Ô đơn vị của mạng tinh thể dùng để mô tả cấu trúc vi mô của vật liệu. Nhiều tính chất vật lý và hóa học của một chất phụ thuộc vào các thông số của nó: độ cứng, điểm nóng chảy, độ dẫn điện và nhiệt, độ dẻo, và các thông số khác. Các loại cấu trúc cơ bản này đã được mô tả sớm nhất vào thế kỷ 19. Một trong những giống là tế bào nguyên thủy. Để tách một ô đơn vị trong cấu trúc vật liệu, bạn phải đáp ứng một số điều kiện.
Mạng tinh thể
Tất cả các chất rắn theo cấu trúc bên trong của chúng có thể được phân loại thành hai dạng: vô định hình và tinh thể. Một tính năng đặc biệt của cái sau là cấu trúc có tổ chức cụ thể của các hạt.
Mạng tinh thể là một mô hình ba chiều đơn giản của các tinh thể rắn, được sử dụng để phân tích các đặc tính của chúng trong vật lý, hóa học, sinh học, khoáng vật học và các ngành khoa học khác. Bề ngoài, nó giống như một lưới. Tại các nút của nó là các nguyên tử của vật chất. Mảng điểm này có một trật tự cụ thể, thường xuyên lặp lại đặc trưng cho từng loài.chất.
Ô đơn vị là gì?
Ô đơn vị của mạng tinh thể là phần nhỏ nhất của chất rắn cho phép chúng ta mô tả các tính chất của nó. Nó đóng vai trò là cơ sở của lưới và được nhân bản trong đó vô số lần.
Mô hình này được sử dụng để đơn giản hóa mô tả trực quan về cấu trúc bên trong của tinh thể. Trong trường hợp này, một hệ thống gồm 3 trục tọa độ tinh thể học được sử dụng, khác với các trục tọa độ trực giao thông thường ở chỗ chúng là các đoạn hữu hạn có kích thước nhất định. Các góc giữa các trục có thể bằng 90 ° hoặc gián tiếp.
Nếu bạn lấp đầy một thể tích nhất định bằng các ô cơ bản, bạn có thể nhận được một đơn tinh thể lý tưởng. Trong thực tế, đa tinh thể phổ biến hơn, bao gồm một số cấu trúc thông thường được giới hạn trong không gian.
Lượt xem
Trong khoa học, có 14 loại tế bào cơ bản của mạng tinh thể có dạng hình học độc đáo. Chúng được nhà vật lý người Pháp Auguste Bravais mô tả lần đầu tiên vào năm 1848. Nhà khoa học này được coi là người sáng lập ra tinh thể học.
Các loại cấu trúc cơ bản này của mạng tinh thể được nhóm thành 7 loại, được gọi là tổng hợp, tùy thuộc vào tỷ lệ độ dài của các cạnh và sự bằng nhau của các góc:
- khối;
- tứ giác;
- trực thoi;
- hình tứ diện;
- lục giác;
- triclinic.
Đơn giản và phổ biến nhất trong tự nhiên từtrong số đó là loại đầu tiên, lần lượt được chia thành 3 loại mạng:
- Hình khối đơn giản. Tất cả các hạt (và chúng có thể là nguyên tử, hạt mang điện hoặc phân tử) đều nằm ở các đỉnh của hình lập phương. Các hạt này giống hệt nhau. Mỗi ô có 1 nguyên tử (8 đỉnh × 1/8 nguyên tử=1).
- Lập phương lấy tâm. Nó khác với mô hình trước ở chỗ có thêm một hạt ở trung tâm của khối lập phương. Mỗi ô có 2 nguyên tử vật chất.
- Lập phương tâm mặt. Các hạt được chứa trong các đỉnh của ô cơ bản, cũng như ở trung tâm của tất cả các mặt. Mỗi ô có 4 nguyên tử.
Tế bào nguyên thủy
Một ô cơ bản được gọi là ô nguyên thủy nếu các phần tử của nó chỉ nằm ở các đỉnh của mạng tinh thể và không có ở những nơi khác. Khối lượng của nó là tối thiểu so với các loại khác. Trong thực tế, nó thường có độ đối xứng thấp (ví dụ là ô Wigner-Seitz).
Đối với các tế bào không nguyên thủy, nguyên tử ở trung tâm của khối chia chúng thành 2 hoặc 4 phần giống nhau. Trong cấu trúc lấy mặt làm trung tâm, có sự phân chia thành 8 phần. Trong kim loại học, khái niệm ô cơ bản thay vì ô nguyên thủy được sử dụng, vì tính đối xứng của ô đầu tiên cho phép mô tả đầy đủ hơn về cấu trúc tinh thể của vật liệu.
Dấu
Tất cả 14 loại ô cơ bản đều có các đặc tính chung:
- chúng là những cấu trúc lặp lại đơn giản nhất trong tinh thể;
- mỗi tâm mạng bao gồm mộtcác hạt, được gọi là nút mạng;
- được kết nối với nhau bằng các đường thẳng tạo thành hình học của tinh thể;
- mặt đối diện song song với nhau;
- tính đối xứng của cấu trúc cơ bản tương ứng với tính đối xứng của toàn bộ mạng tinh thể.
Các nút ô
Khi chọn cấu trúc của một ô cơ bản, một số quy tắc được tuân theo. Cô ấy phải có:
- thể tích và diện tích nhỏ nhất;
- số lượng các cạnh và góc giống hệt nhau lớn nhất giữa chúng;
- góc vuông (nếu có thể);
- đối xứng không gian, phản ánh tính đối xứng của toàn bộ mạng tinh thể.
Khối lượng
Thể tích của một ô cơ bản được xác định tùy thuộc vào hình dạng hình học của nó. Đối với syngony khối, nó được tính bằng chiều dài của mặt (khoảng cách từ tâm đến tâm của các nguyên tử) được nâng lên lũy thừa thứ ba. Đối với hệ thống lục giác, thể tích có thể được xác định bằng công thức dưới đây:
trong đó a và c là các tham số của mạng tinh thể, được đo bằng angstrom.
Trong thực tế, các thông số của mạng tinh thể được tính toán để sau này xác định cấu trúc của hợp chất, khối lượng của nguyên tử (dựa trên trọng lượng của một thể tích nhất định và số Avogadro) hoặc bán kính của nó.
