所述单元电池是一个表示整个的最小表达的假想空间或区域; 在化学的情况下,整体将是由原子,离子或分子组成的晶体,它们按照结构图案排列。
日常生活中可以找到体现这一概念的例子。为此,有必要注意那些表现出某些元素重复顺序的物体或表面。一些马赛克,浅浮雕,格子天花板,床单和墙纸可以笼统地涵盖单位单元所理解的内容。
猫和山羊的纸质单位细胞。资料来源:汉娜·彼得鲁沙(Hanna Petruschat)(WMDE)。
为了更清楚地说明,我们上面的图像可以用作墙纸。在其中,猫和山羊出现了两种不同的感觉。猫是直立或倒立的,山羊是躺着的,面朝上或朝下。
这些猫和山羊建立了重复的结构序列。要构建整张纸,使用平移运动足以在整个表面上复制单位晶格足够了。
可能的单位单元由蓝色,绿色和红色框表示。这三个中的任何一个都可以用来获得角色。但是,有必要沿表面富有想象力地移动它们,以找出它们是否再现了图像中观察到的相同序列。
从红色框开始,将认识到,如果将三列(猫和山羊)移到左侧,则两只山羊将不再出现在底部,而只出现在一只。因此,它将导致另一个序列,因此不能视为单位晶胞。
而如果他们想像地移动了蓝色和绿色两个框,则将获得相同的纸张顺序。两者都是晶胞;但是,由于蓝色框比绿色框小,因此它遵循的定义更多。
晶胞属性
除了刚刚说明的示例外,它自己的定义还阐明了其一些属性:
-如果它们在空间中移动,无论方向如何,都将获得固体或完整晶体。这是因为,正如猫和山羊所提到的,它们会重现结构顺序。等于重复单元的空间分布。
-与其他可能的单元格选项相比,它们必须尽可能小(或占用很小的体积)。
-它们通常是对称的。同样,它的对称性实际上反映在化合物的晶体中。如果盐的晶胞是立方的,则其晶体将是立方的。但是,有些晶体结构被描述为具有变形几何形状的晶胞。
-它们包含重复的单位,可以用点代替,这些点又构成了所谓的三个维度的晶格。在前面的示例中,从较高的平面看,猫和山羊代表晶格点;即二维。
重复单元数
晶胞的重复单元或晶格点保持相同比例的固体颗粒。
如果您计算蓝色框中的猫和山羊的数量,那么您将有两只猫和山羊。绿框和红框也是如此(即使已经知道它不是单位晶格)。
例如,假设猫和山羊分别是G和C原子(奇怪的动物熔接)。由于在蓝色框中G与C的比率为2:2或1:1,因此可以安全地预期该固体将具有公式GC(或CG)。
当固体具有或多或少的致密结构(如盐,金属,氧化物,硫化物和合金)时,在晶胞中就没有完整的重复单元。也就是说,它们的某些部分或部分加起来最多为一或两个单元。
对于GC,情况并非如此。如果是这样,蓝色框会将猫和山羊“分为”两部分(分别为1 / 2G和1 / 2C)或四部分(分别为1 / 4G和1 / 4C)。在下一部分中,将看到在这些晶胞中网状点以这种方式和其他方式被方便地划分。
哪些网络常数定义了晶胞?
