Delen:
Unitaire celeigenschappen, netwerkconstanten en -typen
de eenheidscel het is een denkbeeldige ruimte of regio die de minimale uitdrukking van een geheel vertegenwoordigt; dat in het geval van chemie, het geheel een kristal zou worden dat bestaat uit atomen, ionen of moleculen, die zijn gerangschikt volgens een structureel patroon.
In het dagelijks leven vind je voorbeelden die dit concept belichamen. Hiervoor is het noodzakelijk om aandacht te besteden aan objecten of oppervlakken die een bepaalde repetitieve volgorde van hun elementen vertonen. Sommige mozaïeken, bas-reliëfs, cassetteplafonds, vellen en behang kunnen in algemene bewoordingen omvatten wat wordt verstaan onder eenheidscel.
Om het duidelijker te illustreren, hebt u de bovenste afbeelding die als achtergrond kan worden gebruikt. Daarin lijken katten en geiten met twee alternatieve zintuigen; de katten staan op hun poot of hoofd en de geiten liggen op en neer.
Deze katten en geiten stellen een repetitieve structurele reeks vast. Om al het papier te construeren, zou het voldoende zijn om de eenheidscel een voldoende aantal keer aan het oppervlak te reproduceren, door middel van translatiebewegingen.
De mogelijke eenheidscellen worden weergegeven door de blauwe, groene en rode vakken. Elk van deze drie kan worden gebruikt om het papier te verkrijgen; maar het is noodzakelijk om ze fantasierijk langs het oppervlak te bewegen om uit te vinden of ze dezelfde sequentie reproduceren die in het beeld wordt waargenomen.
Beginnend met het rode vierkant, zou het duidelijk zijn dat als drie kolommen (van katten en geiten) naar links zouden worden verplaatst, twee geiten niet langer in het onderste deel zouden verschijnen, maar slechts één. Daarom zou dit leiden tot een andere reeks en kan niet worden beschouwd als een eenheidscel.
Terwijl als ze denkbeeldig zouden bewegen de twee vierkanten, blauw en groen, ja dezelfde volgorde van het papier zou worden verkregen. Beide zijn unitaire cellen; Het blauwe vakje volgt echter meer de definitie, omdat het kleiner is dan het groene vak.
index
- 1 Eigenschappen van de eenheidscellen
- 1.1 Aantal repetitieve eenheden
- 2 Welke netwerkconstanten een eenheidscel definiëren?
- 3 soorten
- 3.1 Cubic
- 3.2 Tetragonaal
- 3.3 Orthorombisch
- 3.4 Monokliniek
- 3.5 Triklinics
- 3.6 Zeshoekig
- 3.7 Trigonal
- 4 Referenties
Eigenschappen van de eenheidscellen
De eigen definitie, naast het zojuist toegelichte voorbeeld, verduidelijkt een aantal van zijn eigenschappen:
-Als ze in de ruimte bewegen, ongeacht de richting, wordt het volle of volle glas verkregen. Dit komt omdat, zoals vermeld bij katten en geiten, ze de structurele sequentie reproduceren; wat gelijk is aan de ruimtelijke verdeling van de repetitieve eenheden.
-Ze moeten zo klein mogelijk zijn (of een klein volume innemen) in vergelijking met andere mogelijke celopties.
-Ze zijn gewoonlijk symmetrisch. Evenzo wordt de symmetrie ervan letterlijk weerspiegeld in de kristallen van de verbinding; als de eenheidscel van een zout kubisch is, zijn de kristallen kubisch. Er zijn echter kristallijne structuren die worden beschreven met eenheidscellen met vervormde geometrieën.
-Ze bevatten repetitieve eenheden, die kunnen worden vervangen door punten, die op hun beurt driedimensionaal samenstellen wat bekend staat als een dradenkruis. In het vorige voorbeeld vertegenwoordigen de katten en de geiten de reticulaire punten, gezien vanuit een superieur vlak; dat wil zeggen, twee dimensies.
