dessa kännetecknas av de tre sidorna som ansluter till en av dess kanter (kallas A, B och C) och av vinklarna mellan dessa sidor (kallas a, p och y).

Detta ger upphov till 7 kristallina system. Inom vart och ett av dessa kristallina system kan olika typer av enhetsceller särskiljas. Totalt finns det 14 olika enhetsceller som kallas de 14 Bravais -nätverken och representeras nedan:

Kubiksystem

Som namnet antyder består enhetscellen av en perfekt kub. De tre sidorna, A, B och C är lika med varandra, och deras tre vinklar är alla 90 °. Detta system består av celler:

• Enkel eller primitiv kubik.
• Kubikcentrerad i kroppen (BCC).
• Cubic Centered on Faces (FCC).

Tetragonal system

I denna typ av kristallin struktur är A och B desamma, men C är annorlunda, men alla förblir vinkelrätt mot varandra. Tetragonal celler kan vara:

• Enkel eller primitiv tetragonal.
• Kroppscentrerad tetragonal.

Ortorrombiskt system

I detta kristallina system är A, B och C alla olika, men de är fortfarande vinkelräta mot varandra. Det finns fyra olika ortorrombiska celler:

• Primitiv eller enkel ortorrombisk.
• Kroppscenterad ortom.
• Bascenterad ortom.
• Ansiktscentrerad ortorombisk.

Monoklinisk system

Primitiv monoklinisk cell Bascenterad monoklinisk cell

Det monokliniska systemet liknar hexagonalt, förutom att alla dess sidor är olika. Det finns två celler för det monokliniska systemet:

• Primitiv monoklinisk.
• Bascenterad monoklinisk.

Kan tjäna dig: dihydroxyaceton: struktur, egenskaper, erhållning, användningar

Triklinisk system

Triklinisk cell

I tricycling -systemet finns det ingen symmetri. Alla vinklar skiljer sig från varandra och måste inte nödvändigtvis vara 90 °. Alla sidor är också olika.

Hexagonalt system

Hexagonal cell

Denna cell innehåller sidor a och b olika och olika c -sidan. Vinklarna a och p är båda 90 ° medan y = 120 °.

Trigonal eller rhomboyan -system

Trigonal eller rhomboedisk cell

Detta är en viss typ av struktur som liknar en hink och sträcker den längs två motsatta vertikaler. Alla sidor är desamma och även deras vinklar, men dessa är inte 90 °.

Exempel på kristallina strukturer

Natriumklorid

Dess kristallina struktur består av ett kubiskt nätverk centrerat på ansikten med 4 NaCl -enheter för varje enhetscell,

Alfa -järn

Järn kristalliserar alfa -järn vid 768 ° C. Dess struktur är kubikcentrerad i kroppen med en 2 -kant på 2.86 Å (eller 226 PM)

Gammajärn

Det är en järnform som inträffar mellan 910 ° C och 1400 ° C och har en kubisk kristallin struktur centrerad på ansikten på 3.64 Å (364 PM) av kanten.

Diamant

Diamanten är en av de mest värdefulla kolformerna och har en kubisk kristallin struktur centrerad på ansikten (FCC) som innehåller två kolatomer och en 3 kant av 3.75 Å (375 PM).

Grafit

Grafit är ett annat mycket vanligt kol. I det här fallet är det här ark av kolatomer tillsammans och bildar 6 -ledningsringar, vilket ger upphov till en hexagonal kristallin struktur.