خصائص الخلية الوحدوية وثوابت الشبكة وأنواعها

ال خلية الوحدة إنها مساحة أو منطقة وهمية تمثل الحد الأدنى من التعبير عن الكل ؛ في حالة الكيمياء ، سيصبح الكل بلورة تتكون من ذرات أو أيونات أو جزيئات ، مرتبة وفقًا لنمط هيكلي.

في الحياة اليومية ، يمكنك العثور على أمثلة تجسد هذا المفهوم. لهذا من الضروري الانتباه إلى الأشياء أو الأسطح التي تظهر ترتيبًا معينًا متكررًا لعناصرها. يمكن أن تشمل بعض اللوحات الفسيفسائية والنقوش السفلية والسقوف المغطاة بالورق والملاءات وورق الجدران بشكل عام ما يفهمه خلية الوحدة.

لتوضيح ذلك بشكل أكثر وضوحًا ، لديك الصورة العليا التي يمكن استخدامها كخلفية. فيه يبدو القطط والماعز مع اثنين من الحواس البديلة ؛ القطط على أقدامهم أو رأسهم ، والماعز مستلقية وهم ينظرون لأعلى أو لأسفل.

هذه القطط والماعز إنشاء تسلسل الهيكلية المتكررة. لبناء كل ورقة ، سيكون كافياً إعادة إنتاج الخلية الوحدوية عن طريق السطح بعدد كافٍ من المرات ، عن طريق الحركات متعدية.

يتم تمثيل خلايا الوحدة الممكنة بواسطة المربعات الزرقاء والخضراء والحمراء. يمكن استخدام أي من هؤلاء الثلاثة للحصول على الورقة ؛ ولكن ، من الضروري تحريكها بشكل مبدع على طول السطح لمعرفة ما إذا كانت تقوم بإعادة إنتاج نفس التسلسل الملحوظ في الصورة.

بدايةً من المربع الأحمر ، سيكون من المقدر أنه إذا تم نقل ثلاثة أعمدة (من القطط والماعز) إلى اليسار ، فلن يظهر اثنان من الماعز في الجزء السفلي ، ولكن عمود واحد فقط. لذلك ، سيؤدي ذلك إلى تسلسل آخر ولا يمكن اعتباره خلية وحدة.

إذا تحركوا في المربعات الوهمية ، الأزرق والأخضر ، نعم ، سيتم الحصول على نفس تسلسل الورقة. كلاهما خلايا وحدوية. ومع ذلك ، فإن المربع الأزرق يطيع التعريف أكثر ، لأنه أصغر من المربع الأخضر.

مؤشر

• 1 خصائص خلايا الوحدة
  • 1.1 عدد الوحدات المتكررة
• 2 ما هي ثوابت الشبكة التي تحدد خلية الوحدة?
• 3 أنواع
  • 3.1 مكعب
  • 3.2 رباعي الزوايا
  • 3.3 تقويم العظام
  • 3.4 أحادي
  • 3.5 ترايكلينيك
  • 3.6 سداسية
  • 3.7 المثلث
• 4 المراجع

خصائص خلايا الوحدة

يوضح التعريف الخاص به ، بالإضافة إلى المثال الموضح للتو ، العديد من خصائصه:

-إذا تحركوا في الفضاء ، بغض النظر عن الاتجاه ، سيتم الحصول على الزجاج الصلب أو الكامل. هذا لأنه ، كما ذكر مع القطط والماعز ، يعيد إنتاج التسلسل الهيكلي ؛ ما يساوي التوزيع المكاني للوحدات المتكررة.

-يجب أن تكون صغيرة بقدر الإمكان (أو تشغل مساحة صغيرة) مقارنة بخيارات الخلايا الممكنة الأخرى.

-هم ، عادة ، متناظرة. وبالمثل ، ينعكس تناظرها حرفيًا في بلورات المركب ؛ إذا كانت خلية وحدة الملح مكعبة ، فستكون بلوراتها مكعبة. ومع ذلك ، هناك هياكل بلورية الموصوفة مع خلايا الوحدة مع هندسة مشوهة.

-أنها تحتوي على وحدات متكررة ، والتي يمكن استبدالها بالنقاط ، والتي بدورها تؤلف ثلاثي الأبعاد ما يعرف باسم شبكاني. في المثال السابق ، تمثل القطط والماعز نقاط شبكية ، تُرى من طائرة متفوقة ؛ وهذا هو ، بعدين.

عدد الوحدات المتكررة

تحافظ الوحدات المتكررة أو نقاط الشبكة لخلايا الوحدة على نفس النسبة من الجزيئات الصلبة.

