تعمل خلية الوحدة للشبكة البلورية على وصف البنية المجهرية للمواد. تعتمد العديد من الخواص الفيزيائية والكيميائية للمادة على معاملاتها: الصلابة ، نقطة الانصهار ، التوصيل الكهربائي والحراري ، اللدونة ، وغيرها. تم وصف أنواع هذه الهياكل الأولية في وقت مبكر من القرن التاسع عشر. واحدة من الأصناف هي الخلية البدائية. لعزل خلية وحدة في بنية المادة ، يجب استيفاء عدد من الشروط.
شعرية كريستال
يمكن تصنيف جميع المواد الصلبة حسب تركيبها الداخلي إلى شكلين: غير متبلور و بلوري. السمة المميزة لهذا الأخير هي الهيكل المنظم المحدد للجسيمات.
شبكة الكريستال هي نموذج مبسط ثلاثي الأبعاد من البلورات الصلبة ، والتي تستخدم لتحليل خصائصها في الفيزياء والكيمياء وعلم الأحياء وعلم المعادن وغيرها من العلوم. ظاهريا ، يبدو وكأنه شبكة. في عقدها توجد ذرات المادة. تحتوي مجموعة النقاط هذه على ترتيب محدد ومتكرر بشكل منتظم خاص بكل نوع.المواد.
ما هي خلية الوحدة؟
خلية الوحدة للشبكة البلورية هي أصغر جزء من المادة الصلبة التي تسمح لنا بتوصيف خصائصها. إنه بمثابة أساس الشبكة ويتكرر فيه مرات لا تحصى.
يستخدم هذا النموذج لتبسيط الوصف المرئي للبنية الداخلية للبلورات. في هذه الحالة ، يتم استخدام نظام مكون من 3 محاور إحداثيات بلورية ، والتي تختلف عن المحاور المتعامدة المعتادة من حيث أنها أجزاء محدودة ذات حجم معين. يمكن أن تكون الزوايا بين المحاور 90 درجة أو غير مباشرة.
إذا قمت بملء حجم معين بكثافة بالخلايا الأولية ، يمكنك الحصول على بلورة واحدة مثالية. في الممارسة العملية ، تعد البلورات المتعددة أكثر شيوعًا ، وتتكون من عدة هياكل منتظمة محدودة في الفضاء.
المشاهدات
في العلم ، هناك 14 نوعًا من الخلايا الأولية من المشابك ذات هندسة فريدة. تم وصفها لأول مرة من قبل الفيزيائي الفرنسي Auguste Bravais في عام 1848. يعتبر هذا العالم مؤسس علم البلورات.
يتم تجميع هذه الأنواع من الهياكل الأولية للشبكة البلورية في 7 فئات ، تسمى التآزر ، اعتمادًا على نسبة أطوال الجوانب والمساواة بين الزوايا:
- مكعب ؛
- رباعي الزوايا ؛
- تقويم العظام ؛
- معيني السطوح ؛
- سداسية ؛
- تريلينك
الأكثر بساطة وشائعة في الطبيعة منمنها الفئة الأولى والتي تنقسم بدورها إلى 3 أنواع من المشابك:
- مكعب بسيط. تقع جميع الجسيمات (ويمكن أن تكون ذرات أو جزيئات مشحونة كهربائيًا أو جزيئات) عند رؤوس المكعب. هذه الجسيمات متطابقة. تحتوي كل خلية على ذرة واحدة (8 رؤوس × 1/8 ذرة=1).
- مكعب متمركز حول الجسم. وهو يختلف عن النموذج السابق في وجود جسيم آخر في وسط المكعب. تحتوي كل خلية على ذرتين من المادة
- مكعب محوره الوجه. توجد الجسيمات في رؤوس الخلية الأولية ، وكذلك في وسط كل الوجوه. كل خلية لديها 4 ذرات
خلية بدائية
تسمى الخلية الأولية بدائية إذا كانت جزيئاتها موجودة فقط في الرؤوس الشبكية وغائبة في أي مكان آخر. حجمه ضئيل مقارنة بالأنواع الأخرى. من الناحية العملية ، غالبًا ما يتضح أنها منخفضة التماثل (مثال على ذلك خلية Wigner-Seitz).
بالنسبة للخلايا غير البدائية ، تقسمها الذرة الموجودة في وسط الحجم إلى جزأين أو 4 أجزاء متطابقة. في الهيكل المتمركز على الوجه ، يوجد تقسيم إلى 8 أجزاء. في علم المعادن ، يتم استخدام مفهوم الخلية الأولية بدلاً من الخلية البدائية ، لأن تناظر الخلية الأولى يسمح بوصف أكثر اكتمالاً للبنية البلورية للمادة.
علامات
جميع الأنواع الـ 14 من الخلايا الأولية لها خصائص مشتركة:
- هي أبسط الهياكل المكررة في الكريستال ؛
- كل مركز شعرية يتكون من واحدجسيمات تسمى العقدة الشبكية ؛
- عقد الخلية مترابطة بخطوط مستقيمة تشكل هندسة البلورة ؛
- الوجوه المتقابلة متوازية
- تناظر البنية الأولية يتوافق مع تناظر الشبكة البلورية بأكملها.
عند اختيار هيكل خلية أولية ، يتم اتباع بعض القواعد. يجب أن يكون لديها:
- أصغر حجم ومساحة ؛
- أكبر عدد من الحواف والزوايا المتطابقة بينهما ؛
- زوايا قائمة (إن أمكن) ؛
- تناظر مكاني ، يعكس تناسق الشبكة البلورية بأكملها.
حجم
يتم تحديد حجم الخلية الأولية اعتمادًا على شكلها الهندسي. بالنسبة للتناغم التكعيبي ، يتم حسابه على أنه طول الوجه (مسافة الذرات من المركز إلى المركز) مرفوعًا إلى القوة الثالثة. بالنسبة للنظام السداسي ، يمكن تحديد الحجم باستخدام الصيغة أدناه:
حيث a و c هي معلمات الشبكة البلورية ، مقاسة بالأنجستروم.
من الناحية العملية ، يتم حساب معلمات الشبكة البلورية من أجل تحديد هيكل المركب لاحقًا ، وكتلة الذرة (بناءً على وزن حجم معين ورقم أفوجادرو) أو نصف قطرها.
