VIENĪBAS ŠŪNA: ĪPAŠĪBAS, TĪKLA KONSTANTES UN VEIDI - ĶĪMIJA - 2025

Vienība šūna ir iedomāta telpa vai reģions, kas attēlo minimālo izpausmi kopumā; ka ķīmijas gadījumā viss būtu kristāls, kas sastāv no atomiem, joniem vai molekulām, kuras ir sakārtotas pēc struktūras principa.

Ikdienā var atrast piemērus, kas iemieso šo jēdzienu. Lai to izdarītu, ir jāpievērš uzmanība objektiem vai virsmām, kas uzrāda noteiktu elementu atkārtotu secību. Dažas mozaīkas, bareljefi, griesti ar kabatu, palagi un tapetes vispārīgi var ietvert to, ko saprot vienības šūna.

Kaķu un kazu papīra vienības. Avots: Hanna Petruschat (WMDE).

Lai to skaidrāk parādītu, mums ir augšpusē esošs attēls, ko varētu izmantot kā fonu. Tajā kaķi un kazas parādās ar divām alternatīvām maņām; kaķi ir stāvus vai otrādi, un kazas ir guļus uz augšu vai uz leju.

Šie kaķi un kazas izveido atkārtotu struktūras secību. Lai izveidotu visu papīru, pietiek ar to, ka vienības šūna tiek reproducēta pa virsmu pietiekami reižu, izmantojot translācijas kustības.

Iespējamās vienības šūnas ir apzīmētas ar zilu, zaļu un sarkanu rūtiņu. Lai iegūtu lomu, varētu izmantot jebkuru no šiem trim; taču ir nepieciešams tos tēlaini pārvietot pa virsmu, lai uzzinātu, vai tie reproducē to pašu secību, kas novērota attēlā.

Sākot ar sarkano rūtiņu, būtu saprotams, ka, ja trīs kolonnas (kaķu un kazu) pārvietotu pa kreisi, divas kazas vairs neparādītos apakšā, bet tikai viena. Tāpēc tas novestu pie citas secības, un to nevarētu uzskatīt par vienības elementu.

Tā kā, ja viņi iztēles ceļā pārvietotu abas kastes, zilu un zaļu, tiktu iegūta vienāda papīra secība. Abas ir vienības šūnas; tomēr zilā kaste vairāk atbilst definīcijai, jo tā ir mazāka nekā zaļā rūtiņa.

Vienības šūnas īpašības

Pati definīcija papildus tikko izskaidrotajam piemēram izskaidro vairākas tā īpašības:

-Ja tie pārvietojas kosmosā, neatkarīgi no virziena, tiks iegūts ciets vai pilnīgs kristāls. Tas ir tāpēc, ka, kā minēts kaķiem un kazām, tie atkārto struktūras secību; kas ir vienāds ar atkārtojošo vienību telpisko sadalījumu.

-Tām jābūt pēc iespējas mazākām (vai tām jāaizņem mazs apjoms), salīdzinot ar citām iespējamām šūnu opcijām.

-Tie parasti ir simetriski. Arī tā simetrija burtiski atspoguļojas savienojuma kristālos; ja sāls vienības šūna ir kubiska, tā kristāli būs kubiski. Tomēr ir kristāla struktūras, kuras apraksta kā vienības šūnas ar izkropļotu ģeometriju.

-Tās satur atkārtojošas vienības, kuras var aizstāt ar punktiem, kas savukārt veido tā saucamo režģi trīs dimensijās. Iepriekšējā piemērā kaķi un kazas attēlo režģa punktus, skatoties no augstākas plaknes; tas ir, divas dimensijas.

Atkārtojošo vienību skaits

Vienības šūnu atkārtojošās vienības vai režģa punkti uztur tādu pašu cieto daļiņu proporciju.

Ja saskaitīsit kaķu un kazu skaitu zilajā lodziņā, jums būs divi kaķi un kazas. Tas pats attiecas uz zaļo lodziņu un arī sarkano rūtiņu (pat ja jau ir zināms, ka tā nav vienības šūna).

