Das Kristallstruktur Es ist einer der festen Zustände, die Atome, Ionen oder Moleküle in der Natur annehmen können, was durch eine hohe räumliche Ordnung gekennzeichnet ist. Mit anderen Worten, dies ist ein Beweis für die „Korpuskulararchitektur“, die viele Körper mit glasigen und glänzenden Erscheinungen definiert..
Was fördert oder welche Kraft ist für diese Symmetrie verantwortlich? Die Partikel sind nicht allein, sondern interagieren miteinander. Diese Wechselwirkungen verbrauchen Energie und beeinflussen die Stabilität der Feststoffe, so dass die Partikel versuchen, sich anzupassen, um diesen Energieverlust zu minimieren..
Ihre intrinsische Natur führt sie also dazu, sich in die stabilste räumliche Anordnung zu versetzen. Dies kann beispielsweise der Fall sein, bei dem die Abstoßungen zwischen Ionen mit denselben Ladungen minimal sind oder bei dem einige Atome - wie metallische - auch das größtmögliche Volumen in ihren Packungen einnehmen..
Das Wort "Kristall" hat eine chemische Bedeutung, die für andere Körper falsch dargestellt werden kann. Chemisch bezieht es sich auf eine geordnete Struktur (mikroskopisch), die beispielsweise aus DNA-Molekülen (einem DNA-Kristall) bestehen kann..
Es wird jedoch im Volksmund missbraucht, sich auf glasartige Gegenstände oder Oberflächen wie Spiegel oder Flaschen zu beziehen. Im Gegensatz zu echten Kristallen besteht Glas aus einer amorphen (ungeordneten) Struktur von Silikaten und vielen anderen Additiven..
Artikelverzeichnis
Im Bild oben sind einige smaragdgrüne Edelsteine dargestellt. Genau wie diese weisen viele andere Mineralien, Salze, Metalle, Legierungen und Diamanten eine kristalline Struktur auf; Aber welche Beziehung hat seine Ordnung zur Symmetrie??
Wenn einem Kristall, dessen Partikel mit bloßem Auge beobachtet werden konnten, Symmetrieoperationen unterzogen werden (invertieren, in verschiedenen Winkeln drehen, in einer Ebene reflektieren usw.), wird festgestellt, dass er in allen Dimensionen intakt bleibt Raum..
Das Gegenteil tritt für einen amorphen Feststoff auf, aus dem unterschiedliche Ordnungen erhalten werden, indem er einer Symmetrieoperation unterzogen wird. Außerdem fehlen strukturelle Wiederholungsmuster, was die Zufälligkeit in der Verteilung seiner Partikel zeigt..
Was ist die kleinste Einheit, aus der das Strukturmuster besteht? Im oberen Bild ist der kristalline Feststoff im Raum symmetrisch, der amorphe nicht..
Wenn Quadrate gezeichnet würden, auf die eingeschlossene orangefarbene Kugeln und Symmetrieoperationen angewendet würden, würde sich herausstellen, dass sie andere Teile des Kristalls erzeugen.
Das Obige wird mit immer kleineren Quadraten wiederholt, bis das asymmetrische gefunden wird; Diejenige, die in ihrer Größe davor steht, ist per Definition die Einheitszelle.
Die Einheitszelle ist der minimale strukturelle Ausdruck, der die vollständige Reproduktion des kristallinen Feststoffs ermöglicht. Daraus lässt sich das Glas zusammenbauen und in alle Raumrichtungen bewegen.
Es kann als kleine Schublade (Kofferraum, Eimer, Behälter usw.) betrachtet werden, in der die durch Kugeln dargestellten Partikel nach einem Füllmuster platziert werden. Die Abmessungen und Geometrien dieser Box hängen von der Länge ihrer Achsen (a, b und c) sowie den Winkeln zwischen ihnen (α, β und γ) ab..
