Η κυψέλη μονάδας του κρυσταλλικού πλέγματος χρησιμεύει για την περιγραφή της μικροδομής των υλικών. Πολλές φυσικές και χημικές ιδιότητες μιας ουσίας εξαρτώνται από τις παραμέτρους της: σκληρότητα, σημείο τήξης, ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, πλαστικότητα και άλλες. Οι τύποι αυτών των στοιχειωδών κατασκευών περιγράφηκαν ήδη από τον 19ο αιώνα. Μία από τις ποικιλίες είναι το πρωτόγονο κύτταρο. Για να απομονωθεί ένα κύτταρο μονάδας στη δομή του υλικού, πρέπει να πληρούνται ορισμένες προϋποθέσεις.
Κρυσταλλικό πλέγμα
Όλα τα στερεά σύμφωνα με την εσωτερική τους δομή μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο μορφές: άμορφα και κρυσταλλικά. Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του τελευταίου είναι η ειδική οργανωμένη δομή των σωματιδίων.
Το κρυσταλλικό πλέγμα είναι ένα απλοποιημένο τρισδιάστατο μοντέλο στερεών κρυστάλλων, το οποίο χρησιμοποιείται για την ανάλυση των ιδιοτήτων τους στη φυσική, τη χημεία, τη βιολογία, την ορυκτολογία και άλλες επιστήμες. Εξωτερικά, μοιάζει με πλέγμα. Στους κόμβους του βρίσκονται τα άτομα της ύλης. Αυτή η σειρά σημείων έχει μια συγκεκριμένη σειρά που επαναλαμβάνεται τακτικά για κάθε είδος.ουσίες.
Τι είναι ένα κελί μονάδας;
Το μοναδιαίο στοιχείο του κρυσταλλικού πλέγματος είναι το μικρότερο μέρος ενός στερεού που μας επιτρέπει να χαρακτηρίσουμε τις ιδιότητές του. Χρησιμεύει ως βάση του πλέγματος και αντιγράφεται σε αυτό αμέτρητες φορές.
Αυτό το μοντέλο χρησιμοποιείται για την απλοποίηση της οπτικής περιγραφής της εσωτερικής δομής των κρυστάλλων. Στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιείται ένα σύστημα 3 κρυσταλλογραφικών αξόνων συντεταγμένων, οι οποίοι διαφέρουν από τους συνηθισμένους ορθογώνιους στο ότι είναι πεπερασμένα τμήματα συγκεκριμένου μεγέθους. Οι γωνίες μεταξύ των αξόνων μπορεί να είναι ίσες με 90° ή να είναι έμμεσες.
Αν γεμίσετε πυκνά έναν συγκεκριμένο όγκο με στοιχειώδη κελιά, μπορείτε να αποκτήσετε έναν ιδανικό μονοκρύσταλλο. Στην πράξη, οι πολυκρύσταλλοι είναι πιο συνηθισμένοι, αποτελούμενοι από πολλές κανονικές δομές περιορισμένου χώρου.
Προβολές
Στην επιστήμη, υπάρχουν 14 τύποι στοιχειωδών κυψελών δικτυωμάτων με μοναδική γεωμετρία. Περιγράφηκαν για πρώτη φορά από τον Γάλλο φυσικό Auguste Bravais το 1848. Αυτός ο επιστήμονας θεωρείται ο ιδρυτής της κρυσταλλογραφίας.
Αυτοί οι τύποι στοιχειωδών δομών του κρυσταλλικού πλέγματος ομαδοποιούνται σε 7 κατηγορίες, που ονομάζονται συνγονίες, ανάλογα με την αναλογία των μηκών των πλευρών και την ισότητα των γωνιών:
- κυβικά;
- τετραγωνικό;
- ορθορομβικό;
- rhombohedral;
- εξαγωνικό;
- triclinic.
