هيكل الكريستال هيكل ، أنواع وأمثلة

ال هيكل بلوري إنها إحدى الحالات الصلبة التي يمكن أن تتبناها الذرات أو الأيونات أو الجزيئات في الطبيعة ، والتي تتميز بوجود ترتيب مكاني عالٍ. بمعنى آخر ، هذا دليل على "العمارة الجسيمية" التي تعرف العديد من الأجسام بمظاهر مشرقة وجسمانية.

ما الذي يشجع أو ما هي القوة المسؤولة عن هذا التناظر؟ الجزيئات ليست وحدها ، ولكنها تتفاعل مع بعضها البعض. تستهلك هذه التفاعلات الطاقة وتؤثر على ثبات المواد الصلبة ، بحيث تسعى الجزيئات لاستيعاب نفسها لتقليل فقد الطاقة إلى الحد الأدنى.

ثم ، فإن طبيعتهم الذاتية تدفعهم إلى وضع أنفسهم في الترتيب المكاني الأكثر استقرارًا. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون هذا هو الحد الأدنى للتناثر بين الأيونات ذات الشحنات نفسها ، أو عندما تشغل بعض الذرات - مثل الذرات المعدنية - أكبر حجم ممكن في عبواتها.

كلمة "بلورة" لها معنى كيميائي يمكن تحريفه للهيئات الأخرى. كيميائيا ، يشير إلى بنية مرتبة (مجهريا) والتي ، على سبيل المثال ، يمكن أن تتكون من جزيئات الحمض النووي (بلورة DNA).

ومع ذلك ، يُساء استخدامه بشكل شائع للإشارة إلى أي كائن أو سطح زجاجي ، مثل المرايا أو الزجاجات. على عكس البلورات الحقيقية ، يتكون الزجاج من هيكل غير متبلور (فوضوي) من السيليكات والعديد من المواد المضافة الأخرى.

مؤشر

• 1 هيكل
  • 1.1 الخلية الوحدوية
• 2 أنواع
  • 2.1 وفقا لنظامها البلوري
  • 2.2 وفقا لطبيعتها الكيميائية
• 3 أمثلة
  • 3.1 K2Cr2O7 (نظام triclinic)
  • 3.2 كلوريد الصوديوم (نظام مكعب)
  • 3.3 ZnS (wurtzite ، نظام سداسي)
  • 3.4 CuO (نظام أحادي)
• 4 المراجع

هيكل

في الصورة العلوية يتم توضيح بعض الأحجار الكريمة من الزمرد. مثل هذه ، العديد من المعادن الأخرى والأملاح والمعادن والسبائك والماس تظهر بنية بلورية. ولكن ما هي العلاقة بين ترتيبها والتماثل؟?

إذا تم استخدام البلورة ، التي يمكن ملاحظة جزيئاتها بالعين المجردة ، في عمليات التناظر (عكس ، تدويرها في زوايا مختلفة ، تعكسها في مستو ، وما إلى ذلك) ، فسوف تبقى سليمة في جميع أبعاد الفضاء.

يحدث العكس لعنصر صلب غير متبلور ، يتم الحصول منه على أوامر مختلفة من خلال تعريضه لعملية تناظر. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يفتقر إلى أنماط التكرار الهيكلي ، مما يوضح التوزيع العشوائي لجزيئاته.

ما هي أصغر وحدة تشكل النموذج الهيكلي؟ في الصورة العليا ، تكون المادة البلورية صلبة في الفضاء ، في حين أن المادة غير المتبلورة ليست كذلك.

إذا قمت برسم بعض المربعات التي تحتوي على كرات برتقالية وقمت بتطبيق عمليات التناظر ، فستجد أنها تنشئ أجزاء أخرى من البلورة.

يتم تكرار الشيء السابق مع مربعات أصغر وأصغر ، حتى يتم العثور على المربعات غير المتماثلة ؛ الذي يسبقه في الحجم هو ، بحكم تعريفه ، خلية الوحدة.

خلية وحدوية

الخلية الوحدوية هي الحد الأدنى للتعبير الهيكلي الذي يسمح بالتكامل التام للمادة الصلبة البلورية. من هذا ، يمكن تجميع البلورة وتحريكها في كل اتجاهات الفضاء.

يمكن اعتباره درجًا صغيرًا (جذع ، دلو ، حاوية ، إلخ.) حيث يتم وضع الجزيئات ، الممثلة بالكرات ، على نمط الملء. تعتمد الأبعاد والهندسة في هذا المربع على أطوال محاورها (أ ، ب ، ج) ، وكذلك الزوايا بينهما (α و β و γ).

إن أبسط خلايا الوحدة هي تلك الخاصة بالبنية المكعبة البسيطة (الصورة العليا (1)). في هذا المركز ، يحتل وسط الكرات زوايا المكعب ، ووضع أربعة في قاعدته وأربعة على السطح.

في هذا الترتيب ، بالكاد تشغل المجالات 52 ٪ من الحجم الكلي للمكعب ، وبما أن الطبيعة تمقت الفراغ ، فلا توجد العديد من المركبات أو العناصر التي تعتمد هذه البنية.

ومع ذلك ، إذا تم ترتيب الكرات في نفس المكعب بحيث يشغل المرء المركز (مكعب متمركز على الجسم ، مخفية) ، فستتوفر عبوة أكثر إحكاما وفعالية (2). الآن تشغل المجالات 68 ٪ من الحجم الكلي.