Pieņemsim, ka, piemēram, kaķiem un kazām ir attiecīgi G un C atomi (dīvains dzīvnieka metinājums). Tā kā G un C attiecība zilajā lodziņā ir 2: 2 vai 1: 1, var droši gaidīt, ka cietajai vielai būs formula GC (vai CG).

Ja cietā viela satur vairāk vai mazāk kompaktas struktūras, kā tas notiek ar sāļiem, metāliem, oksīdiem, sulfīdiem un sakausējumiem, vienības šūnās nav veselu atkārtotu vienību; tas ir, ir daļas vai to daļas, kas veido vienu vai divas vienības.

Tas neattiecas uz GC. Ja tā, tad zilā kaste kaķus un kazas “sadalītu” divās (1 / 2G un 1 / 2C) vai četrās daļās (1 / 4G un 1 / 4C). Nākamajās sadaļās būs redzams, ka šajās vienības daļās retikulārie punkti ir ērti sadalīti šādā un citādā veidā.

Kādas tīkla konstantes nosaka vienības šūnu?

Vienības šūnas GC piemērā ir divdimensiju; tomēr tas neattiecas uz reāliem modeļiem, kas ņem vērā visas trīs dimensijas. Tādējādi kvadrāti vai paralēlās diagrammas tiek pārveidotas par paralēlajām pīpēm. Tagad terminam “šūna” ir lielāka jēga.

Šo elementu vai paralēlskaldņu izmēri ir atkarīgi no tā, cik garas ir to attiecīgās malas un leņķi.

Zemākajā attēlā mums ir paralēlā caurules apakšējais aizmugurējais stūris, kas sastāv no malām a, b un c un leņķiem α, β un γ.

Vienības šūnas parametri. Avots: Gabriel Bolívar.

Kā redzams, a ir nedaudz garāks par b un c. Centrā ir punktēts aplis, kas attiecīgi norāda leņķus α, β un γ starp ac, cb un ba. Katrai šūnas vienībai šiem parametriem ir nemainīgas vērtības, un tie nosaka tā un pārējā kristāla simetriju.

Atkal pieliekot nedaudz iztēles, attēla parametri definētu kuba veida šūnu, kas izstiepta uz tās malas a. Tādējādi vienības šūnas rodas ar dažādu malu garumu un leņķi, ko var arī klasificēt dažādos veidos.

Veidi

14 Bravais tīkli un septiņas pamata kristālu sistēmas. Avots: sākotnējais augšupielādētājs bija Angrense portugāļu Vikipēdijā.

Piezīme, kas jāsāk ar augšējo attēlu ar punktētām līnijām vienības šūnās: tās norāda apakšējo aizmugures leņķi, kā tikko paskaidrots. Var uzdot šādu jautājumu: kur ir režģa punkti vai atkārtojošās vienības? Lai arī tie rada nepareizu priekšstatu, ka šūnas ir tukšas, atbilde meklējama to virsotnēs.

Šīs šūnas tiek ģenerētas vai izvēlētas tā, lai atkārtotās vienības (attēla pelēcīgi punkti) atrastos to virsotnēs. Atkarībā no iepriekšējā sadaļā noteiktajām parametru vērtībām, kas ir konstanti katrai elementu vienībai, tiek atvasinātas septiņas kristālu sistēmas.

Katrai kristālu sistēmai ir sava vienības šūna; otrais definē pirmo. Augšējā attēlā ir septiņas kastes, kas atbilst septiņām kristālu sistēmām; vai apkopotā veidā - kristāliskie tīkli. Tā, piemēram, kubiskā vienības šūna atbilst vienai no kristālu sistēmām, kas nosaka kubiskā kristāla režģi.

