VIENETINĖ LĄSTELĖ: SAVYBĖS, TINKLO KONSTANTOS IR TIPAI - CHEMIJA - 2025

Vienetas ląstelių yra įsivaizduojama erdvė arba regionas, kad nurodo mažiausią išraiška visuma; kad chemijos atveju visuma būtų kristalas, sudarytas iš atomų, jonų ar molekulių, išdėstytų pagal struktūrinį modelį.

Šią sąvoką įkūnijančių pavyzdžių galima rasti kasdieniame gyvenime. Tam reikia atkreipti dėmesį į daiktus ar paviršius, kuriuose yra tam tikra pasikartojanti jų elementų tvarka. Kai kurios mozaikos, bareljefai, kaustytos lubos, lakštai ir tapetai gali apimti tai, kas suprantama vienetiniame langelyje.

Kačių ir ožkų popieriaus elementai. Šaltinis: Hanna Petruschat (WMDE).

Norėdami tai aiškiau iliustruoti, turime aukščiau esantį vaizdą, kurį galima naudoti kaip foną. Jame katės ir ožkos pasireiškia dviem alternatyviais pojūčiais; katės yra vertikalioje padėtyje arba aukštyn kojomis, o ožkos atsigula aukštyn arba žemyn.

Šios katės ir ožkos nustato pasikartojančią struktūrinę seką. Norint sukurti visą popierių, pakaktų vienetinį langelį pakankamai kartų pakartoti per paviršių, naudojant transliacinius judesius.

Galimus vienetų langelius žymi mėlyna, žalia ir raudona spalvos langeliai. Bet kuris iš šių trijų galėtų būti naudojamas vaidmeniui gauti; tačiau, norint sužinoti, ar jie atkuria tą pačią atvaizdą, seka juos reikia vaizduojamai išilgai paviršiaus.

Pradėjus nuo raudonos dėžutės, būtų suprantama, kad jei trys stulpeliai (kačių ir ožkų) būtų perkelti į kairę, apačioje nebebūtų rodomos dvi ožkos, o tik viena. Todėl tai leistų sukurti kitą seką ir negali būti laikoma vientisa ląstele.

Jei jie įsivaizduojamai judėtų dviem langeliais, mėlyna ir žalia, būtų gaunama ta pati popieriaus seka. Abi yra vienetinės ląstelės; tačiau mėlynasis langelis labiau atitinka apibrėžimą, nes jis yra mažesnis už žaliąjį langelį.

Vieneto ląstelių savybės

Pats apibrėžimas, be ką tik paaiškinto pavyzdžio, paaiškina keletą jo savybių:

-Jei jie judės kosmose, nepriklausomai nuo krypties, bus gautas kietas arba visas kristalas. Taip yra todėl, kad, kaip minėta su katėmis ir ožkomis, jos atkuria struktūrinę seką; kuris yra lygus pasikartojančių vienetų erdviniam pasiskirstymui.

-Jie turi būti kuo mažesni (arba užimti mažai tūrio), palyginti su kitomis galimomis langelių galimybėmis.

-Jie paprastai yra simetriški. Taip pat jo simetrija pažodžiui atsispindi junginio kristaluose; jei druskos vienetas yra kubinis, jo kristalai bus kubiniai. Tačiau yra kristalų struktūrų, kurios apibūdinamos kaip vienetinės ląstelės su iškreipta geometrija.

-Juose yra pasikartojančių vienetų, kuriuos galima pakeisti taškais, kurie savo ruožtu sudaro tai, kas vadinama trijų matmenų grotelėmis. Ankstesniame pavyzdyje katės ir ožkos žymi grotelių taškus, matytus iš aukštesnės plokštumos; tai yra, dvi dimensijos.

Pasikartojančių vienetų skaičius

Kartojantys vienetų elementai arba elementų gardelės taškai išlaiko tą pačią kietųjų dalelių proporciją.

Jei skaičiuosite kačių ir ožkų skaičių mėlyname laukelyje, turėsite dvi kates ir ožkas. Tas pats pasakytina apie žaliąją dėžę ir raudonąją dėžę (net jei jau yra žinoma, kad tai nėra vienetinis langelis).

