Enhetscellen til krystallgitteret tjener til å beskrive mikrostrukturen til materialer. Mange fysiske og kjemiske egenskaper til et stoff avhenger av dets parametere: hardhet, smeltepunkt, elektrisk og termisk ledningsevne, plastisitet og andre. Typen av disse elementære strukturene ble beskrevet så tidlig som på 1800-tallet. En av variantene er den primitive cellen. For å isolere en enhetscelle i materialstrukturen må en rekke betingelser være oppfylt.
Crystal gitter
Alle faste stoffer i henhold til deres indre struktur kan klassifiseres i to former: amorfe og krystallinske. Et særtrekk ved sistnevnte er den spesifikke organiserte strukturen til partiklene.
Krystallgitter er en forenklet tredimensjonal modell av faste krystaller, som brukes til å analysere egenskapene deres innen fysikk, kjemi, biologi, mineralogi og andre vitenskaper. Utad ser det ut som et rutenett. Ved nodene er det materieatomer. Dette utvalget av punkter har en spesifikk, regelmessig repeterende rekkefølge spesifikk for hver art.stoffer.
Hva er en enhetscelle?
Enhetscellen til krystallgitteret er den minste delen av et fast stoff som lar oss karakterisere dets egenskaper. Det fungerer som grunnlaget for rutenettet og dupliseres i det utallige ganger.
Denne modellen brukes til å forenkle den visuelle beskrivelsen av den indre strukturen til krystaller. I dette tilfellet brukes et system med 3 krystallografiske koordinatakser, som skiller seg fra de vanlige ortogonale ved at de er endelige segmenter av en viss størrelse. Vinklene mellom aksene kan være lik 90° eller være indirekte.
Hvis du tett fyller et visst volum med elementære celler, kan du få en ideell enkeltkrystall. I praksis er polykrystaller mer vanlig, som består av flere regulære strukturer begrenset i plass.
Visninger
I vitenskapen er det 14 typer elementære celler av gitter med en unik geometri. De ble først beskrevet av den franske fysikeren Auguste Bravais i 1848. Denne forskeren regnes som grunnleggeren av krystallografi.
Disse typene elementære strukturer i krystallgitteret er gruppert i 7 kategorier, k alt syngonier, avhengig av forholdet mellom lengdene på sidene og likheten mellom vinklene:
- cubic;
- tetragonal;
- orthorhombic;
- rhombohedral;
- hexagonal;
- triclinic.
Den enkleste og mest vanlige i naturen fraav dem er den første kategorien, som igjen er delt inn i 3 typer gitter:
- Enkel kubikk. Alle partikler (og de kan være atomer, elektrisk ladede partikler eller molekyler) befinner seg ved hjørnene av kuben. Disse partiklene er identiske. Hver celle har 1 atom (8 toppunkter × 1/8 atom=1).
- Kroppsentrert kubikk. Den skiller seg fra den forrige modellen ved at det er en partikkel til i midten av kuben. Hver celle har 2 materieatomer.
- Ansiktssentrert kubikk. Partikler er inneholdt i hjørnene av elementærcellen, så vel som i midten av alle ansikter. Hver av cellene har 4 atomer.
Primitiv celle
En elementær celle kalles primitiv hvis partiklene bare befinner seg ved gitterpunktene og er fraværende andre steder. Volumet er minim alt sammenlignet med andre typer. I praksis viser det seg ofte å være lavsymmetrisk (et eksempel er Wigner-Seitz-cellen).
For ikke-primitive celler deler atomet i midten av volumet dem i 2 eller 4 identiske deler. I den ansiktssentrerte strukturen er det en inndeling i 8 deler. I metallografi brukes begrepet en elementær i stedet for en primitiv celle, siden symmetrien til den første cellen tillater en mer fullstendig beskrivelse av krystallstrukturen til materialet.
Signs
Alle 14 typer elementære celler har felles egenskaper:
- de er de enkleste repeterende strukturene i en krystall;
- hvert gittersenter består av ettpartikler, k alt gitternoden;
- cellenoder er forbundet med rette linjer som danner geometrien til krystallen;
- motstående ansikter er parallelle;
- symmetrien til elementærstrukturen tilsvarer symmetrien til hele krystallgitteret.
Når du velger strukturen til en elementær celle, følges noen regler. Hun må ha:
- minste volum og område;
- det største antallet identiske kanter og vinkler mellom dem;
- rette vinkler (hvis mulig);
- romsymmetri, som gjenspeiler symmetrien til hele krystallgitteret.
Volum
Volumet til en elementær celle bestemmes avhengig av dens geometriske form. For den kubiske syngonien beregnes det som lengden på ansiktet (senter-til-senter-avstanden til atomer) hevet til tredje potens. For et sekskantet system kan volumet bestemmes ved hjelp av formelen nedenfor:
der a og c er parametrene til krystallgitteret, målt i ångstrøm.
I praksis beregnes parameterne til krystallgitteret for senere å bestemme strukturen til forbindelsen, massen til et atom (basert på vekten av et gitt volum og Avogadro-tallet) eller dens radius.
