Plik komórka elementarna Jest to wyimaginowana przestrzeń lub region, który reprezentuje minimalny wyraz całości; że w przypadku chemii całość byłaby kryształem złożonym z atomów, jonów lub cząsteczek, które są ułożone według wzoru strukturalnego.
W życiu codziennym można znaleźć przykłady, które ucieleśniają tę koncepcję. W tym celu należy zwrócić uwagę na przedmioty lub powierzchnie, które wykazują określoną powtarzalną kolejność ich elementów. Niektóre mozaiki, płaskorzeźby, sufity kasetonowe, arkusze i tapety mogą ogólnie obejmować to, co rozumie się przez komórkę elementarną.
Aby lepiej to zilustrować, powyższy obrazek może służyć jako tapeta. Pojawiają się w nim koty i kozy z dwoma alternatywnymi zmysłami; koty są wyprostowane lub do góry nogami, a kozy leżą twarzą do góry lub do dołu.
Te koty i kozy tworzą powtarzalną sekwencję strukturalną. Aby zbudować cały papier, wystarczyłoby odtworzyć komórkę elementarną na powierzchni wystarczającą liczbę razy, używając ruchów translacyjnych..
Możliwe komórki jednostkowe są reprezentowane przez niebieskie, zielone i czerwone pola. Każdy z tych trzech może zostać użyty do uzyskania tej roli; ale trzeba je w wyobraźni przesuwać po powierzchni, aby dowiedzieć się, czy odtwarzają tę samą sekwencję obserwowaną na obrazie.
Zaczynając od czerwonego pola, należy docenić, że gdyby trzy kolumny (z kotami i kozami) zostały przesunięte w lewo, na dole nie pojawiłyby się już dwie kozy, a tylko jedna. W związku z tym prowadziłoby do innej sekwencji i nie można go uznać za komórkę elementarną.
Mając na uwadze, że gdyby w wyobraźni przesunęli dwa pudełka, niebieski i zielony, uzyskano by tę samą sekwencję papieru. Obie są komórkami elementarnymi; jednak niebieskie pole jest bardziej zgodne z definicją, ponieważ jest mniejsze niż zielone pole.
Indeks artykułów
Jego własna definicja, oprócz właśnie wyjaśnionego przykładu, wyjaśnia kilka jej właściwości:
-Jeśli poruszasz się w przestrzeni, niezależnie od kierunku, otrzymasz kompletną bryłę lub kryształ. Dzieje się tak, ponieważ, jak wspomniano w przypadku kotów i kóz, odtwarzają one sekwencję strukturalną; co jest równe przestrzennemu rozmieszczeniu powtarzających się jednostek.
-Muszą być jak najmniejsze (lub zajmować mało miejsca) w porównaniu z innymi możliwymi opcjami komórek.
-Zwykle są symetryczne. Również jego symetria jest dosłownie odzwierciedlona w kryształach związku; jeśli komórka elementarna soli jest sześcienna, jej kryształy będą sześcienne. Istnieją jednak struktury krystaliczne, które są opisane za pomocą komórek elementarnych o zniekształconej geometrii..
-Zawierają powtarzające się jednostki, które można zastąpić punktami, które z kolei tworzą tak zwaną trójwymiarową siatkę. W poprzednim przykładzie koty i kozy reprezentują punkty kratowe, widziane z wyższej płaszczyzny; to znaczy w dwóch wymiarach.
Powtarzające się jednostki lub punkty siatki komórek elementarnych zachowują tę samą proporcję cząstek stałych.
Jeśli policzysz liczbę kotów i kóz w niebieskim polu, będziesz mieć dwa koty i kozy. To samo dzieje się z zielonym pudełkiem, a także z czerwonym pudełkiem (nawet jeśli już wiadomo, że nie jest to komórka elementarna).
Załóżmy na przykład, że koty i kozy mają odpowiednio atomy G i C (dziwna spoina zwierzęca). Ponieważ stosunek G do C wynosi 2: 2 lub 1: 1 w niebieskim polu, można bezpiecznie oczekiwać, że ciało stałe będzie miało wzór GC (lub CG).
Kiedy ciało stałe ma mniej lub bardziej zwarte struktury, jak to ma miejsce w przypadku soli, metali, tlenków, siarczków i stopów, w komórkach elementarnych nie ma całych powtarzalnych jednostek; to znaczy, że są ich części lub części, które razem dają jedną lub dwie jednostki.
Tak nie jest w przypadku GC. Jeśli tak, niebieskie pudełko „podzieli” koty i kozy na dwie (1 / 2G i 1 / 2C) lub cztery (1 / 4G i 1 / 4C). W następnych rozdziałach zobaczymy, że w tych komórkach elementarnych punkty siatkowe są dogodnie podzielone w ten i inny sposób..
Komórki elementarne w przykładzie GC są dwuwymiarowe; nie dotyczy to jednak rzeczywistych modeli, które uwzględniają wszystkie trzy wymiary. W ten sposób kwadraty lub równoległoboki są przekształcane w równoległościany. Teraz termin „komórka” ma więcej sensu.
Wymiary tych komórek lub równoległościanów zależą od długości ich odpowiednich boków i kątów..
Na dolnym obrazie masz dolny tylny narożnik równoległościanu, złożony z boków do, b Y do, i kąty α, β i γ.