إذا قمت بحساب عدد القطط والماعز داخل المربع الأزرق ، فستحصل على قطتين وماعز. يحدث الشيء نفسه مع المربع الأخضر ، وكذلك المربع الأحمر أيضًا (حتى إذا كنت تعرف بالفعل أنها ليست خلية وحدة).

افترض على سبيل المثال أن القطط والماعز عبارة عن ذرات G و C ، على التوالي (لحام حيوان غريب). بما أن النسبة بين G و C هي 2: 2 أو 1: 1 في المربع الأزرق ، فمن المتوقع ، بدون أخطاء ، أن تحتوي المادة الصلبة على الصيغة GC (أو CG).

عندما تقدم المادة الصلبة هياكل مضغوطة إلى حد ما ، كما يحدث مع الأملاح والمعادن والأكاسيد والكبريتيدات والسبائك ، لا توجد وحدات متكررة في الخلايا الوحدوية ؛ أي أن هناك أجزاء أو أجزاء منه ، والتي تضيف ما يصل إلى وحدة أو وحدتين.

هذا ليس هو الحال بالنسبة ل GC. إذا كان الأمر كذلك ، فإن الصندوق الأزرق "يقسم" القطط والماعز في جزئين (1 / 2G و 1 / 2C) أو أربعة أجزاء (1 / 4G و 1 / 4C). في الأقسام التالية ، سيتبين أن نقاط الشبكة في هذه الخلايا الوحدوية مقسمة بشكل ملائم بهذه الطرق وغيرها.

ما هي ثوابت الشبكة التي تحدد خلية الوحدة?

خلايا الوحدة في مثال GC ثنائية الأبعاد ؛ ومع ذلك ، لا ينطبق هذا على النماذج الحقيقية التي تراعي الأبعاد الثلاثة. وبالتالي ، يتم تحويل المربعات أو متوازي الاضلاع إلى متوازيات متوازية. الآن ، مصطلح "خلية" أكثر منطقية.

تعتمد أبعاد هذه الخلايا أو الموازي على طول جوانبها وزواياها.

في الصورة السفلى لدينا الزاوية الخلفية السفلية للخلفية المتكونة من الجانبين إلى, ب و ج, والزوايا α و β و γ.

كما يمكن أن يرى, إلى انها أطول قليلا من ب و ج. توجد في الوسط دائرة منقط للإشارة إلى الزوايا α و β و γ ، بين ميلان, سي بي و با, على التوالي. لكل خلية وحدة هذه المعلمات لها قيم ثابتة ، وتعرف تناظرها وبقية البلورة.

عند تطبيق بعض التخيلات مرة أخرى ، ستحدد معلمات الصورة خلية مشابهة لمكعب ممتد على الحافة إلى. وبالتالي ، تنشأ خلايا وحدة ذات أطوال وزوايا مختلفة لحوافها ، والتي يمكن تصنيفها أيضًا في عدة أنواع.

نوع

لاحظ أن تبدأ في الصورة العلوية الخطوط المنقطة داخل خلايا الوحدة: فهي تشير إلى الزاوية الخلفية السفلية ، كما هو موضح للتو. يمكن طرح السؤال التالي ، أين هي النقاط الشبكية أو الوحدات المتكررة؟ على الرغم من أنها تعطي الانطباع الخاطئ بأن الخلايا فارغة ، إلا أن الإجابة تكمن في رؤوسها.

يتم إنشاء هذه الخلايا أو اختيارها بطريقة تقع بها الوحدات المتكررة (النقاط الرمادية في الصورة) في رؤوسها. اعتمادًا على قيم المعلمات المحددة في القسم السابق ، الثوابت لكل خلية وحدة ، يتم اشتقاق سبعة أنظمة بلورية.

يحتوي كل نظام بلوري على خلية وحدة خاصة به ؛ والثاني يعرف الأول. يوجد في الصورة العلوية سبعة صناديق ، تتوافق مع الأنظمة البلورية السبعة ؛ أو بطريقة أكثر تلخيصًا قليلاً ، الشبكات البلورية. وهكذا ، على سبيل المثال ، تتطابق خلية الوحدة المكعبة مع أحد الأنظمة البلورية التي تعرف الشبكة البلورية المكعبة..

وفقًا للصورة ، فإن الأنظمة أو الشبكات البلورية هي:

-تكعيبي

-رباعي الزوايا

-معيني متعامد المحاور

-مسدس الشكل

-أحادي الميلان

-triclinic

-ثلاثي الزوايا

وداخل هذه الأنظمة البلورية تنشأ أنظمة أخرى تشكل شبكات Bravais الأربعة عشر ؛ أنه من بين جميع الشبكات البلورية ، فهي الأكثر أساسية.