GC示例中的晶胞是二维的。但是,这不适用于考虑所有三个维度的真实模型。因此,正方形或平行四边形被转换为平行六面体。现在,术语“单元”更有意义。
这些单元或平行六面体的尺寸取决于它们各自的侧面和角度有多长。
在下面的图像中,我们具有平行六面体的下后角,该角由边a,b和c以及角度α,β和γ组成。
单位单元的参数。资料来源:加布里埃尔·玻利瓦尔(GabrielBolívar)。
可以看出,a比b和c稍长。在中心有一个虚线圆,分别表示ac,cb和ba之间的角度α,β和γ。对于每个晶胞,这些参数具有恒定值,并定义其对称性以及晶体其余部分的对称性。
再次施加想象力,图像参数将定义在其边缘a上延伸的立方体状单元。因此,晶胞以其边缘的长度和角度不同而出现,这也可以分为各种类型。
种类
14个Bravais网络和7个基本晶体系统。资料来源:原始上传者是葡萄牙语维基百科的Angrense。
请注意,从上图开始,单位单元内的虚线:如前所述,它们指示下后角。可以问以下问题,格点或重复单元在哪里?尽管它们给人的印象是单元格是空的,但答案在于它们的顶点。
以这样的方式生成或选择这些单元:重复单元(图像的灰点)位于其顶点。根据上一节中建立的参数值,对于每个晶胞常数,可以得出七个晶体系统。
每个晶体系统都有自己的晶胞。第二个定义第一个。上图中有七个方框,分别对应于七个晶体系统。或更概括地说,是晶体网络。因此,例如,立方晶胞对应于限定立方晶格的晶体系统之一。
根据图像,晶体系统或网络是:
-立方体
-四方
-正交
-六角形
-单斜
-三斜
-三角
在这些晶体系统中,还形成了构成十四个布拉维网络的其他晶体。在所有的晶体网络中,它们是最基本的。
立方体
在一个立方体中,其所有边和角度均相等。因此,在此单位单元中,以下内容是正确的:
α=β=γ=90º
共有三个立方晶胞:简单或原始,体心(bcc)和面心(fcc)。区别在于点的分布方式(原子,离子或分子)以及数量。
这些单元中哪一个是最紧凑的?体积更多的被点占据的立方体:以面为中心的立方形立方体。请注意,如果从一开始就用点代替猫和山羊,它们就不会局限于一个单元格;它们将属于并由几个共享。同样,它将是G或C的一部分。
单位的数量
如果猫或山羊在顶点,它们将被8个单元共享。也就是说,每个单元格将具有1/8的G或C。连接或想象8个立方体,每列两行,每行两列,以对其进行可视化。
如果猫或山羊在脸上,则只能由2个单位单元共享。要查看它,只需将两个立方体放在一起。
另一方面,如果猫或山羊位于立方体的中央,则它们将仅属于单个单位单元;相反,解决该概念后,主图像中的框也会发生同样的情况。
综上所述,在一个简单的立方晶胞内,存在一个单位或网状点,因为它有8个顶点(1/8 x 8 = 1)。对于以身体为中心的立方单元,有:8个顶点,等于一个原子,并且在中心有一个点或单位;因此,有两个单位。
对于面心立方单元,有:8个顶点(1)和6个面,每个点或单位的一半被共享(1/2 x 6 = 3);因此,它有四个单元。
四边形
可以对四方晶系的晶胞做出类似的评论。其结构参数如下:
α=β=γ=90º
斜方晶
正交晶胞的参数为:
α=β=γ=90º
单斜
单斜晶胞的参数为:
α=γ= 90°; β≠90º
三斜
三斜细胞的参数为:
α≠β≠γ≠90º
六角形
六角形单元的参数为:
α=β= 90°; γ≠120º
该单元实际上构成了六棱柱的三分之一。
三角的
最后,三角形单元的参数为:
α=β=γ≠90º
参考文献
- 惠特顿,戴维斯,佩克和斯坦利。(2008)。化学。(第8版)。CENGAGE学习P 474-477。
- 颤抖和阿特金斯。(2008)。无机化学。(第四版)。Mc Graw Hill。
- 维基百科。(2019)。原始细胞。从以下位置恢复:en.wikipedia.org
- 布莱恩·斯蒂芬妮。(2019)。晶胞:晶格参数和立方结构。研究。摘自:study.com
- 学术资源中心。(科幻)。晶体结构。。伊利诺伊理工学院。从以下位置恢复:web.iit.edu
- 贝尔福德·罗伯特。(2019年2月7日)。晶格和晶胞。化学自由文本。从以下位置恢复:chem.libretexts.org