Το πιο απλό και συνηθισμένο στη φύση απόαπό αυτά είναι η πρώτη κατηγορία, η οποία με τη σειρά της χωρίζεται σε 3 τύπους δικτυωμάτων:
- Απλά κυβικά. Όλα τα σωματίδια (και μπορεί να είναι άτομα, ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια ή μόρια) βρίσκονται στις κορυφές του κύβου. Αυτά τα σωματίδια είναι πανομοιότυπα. Κάθε κελί έχει 1 άτομο (8 κορυφές × 1/8 άτομο=1).
- Κυβικό με κέντρο το σώμα. Διαφέρει από το προηγούμενο μοντέλο στο ότι υπάρχει ένα ακόμη σωματίδιο στο κέντρο του κύβου. Κάθε κύτταρο έχει 2 άτομα ύλης.
- Κυβικό με επίκεντρο το πρόσωπο. Τα σωματίδια περιέχονται στις κορυφές του στοιχειώδους κυττάρου, καθώς και στο κέντρο όλων των όψεων. Κάθε ένα από τα κύτταρα έχει 4 άτομα.
Πρωτόγονο κελί
Ένα στοιχειώδες κελί ονομάζεται πρωτόγονο εάν τα σωματίδια του βρίσκονται μόνο στις κορυφές του πλέγματος και λείπουν αλλού. Ο όγκος του είναι ελάχιστος σε σύγκριση με άλλους τύπους. Στην πράξη, συχνά αποδεικνύεται ότι είναι χαμηλής συμμετρίας (ένα παράδειγμα είναι το κελί Wigner-Seitz).
Για μη πρωτόγονα κύτταρα, το άτομο στο κέντρο του όγκου τα χωρίζει σε 2 ή 4 πανομοιότυπα μέρη. Στην προσωποκεντρική δομή, υπάρχει διαίρεση σε 8 μέρη. Στη μεταλλογραφία, χρησιμοποιείται η έννοια του στοιχειώδους και όχι του πρωτόγονου κυττάρου, καθώς η συμμετρία του πρώτου κελιού επιτρέπει μια πληρέστερη περιγραφή της κρυσταλλικής δομής του υλικού.
Σήματα
Και οι 14 τύποι στοιχειωδών κελιών έχουν κοινές ιδιότητες:
- είναι οι απλούστερες επαναλαμβανόμενες δομές σε έναν κρύσταλλο;
- κάθε κέντρο πλέγματος αποτελείται από ένασωματίδια, που ονομάζονται κόμβος πλέγματος;
- Οι κόμβοι κυττάρων αλληλοσυνδέονται με ευθείες γραμμές που σχηματίζουν τη γεωμετρία του κρυστάλλου.
- τα αντίθετα πρόσωπα είναι παράλληλα;
- η συμμετρία της στοιχειώδους δομής αντιστοιχεί στη συμμετρία ολόκληρου του κρυσταλλικού πλέγματος.
Κατά την επιλογή της δομής ενός στοιχειώδους κελιού, ακολουθούνται ορισμένοι κανόνες. Πρέπει να έχει:
- μικρότερος όγκος και περιοχή;
- ο μεγαλύτερος αριθμός πανομοιότυπων άκρων και γωνιών μεταξύ τους;
- ορθές γωνίες (αν είναι δυνατόν);
- χωρική συμμετρία, που αντικατοπτρίζει τη συμμετρία ολόκληρου του κρυσταλλικού πλέγματος.
Τόμος
Ο όγκος ενός στοιχειώδους κελιού καθορίζεται ανάλογα με το γεωμετρικό του σχήμα. Για την κυβική συνγονία, υπολογίζεται ως το μήκος της όψης (απόσταση από κέντρο προς κέντρο ατόμων) ανυψωμένο στην τρίτη δύναμη. Για ένα εξαγωνικό σύστημα, ο όγκος μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τον παρακάτω τύπο:
όπου a και c είναι οι παράμετροι του κρυσταλλικού πλέγματος, μετρημένες σε angstroms.
Στην πράξη, οι παράμετροι του κρυσταλλικού πλέγματος υπολογίζονται για να προσδιοριστεί αργότερα η δομή της ένωσης, η μάζα ενός ατόμου (με βάση το βάρος ενός δεδομένου όγκου και ο αριθμός Avogadro) ή η ακτίνα του.
