Einheitszellen
- Definieren Sie die Einheitszelle.
- Beschreiben Sie die drei Einheitszellen des kubischen Kristallsystems.
Wie können wir messen? Größe der Atome?
In der Chemie stehen uns viele Datentabellen zur Verfügung. Wenn wir die Größe des Lithiumatoms wissen wollten, können wir es leicht nachschlagen und feststellen, dass dieses Atom einen Durchmesser von 134 Pikometern hat. Wenn wir das äußere Elektron entfernen, ist das Lithiumion nur noch 90 Pikometer groß. Woher wissen wir das? Wir haben kein Lineal, das klein genug ist, um diese winzigen Entfernungen zu messen. Wir können jedoch eine als Röntgenbeugung bezeichnete Technik verwenden, um Röntgenstrahlen durch einen Kristall einer Lithiumverbindung zu strahlen. Indem wir messen, wie stark die Strahlen gebogen sind, nachdem sie durch den Kristall gekommen sind, können wir die Größe des Moleküls berechnen. Diese Technik funktioniert sowohl für kleine Materialien wie Lithiumverbindungen als auch für sehr große Proteinmoleküle.
Einheitszellen
Eine Einheitszelle ist der kleinste Teil eines Kristallgitters, der die drei zeigt -dimensionales Muster des gesamten Kristalls. Ein Kristall kann als dieselbe Einheitszelle betrachtet werden, die in drei Dimensionen immer wieder wiederholt wird. Die folgende Abbildung zeigt die Beziehung einer Einheitszelle zum gesamten Kristallgitter.
Abbildung 13.16
Eine Einheitszelle ist der kleinste sich wiederholende Teil eines Kristallgitters.
Einheitszellen kommen in vielen verschiedenen Varianten vor. Als ein Beispiel besteht das kubische Kristallsystem aus drei verschiedenen Arten von Einheitszellen: (1) einfache kubische, (2) flächenzentrierte kubische und (3) körperzentrierte kubische. Diese sind in der folgenden Abbildung auf drei verschiedene Arten dargestellt.
Abbildung 13.17
Drei Einheitszellen des kubischen Kristallsystems. Jede Kugel repräsentiert ein Atom oder ein Ion. In dem einfachen kubischen System befinden sich die Atome oder Ionen nur an den Ecken der Einheitszelle. In der flächenzentrierten Einheitszelle befinden sich auch Atome oder Ionen in der Mitte jeder der sechs Flächen der Einheitszelle. In der körperzentrierten Einheitszelle befindet sich zusätzlich zu den Eckatomen oder -ionen ein Atom oder Ion in der Mitte der Einheitszelle.
Achten Sie jeweils besonders auf das letzte Diagramm Art der Zelle. Sie werden feststellen, dass die Atome oder Ionen an den Rändern jeder Fläche oder an den Ecken keine vollständigen Kugeln sind. In der einfachen kubischen Zelle wird jedes Eckatom von 8 verschiedenen Einheitszellen geteilt. Die gleiche Situation besteht für die Rand- oder Eckpartikel in den flächenzentrierten und körperzentrierten kubischen Formen. Zusätzlich wird jedes der Partikel in der Mitte der flächenzentrierten kubischen Zelle von 2 Einheitszellen geteilt. Körperzentrierte Zellen haben ein zusätzliches Atom in der Mitte der Zelle, das vollständig in dieser Zelle enthalten ist.
Beachten Sie, dass wir nur die Einheitszellen eines kubischen Kristalls betrachtet haben. Andere Kristallformen haben ebenfalls Einheitszellen. Diese Einheitszellen sind nachstehend aufgeführt:
- rhomboedrisch, hexagonal, triklin – jeweils eine einzigartige Form
- tetragonal – einfach und körperzentriert
- monoklin – einfach und basenzentriert
- orthorhombisch – einfach, flächenzentriert, körperzentriert, basenzentriert
Zusammenfassung
- A. Die Einheitszelle ist der kleinste Teil eines Kristallgitters, der das dreidimensionale Muster des gesamten Kristalls zeigt.
- Im kubischen Kristallsystem gibt es drei verschiedene Arten von Einheitszellen.
Übung
Fragen
Beantworten Sie über den folgenden Link die folgenden Fragen:
- Wie ist eine Einheitszelle definiert?
- Gegenüberliegende Flächen einer Einheitszelle sind __________.
- Was verbindet die Kante einer Einheitszelle?
Überprüfen
Fragen
- Was ist eine Einheitszelle?
- Listet die drei kubischen Einheitszellen auf.
- Existiert jede Einheitszelle als Einheit für sich?
- körperzentrierte Cubi c: Zusätzlich zu den Eckatomen oder -ionen befindet sich in der Mitte der Elementarzelle ein Atom oder Ion.
- flächenzentrierte kubische: In der Mitte jeder der sechs befinden sich auch Atome oder Ionen Flächen der Einheitszelle.
- einfache Kubik: Die Atome oder Ionen befinden sich nur an den Ecken der Einheitszelle.
- Einheitszelle: Der kleinste Teil eines Kristallgitters, der die dreidimensionales Muster des gesamten Kristalls.