კრისტალური მედის ერთეული უჯრედი ემსახურება მასალების მიკროსტრუქტურის აღწერას. ნივთიერების მრავალი ფიზიკური და ქიმიური თვისება დამოკიდებულია მის პარამეტრებზე: სიმტკიცე, დნობის წერტილი, ელექტრო და თბოგამტარობა, პლასტიურობა და სხვა. ამ ელემენტარული სტრუქტურების ტიპები აღწერილია ჯერ კიდევ მე-19 საუკუნეში. ერთ-ერთი სახეობა არის პრიმიტიული უჯრედი. მატერიალურ სტრუქტურაში ერთეული უჯრედის იზოლირებისთვის საჭიროა მთელი რიგი პირობების დაცვა.
კრისტალური გისოსი
ყველა მყარი ნივთიერება მათი შიდა სტრუქტურის მიხედვით შეიძლება დაიყოს ორ ფორმად: ამორფული და კრისტალური. ამ უკანასკნელის გამორჩეული თვისებაა ნაწილაკების სპეციფიკური ორგანიზებული სტრუქტურა.
კრისტალური გისოსი არის მყარი კრისტალების გამარტივებული სამგანზომილებიანი მოდელი, რომელიც გამოიყენება მათი თვისებების გასაანალიზებლად ფიზიკაში, ქიმიაში, ბიოლოგიაში, მინერალოგიასა და სხვა მეცნიერებებში. გარეგნულად, ის ჰგავს ბადეს. მის კვანძებში არის მატერიის ატომები. წერტილების ამ მასივს აქვს კონკრეტული, რეგულარულად განმეორებადი რიგი, რომელიც სპეციფიკურია თითოეული სახეობისთვის.ნივთიერებები.
რა არის ერთეული უჯრედი?
კრისტალური მედის ერთეული უჯრედი არის მყარი ნივთიერების უმცირესი ნაწილი, რომელიც საშუალებას გვაძლევს დავახასიათოთ მისი თვისებები. ის ემსახურება ბადის საფუძველს და მასში უთვალავჯერ არის დუბლირებული.
ეს მოდელი გამოიყენება კრისტალების შიდა სტრუქტურის ვიზუალური აღწერის გასამარტივებლად. ამ შემთხვევაში გამოიყენება 3 კრისტალოგრაფიული კოორდინატთა ღერძების სისტემა, რომლებიც განსხვავდება ჩვეულებრივი ორთოგონალური ღერძებისგან იმით, რომ ისინი წარმოადგენენ გარკვეული ზომის სასრულ სეგმენტებს. ღერძებს შორის კუთხეები შეიძლება იყოს 90°-ის ტოლი ან არაპირდაპირი.
თუ მჭიდროდ შეავსებთ გარკვეულ მოცულობას ელემენტარული უჯრედებით, შეგიძლიათ მიიღოთ იდეალური ერთკრისტალი. პრაქტიკაში, პოლიკრისტალები უფრო გავრცელებულია, რომლებიც შედგება რამდენიმე რეგულარული სტრუქტურისგან, რომელიც შეზღუდულია სივრცეში.
ნახვები
მეცნიერებაში არსებობს გისოსების ელემენტარული უჯრედების 14 ტიპი უნიკალური გეომეტრიით. ისინი პირველად აღწერა ფრანგმა ფიზიკოსმა ოგიუსტ ბრავესმა 1848 წელს. ეს მეცნიერი ითვლება კრისტალოგრაფიის ფუძემდებლად.
კრისტალური გისოსის ამ ტიპის ელემენტარული სტრუქტურები დაჯგუფებულია 7 კატეგორიად, რომლებსაც სინგონიები ეწოდებათ, გვერდების სიგრძის თანაფარდობისა და კუთხეების ტოლობის მიხედვით:
- კუბური;
- ტეტრაგონალური;
- ორთომბული;
- rhombohedral;
- ექვსკუთხა;
- ტრიკლინიკა.
