Enotna celica kristalne mreže služi za opis mikrostrukture materialov. Številne fizikalne in kemijske lastnosti snovi so odvisne od njenih parametrov: trdote, tališča, električne in toplotne prevodnosti, plastičnosti in drugih. Vrste teh osnovnih struktur so bile opisane že v 19. stoletju. Ena od sort je primitivna celica. Za izolacijo enotne celice v materialni strukturi morajo biti izpolnjeni številni pogoji.
kristalna mreža
Vse trdne snovi glede na njihovo notranjo strukturo lahko razvrstimo v dve obliki: amorfno in kristalno. Posebnost slednjega je specifično organizirana struktura delcev.
Kristalna mreža je poenostavljen tridimenzionalni model trdnih kristalov, ki se uporablja za analizo njihovih lastnosti v fiziki, kemiji, biologiji, mineralogiji in drugih znanostih. Navzven je videti kot mreža. Na njegovih vozliščih so atomi snovi. Ta niz točk ima poseben, redno ponavljajoč se vrstni red, značilen za vsako vrsto.snovi.
Kaj je enotna celica?
Enotična celica kristalne mreže je najmanjši del trdne snovi, ki nam omogoča, da označimo njene lastnosti. Služi kot osnova mreže in je v njej neštetokrat podvojena.
Ta model se uporablja za poenostavitev vizualnega opisa notranje strukture kristalov. V tem primeru se uporablja sistem 3 kristalografskih koordinatnih osi, ki se od običajnih ortogonalnih razlikujejo po tem, da so končni segmenti določene velikosti. Koti med osema so lahko enaki 90° ali posredni.
Če določen volumen gosto napolnite z elementarnimi celicami, lahko dobite idealen monokristal. V praksi so polikristali bolj pogosti, sestavljeni iz več pravilnih struktur, omejenih v prostoru.
Ogledi
V znanosti obstaja 14 vrst elementarnih celic rešetk z edinstveno geometrijo. Prvi jih je opisal francoski fizik Auguste Bravais leta 1848. Ta znanstvenik velja za ustanovitelja kristalografije.
Te vrste elementarnih struktur kristalne mreže so združene v 7 kategorij, imenovanih singonije, odvisno od razmerja dolžin stranic in enakosti kotov:
- cubic;
- tetragonalno;
- ortorombični;
- romboedra;
- šesterokotni;
- triclinic.
Najbolj preprosta in pogosta v naravi izmed njimi je prva kategorija, ki je razdeljena na 3 vrste rešetk:
- Enostavna kubika. Vsi delci (lahko so atomi, električno nabiti delci ali molekule) se nahajajo na ogliščih kocke. Ti delci so enaki. Vsaka celica ima 1 atom (8 oglišč × 1/8 atoma=1).
- Telesno osredotočena kubika. Od prejšnjega modela se razlikuje po tem, da je v središču kocke še en delec. Vsaka celica ima 2 atoma snovi.
- Kocka s središčem obraza. Delci so vsebovani v ogliščih osnovne celice, pa tudi v središču vseh obrazov. Vsaka od celic ima 4 atome.
Primitivna celica
Elementarna celica se imenuje primitivna, če se njeni delci nahajajo samo na vrhovih mreže in jih drugje ni. Njegova prostornina je v primerjavi z drugimi vrstami minimalna. V praksi se pogosto izkaže za nizko simetrično (primer je Wigner-Seitzova celica).
Pri neprimitivnih celicah jih atom v središču volumna razdeli na 2 ali 4 enake dele. V obrazno osredotočeni strukturi je razdeljena na 8 delov. V metalografiji se uporablja koncept elementarne in ne primitivne celice, saj simetrija prve celice omogoča popolnejši opis kristalne strukture materiala.
znaki
Vsih 14 vrst elementarnih celic ima skupne lastnosti:
- so najpreprostejše ponavljajoče se strukture v kristalu;
- vsako središče mreže je sestavljeno iz enegadelci, imenovani mrežno vozlišče;
- celična vozlišča so med seboj povezana z ravnimi črtami, ki tvorijo geometrijo kristala;
- nasprotna obraza sta vzporedna;
- simetrija elementarne strukture ustreza simetriji celotne kristalne mreže.
Pri izbiri strukture elementarne celice se upoštevajo nekatera pravila. Mora imeti:
- najmanjša prostornina in površina;
- največje število enakih robov in kotov med njimi;
- pravi koti (če je mogoče);
- prostorska simetrija, ki odraža simetrijo celotne kristalne mreže.
Zvezek
Prostornina elementarne celice je določena glede na njeno geometrijsko obliko. Za kubično singonijo se izračuna kot dolžina ploskve (od središča do središča atomov), dvignjena na tretjo potenco. Za heksagonalni sistem lahko prostornino določite s spodnjo formulo:
kjer sta a in c parametra kristalne mreže, merjena v angstromih.
V praksi se parametri kristalne mreže izračunajo, da se kasneje določi struktura spojine, masa atoma (na podlagi teže določene prostornine in Avogadrovega števila) ali njen polmer.
