Struttura cristallina

Struttura cristallina di cloruro di sodio

Qual è la struttura cristallina?

IL struttura cristallina Si riferisce al modo in cui atomi, ioni o molecole sono organizzati o confezionati in solidi cristallini come diamanti, sale (cloruro di sodio) o zucchero (saccarosio).

I solidi cristallini sono formati reti a tre dimensioni di unità identiche chiamate cellule unitarie. Questi assomigliano a piccoli blocchi di costruzione identici (come layos) che si legano tra loro per formare i cristalli che possiamo vedere ad occhio nudo.

La struttura cristallina è costituita da una descrizione della forma di questa cellula unitaria e della posizione esatta che ogni atomo ha all'interno di detta cellula.

Caratteristiche della struttura cristallina

Sono formati da celle unitarie che vengono ripetute

La struttura cristallina consiste nella ripetizione di una cella unitaria in tutte le direzioni. Queste cellule sono costituite da parallelepipedi tridimensionali la cui forma e dimensione sono definite da tre vettori chiamati a, b E C, e dagli angoli tra questi vettori, chiamati α, β e γ.

Sono strutture altamente ordinate

La struttura cristallina è caratterizzata dall'essere uno degli stati più ordinati esistenti. I cristalli sono così ordinati che con la conoscenza della struttura dell'unità che contiene solo una manciata di atomi, l'intera struttura di un vetro formata da milioni di atomi, ioni o molecole può essere ricostruita.

Presentano la simmetria

La maggior parte delle celle unitarie con cui possono essere costruiti i solidi cristallini hanno un qualche tipo di simmetria. Ciò significa che il contenuto di una parte della cella viene ripetuto in un'altra parte di essa dopo aver effettuato una rotazione, una riflessione o un investimento.

Può servirti: asciugatrice rotante: funzionamento, a cosa serve, parti, applicazioni

Ad esempio, se una cella unitaria ha un piano di simmetria, ciò significa che una metà della cella è il riflesso dell'altro.

Relazione tra proprietà della materia e struttura cristallina

Esistono molte proprietà fisiche e chimiche che dipendono dalla struttura cristallina:

Densità

A seconda del modo in cui gli atomi sono confezionati nella struttura cristallina, è possibile ottenere strutture o strutture più compatte in cui gli atomi sono più lontano l'uno dall'altro. Nel primo caso, verrà ottenuto un solido denso e pesante, poiché più atomi sono confezionati in un volume inferiore.

• Esempio

Se confrontiamo le tre strutture cristalline cubiche chiamate semplici cubici (P), centrate cubiche su facce (FCC) e centrate cubiche sul corpo (BCC) per atomi uguali, la struttura BCC è 2.6 volte più denso dell'FCC e la FCC è 1.4 volte più denso di P.

Forma cristallina

La forma dei cristalli che possiamo vedere ad occhio nudo è un riflesso della struttura cristallina e in particolare della cellula unitaria. A seconda della struttura della cellula unitaria, i cristalli cresceranno più in una direzione che in altri, il che dà origine a cristalli con forme diverse come aghi, quote, cristalli esagonali, ecc.

Anisotropia

Le proprietà fisiche come la conducibilità termica o elettrica e le proprietà magnetiche della materia sono spesso maggiori in una direzione materiale che in tutto l'altro.

Questo si chiama anisotropia e questi effetti sono particolarmente intensi nelle strutture cristalline perché sono strutture molto ordinate e regolari.

Può servirti: diastreomer

Tipi di struttura cristallina

Le strutture cristalline possono essere classificate in base al tipo di cella unitaria con cui si formano. Questi sono caratterizzati dai tre lati che si collegano a uno dei suoi bordi (chiamati A, B e C) e dagli angoli tra questi lati (chiamati α, β e γ).

Questo dà origine a 7 sistemi cristallini. All'interno di ciascuno di questi sistemi cristallini, si possono distinguere diversi tipi di celle unitarie. In totale, ci sono 14 celle unitarie diverse che sono chiamate 14 reti bravais e sono rappresentate di seguito:

Sistema cubico

Come suggerisce il nome, la cella unitaria è costituita da un cubo perfetto. I tre lati, A, B e C sono uguali tra loro e i loro tre angoli sono tutti 90 °. Questo sistema è composto da celle:

• Cubico semplice o primitivo.
• Centrato cubico nel corpo (BCC).
• Cubo centrato sui volti (FCC).

Sistema tetragonale

In questo tipo di struttura cristallina, A e B sono uguali, ma C è diverso, ma tutti rimangono perpendicolari l'uno all'altro. Le cellule tetragonali possono essere:

• Tetragonale semplice o primitivo.
• Tetragonale centrato sul corpo.

Sistema ortorrombico

In questo sistema cristallino, A, B e C sono tutti diversi, ma sono ancora perpendicolari l'uno all'altro. Esistono 4 diverse cellule ortorrombiche:

• Primitivo o semplice ortorrombico.
• Orthrome centrale corporeo.
• Orthrome secinato da base.
• Ortorombico incentrato sul viso.

Sistema monoclinico

Cellula monoclinica primitiva Cellula monoclinica centrata da base

Il sistema monoclinico è simile all'esagonale, tranne per il fatto che tutti i suoi lati sono diversi. Ci sono due cellule per il sistema monoclinico:

• Monoclinico primitivo.
• Monoclinico secinato da base.

Può servirti: diidrossicetone: struttura, proprietà, ottenimento, usi

Sistema triclinico

Cellula triclinica

Nel sistema di triciclare non c'è simmetria. Tutti gli angoli sono diversi l'uno dall'altro e non devono necessariamente essere 90 °. Tutti i suoi lati sono anche diversi.

Sistema esagonale

Cellula esagonale

Questa cella contiene lati A e B diversi e diversi c. Gli angoli α e β sono entrambi 90 ° mentre γ = 120 °.

Sistema trigonale o romboyan

Cellula trigonale o romboedica

Questo è un particolare tipo di struttura simile a prendere un secchio e allungarlo lungo due vertici opposti. Tutti i lati sono uguali e anche i loro angoli, ma questi non sono 90 °.

Esempi di strutture cristalline

Cloruro di sodio

La sua struttura cristallina è costituita da una rete cubica centrata su facce con 4 unità NaCl per ciascuna cella unitaria,

Alfa Iron

Il ferro cristallizza il ferro alfa a 768 ° C. La sua struttura è centrata cubica nel corpo con un 2 -edge di 2.86 Å (o 286 pm)

Gamma ferro

È una forma di ferro che si verifica tra 910 ° C e 1400 ° C e ha una struttura cristallina cubica centrata sui volti di 3.64 Å (364 pm) di Edge.

Diamante

Il diamante è una delle forme di carbonio più preziose e ha una struttura cristallina cubica centrata su facce (FCC) che contiene due atomi di carbonio e un 3 bordo di 3.75 Å (375 pm).

Grafite

La grafite è un altro carbonio molto comune. In questo caso, questi sono fogli di atomi di carbonio insieme che formano anelli di 6 membri, che danno origine a una struttura cristallina esagonale.