سلول واحد شبکه کریستالی برای توصیف ریزساختار مواد عمل می کند. بسیاری از خواص فیزیکی و شیمیایی یک ماده به پارامترهای آن بستگی دارد: سختی، نقطه ذوب، هدایت الکتریکی و حرارتی، پلاستیسیته و غیره. انواع این سازه های ابتدایی در اوایل قرن 19 توصیف شد. یکی از انواع آن سلول اولیه است. برای جداسازی یک سلول واحد در ساختار ماده، تعدادی شرایط باید رعایت شود.
شبکه کریستالی
همه جامدات را با توجه به ساختار درونی خود می توان به دو شکل بی شکل و کریستالی طبقه بندی کرد. ویژگی متمایز دومی ساختار سازمان یافته خاص ذرات است.
شبکه کریستال یک مدل سه بعدی ساده شده از بلورهای جامد است که برای تجزیه و تحلیل خواص آنها در فیزیک، شیمی، زیست شناسی، کانی شناسی و سایر علوم استفاده می شود. از نظر ظاهری مانند یک شبکه به نظر می رسد. در گره های آن اتم های ماده قرار دارند. این آرایه از نقاط دارای یک ترتیب خاص و مرتباً تکرار شونده مخصوص هر گونه است.مواد.
سلول واحد چیست؟
سلول واحد شبکه کریستالی کوچکترین بخش یک جامد است که به ما امکان می دهد ویژگی های آن را مشخص کنیم. این به عنوان اساس شبکه عمل می کند و بارها در آن تکرار می شود.
این مدل برای ساده کردن توصیف بصری ساختار داخلی کریستال ها استفاده می شود. در این حالت از سیستمی متشکل از 3 محور مختصات کریستالوگرافی استفاده می شود که با محورهای متعامد معمولی تفاوت دارند زیرا قطعات محدودی با اندازه معین هستند. زاویه بین محورها می تواند برابر با 90 درجه یا غیر مستقیم باشد.
اگر حجم خاصی را با سلول های ابتدایی پر کنید، می توانید یک تک کریستال ایده آل به دست آورید. در عمل، پلی کریستال ها متداول ترند، که از چندین ساختار منظم و محدود در فضا تشکیل شده اند.
بازدید
در علم، 14 نوع سلول ابتدایی شبکه با هندسه منحصر به فرد وجود دارد. آنها اولین بار توسط فیزیکدان فرانسوی آگوست براویس در سال 1848 توصیف شدند. این دانشمند بنیانگذار کریستالوگرافی در نظر گرفته می شود.
این نوع ساختارهای ابتدایی شبکه کریستالی بسته به نسبت طول اضلاع و برابری زوایای آن به 7 دسته گروه بندی می شوند که سنگونی نامیده می شوند:
- مکعب;
- چهارضلعی;
- اورترومبیک؛
- Rhombohedral;
- هگزاگونال;
- triclinic.
ساده ترین و رایج ترین در طبیعت ازاز آنها دسته اول است که به نوبه خود به 3 نوع شبکه تقسیم می شود:
- مکعب ساده. همه ذرات (و می توانند اتم، ذرات باردار الکتریکی یا مولکول باشند) در راس مکعب قرار دارند. این ذرات یکسان هستند. هر سلول 1 اتم دارد (8 راس × 1/8 اتم=1).
- مکعب بدن محور. تفاوت آن با مدل قبلی این است که یک ذره بیشتر در مرکز مکعب وجود دارد. هر سلول 2 اتم ماده دارد.
- مکعب در مرکز صورت. ذرات در رئوس سلول ابتدایی و همچنین در مرکز همه وجوه قرار دارند. هر یک از سلول ها 4 اتم دارد.
سلول اولیه
به یک سلول ابتدایی اولیه می گویند اگر ذرات آن فقط در رئوس شبکه قرار داشته باشند و در جای دیگر وجود نداشته باشند. حجم آن در مقایسه با انواع دیگر حداقل است. در عمل، اغلب معلوم می شود که کم متقارن است (به عنوان مثال سلول ویگنر-سیتس است).
برای سلول های غیر ابتدایی، اتم در مرکز حجم آنها را به 2 یا 4 قسمت یکسان تقسیم می کند. در ساختار چهره محور به 8 قسمت تقسیم می شود. در متالوگرافی، از مفهوم سلول ابتدایی به جای سلول اولیه استفاده می شود، زیرا تقارن سلول اول اجازه می دهد تا توصیف کامل تری از ساختار بلوری ماده ارائه شود.
نشانه ها
همه 14 نوع سلول ابتدایی دارای ویژگی های مشترک هستند:
- آنها ساده ترین ساختارهای تکرار شونده در یک کریستال هستند؛
- هر مرکز شبکه از یک مرکز تشکیل شده استذرات، به نام گره شبکه؛
- گره های سلولی توسط خطوط مستقیمی به هم متصل می شوند که هندسه بلور را تشکیل می دهند؛
- چهره های متضاد موازی هستند؛
- تقارن ساختار ابتدایی با تقارن کل شبکه کریستالی مطابقت دارد.
هنگام انتخاب ساختار یک سلول ابتدایی، قوانینی رعایت می شود. او باید داشته باشد:
- کوچکترین حجم و مساحت؛
- بیشترین تعداد لبه ها و زاویه های یکسان بین آنها؛
- زوایای راست (در صورت امکان)؛
- تقارن فضایی، منعکس کننده تقارن کل شبکه کریستالی.
جلد
حجم یک سلول ابتدایی بسته به شکل هندسی آن تعیین می شود. برای سنگونی مکعب، به عنوان طول صورت (فاصله مرکز به مرکز اتم ها) تا توان سوم محاسبه می شود. برای یک سیستم شش ضلعی، حجم را می توان با استفاده از فرمول زیر تعیین کرد:
که در آن a و c پارامترهای شبکه کریستالی هستند که بر حسب آنگستروم اندازه گیری می شوند.
در عمل، پارامترهای شبکه کریستالی به منظور تعیین ساختار ترکیب، جرم یک اتم (بر اساس وزن حجم معین و عدد آووگادرو) یا شعاع آن محاسبه می شود.