Tarkime, kad katės ir ožkos turi atitinkamai G ir C atomus (keisto gyvūno suvirinimas). Kadangi G ir C santykis mėlynoje dėžutėje yra 2: 2 arba 1: 1, galima drąsiai tikėtis, kad kieta medžiaga turės formulę GC (arba CG).

Kai kieta medžiaga yra daugiau ar mažiau kompaktiška, kaip atsitinka su druskomis, metalais, oksidais, sulfidais ir lydiniais, vienetinėse ląstelėse nėra ištisų pasikartojančių vienetų; y., yra porcijų ar jų dalių, kurios sudaro vieną ar du vienetus.

GC atveju taip nėra. Jei taip, mėlyna dėžutė kates ir ožkas „suskaidytų“ į dvi dalis (1 / 2G ir 1 / 2C) arba keturias dalis (1 / 4G ir 1 / 4C). Tolesniuose skyriuose bus matyti, kad šiose vienetinėse ląstelėse tinklainės taškai yra patogiai padalyti šiuo ir kitais būdais.

Kokios tinklo konstantos apibūdina vienetinę ląstelę?

GC pavyzdžio vienetinės ląstelės yra dvimatės; tačiau tai netaikoma realiems modeliams, kuriuose atsižvelgiama į visas tris dimensijas. Taigi, kvadratai arba paralelogramos yra paverčiamos paraleliniais vamzdžiais. Dabar terminas „ląstelė“ yra prasmingesnis.

Šių elementų ar lygiagrečių vamzdžių matmenys priklauso nuo to, kiek ilgio yra jų atitinkamos kraštinės ir kampai.

Apatiniame paveikslėlyje yra apatinis galinis lygiagretainio kampas, sudarytas iš a, b ir c šonų ir kampų α, β ir γ.

Vienetinio langelio parametrai. Šaltinis: Gabrielis Bolívaras.

Kaip matyti, a yra šiek tiek ilgesnis nei b ir c. Centre yra punktyrinis apskritimas, nurodantis kampus α, β ir γ, atitinkamai tarp kintamos srovės, cb ir ba. Kiekvieno elemento elemento šie parametrai turi pastovias vertes, apibrėžiančius jo ir likusio kristalo simetriją.

Vėl panaudojant šiek tiek vaizduotės, vaizdo parametrai apibrėžtų į jo kraštą ištiestą kubą primenančią langelį a. Taigi vienetinės ląstelės atsiranda skirtingo ilgio ir kampo kraštais, kuriuos taip pat galima suskirstyti į įvairius tipus.

Tipai

14 „Bravais“ tinklų ir septynios pagrindinės kristalų sistemos. Šaltinis: originalus įkėlėjas buvo Angrense portugalų Vikipedijoje.

Pastaba: viršutiniame paveikslėlyje pirmiausia reikia punktyrines linijas išdėstyti vieneto langeliuose: jie rodo apatinį užpakalinį kampą, kaip ką tik paaiškinta. Galima užduoti šį klausimą: kur yra grotelių taškai ar pasikartojantys vienetai? Nors jie sukuria klaidingą įspūdį, kad ląstelės yra tuščios, atsakymas slypi jų viršūnėse.

Šios ląstelės sukuriamos arba parenkamos taip, kad pasikartojantys vienetai (pilkšvi vaizdo taškai) būtų jų viršūnėse. Atsižvelgiant į ankstesniame skyriuje nustatytų parametrų vertes, pastovias kiekvienam elemento elementui, išvedamos septynios kristalų sistemos.

Kiekviena kristalų sistema turi savo vienetinį elementą; antrasis nusako pirmąjį. Viršutiniame paveikslėlyje yra septyni langeliai, atitinkantys septynias kristalų sistemas; arba apibendrinant, kristaliniai tinklai. Taigi, pavyzdžiui, kubinis vienetas yra viena iš kristalų sistemų, apibrėžiančių kubinę kristalų gardelę.