من ناحية أخرى ، في (3) لا تشغل كرة مركز المكعب ، ولكن وسط وجوهها ، وتشغل جميعها ما يصل إلى 74 ٪ من الحجم الكلي (مكعب يتركز على الوجوه ، ccp).

وبالتالي ، يمكن ملاحظة أنه يمكن الحصول على ترتيبات أخرى لنفس المكعب ، وتغيير الطريقة التي يتم بها تعبئة الكرات (أيونات ، جزيئات ، ذرات ، إلخ).

نوع

يمكن تصنيف الهياكل البلورية وفقًا لنظمها البلورية أو الطبيعة الكيميائية لجزيئاتها.

على سبيل المثال ، يعد النظام التكعيبي هو الأكثر شيوعًا ، حيث يتم التحكم في العديد من المواد الصلبة البلورية ؛ ومع ذلك ، ينطبق هذا النظام نفسه على كل من البلورات الأيونية والبلورات المعدنية.

وفقا لنظامها البلوري

في الصورة السابقة ، يتم تمثيل النظم البلورية السبعة الرئيسية. يمكن ملاحظة أنه في الواقع هناك أربعة عشر من هذه ، والتي هي نتاج أشكال أخرى من التعبئة والتغليف لنفس الأنظمة وتشكيل شبكات Bravais..

من (1) إلى (3) هي البلورات مع أنظمة الكريستال مكعب. في (2) يلاحظ (من خلال الخطوط الزرقاء) أن مجال الوسط وزاوية الزوايا يتفاعلان مع ثمانية من الجيران ، بحيث يكون للكرات عدد تنسيق 8. وفي (3) يكون رقم التنسيق هو 12 (لرؤيتها تحتاج إلى تكرار المكعب في أي اتجاه).

العناصر (4) و (5) تتوافق مع أنظمة رباعيات بسيطة وتركز على الوجوه. على عكس المكعب ، يكون محور c أطول من المحورين a و b.

من (6) إلى (9) هي أنظمة تقويم العظام: من البسيط والمركز على القواعد (7) ، إلى تلك التي تركز على الجسم وعلى الوجوه. في هذه α و β و γ تساوي 90º ، لكن كل الجوانب ذات أطوال مختلفة.

الأشكال (10) و (11) هي بلورات أحادية الميل و (12) هي triclinic ، وتقدم آخر التفاوتات في جميع زواياها ومحاورها.

العنصر (13) هو نظام rhombohedral ، يشبه المكعب ولكن بزاوية γ مختلفة عن 90º. وأخيرا هناك بلورات سداسية

تنبع العناصر (14) من منشور سداسية تتبعها الخطوط المنقطة باللون الأخضر.

وفقا لطبيعتها الكيميائية

- إذا تم تشكيل البلورات بواسطة أيونات ، فعندئذ تكون بلورات أيونية موجودة في الأملاح (NaCl، CaSO₄, CuCl₂, KBr ، إلخ.)

- جزيئات مثل الجلوكوز تشكل (كلما كان ذلك ممكنا) بلورات جزيئية ؛ في هذه الحالة ، بلورات السكر الشهيرة.

- تشكل الذرات ذات الروابط التساهمية بلورات تساهمية بشكل أساسي. هذه هي حالات الماس أو كربيد السيليكون.

- أيضا ، المعادن مثل الذهب تشكل الهياكل المكعبة المدمجة ، والتي هي بلورات معدنية.

أمثلة

K₂كر₂O₇ (نظام triclinic)

كلوريد الصوديوم (نظام مكعب)

ZnS (wurtzite ، نظام سداسي)

CuO (نظام أحادي)

مراجع

1. Quimitube. (2015). لماذا "البلورات" ليست بلورات. تم الاسترجاع في 24 مايو 2018 ، من: quimitube.com
2. Pressbooks. 10.6 الهياكل الشبكية في المواد الصلبة البلورية. تم الاسترجاع في 26 مايو 2018 ، من: opentextbc.ca
3. مركز الموارد الأكاديمية للهياكل البلورية. [PDF]. تم الاسترجاع في 24 مايو 2018 ، من: web.iit.edu
4. مينغ. (30 يونيو 2015). أنواع الهياكل البلورية. تم الاسترجاع في 26 مايو 2018 ، من: crystalvisions-film.com
5. Helmenstine ، آن ماري ، دكتوراه (31 يناير 2018). أنواع البلورات. تم الاسترجاع في 26 مايو 2018 من: thoughtco.com
6. المملكة للاستثمارات الفندقية. (2007). الهياكل البلورية. تم الاسترجاع في 26 مايو 2018 ، من: folk.ntnu.no
7. Paweł Maliszczak. (25 أبريل 2016). بلورات الزمرد الخام من وادي بانجشير في أفغانستان. [الشكل]. تم الاسترجاع في 24 مايو 2018 ، من: commons.wikimedia.org
8. Napy1kenobi. (26 أبريل 2008). المشابك Bravais. [الشكل]. تم الاسترجاع في 26 مايو 2018 ، من: commons.wikimedia.org
9. مستخدم: Sbyrnes321. (21 نوفمبر 2011). بلوري أو غير متبلور. [الشكل]. تم الاسترجاع في 26 مايو 2018 ، من: commons.wikimedia.org