Aantal repetitieve eenheden
De repetitieve eenheden of roosterpunten van de eenheidscellen behouden dezelfde hoeveelheid vaste deeltjes.
Als u het aantal katten en geiten binnen de blauwe doos telt, krijgt u twee katten en geiten. Hetzelfde gebeurt met het groene vak en met het rode vak ook (zelfs als je al weet dat het geen eenheidscel is).
Stel bijvoorbeeld dat katten en geiten respectievelijk atomen G en C zijn (een vreemd dierlijk lassen). Aangezien de verhouding tussen G en C 2: 2 of 1: 1 is in het blauwe vak, kan zonder fouten worden verwacht dat de vaste stof de formule GC (of CG) heeft.
Wanneer de vaste stof meer of minder compacte structuren vertoont, zoals het gebeurt met de zouten, metalen, oxiden, sulfiden en legeringen, zijn er in de eenheidscellen geen volledige repetitieve eenheden; dat wil zeggen, er zijn delen of delen daarvan, die optellen tot een of twee eenheden.
Dit is niet het geval voor GC. Als dit het geval is, zou het blauwe vakje de katten en geiten in twee (1/2 en 1 / 2C) of vier delen (1/4G en 1/4C) "splitsen". In de volgende paragrafen zal het duidelijk zijn dat in deze eenheidscellen de roosterpunten op geschikte wijze zijn verdeeld op deze en andere wijzen.
Welke netwerkconstanten een eenheidscel definiëren?
De eenheidscellen van het GC-voorbeeld zijn tweedimensionaal; dit is echter niet van toepassing op echte modellen die alle drie de dimensies beschouwen. Aldus worden de vierkanten of parallellogrammen omgezet in parallellepipedums. Nu is de term 'cel' logischer.
De afmetingen van deze cellen of parallellepipeda zijn afhankelijk van hoe lang hun zijden en hoeken zijn.
In de onderste afbeelding hebben we de onderste achterhoek van de parallellepipedum, samengesteld uit de zijkanten naar, b en c, en de hoeken α, β en γ.
Zoals te zien is, naar het is iets langer dan b en c. In het midden is er een gestippelde cirkel om de hoeken α, β en γ, tussen aan te geven ac, cb en ba, respectievelijk. Voor elke eenheidscel hebben deze parameters constante waarden en definiëren ze hun symmetrie en die van de rest van het kristal.
Opnieuw een verbeeldingwerkend, zouden de parameters van de afbeelding een cel definiëren die lijkt op een kubus die uitgerekt is aan zijn rand naar. Aldus ontstaan eenheidscellen met verschillende lengten en hoeken van hun randen, die ook in verschillende typen kunnen worden geclassificeerd.
type
Opmerking om in de bovenste afbeelding de stippellijnen in de cellen van de eenheid te starten: deze geven de hoek van de onderrug aan, zoals net uitgelegd. De volgende vraag kan gesteld worden, waar zijn de reticulaire punten of repetitieve eenheden? Hoewel ze de verkeerde indruk geven dat de cellen leeg zijn, ligt het antwoord in hun hoekpunten.
Deze cellen worden zodanig gegenereerd of gekozen dat de repetitieve eenheden (grijze punten van de afbeelding) zich in hun hoekpunten bevinden. Afhankelijk van de waarden van de parameters vastgesteld in de vorige sectie, constanten voor elke eenheidscel, worden zeven kristallijne systemen afgeleid.
Elk kristalsysteem heeft zijn eigen eenheidscel; de tweede definieert de eerste. In de bovenste afbeelding zijn er zeven vakken, overeenkomend met de zeven kristallijnen systemen; of op een enigszins meer samengevatte manier, kristallijne netwerken. Zo komt bijvoorbeeld een kubieke eenheidscel overeen met een van de kristallijne systemen die een kubisch kristallijn netwerk definiëren.