Die einfachste aller Einheitszellen ist die der einfachen kubischen Struktur (oberes Bild (1)). Dabei nimmt die Mitte der Kugeln die Ecken des Würfels ein, vier an seiner Basis und vier an der Decke..
In dieser Anordnung nehmen die Kugeln nur 52% des Gesamtvolumens des Würfels ein, und da die Natur ein Vakuum verabscheut, nehmen nicht viele Verbindungen oder Elemente diese Struktur an..
Wenn die Kugeln jedoch so im selben Würfel angeordnet sind, dass man das Zentrum einnimmt (kubisch zentriert im Körper, bcc), ergibt sich eine kompaktere und effizientere Packung (2). Jetzt nehmen die Kugeln 68% des Gesamtvolumens ein.
Andererseits nimmt in (3) keine Kugel die Mitte des Würfels ein, sondern die Mitte seiner Flächen, und alle nehmen bis zu 74% des Gesamtvolumens ein (flächenzentrierte Würfel, cc)..
Somit ist ersichtlich, dass für denselben Würfel andere Anordnungen erhalten werden können, die die Art und Weise variieren, in der die Kugeln gepackt sind (Ionen, Moleküle, Atome usw.)..
Kristallstrukturen können nach ihren Kristallsystemen oder der chemischen Natur ihrer Partikel klassifiziert werden..
Zum Beispiel ist das kubische System das häufigste von allen und viele kristalline Feststoffe werden von ihm gesteuert; Das gleiche System gilt jedoch sowohl für ionische als auch für metallische Kristalle..
Im vorherigen Bild sind die sieben Hauptkristallsysteme dargestellt. Es kann festgestellt werden, dass es tatsächlich vierzehn davon gibt, die das Produkt anderer Verpackungsformen für dieselben Systeme sind und die Bravais-Netzwerke bilden.
Von (1) bis (3) sind Kristalle mit kubischen Kristallsystemen. In (2) wird (durch die blauen Streifen) beobachtet, dass die Kugel in der Mitte und die der Ecken mit acht Nachbarn interagieren, so dass die Kugeln eine Koordinationszahl von 8 haben. Und in (3) ist die Koordinationszahl 12 ( Um es zu sehen, müssen Sie den Würfel in eine beliebige Richtung duplizieren..
Die Elemente (4) und (5) entsprechen einfachen und flächenzentrierten tetragonalen Systemen. Im Gegensatz zur Kubikachse ist ihre c-Achse länger als die a- und b-Achse.
Von (6) bis (9) sind die orthorhombischen Systeme: von den einfachen und auf den Basen (7) zentrierten bis zu den auf dem Körper und den Gesichtern zentrierten. In diesen sind α, β und γ 90º, aber alle Seiten sind unterschiedlich lang.
Die Figuren (10) und (11) sind die monoklinen Kristalle und (12) sind die triklinen, wobei die letzte Ungleichung in all ihren Winkeln und Achsen aufweist..
Element (13) ist das rhomboedrische System, analog zum kubischen, jedoch mit einem Winkel γ, der sich von 90º unterscheidet. Schließlich gibt es die hexagonalen Kristalle
Die Verschiebungen der Elemente (14) entstehen durch das hexagonale Prisma, das durch die grün gepunkteten Linien verfolgt wird.
- Wenn die Kristalle aus Ionen bestehen, handelt es sich um in Salzen (NaCl, CaSO) vorhandene Ionenkristalle4, CuClzwei, KBr usw.)
- Moleküle wie Glucose bilden (wann immer sie können) Molekülkristalle; in diesem Fall die berühmten Zuckerkristalle.
- Atome, deren Bindungen im Wesentlichen kovalent sind, bilden kovalente Kristalle. Dies sind die Fälle von Diamant- oder Siliziumkarbid.
- Auch Metalle wie Gold bilden kompakte kubische Strukturen, die metallische Kristalle bilden..
Bisher hat noch niemand einen Kommentar zu diesem Artikel abgegeben.