Sel unit kekisi kristal berfungsi untuk menerangkan struktur mikro bahan. Banyak sifat fizikal dan kimia sesuatu bahan bergantung pada parameternya: kekerasan, takat lebur, kekonduksian elektrik dan haba, keplastikan, dan lain-lain. Jenis-jenis struktur asas ini telah diterangkan seawal abad ke-19. Salah satu varieti ialah sel primitif. Untuk mengasingkan sel unit dalam struktur bahan, beberapa syarat mesti dipenuhi.
Kekisi kristal
Semua pepejal mengikut struktur dalamannya boleh dikelaskan kepada dua bentuk: amorfus dan kristal. Ciri tersendiri yang terakhir ialah struktur tersusun khusus bagi zarah.
Kekisi kristal ialah model hablur pepejal tiga dimensi yang dipermudahkan, yang digunakan untuk menganalisis sifatnya dalam fizik, kimia, biologi, mineralogi dan sains lain. Secara luaran, ia kelihatan seperti grid. Pada nodnya terdapat atom-atom jirim. Tatasusunan mata ini mempunyai susunan yang khusus dan berulang secara tetap khusus untuk setiap spesies.bahan.
Apakah itu sel unit?
Sel unit kekisi kristal ialah bahagian terkecil pepejal yang membolehkan kita mencirikan sifatnya. Ia berfungsi sebagai asas grid dan digandakan di dalamnya berkali-kali.
Model ini digunakan untuk memudahkan penerangan visual struktur dalaman kristal. Dalam kes ini, sistem 3 paksi koordinat kristalografi digunakan, yang berbeza daripada yang ortogon biasa kerana ia adalah segmen terhingga dengan saiz tertentu. Sudut antara paksi boleh sama dengan 90° atau tidak langsung.
Jika anda mengisi volum tertentu dengan sel asas, anda boleh mendapatkan kristal tunggal yang ideal. Dalam amalan, polihablur adalah lebih biasa, terdiri daripada beberapa struktur biasa yang terhad dalam ruang.
Paparan
Dalam sains, terdapat 14 jenis sel asas kekisi dengan geometri yang unik. Ia pertama kali diterangkan oleh ahli fizik Perancis Auguste Bravais pada tahun 1848. Ahli sains ini dianggap sebagai pengasas kristalografi.
Jenis struktur asas kekisi kristal ini dikumpulkan kepada 7 kategori, dipanggil syngonies, bergantung pada nisbah panjang sisi dan kesamaan sudut:
- kubik;
- tetragonal;
- orthorhombic;
- rombohedral;
- heksagon;
- triclinic.
Yang paling mudah dan biasa sifatnya daridaripadanya adalah kategori pertama, yang seterusnya dibahagikan kepada 3 jenis kekisi:
- Kubik ringkas. Semua zarah (dan ia boleh menjadi atom, zarah atau molekul bercas elektrik) terletak di bucu kubus. Zarah-zarah ini adalah sama. Setiap sel mempunyai 1 atom (8 bucu × 1/8 atom=1).
- Kubik Berpusatkan Badan. Ia berbeza daripada model sebelumnya kerana terdapat satu lagi zarah di tengah kubus. Setiap sel mempunyai 2 atom jirim.
- Kubik berpusat muka. Zarah terkandung dalam bucu sel asas, serta di tengah semua muka. Setiap sel mempunyai 4 atom.
Sel primitif
Sel asas dipanggil primitif jika zarahnya terletak hanya pada bucu kekisi dan tiada di tempat lain. Isipadunya adalah minimum berbanding jenis lain. Dalam amalan, ia selalunya menjadi simetri rendah (contohnya ialah sel Wigner-Seitz).
Untuk sel bukan primitif, atom di tengah isipadu membahagikannya kepada 2 atau 4 bahagian yang sama. Dalam struktur berpusatkan muka, terdapat pembahagian kepada 8 bahagian. Dalam metalografi, konsep sel asas dan bukannya sel primitif digunakan, memandangkan simetri sel pertama membolehkan penerangan yang lebih lengkap tentang struktur kristal bahan.
Tanda
Semua 14 jenis sel asas mempunyai sifat sepunya:
- ia adalah struktur berulang yang paling mudah dalam kristal;
- setiap pusat kekisi terdiri daripada satuzarah, dipanggil nod kekisi;
- nod sel disambungkan oleh garis lurus yang membentuk geometri hablur;
- muka bertentangan adalah selari;
- simetri struktur asas sepadan dengan simetri keseluruhan kekisi kristal.
Apabila memilih struktur sel asas, beberapa peraturan dipatuhi. Dia mesti ada:
- volume dan luas terkecil;
- bilangan terbesar tepi dan sudut yang sama di antara keduanya;
- sudut tepat (jika boleh);
- simetri ruang, mencerminkan simetri keseluruhan kekisi kristal.
Jilid
Isipadu sel asas ditentukan bergantung pada bentuk geometrinya. Untuk syngoni kubik, ia dikira sebagai panjang muka (jarak atom pusat ke pusat) dinaikkan kepada kuasa ketiga. Untuk sistem heksagon, isipadu boleh ditentukan menggunakan formula di bawah:
di mana a dan c ialah parameter kekisi kristal, diukur dalam angstrom.
Dalam amalan, parameter kekisi kristal dikira untuk menentukan struktur sebatian kemudiannya, jisim atom (berdasarkan berat isipadu tertentu dan nombor Avogadro) atau jejarinya.
