מבנה מבנה קריסטל, סוגי ודוגמאות

ה מבנה גביש זהו אחד ממצבים מוצקים כי אטומים, יונים או מולקולות יכול לאמץ בטבע, אשר מאופיין בעל הסדר מרחבי גבוהה. במלים אחרות, זוהי עדות ל"ארכיטקטורה הגופנית "המגדירה גופים רבים בעלי מראה זגוגי וזגוגי.

מה מקדם או איזה כוח אחראי לסימטריה הזאת? החלקיקים אינם לבד, אבל אינטראקציה זה עם זה. אינטראקציות אלה צורכות אנרגיה ומשפיעות על היציבות של מוצקים, כך חלקיקים מבקשים להתאים את עצמם כדי למזער את זה אובדן אנרגיה.

ואז, הטבע הפנימי שלהם להוביל אותם למקם את הסדר המרחבי היציב ביותר. לדוגמה, זה יכול להיות איפה הדחייה בין יונים עם אותם חיובים הם מינימליים, או גם שם כמה אטומים - כמו מתכתי אלה - לתפוס את הכמות הגדולה ביותר האפשרי האריזה שלהם.

המילה "קריסטל" יש משמעות כימית, כי יכול להיות misrepresented עבור גופים אחרים. מבחינה כימית, הוא מתייחס למבנה מסודר (מיקרוסקופי), שלדוגמה, יכול להיות מורכב ממולקולות דנ"א (גביש דנ"א).

עם זאת, הוא נפוץ לרעה להתייחס לכל אובייקט או משטח זכוכית, כגון מראות או בקבוקים. בניגוד גבישים אמיתיים, זכוכית מורכבת מבנה אמורפי (מבולגן) של silicates ותוספים רבים אחרים.

אינדקס

• 1 מבנה
  • 1.1 תא יחידתי
• 2 סוגים
  • 2.1 לפי שיטתו הגבישית
  • 2.2 על פי טבעו הכימי
• 3 דוגמאות
  • 3.1 K2Cr2O7 (מערכת טריקלין)
  • 3.2 NaCl (מערכת מעוקב)
  • 3.3 ZnS (wurtzite, מערכת משושה)
  • 3.4 CuO (מערכת מונוקלינית)
• 4 הפניות

מבנה

בתמונה העליונה מופיעים כמה אבני חן של אזמרגדים. בדיוק כמו אלה, מינרלים רבים אחרים, מלחים, מתכות, סגסוגות ויהלומים מוצגים מבנה גבישי; אבל מה הקשר בין הזמנתו לסימטריה??

אם גביש, אשר חלקיקים שלו ניתן לצפות בעין בלתי מזוינת, מוחל פעולות סימטריה (הפוך, לסובב אותו בזוויות שונות, משקפים אותו במטוס, וכו '), אז זה יימצא להישאר שלם בכל הממדים של החלל.

ההפך קורה עבור מוצק אמורפי, שממנו הזמנות שונות מתקבלים על ידי הכפפת אותו למבצע סימטריה. בנוסף, חסרים לה תבניות חוזרות מבניות, שממחישות את ההתפלגות האקראית של חלקיקיה.

מהי היחידה הקטנה ביותר שמרכיבה את המבנה המבני? בתמונה העליונה מוצק גבישי הוא סימטרי בחלל, ואילו אחד אמורפי הוא לא.

אם אתה מצייר כמה ריבועים המקיפים כדור כתום ואתה מחיל את פעולת הסימטריה, תגלה שהם יוצרים חלקים אחרים של הגביש.

הדבר הקודם הוא חזר עם ריבועים קטנים וקטנים יותר, עד למצוא את זה הוא אסימטרי; זה שקודם לגודלו הוא, מעצם הגדרתו, תא היחידה.

תא יחידתי

התא היחידתי הוא הביטוי המבני המינימלי המאפשר שכפול מלא של מוצק גבישי. מכאן אפשר להרכיב את הגביש, להזיז אותו לכל כיווני החלל.

זה יכול להיחשב מגירה קטנה (תא המטען, דלי, מיכל, וכו ') שבו החלקיקים, המיוצגים על ידי כדורים, ממוקמים בעקבות דפוס מילוי. הממדים והגיאומטריות של תיבה זו תלויים באורכי הצירים שלה (a, b ו- c), כמו גם הזוויות ביניהם (α, β ו- γ).

הפשוטה ביותר של כל התאים היחידה היא של מבנה מעוקב פשוט (תמונה עליון (1)). במרכזה של הספירה תופסת את פינות הקובייה, מניחה ארבעה בבסיסה וארבעה על הגג.

בהסדר זה, הכדורים בקושי תופסים 52% מהנפח הכולל של הקוביה, ומאחר והטבע סובל מחלל ריק, אין הרבה תרכובות או אלמנטים המאמצים את המבנה הזה.

עם זאת, אם הכדורים מסודרים באותה קובייה בצורה כזו שתופס את המרכז (מעוקב על הגוף, עותק), אזי תהיה אריזה קומפקטית ויעילה יותר (2). עכשיו הספירות תופסות 68% מכלל הנפח.