Saskaņā ar attēlu kristāliskās sistēmas vai tīkli ir:

-Kubiskais

-Tetragonāls

-Ortorombisks

-Hexagonal

-Monoklinika

-Triclinic

-Trigonāls

Un šajās kristāliskajās sistēmās rodas citi, kas veido četrpadsmit Bravais tīklus; ka starp visiem kristāliskajiem tīkliem tie ir visvienkāršākie.

Kubiskais

Kubā visas tā malas un leņķi ir vienādi. Tāpēc šajā vienības šūnā ir taisnība:

α = β = γ = 90º

Ir trīs kubisko vienību šūnas: vienkāršas vai primitīvas, uz ķermeni vērsta (ccc) un uz sejas centrēta (fcc). Atšķirības ir punktu sadalījumā (atomi, joni vai molekulas) un to skaitā.

Kura no šīm šūnām ir viskompaktākā? Tas, kura tilpumu vairāk aizņem punkti: kubiskais ir vērsts uz sejām. Ņemiet vērā, ka, ja mēs aizstātu punktus kaķiem un kazām no paša sākuma, tie nebūtu tikai vienā šūnā; viņi piederētu un dalītos vairākiem. Atkal tas būtu G vai C porcijas.

Vienību skaits

Ja kaķi vai kazas atrastos virsotnēs, tos dalītu 8 vienības; tas ir, katrā šūnā būtu 1/8 G vai C. Pievienojiet vai iztēlojieties 8 kubus divās kolonnās pa divām rindām katrā, lai to vizualizētu.

Ja kaķi vai kazas atrastos sejās, tos dalītu tikai 2 vienības. Lai to redzētu, vienkārši salieciet divus klucīšus.

No otras puses, ja kaķis vai kaza atrastos kuba centrā, viņi piederētu tikai vienai vienībai; Tas pats notiek ar lodziņiem galvenajā attēlā, kad tika uzrunāta koncepcija.

Ņemot teica iepriekš, saskaņā ar vienkāršu kubveida elementāršūnā ir vienība vai reticular punktu, jo tā ir 8 virsotnes (1/8 x 8 = 1). Kubiskajai šūnai, kuras centrā ir ķermenis, ir: 8 virsotnes, kas ir vienādas ar vienu atomu, un punkts vai vienība centrā; tāpēc ir divas vienības.

Un uz sejas centrālai kubiskajai šūnai ir: 8 virsotnes (1) un sešas sejas, kur puse no katra punkta vai vienības ir dalīta (1/2 x 6 = 3); tāpēc tai ir četras vienības.

Tetragonāls

Līdzīgus komentārus var izteikt par tetragonālās sistēmas vienības elementu. Tā strukturālie parametri ir šādi:

α = β = γ = 90º

Ortorombisks

Ortorombiskās šūnas parametri ir:

α = β = γ = 90º

Monoklinika

Monokliniskās šūnas parametri ir:

α = γ = 90 °; β ≠ 90º

Triklīnika

Triklīniskās šūnas parametri ir:

α ≠ β ≠ γ ≠ 90º

Sešstūrains

Sešstūra šūnas parametri ir:

α = β = 90 °; γ ≠ 120º

Šūna faktiski veido vienu trešdaļu no sešstūrainās prizmas.

Trigonāls

Visbeidzot, trigonālās šūnas parametri ir:

α = β = γ ≠ 90º

Atsauces

1. Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. (2008). Ķīmija. (8. izd.). CENGAGE mācīšanās P 474-477.
2. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2019. gads). Primitīvā šūna. Atgūts no: en.wikipedia.org
4. Braiens Stefānija. (2019. gads). Vienības šūna: režģa parametri un kubiskās struktūras. Pētījums. Atgūts no: study.com
5. Akadēmisko resursu centrs. (sf). Kristāla struktūras. . Ilinoisas Tehnoloģiju institūts. Atgūts no: web.iit.edu
6. Belfords Roberts. (2019. gada 7. februāris). Kristāla režģi un elementu elementi. Ķīmija Libretexts. Atgūts no: chem.libretexts.org