Structuur van kristalstructuur, typen en voorbeelden

de kristalstructuur Het is een van de vaste toestanden die atomen, ionen of moleculen kunnen aannemen in de natuur, die wordt gekenmerkt door een hoge ruimtelijke ordening. Met andere woorden, dit is het bewijs van de 'corpusculaire architectuur' die veel lichamen definieert met heldere en glasachtige verschijningen.

Wat bevordert of welke kracht is verantwoordelijk voor deze symmetrie? De deeltjes zijn niet alleen, maar interageren met elkaar. Deze interacties verbruiken energie en beïnvloeden de stabiliteit van de vaste stoffen, zodat de deeltjes zichzelf willen accommoderen om dit energieverlies tot een minimum te beperken.

Vervolgens leiden hun intrinsieke aard hen ertoe om zichzelf in de meest stabiele ruimtelijke ordening te plaatsen. Dit kan bijvoorbeeld zijn waar de afstotingen tussen ionen met dezelfde ladingen minimaal zijn, of waar ook sommige atomen, zoals de metalen, het grootst mogelijke volume in hun verpakking innemen.

Het woord "kristal" heeft een chemische betekenis die verkeerd kan worden voorgesteld voor andere lichamen. Chemisch gezien verwijst het naar een geordende structuur (microscopisch) die bijvoorbeeld uit DNA-moleculen (een DNA-kristal) kan bestaan.

In de volksmond wordt het echter misbruikt om te verwijzen naar een object of een glazig oppervlak, zoals spiegels of flessen. In tegenstelling tot echte kristallen bestaat glas uit een amorfe (rommelige) structuur van silicaten en vele andere additieven.

index

• 1 structuur
  • 1.1 Unitaire cel
• 2 soorten
  • 2.1 Volgens zijn kristallijne systeem
  • 2.2 Volgens zijn chemische aard
• 3 voorbeelden
  • 3.1 K2Cr2O7 (triclinisch systeem)
  • 3.2 NaCl (kubisch systeem)
  • 3.3 ZnS (wurtzite, zeshoekig systeem)
  • 3.4 CuO (monoklinisch systeem)
• 4 Referenties

structuur

In de bovenste afbeelding zijn enkele edelstenen van smaragden afgebeeld. Net als deze vertonen veel andere mineralen, zouten, metalen, legeringen en diamanten een kristallijne structuur; Maar wat is de relatie tussen ordening en symmetrie??

Als een kristal, waarvan de deeltjes met het blote oog kunnen worden waargenomen, symmetrische bewerkingen uitvoert (omkeren, roteren onder verschillende hoeken, weerspiegelen in een vlak, enz.), Dan zal het blijken intact te blijven in alle dimensies van de ruimte.

Het tegenovergestelde gebeurt voor een amorfe vaste stof, waaruit verschillende ordeningen worden verkregen door deze aan een symmetriewerking te onderwerpen. Bovendien mist het structurele herhalingspatronen, wat de willekeurige verdeling van de deeltjes aantoont.

Wat is de kleinste eenheid waaruit het structurele patroon bestaat? In het bovenste beeld is de kristallijne vaste stof symmetrisch in de ruimte, terwijl de amorfe stof dat niet is.

Als je een aantal vierkanten tekent die oranje bollen omsluiten en je de verrichtingen van symmetrie toepast, zul je merken dat ze andere delen van het kristal genereren.

Het vorige ding wordt herhaald met kleinere en kleinere vierkanten, tot het vinden van degene die asymmetrisch is; degene die daaraan voorafgaat, is per definitie de eenheidscel.

Unitaire cel

De eenheidscel is de minimale structurele uitdrukking die de volledige reproductie van de kristallijne vaste stof mogelijk maakt. Hieruit is het mogelijk om het kristal samen te stellen en het in alle richtingen van de ruimte te bewegen.

Het kan worden beschouwd als een kleine lade (kofferbak, emmer, container, enz.) Waar de deeltjes, weergegeven door bollen, worden geplaatst volgens een vulpatroon. De afmetingen en geometrieën van deze box zijn afhankelijk van de lengte van de assen (a, b en c), evenals de hoeken ertussen (α, β en γ).

De eenvoudigste van alle eenheidscellen is die van de eenvoudige kubische structuur (bovenste afbeelding (1)). Hierin bezet het centrum van de bollen de hoeken van de kubus, vier op zijn basis en vier op het dak.

In deze opstelling nemen de bollen amper 52% van het totale volume van de kubus in beslag, en omdat de natuur een vacuüm verafschuwt, zijn er niet veel verbindingen of elementen die deze structuur aannemen.

Als de bollen echter op dezelfde manier in dezelfde kubus zijn gerangschikt dat het midden inneemt (kubiek gecentreerd op het lichaam, bcc), dan is een compacter en efficiëntere verpakking beschikbaar (2). Nu nemen de bollen 68% van het totale volume in.