Volgens de afbeelding zijn de kristallijne systemen of netwerken:
-kubiek
-vierhoekig
-orthorhombische
-zeshoekig
-monoclien
-triclinische
-trigonale
En binnen deze kristallijnen systemen ontstaan andere die deel uitmaken van de veertien Bravais-netwerken; dat van alle kristallijnen netwerken, ze het meest basaal zijn.
kubiek
In een kubus zijn alle zijden en hoeken gelijk. Daarom is in deze eenheidscel het volgende waar:
naar = b = c
α = β = γ = 90º
Er zijn drie cubische eenheidscellen: eenvoudig of primitief, gecentreerd op het lichaam (bcc) en gecentreerd op de gezichten (fcc). De verschillen liggen in de verdeling van de punten (atomen, ionen of moleculen) en in het aantal ervan.
Welke van deze cellen is het meest compact? Dat waarvan het volume meer wordt bezet door punten: het kubieke midden op de gezichten. Merk op dat als we in het begin de punten voor de katten en geiten zouden vervangen, ze niet zouden worden beperkt tot een enkele cel; ze zouden erbij horen en door meerdere worden gedeeld. Nogmaals, het zou delen van G of C zijn.
Aantal eenheden
Als de katten of geiten in de hoekpunten waren, zouden ze worden gedeeld door 8 eenheidscellen; dat wil zeggen dat elke cel 1/8 G of C heeft. Verzamel of stel 8 kubussen voor, in twee kolommen van elk twee rijen, om het te visualiseren.
Als de katten of geiten op de gezichten stonden, zouden ze alleen door 2 eenheidscellen worden gedeeld. Om het te zien, leg je gewoon twee blokjes bij elkaar.
Aan de andere kant, als de kat of de geit zich in het midden van de kubus bevond, zouden ze alleen tot een enkele unitaire cel behoren; hetzelfde gebeurt met de vakken van de hoofdafbeelding, toen het concept werd benaderd.
Zei toen het bovenstaande, binnen een eenvoudige kubuseenheid cel die je hebt een eenheid of reticulair punt, omdat het acht hoekpunten heeft (1/8 x 8 = 1). Voor de kubieke cel gecentreerd op het lichaam hebben we: 8 hoekpunten, die gelijk is aan een atoom, en een punt of eenheid in het midden; daarom, daar twee units.
En voor de kubieke cel gecentreerd op de vlakken die we hebben: 8 hoekpunten (1) en zes vlakken, waarbij de helft van elk punt of elke eenheid wordt gedeeld (1/2 x 6 = 3); daarom is het vier units.
vierhoekig
Vergelijkbare opmerkingen kunnen worden gemaakt met betrekking tot de eenheidscel voor het tetragonale systeem. De structurele parameters zijn de volgende:
naar = b ≠ c
α = β = γ = 90º
orthorhombische
De parameters voor de orthorhombische cel zijn:
naar ≠ b ≠ c
α = β = γ = 90º
monoclien
De parameters voor de monokliene cellen zijn:
naar ≠ b ≠ c
α = γ = 90º; β ≠ 90º
triclinische
De parameters voor de tricliene cellen zijn:
naar ≠ b ≠ c
α ≠ β ≠ γ ≠ 90º
zeshoekig
De parameters voor de zeshoekige cel zijn:
naar = b ≠ c
α = β = 90º; γ ≠ 120º
Eigenlijk is de cel het derde deel van een zeshoekig prisma.
trigonale
En ten slotte zijn de parameters voor de trigonale cel:
naar = b = c
α = β = γ ≠ 90º
referenties
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie. (8e druk). CENGAGE Leren P 474-477.
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganische chemie (Vierde editie). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Primitieve cel. Teruggeplaatst van: en.wikipedia.org
- Bryan Stephanie. (2019). Eenheidscel: roosterparameters en kubische structuren. Study. Teruggeplaatst van: study.com
- Academisch Hulpcentrum. (N.D.). Kristalstructuren. [PDF]. Illinois Institute of Technology. Teruggeplaatst van: web.iit.edu
- Belford Robert. (7 februari 2019). Kristalroosters en eenheidscellen. Chemie Libretexts. Teruggeplaatst van: chem.libretexts.org