Kristal kafesin birim hücresi, malzemelerin mikro yapısını tanımlamaya hizmet eder. Bir maddenin birçok fiziksel ve kimyasal özelliği onun parametrelerine bağlıdır: sertlik, erime noktası, elektriksel ve termal iletkenlik, plastisite ve diğerleri. Bu temel yapıların türleri 19. yüzyılın başlarında tanımlanmıştır. Çeşitlerden biri ilkel hücredir. Malzeme yapısında bir birim hücreyi izole etmek için bir takım koşulların karşılanması gerekir.
Kristal kafes
Bütün katılar iç yapılarına göre iki formda sınıflandırılabilir: amorf ve kristal. İkincisinin ayırt edici bir özelliği, parçacıkların belirli organize yapısıdır.
Kristal kafes katı kristallerin fizik, kimya, biyoloji, mineraloji ve diğer bilimlerdeki özelliklerini analiz etmek için kullanılan basitleştirilmiş üç boyutlu bir modeldir. Dıştan, bir ızgara gibi görünüyor. Düğümlerinde maddenin atomları bulunur. Bu nokta dizisi, her bir türe özgü belirli, düzenli olarak tekrarlanan bir sıraya sahiptir.maddeler.
Birim hücre nedir?
Kristal kafesin birim hücresi, katının özelliklerini karakterize etmemizi sağlayan en küçük parçasıdır. Izgaranın temeli olarak hizmet eder ve içinde sayısız kez kopyalanır.
Bu model, kristallerin iç yapısının görsel açıklamasını basitleştirmek için kullanılır. Bu durumda, belirli bir boyutta sonlu bölümler olmaları nedeniyle normal ortogonal olanlardan farklı olan 3 kristalografik koordinat ekseninden oluşan bir sistem kullanılır. Eksenler arasındaki açılar 90°'ye eşit veya dolaylı olabilir.
Belirli bir hacmi temel hücrelerle yoğun bir şekilde doldurursanız, ideal bir tek kristal elde edebilirsiniz. Uygulamada, uzayda sınırlı birkaç düzenli yapıdan oluşan polikristaller daha yaygındır.
Görüntülemeler
Bilimde, benzersiz bir geometriye sahip 14 çeşit temel kafes hücresi vardır. İlk olarak 1848'de Fransız fizikçi Auguste Bravais tarafından tanımlandılar. Bu bilim adamı kristalografinin kurucusu olarak kabul edilir.
Kristal kafesin bu tür temel yapıları, kenarların uzunluklarının oranına ve açıların eşitliğine bağlı olarak, syngonies adı verilen 7 kategoriye ayrılır:
- kübik;
- tetragonal;
- ortorombik;
- eşkenar dörtgen;
- altıgen;
- triklinik.
Doğadaki en basit ve yaygınBunlardan ilki, sırayla 3 tür kafese ayrılan ilk kategoridir:
- Basit kübik. Tüm parçacıklar (ve atomlar, elektrik yüklü parçacıklar veya moleküller olabilir) küpün köşelerinde bulunur. Bu parçacıklar özdeştir. Her hücrenin 1 atomu vardır (8 köşe × 1/8 atom=1).
- Vücut Merkezli Kübik. Küpün merkezinde bir tane daha parçacık olması nedeniyle önceki modelden farklıdır. Her hücrede 2 atom madde vardır.
- Yüz merkezli kübik. Parçacıklar, temel hücrenin köşelerinde ve tüm yüzlerin merkezinde bulunur. Hücrelerin her birinin 4 atomu vardır.
İlkel hücre
Bir temel hücre, parçacıkları yalnızca kafes köşelerinde bulunuyorsa ve başka bir yerde yoksa ilkel olarak adlandırılır. Hacmi diğer türlere kıyasla minimumdur. Pratikte, genellikle düşük simetrik olduğu ortaya çıkar (bir örnek Wigner-Seitz hücresidir).
İlkel olmayan hücreler için, hacmin merkezindeki atom onları 2 veya 4 özdeş parçaya böler. Yüz merkezli yapıda 8 parçaya bölme vardır. Metalografide, ilk hücrenin simetrisi malzemenin kristal yapısının daha eksiksiz bir tanımına izin verdiğinden, ilkel bir hücre yerine temel bir hücre kavramı kullanılır.
İşaretler
14 tür temel hücrenin tümü ortak özelliklere sahiptir:
- bir kristalde tekrar eden en basit yapılardır;
- her kafes merkezi bir taneden oluşurkafes düğüm adı verilen parçacıklar;
- hücre düğümleri, kristalin geometrisini oluşturan düz çizgilerle birbirine bağlanır;
- karşı yüzler paraleldir;
- temel yapının simetrisi, tüm kristal kafesin simetrisine karşılık gelir.
Temel hücrenin yapısı seçilirken bazı kurallara uyulur. Şuna sahip olmalı:
- en küçük hacim ve alan;
- en fazla sayıda özdeş kenar ve aralarındaki açı;
- dik açılar (mümkünse);
- uzaysal simetri, tüm kristal kafesin simetrisini yansıtır.
Hacim
Temel hücrenin hacmi, geometrik şekline bağlı olarak belirlenir. Kübik syngony için, yüzün uzunluğu (atomların merkezden merkeze uzaklığı) üçüncü kuvvete yükseltilmiş olarak hesaplanır. Altıgen bir sistem için hacim aşağıdaki formül kullanılarak belirlenebilir:
burada a ve c, angstrom cinsinden ölçülen kristal kafesin parametreleridir.
Uygulamada, daha sonra bileşiğin yapısını, bir atomun kütlesini (belirli bir hacmin ağırlığına ve Avogadro sayısına göre) veya yarıçapını belirlemek için kristal kafesin parametreleri hesaplanır.