מאידך גיסא, ב (3) שום כדור לא תופסת את מרכז הקובייה, אלא את מרכז פניהם, וכולם תופסים עד 74% מהנפח הכולל (מעוקב על הפנים, ccp).

לפיכך, ניתן לראות כי ניתן להשיג סידורים אחרים עבור אותה קובייה, תוך שינוי אופן הצפיפות של הספירות (יונים, מולקולות, אטומים וכו ')..

סוגים

מבנים קריסטל ניתן לסווג על פי מערכות גבישיים שלהם או את הטבע הכימי של החלקיקים שלהם.

לדוגמה, מערכת מעוקב הוא הנפוץ ביותר של כל מוצקים גבישיים רבים נשלטים ממנו; עם זאת, אותה מערכת חל על גבישים יוניים גבישים מתכת.

על פי המערכת הגבישית שלה

בתמונה הקודמת, שבע מערכות גבישי הראשי מיוצגים. זה יכול להיות שם לב כי למעשה ישנם ארבעה עשר אלה, שהם תוצר של צורות אחרות של אריזה עבור אותן מערכות ומרכיבים את רשתות Bravais..

מ (1) עד (3) הם קריסטלים עם מערכות גביש מעוקב. ב (2) הוא נצפתה (על ידי פסים כחולים) כי בתחום של מרכז זה של פינות אינטראקציה עם שמונה שכנים, כך שלכדי יש מספר תיאום של 8. ב (3) מספר התיאום הוא 12 (כדי לראות את זה אתה צריך לשכפל את הקוביה בכל כיוון).

האלמנטים (4) ו (5) תואמים את מערכות tetragonal פשוט וממוקד על הפנים. שלא כמו מעוקב, הציר c שלה הוא ארוך יותר של צירי A ו- B.

מ (6) עד (9) הם מערכות אורתורומבי: מן הפשוט וממוקד על בסיסים (7), לאלה מרוכזים על הגוף ועל הפנים. אלה β, β ו γ הם 90 מעלות, אבל כל הצדדים הם באורכים שונים.

דמויות (10) ו (11) הן גבישים מונוקליניים (12) הוא הטריקלין, המציג את האי-שוויון האחרון בכל זוויותיו וצירים.

אלמנט (13) הוא מערכת rhombohedral, מקביל מעוקב אבל עם זווית γ שונה מ 90 מעלות. לבסוף יש גבישים משושה

עקירות האלמנטים (14) מקורן במנסרה המשושה הנמצאת בקווים מנוקדים של ירוק.

על פי הטבע הכימי שלו

- אם הגבישים נוצרים על ידי יונים, אז הם קריסטלים יוניים הנוכחי מלחים (NaCl, CaSO₄, CuCl₂, KBR, וכו ')

- מולקולות כגון גלוקוז טופס (במידת האפשר) גבישים מולקולריים; במקרה זה, גבישי הסוכר המפורסמים.

- אטומים אשר הקשרים שלהם הם בעצם קוולנטיים בצורת גבישים קוולנטיים. כאלה הם המקרים של יהלום או סיליקון קרביד.

- כמו כן, מתכות כגון זהב בצורת מבנה מעוקב קומפקטי, שהם גבישי מתכת.

דוגמאות

K₂Cr₂הו₇ (מערכת triclinic)

NaCl (מערכת מעוקב)

ZnS (wurtzite, מערכת משושה)

CuO (מערכת monoclinic)

הפניות

1. קווימיטוב (2015). למה "גבישים" הם לא גבישים. אחזר ב 24 במאי 2018, מ: quimitube.com
2. ספרי עיתונות 10.6 מבנים מסודרים במיצבים גבישיים. ב -26 במאי 2018, מתוך: opentextbc.ca
3. מבנים קריסטל מרכז משאבים אקדמיים. [PDF] אוחזר ב 24 במאי 2018, מ: web.iit.edu
4. מינג. (30 ביוני 2015). סוגי מבנים קריסטל. אחזור ב -26 במאי 2018, מ: crystalvisions-film.com
5. הלמנשטיין, אן מארי, Ph.D. (31 בינואר 2018). סוגי גבישים. ב -26 במאי 2018, מתוך: thinkco.com
6. KHI. (2007). מבנים גבישיים. אחזר ב 26 במאי 2018, מ: folk.ntnu.no
7. Paweł Maliszczak. (25 באפריל 2016). גבישי אמרלד קשוחים מעמק פאנג'שייר. [איור] ב -24 במאי 2018, מתוך: commons.wikimedia.org
8. Napy1kenobi. (26 באפריל 2008). סורגים בראווה. [איור] ב -26 במאי 2018, מתוך: commons.wikimedia.org
9. משתמש: Sbyrnes321. (21 בנובמבר 2011). קריסטל או אמורפי. [איור] ב -26 במאי 2018, מתוך: commons.wikimedia.org