ყველაზე მარტივი და გავრცელებული ბუნებაშიმათგან არის პირველი კატეგორია, რომელიც თავის მხრივ იყოფა 3 ტიპის გისოსებად:
- მარტივი კუბური. ყველა ნაწილაკი (და ისინი შეიძლება იყოს ატომები, ელექტრულად დამუხტული ნაწილაკები ან მოლეკულები) განლაგებულია კუბის წვეროებზე. ეს ნაწილაკები იდენტურია. თითოეულ უჯრედს აქვს 1 ატომი (8 წვერო × 1/8 ატომი=1).
- სხეულზე ორიენტირებული კუბური. ის განსხვავდება წინა მოდელისგან იმით, რომ კუბის ცენტრში არის კიდევ ერთი ნაწილაკი. თითოეულ უჯრედს აქვს მატერიის 2 ატომი.
- სახეზე ორიენტირებული კუბური. ნაწილაკები შეიცავს ელემენტარული უჯრედის წვეროებს, ისევე როგორც ყველა სახის ცენტრში. თითოეულ უჯრედს აქვს 4 ატომი.
პრიმიტიული უჯრედი
ელემენტარულ უჯრედს პრიმიტიული ეწოდება, თუ მისი ნაწილაკები განლაგებულია მხოლოდ გისოსების წვეროებზე და სხვაგან არ არის. მისი მოცულობა სხვა ტიპებთან შედარებით მინიმალურია. პრაქტიკაში, ის ხშირად აღმოჩნდება დაბალი სიმეტრიული (მაგალითად არის Wigner-Seitz cell).
არაპრიმიტიული უჯრედებისთვის, მოცულობის ცენტრში მდებარე ატომი მათ ყოფს 2 ან 4 იდენტურ ნაწილად. სახეზე ორიენტირებულ სტრუქტურაში არის დაყოფა 8 ნაწილად. მეტალოგრაფიაში გამოიყენება ელემენტარული და არა პრიმიტიული უჯრედის ცნება, ვინაიდან პირველი უჯრედის სიმეტრია საშუალებას იძლევა უფრო სრულყოფილად აღწეროს მასალის კრისტალური სტრუქტურა.
ნიშნები
14-ვე ტიპის ელემენტარულ უჯრედს აქვს საერთო თვისებები:
- ისინი ყველაზე მარტივი განმეორებადი სტრუქტურებია კრისტალში;
- თითო გისოსის ცენტრი შედგება ერთისაგანნაწილაკები, რომელსაც ეწოდება მედის კვანძი;
- უჯრედული კვანძები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული სწორი ხაზებით, რომლებიც ქმნიან ბროლის გეომეტრიას;
- პირისპირი სახეები პარალელურია;
- ელემენტარული სტრუქტურის სიმეტრია შეესაბამება მთელი ბროლის გისოსის სიმეტრიას.
ელემენტარული უჯრედის სტრუქტურის არჩევისას დაცულია გარკვეული წესები. მას უნდა ჰქონდეს:
- უმცირესი მოცულობა და ფართობი;
- იდენტური კიდეების და მათ შორის კუთხეების უდიდესი რაოდენობა;
- მართი კუთხე (თუ შესაძლებელია);
- სივრცითი სიმეტრია, რომელიც ასახავს მთელი ბროლის გისოსის სიმეტრიას.
ტომი
ელემენტარული უჯრედის მოცულობა განისაზღვრება მისი გეომეტრიული ფორმის მიხედვით. კუბური სინგონიისთვის ის გამოითვლება, როგორც სახის სიგრძე (ატომების ცენტრიდან ცენტრამდე მანძილი) მესამე ხარისხზე ამაღლებული. ექვსკუთხა სისტემისთვის მოცულობა შეიძლება განისაზღვროს შემდეგი ფორმულის გამოყენებით:
სადაც a და c არის კრისტალური გისოსის პარამეტრები, გაზომილი ანგსტრომებში.
პრაქტიკაში, კრისტალური გისოსის პარამეტრები გამოითვლება, რათა მოგვიანებით განისაზღვროს ნაერთის სტრუქტურა, ატომის მასა (მოცემული მოცულობის წონაზე და ავოგადროს რიცხვზე დაყრდნობით) ან მისი რადიუსი.
