Komórki jednostkowe
- Zdefiniuj komórkę jednostkową.
- Opisz trzy sześcienne komórki elementarne układu kryształu.
Jak możemy zmierzyć rozmiar atomów?
W chemii mamy wiele dostępnych tabel danych. Gdybyśmy chcieli poznać rozmiar atomu litu, możemy łatwo go sprawdzić i stwierdzić, że ten atom ma średnicę 134 pikometrów. Jeśli usuniemy zewnętrzny elektron, jon litu ma teraz tylko 90 pikometrów. Skąd to wiemy? Nie mamy wystarczająco małej linijki, aby zmierzyć te małe odległości. Ale możemy użyć techniki zwanej dyfrakcją promieni rentgenowskich, aby oświetlić wiązki promieni rentgenowskich przez kryształ związku litu. Mierząc, jak bardzo wiązki są wygięte po przejściu przez kryształ, możemy obliczyć rozmiar cząsteczki. Technika ta sprawdza się zarówno w przypadku małych materiałów, takich jak związki litu, jak i równie dobrze w przypadku bardzo dużych cząsteczek białka.
Komórki elementarne
Komórka elementarna to najmniejsza część sieci krystalicznej, która przedstawia trzy -wymiarowy wzór całego kryształu. O krysztale można myśleć jako o tej samej komórce elementarnej powtarzanej w kółko w trzech wymiarach. Poniższy rysunek ilustruje zależność komórki elementarnej do całej sieci krystalicznej.
Rysunek 13.16
Komórka elementarna to najmniejsza powtarzająca się część sieci krystalicznej.
Komórki elementarne występują w wielu różnych odmianach. Na przykład, sześcienny system kryształów składa się z trzech różnych typów komórek elementarnych: (1) prostej sześciennej, (2) sześciennej centrowanej na twarzy i (3) sześciennej centrowanej na ciele. Są one pokazane na trzy różne sposoby na poniższym rysunku.
Rysunek 13.17
Trzy komórki elementarne sześciennego systemu kryształów. Każda kula reprezentuje atom lub jon. W prostym układzie sześciennym atomy lub jony znajdują się tylko w rogach komórki elementarnej. W komórce elementarnej wyśrodkowanej na twarzy znajdują się również atomy lub jony w środku każdej z sześciu ścian komórki elementarnej. W komórce elementarnej centrowanej na ciele, poza atomami lub jonami narożnymi, w środku komórki elementarnej znajduje się jeden atom lub jon.
Zwróć szczególną uwagę na ostatni diagram dla każdego z nich rodzaj komórki. Zauważysz, że atomy lub jony na krawędziach każdej ściany lub w rogach nie są kompletnymi kulami. W prostej komórce sześciennej każdy atom narożny jest współdzielony przez 8 różnych komórek jednostkowych. Taka sama sytuacja występuje w przypadku cząstek krawędziowych lub narożnych w formach sześciennych skoncentrowanych na twarzy i na ciele. Ponadto każda z cząstek w środku komórki sześciennej wyśrodkowanej na twarz jest wspólna dla 2 komórek elementarnych. Komórki skoncentrowane na ciele mają dodatkowy atom w środku komórki, który jest całkowicie zawarty w tej komórce.
Zauważ, że rozważaliśmy tylko komórki elementarne kryształu sześciennego. Inne formy kryształów również mają komórki elementarne. Te komórki jednostkowe są wymienione poniżej:
- romboedryczne, sześciokątne, trójskośne – każda z nich ma unikalną formę
- tetragonalne – proste i skupione na ciele
- jednoskośne – prosty i wyśrodkowany na podstawie
- rombowy – prosty, wyśrodkowany na twarzy, na ciele, wyśrodkowany na podstawie
Podsumowanie
- A komórka elementarna to najmniejsza część sieci krystalicznej, która przedstawia trójwymiarowy wzór całego kryształu.
- Istnieją trzy różne typy komórek elementarnych w sześciennym układzie kryształów.
Ćwicz
Pytania
Użyj poniższego łącza, aby odpowiedzieć na następujące pytania:
- Jak definiuje się komórkę elementarną?
- Przeciwległe ściany komórki elementarnej to __________.
- Z czym łączy się krawędź komórki elementarnej?
Przegląd
Pytania
- Co to jest komórka elementarna?
- Wymień trzy sześcienne komórki elementarne.
- Czy każda komórka elementarna istnieje samodzielnie jako jednostka?
- Cubi wyśrodkowany na ciele c: W środku komórki elementarnej oprócz atomów lub jonów narożnych znajduje się jeden atom lub jon.
- sześcienny centrowany na powierzchni: w środku każdego z sześciu atomów znajdują się również atomy lub jony powierzchnie komórki elementarnej.
- prosta sześcienna: atomy lub jony znajdują się tylko w rogach komórki elementarnej.
- komórka elementarna: najmniejsza część sieci krystalicznej, która przedstawia trójwymiarowy wzór całego kryształu.