Kristalline Struktur

Kristallstruktur von Natriumchlorid

Was ist die kristalline Struktur??

Der kristalline Struktur Es bezieht sich auf die Art und Weise, wie Atome, Ionen oder Moleküle in kristallinen Feststoffen wie Diamanten, Salz (Natriumchlorid) oder Zucker (Saccharose) organisiert oder verpackt sind.

Kristalline Feststoffe werden drei dimensionale Netzwerke identischer Einheiten gebildet, die als Einheitszellen bezeichnet werden. Diese ähneln kleinen identischen Konstruktionsblöcken (wie Layos), die aneinander binden, um die Kristalle zu bilden, die wir mit bloßem Auge sehen können.

Die kristalline Struktur besteht aus einer Beschreibung der Form dieser einheitlichen Zelle und der genauen Position, die jedes Atom in dieser Zelle hat.

Eigenschaften der kristallinen Struktur

Werden durch wiederholte Einheitszellen gebildet

Die kristalline Struktur besteht in der Wiederholung einer Einheitszelle in alle Richtungen. Diese Zellen bestehen aus drei dimensionalen Parallelepipeds, deren Form und Größe durch drei Vektoren definiert werden a, b Und C, und durch die Winkel zwischen diesen Vektoren, genannt α, β und γ.

Es sind hoch geordnete Strukturen

Die kristalline Struktur ist durch einen der am meisten geordneten Zustände gekennzeichnet, die existieren. Die Kristalle sind so angeordnet, dass mit der Kenntnis der Struktur der Einheitszelle, die nur eine Handvoll Atome enthält.

Sie präsentieren Symmetrie

Die meisten Einheitszellen, mit denen kristalline Feststoffe aufgebaut werden können. Dies bedeutet, dass der Inhalt eines Teils der Zelle in einem anderen Teil davon wiederholt wird, nachdem eine Rotation, Reflexion oder Investition durchgeführt wurde.

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Wenn beispielsweise eine Einheitszelle eine Symmetrieebene hat, bedeutet dies, dass eine Hälfte der Zelle die Reflexion der anderen ist.

Beziehung zwischen Eigenschaften der Materie und der kristallinen Struktur

Es gibt viele physikalische und chemische Eigenschaften, die von der kristallinen Struktur abhängen:

Dichte

Abhängig von der Art und Weise, wie Atome in der kristallinen Struktur verpackt werden, können kompaktere Strukturen oder Strukturen erhalten werden, bei denen Atome weiter voneinander entfernt sind. Im ersten Fall wird ein dichter und schwerer Feststoff erhalten, da mehr Atome in einem niedrigeren Volumen verpackt sind.

• Beispiel

Wenn wir die drei kubischen kristallinen Strukturen vergleichen, die als Simple Cubic (P) bezeichnet werden (P), die auf den Gesichtern (FCC) zentriert sind und Kubikum auf dem Körper (BCC) für gleiche Atome sind, beträgt die BCC -Struktur 2 2.6 -mal dichter als der FCC, und der FCC ist 1.4 -mal dichter als p.

Kristalline Form

Die Form der Kristalle, die wir mit bloßem Auge sehen können. Abhängig von der Struktur der einheitlichen Zelle wachsen die Kristalle mehr in eine Richtung als in anderen, was zu Kristallen mit unterschiedlichen Formen wie Nadeln, Quoten, hexagonalen Kristallen usw. führt.

Anisotropie

Physikalische Eigenschaften wie thermische oder elektrische Leitfähigkeit und die magnetischen Eigenschaften der Materie sind in einer materiellen Richtung oft größer als in einem anderen anderen.

Dies wird als Anisotropie bezeichnet, und diese Effekte sind in kristallinen Strukturen besonders intensiv, da sie sehr ordentliche und regelmäßige Strukturen sind.