Aan de andere kant, in (3) bezet geen bol het midden van de kubus, maar het midden van hun gezichten, en bezetten ze allemaal tot 74% van het totale volume (kubiek gecentreerd op de vlakken, ccp).

Zo kan worden gezien dat er voor dezelfde kubus andere arrangementen kunnen worden verkregen, variërend in de manier waarop de bollen zijn verpakt (ionen, moleculen, atomen, enz.).

type

Kristalstructuren kunnen worden geclassificeerd op basis van hun kristallijne systemen of de chemische aard van hun deeltjes.

Het kubische systeem is bijvoorbeeld de meest algemene van alle en vele kristallijne vaste stoffen worden daaruit geregeerd; ditzelfde systeem is echter van toepassing op zowel ionische kristallen als metaalkristallen.

Volgens zijn kristallijnen systeem

In de vorige afbeelding zijn de zeven belangrijkste kristallijne systemen weergegeven. Het valt op dat er in feite veertien zijn, die het product zijn van andere verpakkingsvormen voor dezelfde systemen en de Bravais-netwerken vormen..

Van (1) tot (3) zijn de kristallen met kubieke kristalsystemen. In (2) wordt waargenomen (door de blauwe strepen) dat de bol van het centrum en die van de hoeken interageren met acht buren, zodat de bollen een coördinatiegetal van 8 hebben. En in (3) is het coördinatiegetal 12 (om het te zien moet je de kubus in elke richting dupliceren).

De elementen (4) en (5) komen overeen met de eenvoudige tetragonale systemen en gecentreerd op de gezichten. In tegenstelling tot het kubieke veld, is de c-as langer dan de a- en b-assen.

Van (6) tot (9) zijn de orthorhombische systemen: van de eenvoudige en gecentreerd op de bases (7), tot die gecentreerd op het lichaam en op de gezichten. In deze α zijn β en γ 90º, maar alle zijden hebben verschillende lengten.

De figuren (10) en (11) zijn de monokliene kristallen en (12) is de trikliniek, die de laatste ongelijkheden in al zijn hoeken en assen presenteert.

Het element (13) is het rhomboëdrische stelsel, analoog aan het kubische maar met een hoek γ verschillend van 90º. Eindelijk zijn er de hexagonale kristallen

De verplaatsingen van de elementen (14) vinden hun oorsprong in het hexagonale prisma gevolgd door de stippellijnen van groen.

Volgens zijn chemische aard

- Als de kristallen worden gevormd door ionen, dan zijn het ionische kristallen aanwezig in de zouten (NaCl, CaSO₄, CuCl₂, KBr, etc.)

- Moleculen zoals glucose (waar mogelijk) moleculaire kristallen; in dit geval de beroemde suikerkristallen.

- Atomen waarvan de bindingen in hoofdzaak covalente vorm covalente kristallen zijn. Dat zijn de gevallen van diamant of siliciumcarbide.

- Ook vormen metalen zoals goud compacte kubusstructuren, wat de metaalkristallen zijn.

Voorbeelden

K₂Cr₂O₇ (triclinisch systeem)

NaCl (kubisch systeem)

ZnS (wurtzite, zeshoekig systeem)

CuO (monoklinisch systeem)

referenties

1. Quimitube. (2015). Waarom "kristallen" geen kristallen zijn. Opgehaald op 24 mei 2018, vanaf: quimitube.com
2. Pressbooks. 10.6 Roosterstructuren in kristallijne vaste lichamen. Opgehaald op 26 mei 2018, vanaf: opentextbc.ca
3. Crystal Structures Academic Resource Center. [PDF]. Opgehaald op 24 mei 2018, vanaf: web.iit.edu
4. Ming. (30 juni 2015). Typen kristalstructuren. Opgehaald op 26 mei 2018, vanaf: crystalvisions-film.com
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31 januari 2018). Soorten kristallen. Opgehaald op 26 mei 2018, vanaf: thoughtco.com
6. KHI. (2007). Kristallijne structuren. Opgehaald op 26 mei 2018, uit: folk.ntnu.no
7. Paweł Maliszczak. (25 april 2016). Ruwe emerald kristallen uit Panjshir Valley Afghanistan. [Afbeelding]. Opgehaald op 24 mei 2018, van: commons.wikimedia.org
8. Napy1kenobi. (26 april 2008). Bravais-roosters. [Afbeelding]. Opgeruimd op 26 mei 2018, van: commons.wikimedia.org
9. Gebruiker: Sbyrnes321. (21 november 2011). Kristallijn of amorf. [Afbeelding]. Opgeruimd op 26 mei 2018, van: commons.wikimedia.org