Jak widzisz, do jest trochę dłuższy niż b Y do. Pośrodku znajduje się kropkowany okrąg wskazujący kąty α, β i γ pomiędzy ac, cb Y ba, odpowiednio. Dla każdej komórki elementarnej parametry te mają stałe wartości i określają jej symetrię oraz pozostałą część kryształu..
Używając jeszcze raz trochę wyobraźni, parametry obrazu zdefiniowałyby komórkę przypominającą sześcian rozciągniętą na jej krawędzi. do. W ten sposób powstają komórki elementarne o różnych długościach i kątach ich krawędzi, które można również podzielić na różne typy.
Na początku zwróć uwagę na kropkowane linie w komórkach elementarnych: wskazują one dolny tylny kąt, jak już wyjaśniono. Można zadać następujące pytanie, gdzie są punkty kratowe lub powtarzające się jednostki? Chociaż dają mylne wrażenie, że komórki są puste, odpowiedź leży na ich wierzchołkach.
Komórki te są generowane lub wybierane w taki sposób, że powtarzające się jednostki (szare punkty obrazu) znajdują się na ich wierzchołkach. W zależności od wartości parametrów ustalonych w poprzedniej sekcji, stałych dla każdej komórki elementarnej, wyprowadza się siedem układów kryształów.
Każdy system kryształów ma własną komórkę elementarną; druga definiuje pierwszą. Na górnym obrazie znajduje się siedem kwadratów, odpowiadających siedmiu systemom kryształów; lub w nieco bardziej podsumowany sposób, sieci krystaliczne. Tak więc, na przykład, sześcienna komórka elementarna odpowiada jednemu z układów krystalicznych, który definiuje sześcienną sieć krystaliczną.
Zgodnie z obrazem, systemy lub sieci krystaliczne to:
-Sześcienny
-Tetragonalny
-Orthorhombic
-Sześciokątny
-Jednoskośny
-Triclinic
-Trójkątny
W ramach tych systemów krystalicznych powstają inne, które tworzą czternaście sieci Bravais; że spośród wszystkich sieci krystalicznych są one najbardziej podstawowe.
W sześcianie wszystkie jego boki i kąty są równe. Dlatego w tej komórce elementarnej jest prawdą:
do = b = do
α = β = γ = 90º
Istnieją trzy sześcienne komórki jednostkowe: prosta lub prymitywna, wyśrodkowana na ciele (UDW) i wyśrodkowana na powierzchni (fcc). Różnice dotyczą sposobu rozmieszczenia punktów (atomów, jonów lub cząsteczek) oraz ich liczby.
Która z tych komórek jest najbardziej zwarta? Ten, którego objętość jest bardziej zajęty przez punkty: sześcienny wyśrodkowany na twarzach. Zwróć uwagę, że gdybyśmy od początku zastąpili kropki kotami i kozami, nie byłyby one ograniczone do jednej komórki; należałyby i byłyby dzielone przez kilka osób. Ponownie, byłyby to części G lub C..
Gdyby na wierzchołkach znajdowały się koty lub kozy, dzieliłoby je 8 komórek jednostkowych; to znaczy, każda komórka miałaby 1/8 G lub C. Połącz lub wyobraź sobie 8 kostek w dwóch kolumnach po dwa rzędy, aby ją zwizualizować.
Gdyby koty lub kozy były na twarzach, byłyby dzielone tylko przez 2 komórki jednostkowe. Aby to zobaczyć, po prostu ułóż razem dwie kostki.
Z drugiej strony, gdyby kot lub koza znajdowały się w środku sześcianu, należałyby tylko do jednej komórki elementarnej; To samo dzieje się z ramkami na głównym obrazie, kiedy zajęto się koncepcją.
Powiedział następnie powyższe, w ramach prostej sześciennej komórki elementarnej, którą mamy za jednostka lub punkt kraty, ponieważ ma 8 wierzchołków (1/8 x 8 = 1). Dla sześciennej komórki wyśrodkowanej w ciele jest: 8 wierzchołków, które są równe atomowi i punkt lub jednostka w środku; dlatego jest dwa jednostki.
A dla komórki sześciennej wyśrodkowanej na twarz mamy: 8 wierzchołków (1) i sześć ścian, gdzie połowa każdego punktu lub jednostki jest wspólna (1/2 x 6 = 3); dlatego posiada cztery jednostki.
Podobne uwagi można poczynić w odniesieniu do komórki elementarnej układu tetragonalnego. Jego parametry strukturalne są następujące:
do = b ≠ do
α = β = γ = 90º
Parametry komórki rombowej to:
do ≠ b ≠ do
α = β = γ = 90º
Parametry komórki jednoskośnej są następujące:
do ≠ b ≠ do
α = γ = 90 °; β ≠ 90º
Parametry komórki trójskośnej są następujące:
do ≠ b ≠ do
α ≠ β ≠ γ ≠ 90º
Parametry sześciokątnej komórki to:
do = b ≠ do
α = β = 90 °; γ ≠ 120º
W rzeczywistości ogniwo stanowi jedną trzecią sześciokątnego graniastosłupa.
I wreszcie parametry komórki trygonalnej to:
do = b = do
α = β = γ ≠ 90º
Jeszcze bez komentarzy