결정 구조 원자, 이온 또는 분자는 높은 공간적 순서를 갖는 것을 특징으로 자연에서 채택 할 수있는 고체 상태이다. 즉, 이것은 유리하고 반짝이는 외모를 가진 많은 신체를 정의하는 "육체 구조"의 증거입니다.
이 대칭을 촉진하는 요인 또는 원인은 무엇입니까? 입자는 혼자가 아니라 서로 상호 작용합니다. 이러한 상호 작용은 에너지를 소비하고 고체의 안정성에 영향을 미치므로 입자가 에너지 손실을 최소화하기 위해 스스로를 수용하려고합니다.
그래서 그들의 본질적인 본성은 그들이 가장 안정된 공간적 배열에 자리 잡도록 인도합니다. 예를 들어, 이것은 동일한 전하를 가진 이온 사이의 반발이 최소이거나 금속 원자와 같은 일부 원자가 포장에서 가능한 가장 큰 부피를 차지하는 것일 수 있습니다.
"크리스탈"이라는 단어는 다른 신체에 대해 잘못 표현 될 수있는 화학적 의미를 가지고 있습니다. 화학적으로 이것은 예를 들어 DNA 분자 (DNA 결정)로 구성 될 수있는 (미시적으로) 정렬 된 구조를 나타냅니다.
그러나 거울이나 병과 같은 유리 물체 또는 표면을 지칭하는 데 널리 사용됩니다. 실제 결정과 달리 유리는 규산염과 다른 많은 첨가제의 무정형 (무정형) 구조로 구성됩니다.
구조
위의 이미지에는 일부 에메랄드 보석이 그려져 있습니다. 이와 같이 다른 많은 광물, 염, 금속, 합금 및 다이아몬드는 결정 구조를 나타냅니다. 그러나 그 순서는 대칭과 어떤 관계가 있습니까?
입자를 육안으로 관찰 할 수있는 결정에 대칭 작업 (반전, 다른 각도로 회전, 평면에 반사 등)을 적용하면 모든 차원의 공간에서 손상되지 않은 상태로 유지됩니다.
비정질 고체의 경우 반대가 발생하며, 대칭 작업을 수행하여 다른 순서를 얻습니다. 또한 입자 분포의 무작위성을 보여주는 구조적 반복 패턴이 부족합니다.
구조 패턴을 구성하는 가장 작은 단위는 무엇입니까? 상단 이미지에서 결정질 고체는 공간에서 대칭이지만 비정질 고체는 그렇지 않습니다.
주황색 구체를 둘러싸 기 위해 사각형을 그리고 대칭 작업을 적용하면 결정의 다른 부분을 생성하는 것으로 나타났습니다.
위의 내용은 비대칭 인 사각형을 찾을 때까지 더 작고 작은 사각형으로 반복됩니다. 크기가 앞에있는 것은 정의에 따라 단위 셀입니다.
단위 세포
단위 세포는 결정질 고체의 완전한 재생산을 허용하는 최소 구조적 표현입니다. 이로부터 유리를 조립하여 공간의 모든 방향으로 이동할 수 있습니다.
구체로 표시되는 입자가 채우기 패턴에 따라 배치되는 작은 서랍 (트렁크, 양동이, 컨테이너 등)으로 간주 할 수 있습니다. 이 상자의 치수와 형상은 축의 길이 (a, b 및 c)와 이들 사이의 각도 (α, β 및 γ)에 따라 다릅니다.
모든 단위 셀 중 가장 단순한 것은 단순한 입방체 구조입니다 (상단 이미지 (1)). 여기서 구의 중심은 입방체의 모서리를 차지하는데, 바닥에 4 개, 천장에 4 개가 있습니다.
이 배열에서 구체는 입방체 전체 부피의 52 % 만 차지하며 자연은 진공을 싫어하기 때문에 많은 화합물이나 원소가이 구조를 채택하지 않습니다.
그러나 구가 중심을 차지하는 방식으로 동일한 입방체에 배열 된 경우 (몸체를 중심으로하는 입방체, bcc), 더 콤팩트하고 효율적인 패킹이 있습니다 (2). 이제 구체는 전체 부피의 68 %를 차지합니다.
반면에 (3)에서는 구가 큐브의 중심을 차지하지 않고면의 중심을 차지하며 모두 총 부피의 74 %까지 차지합니다 (얼굴 중심 입방체, cc).
따라서, 동일한 입방체에 대해 구체가 패킹되는 방식 (이온, 분자, 원자 등)을 변경하는 다른 배열이 얻어 질 수 있음을 알 수 있습니다.
종류
결정 구조는 결정 시스템 또는 입자의 화학적 특성에 따라 분류 할 수 있습니다.
예를 들어, 입방체 시스템이 가장 일반적이며 많은 결정질 고체가 그것에 의해 지배됩니다. 그러나이 동일한 시스템은 이온 및 금속 결정 모두에 적용됩니다.
결정계에 따르면
이전 이미지에서 7 개의 주요 크리스탈 시스템이 표시됩니다. 실제로 14 개가 있으며, 이는 동일한 시스템을위한 다른 형태의 패키징 제품이며 Bravais 네트워크를 구성합니다.
(1)에서 (3)까지는 입방정 계가있는 결정입니다. (2)에서 (파란색 줄무늬로) 중심의 구와 모서리의 구가 8 개의 이웃과 상호 작용하므로 구의 좌표 번호는 8입니다. 그리고 (3)에서 좌표 번호는 다음과 같습니다. 12 (이것을 보려면 어떤 방향 으로든 큐브를 복제해야합니다).
요소 (4) 및 (5)는 단순하고면 중심의 정사각형 시스템에 해당합니다. 큐빅과 달리 c 축은 a 및 b 축보다 깁니다.
(6)에서 (9)까지는 사방 정계 시스템이 있습니다. 단순하고베이스 (7)를 중심으로하는 것부터 몸과 얼굴을 중심으로하는 것까지. 이 α, β 및 γ는 90º이지만 모든 변의 길이가 다릅니다.
그림 (10)과 (11)은 단 사정 결정이고 (12)는 삼 사정 결정이며, 마지막 결정은 모든 각도와 축에서 불평등을 나타냅니다.
요소 (13)은 능 면체 시스템으로, 입방체와 유사하지만 각도 γ가 90º와 다릅니다. 마지막으로 육각형 결정이 있습니다
요소 (14)의 변위는 녹색 점선으로 추적 된 육각형 프리즘에서 시작됩니다.
화학적 성질에 따라
-결정이 이온으로 구성되어 있으면 염 (NaCl, CaSO 4 , CuCl 2 , KBr 등)에 존재하는 이온 결정입니다 .
-포도당과 같은 분자는 (가능할 때마다) 분자 결정을 형성합니다. 이 경우에는 유명한 설탕 결정입니다.
-결합이 본질적으로 공유 인 원자는 공유 결정을 형성합니다. 다이아몬드 또는 실리콘 카바이드의 경우입니다.
-마찬가지로 금과 같은 금속은 금속 결정을 구성하는 조밀 한 입방 구조를 형성합니다.
예
케이
NaCl (입방체)
ZnS (wurtzite, 육각형 시스템)
CuO (단 클린 시스템)
참고 문헌
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