構造結晶構造、種類および例



の 結晶構造 それは原子、イオンまたは分子が自然に採用することができる固体状態の一つであり、それは高い空間配置を有することを特徴とする。言い換えれば、これは明るく硝子体様の外観を持つ多くの体を定義する「微粒子建築」の証拠です。.

何がこの対称性を促進するのか、あるいはどのような力が原因であるのか？粒子は単独ではなく、互いに相互作用します。これらの相互作用はエネルギーを消費し、固体の安定性に影響を与えるので、粒子はこのエネルギー損失を最小限に抑えるためにそれら自身に適応しようとします。.

それから、それらの固有の性質は彼らを最も安定した空間的配置に彼ら自身を置くように導きます。例えば、これは、同じ電荷を持つイオン間の反発力が最小である場合、または金属原子のようにいくつかの原子がそれらのパッケージングにおいて最大の可能な体積を占める場合であり得る。.

「クリスタル」という言葉は化学的意味を持ち、他の体には誤って表現されることがあります。化学的には、それは、例えばDNA分子（DNA結晶）からなることができる（顕微鏡的に）秩序ある構造を指す。.

しかし、鏡や瓶などの物体やガラスのような表面を指すのに一般的に誤用されています。真の結晶とは異なり、ガラスはケイ酸塩と他の多くの添加剤の非晶質（乱雑な）構造から成ります.

索引

  • 1つの構造
    • 1.1単位セル
  • 2種類
    • 2.1その結晶系による
    • 2.2その化学的性質によると
  • 3例
    • 3.1 K2Cr2O7（三斜晶系）
    • 3.2 NaCl（立方晶系）
    • 3.3 ZnS（ウルツ鉱、六方晶系）
    • 3.4 CuO（単斜晶系）
  • 4参考文献

構造

上の画像では、いくつかのエメラルドの宝石が描かれています。これらのように、他の多くの鉱物、塩、金属、合金およびダイヤモンドは結晶構造を示します。しかし、その順序と対称性の関係は何ですか？?

裸眼で粒子を観察することができる結晶を対称操作（反転、角度を変えて回転させる、平面内に反射させるなど）に適用すると、すべての次元の空間にそのまま残ることがわかります。.

反対のことが非晶質固体についても起こり、そこからそれを対称操作にかけることによって異なる順序が得られる。さらに、それはその粒子のランダムな分布を示す構造的な繰り返しパターンを欠いています.

構造パターンを構成する最小単位は何ですか？上の画像では、結晶質固体は空間的に対称的ですが、非晶質固体はそうではありません。.

オレンジ色の球体を囲む正方形をいくつか描いて対称の操作を適用すると、それらが水晶の他の部分を生成することがわかります。.

非対称のものが見つかるまで、前のことは、ますます小さな正方形で繰り返されます。サイズの前にあるものは、定義上、単位セルです。.

単位セル

ユニタリセルは、結晶性固体の完全な再現を可能にする最小の構造表現です。これから結晶を組み立てることができ、それを空間のあらゆる方向に動かすことができます。.

球で表される粒子が塗りつぶしのパターンに従って配置される小さな引き出し（トランク、バケツ、コンテナなど）と見なすことができます。このボックスの寸法と形状は、その軸の長さ（a、b、c）とそれらの間の角度（α、β、γ）によって異なります。.

すべてのユニットセルの中で最も単純なものは、単純な立方体構造のものです（上の画像（1））。これで球の中心は立方体の角を占め、4つをその根元に、4つを屋根に配置します。.

この配置では、球体は立方体の総体積の52％を占めることはほとんどなく、自然界では真空を妨げるため、この構造を採用する化合物や要素はそれほど多くありません。.

ただし、球が同じ立方体に配置され、中心を占めるように配置されている場合（体の中心を中心とする立方体、bcc）、よりコンパクトで効率的な梱包が可能になります（2）。今球は総容積の68％を占めます.

一方、（3）では立方体の中心を占める球はなく、それらの面の中心を占める面積はなく、すべてが総体積の74％を占める（面を中心とする立方体、ccp）。.

このように、球が詰め込まれる方法（イオン、分子、原子など）を変えて、同じ立方体に対して他の配置が得られることが分かる。.

タイプ

結晶構造は、それらの結晶系またはそれらの粒子の化学的性質に従って分類することができる。.

例えば、立方晶系はすべての中で最も一般的であり、多くの結晶性固体がそれから支配されている。しかしながら、これと同じ系がイオン結晶と金属結晶の両方に当てはまる。.

その結晶系によると

前の画像では、7つの主な結晶系が表されています。実際、これらのうち14個があり、それらは同じシステム用の他の形式のパッケージの製品であり、Bravaisネットワークを構成していることに気付くことができます。.

（1）から（3）は立方晶系の結晶です。 （2）では、中心の球と角の球が8つの隣り合う球と相互作用し、球の配位数は8であることが（青い縞で）観察されます。 12（それを見るためには立方体を任意の方向に複製する必要があります）.

要素（４）および（５）は単純な正方晶系に対応し、面を中心としている。立方体とは異なり、そのc軸はaおよびb軸よりも長い.

（6）から（9）までは斜方晶系である：単純なものから基部（7）を中心とするものまで、身体および顔面を中心とするものまで。これらのα、β、γは90°ですが、すべての辺の長さは異なります.

図（10）と（11）は単斜晶系結晶、（12）は三斜晶系結晶で、すべての角度と軸で最後の不等式を表しています。.

要素（１３）は、立方体に類似しているが９０°とは異なる角度γを有する菱面体晶系である。最後に六方晶があります

要素（１４）の変位は、緑の点線で描かれた六角柱を起源とする。.

その化学的性質によると

- 結晶がイオンによって形成されている場合、それらは塩（NaCl、CaSO）中に存在するイオン結晶である。4, CuCl2, KBrなど）

- グルコースなどの分子は（可能な限り）分子結晶を形成します。この場合、有名な砂糖の結晶.

- その結合が本質的に共有結合である原子は共有結合結晶を形成する。ダイヤモンドや炭化ケイ素の場合.

- また、金などの金属はコンパクトな立方体構造を形成します。.

例

K2Cr2○7 （三斜系）

NaCl（立方晶系）

ZnS（ウルツ鉱、六方晶系）

CuO（単斜晶系）

参考文献

  1. Quimitube （2015年）. なぜ「水晶」は水晶ではない. 2018年5月24日、以下から取得しました：quimitube.com
  2. プレスブック10.6結晶性固体における格子構造2018年5月26日、opentextbc.caから取得
  3. 結晶構造学術情報センター。 [PDF] 2018年5月24日、web.iit.eduより取得
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  5. Helmenstine、Anne Marie、Ph.D. （2018年1月31日）. クリスタルの種類. 2018年5月26日、以下から取得：thoughtco.com
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  9. ユーザー：Sbyrnes321 （2011年11月21日）結晶質または非晶質。 [図データ] 2018年5月26日、commons.wikimedia.orgから取得しました。