تكعيبي

في المكعب جميع الجوانب والزوايا متساوية. لذلك ، في خلية الوحدة التالية:

إلى = ب = ج

α = β = γ = 90º

هناك ثلاث خلايا وحدة مكعب: بسيطة أو بدائية ، تركزت على الجسم (مخفية) ، وتركز على الوجوه (fcc). تكمن الاختلافات في كيفية توزيع النقاط (الذرات أو الأيونات أو الجزيئات) وعددها.

أي من هذه الخلايا هو الأكثر ضغطًا؟ ذلك الذي يشغل حجمه أكثر بالنقاط: المكعب يتركز على الوجوه. لاحظ أننا إذا قمنا باستبدال النقاط الخاصة بالقطط والماعز في البداية ، فلن يتم حصرها في خلية واحدة ؛ سوف ينتمون ويشاركهم العديد. مرة أخرى ، ستكون أجزاء من G أو C.

عدد الوحدات

إذا كانت القطط أو الماعز في القمم ، فسيتم مشاركتها بواسطة 8 خلايا وحدوية ؛ أي أن كل خلية لديها 1/8 G أو C. جمع أو تخيل 8 مكعبات ، في عمودين من صفين لكل منهما ، لتصور ذلك.

إذا كانت القطط أو الماعز على الوجوه ، فستتم مشاركتها فقط بواسطة خليتين وحدة. لرؤيتها ، ضع مكعبين معًا.

من ناحية أخرى ، إذا كانت القطة أو الماعز في وسط المكعب ، فإنها ستنتمي فقط إلى خلية وحدوية واحدة ؛ يحدث الشيء نفسه مع صناديق الصورة الرئيسية ، عندما اقترب المفهوم.

قال بعد ذلك أعلاه ، داخل خلية وحدة مكعب بسيطة لديك ل وحدة أو نقطة شبكية ، لأنه يحتوي على 8 رؤوس (1/8 × 8 = 1). بالنسبة للخلية المكعبة المتمركزة على الجسم لدينا: 8 رؤوس ، أي ما يعادل ذرة ، ونقطة أو وحدة في الوسط ؛ لذلك ، هناك اثنان وحدات.

وللخلية المكعبة المتمركزة على الوجوه لدينا: 8 رؤوس (1) وستة وجوه ، حيث يتم مشاركة نصف كل نقطة أو وحدة (1/2 × 6 = 3) ؛ لذلك ، لديها أربعة وحدات.

رباعي الزوايا

يمكن تقديم تعليقات مماثلة فيما يتعلق بخلية الوحدة لنظام رباعي الكباش. معالمه الهيكلية هي:

إلى = ب ≠ ج

α = β = γ = 90º

معيني متعامد المحاور

المعلمات للخلية تقويم العظام هي:

إلى ≠ ب ≠ ج

α = β = γ = 90º

أحادي الميلان

المعلمات للخلية أحادي هي:

إلى ≠ ب ≠ ج

α = γ = 90º ؛ ≠ ≠ 90º

triclinic

المعلمات للخلية triclinic هي:

إلى ≠ ب ≠ ج

α ≠ β ≠ γ ≠ 90º

مسدس الشكل

المعلمات للخلية سداسية هي:

إلى = ب ≠ ج

α = β = 90º ؛ º ≠ 120º

في الواقع الخلية هي الجزء الثالث من المنشور سداسية.

ثلاثي الزوايا

وأخيراً ، فإن المعلمات للخلية المثلثية هي:

إلى = ب = ج

α = β = γ ≠ 90º

مراجع

1. بياض ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). الكيمياء. (الطبعة الثامنة). CENGAGE التعلم P 474-477.
2. رعشة واتكينز. (2008). كيمياء غير عضوية (الطبعة الرابعة). مولودية جراو هيل.
3. ويكيبيديا. (2019). الخلية البدائية. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
4. براين ستيفاني. (2019). خلية الوحدة: معلمات شعرية وهياكل مكعب. الدراسة. تم الاسترجاع من: study.com
5. مركز الموارد الأكاديمية. (بدون تاريخ). هياكل الكريستال. [PDF]. معهد إلينوي للتكنولوجيا. تم الاسترجاع من: web.iit.edu
6. بيلفورد روبرت. (7 فبراير 2019). المشابك البلورية وخلايا الوحدة. Libretexts الكيمياء. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org