Kristallvõre ühikrakk kirjeldab materjalide mikrostruktuuri. Aine paljud füüsikalised ja keemilised omadused sõltuvad selle parameetritest: kõvadus, sulamistemperatuur, elektri- ja soojusjuhtivus, plastilisus ja teised. Nende elementaarstruktuuride tüüpe kirjeldati juba 19. sajandil. Üks sortidest on primitiivne rakk. Üksiku raku eraldamiseks materjali struktuuris peavad olema täidetud mitmed tingimused.
Kristallvõre
Kõik tahked ained võib nende sisestruktuuri järgi liigitada kahte vormi: amorfsed ja kristalsed. Viimase eripäraks on osakeste spetsiifiline organiseeritud struktuur.
Kristallvõre on tahkete kristallide lihtsustatud kolmemõõtmeline mudel, mida kasutatakse nende omaduste analüüsimiseks füüsikas, keemias, bioloogias, mineraloogias ja teistes teadustes. Väliselt näeb see välja nagu võre. Selle sõlmedes on aine aatomid. Sellel punktide massiivil on iga liigi jaoks konkreetne, regulaarselt korduv järjekord.ained.
Mis on ühiklahter?
Kristallvõre ühikrakk on tahke aine väikseim osa, mis võimaldab iseloomustada selle omadusi. See on ruudustiku aluseks ja dubleeritakse selles lugematuid kordi.
Seda mudelit kasutatakse kristallide sisestruktuuri visuaalse kirjeldamise lihtsustamiseks. Sel juhul kasutatakse 3 kristallograafilise koordinaattelje süsteemi, mis erinevad tavalistest ortogonaalsetest telgedest selle poolest, et need on teatud suurusega lõplikud segmendid. Telgede vahelised nurgad võivad olla 90° või kaudsed.
Kui täita teatud ruumala tihed alt elementaarrakkudega, saate ideaalse monokristalli. Praktikas on levinumad polükristallid, mis koosnevad mitmest ruumiliselt piiratud korrapärasest struktuurist.
Vaatused
Teaduses on 14 tüüpi unikaalse geomeetriaga võre elementaarrakke. Neid kirjeldas esmakordselt prantsuse füüsik Auguste Bravais 1848. aastal. Seda teadlast peetakse kristallograafia rajajaks.
Seda tüüpi kristallvõre elementaarstruktuurid on rühmitatud 7 kategooriasse, mida nimetatakse süngooniateks, sõltuv alt külgede pikkuste ja nurkade võrdsuse suhtest:
- kuubik;
- tetragonaalne;
- ortorombiline;
- romboeder;
- kuusnurkne;
- trikliinik.
Kõige lihtsam ja looduses levinum alatesneist on esimene kategooria, mis omakorda jaguneb 3 tüüpi võreks:
- Lihtne kuup. Kõik osakesed (ja need võivad olla aatomid, elektriliselt laetud osakesed või molekulid) asuvad kuubi tippudes. Need osakesed on identsed. Igas rakus on 1 aatom (8 tippu × 1/8 aatomit=1).
- Kehakeskne kuup. See erineb eelmisest mudelist selle poolest, et kuubi keskel on veel üks osake. Igas rakus on 2 aineaatomit.
- Näokeskne kuup. Osakesed sisalduvad nii elementaarraku tippudes kui ka kõigi tahkude keskel. Igas rakus on 4 aatomit.
Primitiivne rakk
Elementaarrakku nimetatakse primitiivseks, kui selle osakesed asuvad ainult võre tippudes ja mujal puuduvad. Selle maht on teiste tüüpidega võrreldes minimaalne. Praktikas osutub see sageli madalsümmeetriliseks (näiteks Wigner-Seitzi lahter).
Mitteprimitiivsete rakkude puhul jagab ruumala keskel olev aatom need 2 või 4 identseks osaks. Näokeskses struktuuris on jaotus 8 osaks. Metallograafias kasutatakse pigem elementaarraku kui primitiivse raku mõistet, kuna esimese raku sümmeetria võimaldab materjali kristallstruktuuri täielikum alt kirjeldada.
Märgid
Kõigil 14 tüüpi elementaarrakkudel on ühised omadused:
- nad on kõige lihtsamad korduvad struktuurid kristallis;
- iga võrekeskus koosneb ühestosakesed, mida nimetatakse võresõlmeks;
- raku sõlmed on omavahel ühendatud sirgjoontega, mis moodustavad kristalli geomeetria;
- vastasküljed on paralleelsed;
- elementaarstruktuuri sümmeetria vastab kogu kristallvõre sümmeetriale.
Elementaarlahtri struktuuri valimisel järgitakse mõningaid reegleid. Tal peab olema:
- väikseim maht ja pindala;
- suurim arv ühesuguseid servi ja nendevahelisi nurki;
- täisnurgad (võimaluse korral);
- ruumiline sümmeetria, mis peegeldab kogu kristallvõre sümmeetriat.
Volume
Elementaarlahtri ruumala määratakse sõltuv alt selle geomeetrilisest kujust. Kuubikujulise süngoonia puhul arvutatakse see kolmanda astmeni tõstetud näo pikkusena (aatomite tsentritevaheline kaugus). Kuusnurkse süsteemi puhul saab helitugevuse määrata järgmise valemi abil:
kus a ja c on kristallvõre parameetrid, mõõdetuna angströmides.
Praktikas arvutatakse kristallvõre parameetreid, et hiljem määrata ühendi struktuur, aatomi mass (antud ruumala massi ja Avogadro arvu alusel) või selle raadius.