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Arten von Kristallstruktur

Kristalline Strukturen können nach der Art der Einheitszelle klassifiziert werden, durch die sie gebildet werden. Diese sind durch die drei Seiten gekennzeichnet, die mit einem seiner Kanten (als A, B und C bezeichnet) und durch die Winkel zwischen diesen Seiten (als α, β und γ bezeichnet) verbinden.

Dies führt zu 7 kristallinen Systemen. In jedem dieser kristallinen Systeme können verschiedene Arten von Einheitszellen unterschieden werden. Insgesamt gibt es 14 verschiedene Einheitszellen, die als 14 Bravais -Netzwerke bezeichnet werden und unten dargestellt werden:

Kubiksystem

Wie der Name schon sagt, besteht die Einheitszelle aus einem perfekten Würfel. Die drei Seiten A, B und C sind gleich gegenüber und ihre drei Winkel sind alle 90 °. Dieses System besteht aus Zellen:

• Einfacher oder primitiver Kubikum.
• Kubisch im Körper zentriert (BCC).
• Kubisch auf Gesichtern (FCC).

Tetragonales System

In dieser Art von kristalliner Struktur sind A und B gleich, aber C ist unterschiedlich, aber alle bleiben senkrecht zueinander. Tetragonale Zellen können sein:

• Einfacher oder primitiver tetragonaler.
• Körper zentriertes tetragonales.

Ortorrombisches System

In diesem kristallinen System sind A, B und C alle unterschiedlich, aber sie sind immer noch senkrecht zueinander. Es gibt 4 verschiedene ortorrombische Zellen:

• Primitiver oder einfacher ortorrombisch.
• Körper -zentriertes Ortrhrom.
• Basis -zentriertes orthrom.
• Gesicht -zentrierter ortorombisch.

Monoklines System

Primitive monokline Zelle Basis -zentrierte monokline Zelle

Das monoklinische System ähnelt sechseckig, außer dass alle seine Seiten unterschiedlich sind. Es gibt zwei Zellen für das monoklinische System:

• Primitive monoklinische.
• Basis -zentrierter monokliner.

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Trikliner System

Trikline Zelle

Im Dreiziesystem gibt es keine Symmetrie. Alle Winkel unterscheiden sich voneinander und müssen nicht unbedingt 90 ° sein. Alle seine Seiten sind auch anders.

Sechseckiges System

Hexagonale Zelle

Diese Zelle enthält die Seiten A und B unterschiedlich und unterschiedliche C -Seite. Die Winkel α und β sind beide 90 °, während γ = 120 °.

Trigonales oder rhomboyanisches System

Trigonale oder rhomboedizinische Zelle

Dies ist eine bestimmte Art von Struktur, die der Einnahme eines Eimers und dem Dehnen von zwei gegenüberliegenden Scheitelpunkten ähnelt. Alle Seiten sind gleich und auch ihre Winkel, aber diese sind nicht 90 °.

Beispiele für kristalline Strukturen

Natriumchlorid

Die kristalline Struktur besteht aus einem kubischen Netzwerk, das auf Gesichtern mit 4 NaCl -Einheiten für jede Einheitszelle zentriert ist,

Alfa -Eisen

Eisen kristallisiert Alpha -Eisen bei 768 ° C. Seine Struktur ist kubisch im Körper mit einem 2 -geding von 2 zentriert.86 Å (oder 286 pm)

Gamma -Eisen

Es handelt sich um eine Eisenform, die zwischen 910 ° C und 1400 ° C auftritt und eine kubische kristalline Struktur auf den Flächen von 3 aufweist.64 Å (364 pm) Kanten.

Diamant

Der Diamant ist eine der wertvollsten Kohlenstoffformen und hat eine kubische kristalline Struktur, die auf Gesichtern (FCC) zentriert ist, die zwei Kohlenstoffatome und eine 3 -Kante von 3 enthält.75 Å (375 pm).

Graphit

Graphit ist ein weiterer sehr häufiger Kohlenstoff. In diesem Fall sind dies zusammen mit Kohlenstoffatomen, die zusammen 6 -Mitgliedsringe bilden, was zu einer hexagonalen kristallinen Struktur führt.