Kidehilan yksikkökenno kuvaa materiaalien mikrorakennetta. Monet aineen fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet riippuvat sen parametreista: kovuudesta, sulamispisteestä, sähkön- ja lämmönjohtavuudesta, plastisuudesta ja muista. Näiden perusrakenteiden tyypit kuvattiin jo 1800-luvulla. Yksi lajikkeista on primitiivinen solu. Yksikkösolun eristämiseksi materiaalirakenteessa useiden ehtojen on täytyttävä.
Kristalhila
Kaikki kiinteät aineet sisäisen rakenteensa mukaan voidaan luokitella kahteen muotoon: amorfiseen ja kiteiseen. Jälkimmäisen erottuva piirre on hiukkasten erityinen järjestäytynyt rakenne.
Kiteiden hila on yksinkertaistettu kolmiulotteinen malli kiinteistä kiteistä, jota käytetään niiden ominaisuuksien analysointiin fysiikassa, kemiassa, biologiassa, mineralogiassa ja muissa tieteissä. Ulkoisesti se näyttää ruudulta. Sen solmukohdissa ovat aineen atomit. Tällä pistejoukolla on erityinen, säännöllisesti toistuva järjestys kullekin lajille.aineet.
Mikä on yksikkösolu?
Kidehilan yksikkökenno on kiinteän aineen pienin osa, jonka avulla voimme karakterisoida sen ominaisuuksia. Se toimii ruudukon perustana ja kopioidaan siihen lukemattomia kertoja.
Tätä mallia käytetään yksinkertaistamaan visuaalista kuvausta kiteiden sisäisestä rakenteesta. Tässä tapauksessa käytetään 3 kristallografisen koordinaattiakselin järjestelmää, jotka eroavat tavallisista ortogonaalisista akselista siten, että ne ovat tietyn kokoisia äärellisiä segmenttejä. Akseleiden väliset kulmat voivat olla 90° tai epäsuorat.
Jos täytät tietyn tilavuuden tiiviisti alkeissoluilla, saat ihanteellisen yksikiteen. Käytännössä monikiteet ovat yleisempiä, ja ne koostuvat useista säännöllisistä tilassa olevista rakenteista.
Näkymät
Tieteessä on 14 tyyppiä hilan alkeissoluja, joilla on ainutlaatuinen geometria. Ensimmäisen kerran ranskalainen fyysikko Auguste Bravais kuvasi ne vuonna 1848. Tätä tiedemiestä pidetään kristallografian perustajana.
Tällaiset kidehilan perusrakenteet on ryhmitelty 7 luokkaan, joita kutsutaan syngonioksi, riippuen sivujen pituuksien ja kulmien yhtäläisyydestä:
- kuutio;
- tetragonaalinen;
- ortorombinen;
- rombohedral;
- kuusikulmainen;
- triklinikka.
Yksinkertaisin ja yleisin luonnossaniistä on ensimmäinen luokka, joka puolestaan on jaettu 3 tyyppiseen hilaan:
- Yksinkertainen kuutio. Kaikki hiukkaset (ja ne voivat olla atomeja, sähköisesti varautuneita hiukkasia tai molekyylejä) sijaitsevat kuution kärjessä. Nämä hiukkaset ovat identtisiä. Jokaisessa solussa on 1 atomi (8 kärkeä × 1/8 atomia=1).
- Kehokeskeinen kuutio. Se eroaa edellisestä mallista siinä, että kuution keskellä on yksi hiukkanen enemmän. Jokaisessa solussa on 2 aineatomia.
- Kasvokeskeinen kuutio. Partikkelit sisältyvät alkeissolun kärkipisteisiin sekä kaikkien pintojen keskelle. Jokaisessa solussa on 4 atomia.
Primitiivinen solu
Alkeissolua kutsutaan primitiiviseksi, jos sen hiukkaset sijaitsevat vain hilan kärjessä eikä niitä ole muualla. Sen tilavuus on minimaalinen muihin tyyppeihin verrattuna. Käytännössä se osoittautuu usein matalasymmetriseksi (esimerkki on Wigner-Seitzin solu).
Ei-primitiivisten solujen kohdalla tilavuuden keskellä oleva atomi jakaa ne 2 tai 4 identtiseen osaan. Kasvokeskeisessä rakenteessa on jako 8 osaan. Metallografiassa käytetään alkeiskennon käsitettä primitiivisen solun sijaan, koska ensimmäisen kennon symmetria mahdollistaa täydellisemmän kuvauksen materiaalin kiderakenteesta.
kyltit
Kaikilla 14 alkeissolutyypillä on yhteisiä ominaisuuksia:
- ne ovat yksinkertaisimpia toistuvia rakenteita kristallissa;
- jokainen hilakeskus koostuu yhdestähiukkaset, joita kutsutaan hilasolmuksi;
- solun solmut on yhdistetty suorilla viivoilla, jotka muodostavat kiteen geometrian;
- vastakkaiset kasvot ovat yhdensuuntaiset;
- alkuainerakenteen symmetria vastaa koko kidehilan symmetriaa.
Alkeissolun rakennetta valittaessa noudatetaan joitain sääntöjä. Hänellä on oltava:
- pienin tilavuus ja pinta-ala;
- suurin määrä identtisiä reunoja ja kulmia niiden välillä;
- oikeat kulmat (jos mahdollista);
- tilasymmetria, joka heijastaa koko kidehilan symmetriaa.
äänenvoimakkuus
Alkeissolun tilavuus määräytyy sen geometrisen muodon mukaan. Kuutioiselle syngonialle se lasketaan kolmanteen potenssiin nostetun pinnan pituudeksi (atomien keskipisteen välinen etäisyys). Kuusikulmaisessa järjestelmässä tilavuus voidaan määrittää alla olevan kaavan avulla:
jossa a ja c ovat kidehilan parametrit angströmeinä mitattuna.
Käytännössä kidehilan parametrit lasketaan, jotta myöhemmin saadaan selville yhdisteen rakenne, atomin massa (tiedon tilavuuden painon ja Avogadro-luvun perusteella) tai sen säde.