Pagal vaizdą kristalinės sistemos ar tinklai yra:

-Kubinis

-Tetragonal

-Orthorombinis

-Hexagonal

-Monoklinika

-Triclinic

-Trigonal

Ir tose kristalinėse sistemose atsiranda kiti, kurie sudaro keturiolika Bravaisų tinklų; kad tarp visų kristalinių tinklų jie yra patys pagrindiniai.

Kubinis

Kuboje visos jo pusės ir kampai yra vienodi. Todėl šiame vieneto langelyje yra tiesa:

α = β = γ = 90º

Yra trys kubinių vienetų langeliai: paprastos arba primityvios, orientuotos į kūną (bcc) ir veidą (fcc). Skirtumai skiriasi taškų pasiskirstymu (atomai, jonai ar molekulės) ir jų skaičiumi.

Kuri iš šių ląstelių yra kompaktiškiausia? Tas, kurio tūrį labiau užima taškai: kubinis, kurio centras yra veidas. Atminkite, kad jei nuo pat pradžių pakeistume taškus katėms ir ožkoms, jie neapsiribotų viena ląstele; jie priklausytų ir būtų dalijami keliems. Vėlgi, tai būtų G arba C dalys.

Vienetų skaičius

Jei katės ar ožkos būtų viršūnėse, jas dalintųsi 8 vienetai; tai yra, kiekvienoje ląstelėje būtų 1/8 G arba C. Prisijunkite arba įsivaizduokite 8 kubus, po du stulpelius po dvi eilutes kiekvienoje, kad vizualizuotumėte.

Jei katės ar ožkos būtų ant veido, jas dalintųsi tik 2 vienetai. Norėdami tai pamatyti, tiesiog sudėkite du kubus kartu.

Kita vertus, jei katė ar ožka būtų kubo centre, jie priklausytų tik vienam vienetui; Tas pats atsitiko su langeliais pagrindiniame paveikslėlyje, kai buvo nagrinėjama koncepcija.

Serganti minėtu pirmiau, per paprasčiau kubinį vieneto ląstelių yra vienetas arba tinklinės momentas, kadangi ji turi 8 viršūnių (1/8 x 8 = 1). Kūno kūne esančiai kubinei ląstelei yra: 8 viršūnės, lygios vienam atomu, ir taškas ar vienetas centre; todėl yra du vienetai.

O veido centre esančioje kubinėje ląstelėje yra: 8 viršūnės (1) ir šeši veidai, kur dalis kiekvieno taško ar mazgo yra dalijama (1/2 x 6 = 3); todėl jis turi keturis vienetus.

Tetragonal

Panašias pastabas galima pateikti apie tetragoninės sistemos elementą. Jo struktūriniai parametrai yra šie:

α = β = γ = 90º

Orthorombinis

Ortorombinės ląstelės parametrai yra šie:

α = β = γ = 90º

Monoklinika

Monoklininės ląstelės parametrai yra šie:

α = γ = 90 °; β ≠ 90º

Triklinika

Triklinikos langelio parametrai yra šie:

α ≠ β ≠ γ ≠ 90º

Šešiakampis

Šešiakampio langelio parametrai yra šie:

α = β = 90 °; γ ≠ 120º

Ląstelė iš tikrųjų sudaro trečdalį šešiakampės prizmės.

Trigonal

Galiausiai trigonaliosios ląstelės parametrai yra šie:

α = β = γ ≠ 90º

Nuorodos

1. Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. (2008). Chemija. (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis P 474–477.
2. Šiveris ir Atkinsas. (2008). Neorganinė chemija. (Ketvirtasis leidimas). Mc Graw Hill.
3. Vikipedija. (2019 m.). Primityvi ląstelė. Atkurta iš: en.wikipedia.org
4. Bryanas Stephanie. (2019 m.). Vienetinis elementas: grotelių parametrai ir kubinės struktūros. Tyrimas. Atgauta iš: study.com
5. Akademinių išteklių centras. (sf). Kristalų struktūros. . Ilinojaus technologijos institutas. Atkurta iš: web.iit.edu
6. Belfordas Robertas. (2019 m. Vasario 7 d.). Kristalinės grotelės ir elementų elementai. Chemija Libretexts. Atkurta iš: chem.libretexts.org