Die Einheitszelle des Kristallgitters dient der Beschreibung der Mikrostruktur von Materialien. Viele physikalische und chemische Eigenschaften einer Substanz hängen von ihren Parametern ab: Härte, Schmelzpunkt, elektrische und thermische Leitfähigkeit, Plastizität und andere. Die Typen dieser Elementarstrukturen wurden bereits im 19. Jahrhundert beschrieben. Eine der Sorten ist die primitive Zelle. Um eine Einheitszelle in der Materialstruktur zu isolieren, müssen eine Reihe von Bedingungen erfüllt sein.
Kristallgitter
Alle Festkörper lassen sich nach ihrer inneren Struktur in zwei Formen einteilen: amorph und kristallin. Eine Besonderheit der letzteren ist die spezifische organisierte Struktur der Partikel.
Kristallgitter ist ein vereinfachtes dreidimensionales Modell fester Kristalle, das zur Analyse ihrer Eigenschaften in Physik, Chemie, Biologie, Mineralogie und anderen Wissenschaften verwendet wird. Äußerlich sieht es aus wie ein Gitter. An seinen Knoten befinden sich die Atome der Materie. Diese Anordnung von Punkten hat eine spezifische, sich regelmäßig wiederholende Reihenfolge, die für jede Art spezifisch ist. Substanzen.
Was ist eine Einheitszelle?
Die Einheitszelle des Kristallgitters ist der kleinste Teil eines Festkörpers, der uns erlaubt, seine Eigenschaften zu charakterisieren. Es dient als Grundlage des Grids und wird darin unzählige Male dupliziert.
Dieses Modell wird verwendet, um die visuelle Beschreibung der inneren Struktur von Kristallen zu vereinfachen. Dabei wird ein System von 3 kristallographischen Koordinatenachsen verwendet, die sich von den üblichen orthogonalen dadurch unterscheiden, dass es sich um endliche Segmente einer bestimmten Größe handelt. Die Winkel zwischen den Achsen können 90° betragen oder indirekt sein.
Wenn Sie ein bestimmtes Volumen dicht mit Elementarzellen füllen, können Sie einen idealen Einkristall erh alten. In der Praxis sind Polykristalle häufiger, die aus mehreren regelmäßigen, räumlich begrenzten Strukturen bestehen.
Aufrufe
In der Wissenschaft gibt es 14 Arten von Elementarzellen von Gittern mit einer einzigartigen Geometrie. Sie wurden erstmals 1848 vom französischen Physiker Auguste Bravais beschrieben. Dieser Wissenschaftler gilt als Begründer der Kristallographie.
Diese Arten von Elementarstrukturen des Kristallgitters werden je nach Verhältnis der Seitenlängen und Winkelgleichheit in 7 Kategorien eingeteilt, Syngonien genannt:
- cubic;
- tetragonal;
- orthorhombisch;
- rhomboedrisch;
- sechseckig;
- Triklinik.
Die einfachste und häufigste in der Natur ausdavon ist die erste Kategorie, die wiederum in 3 Arten von Gittern unterteilt ist:
- Einfache Kubik. Alle Teilchen (und das können Atome, elektrisch geladene Teilchen oder Moleküle sein) befinden sich an den Ecken des Würfels. Diese Teilchen sind identisch. Jede Zelle hat 1 Atom (8 Ecken × 1/8 Atom=1).
- Körperzentrierte Kubik. Es unterscheidet sich vom Vorgängermodell dadurch, dass sich in der Mitte des Würfels ein Partikel mehr befindet. Jede Zelle hat 2 Materieatome.
- Flächenzentrierte Kubik. Teilchen sind in den Eckpunkten der Elementarzelle sowie im Zentrum aller Flächen enth alten. Jede der Zellen hat 4 Atome.
Primitive Zelle
Eine Elementarzelle heißt primitiv, wenn sich ihre Teilchen nur an den Gitterecken befinden und sonst nicht vorhanden sind. Sein Volumen ist im Vergleich zu anderen Typen minimal. In der Praxis erweist es sich oft als niedrigsymmetrisch (ein Beispiel ist die Wigner-Seitz-Zelle).
Bei nicht primitiven Zellen teilt das Atom in der Mitte des Volumens sie in 2 oder 4 identische Teile. In der gesichtszentrierten Struktur gibt es eine Unterteilung in 8 Teile. In der Metallographie wird eher das Konzept einer elementaren als einer primitiven Zelle verwendet, da die Symmetrie der ersten Zelle eine vollständigere Beschreibung der Kristallstruktur des Materials ermöglicht.
Zeichen
Alle 14 Arten von Elementarzellen haben gemeinsame Eigenschaften:
- sie sind die einfachsten sich wiederholenden Strukturen in einem Kristall;
- jedes Gitterzentrum besteht aus einemTeilchen, Gitterknoten genannt;
- Zellknoten sind durch gerade Linien miteinander verbunden, die die Geometrie des Kristalls bilden;
- gegenüberliegende Flächen sind parallel;
- die Symmetrie der Elementarstruktur entspricht der Symmetrie des gesamten Kristallgitters.
Bei der Wahl der Struktur einer Elementarzelle gelten einige Regeln. Sie muss haben:
- kleinstes Volumen und Fläche;
- die größte Anzahl identischer Kanten und Winkel zwischen ihnen;
- rechte Winkel (wenn möglich);
- räumliche Symmetrie, die die Symmetrie des gesamten Kristallgitters widerspiegelt.
Lautstärke
Das Volumen einer Elementarzelle wird in Abhängigkeit von ihrer geometrischen Form bestimmt. Für die kubische Syngonie wird sie als die Länge der Fläche (Abstand von Mitte zu Mitte der Atome) in die dritte Potenz erhoben berechnet. Für ein hexagonales System kann das Volumen mit folgender Formel bestimmt werden:
wobei a und c die Parameter des Kristallgitters sind, gemessen in Angström.
In der Praxis werden die Parameter des Kristallgitters berechnet, um später die Struktur der Verbindung, die Masse eines Atoms (bezogen auf das Gewicht eines gegebenen Volumens und der Avogadro-Zahl) oder seinen Radius zu bestimmen.
