Structura cristalelor
Structura cristalină (3-D) a gheții H2O Îh (c) constă din baze de molecule de gheață H2O (b) localizate pe punctele de rețea din aria spațială (a) Valoarea pentru unghiul O-H și distanța O-H provin din ”Fizica gheții” cu incertitudini de ± 1,5 ° și, respectiv, 0,005 A. Caseta albă din (c) este celula unitară definită de Bernal și Fowler.)
În cristalografie, structura cristalină este o descriere a aranjamentului ordonat de atomi, ioni sau molecule într-un material cristalin. Structurile ordonate apar din natura intrinsecă a particulelor constituente pentru a forma modele simetrice care se repetă de-a lungul direcțiilor principale ale spațiului tridimensional din materie.
Cel mai mic grup de particule din materialul care constituie modelul repetat este celula unitară a structurii. Celula unitară definește complet simetria și structura întregii rețele cristaline, care este construită prin traducerea repetitivă a celulei unitare de-a lungul axelor sale principale. Modelele repetate se spune că sunt situate în punctele din rețeaua Bravais.
Lungimile axelor principale sau margini, ale celulei unitare și unghiurile dintre ele sunt constantele rețelei, numite și parametrii rețelei. Proprietățile de simetrie ale cristalelor sunt descrise de conceptul de grupuri spațiale. Toate aranjamentele simetrice posibile ale particulelor în spațiul tridimensional pot fi descrise de cele 230 de grupuri spațiale.
Structura cristalului și simetria joacă un rol critic în determinarea multor proprietăți fizice, cum ar fi scindarea, structura benzii electronice și transparența optică.
Celula unitară
Structura cristalină a unui material (aranjamentul atomilor dintr-un anumit tip de cristal) poate fi descrisă în termeni de celulă unitară. Celula unitară este o casetă care conține unul sau mai mulți atomi dispuși în trei dimensiuni. Celulele unitare stivuite în spațiul tridimensional descriu aranjamentul în masă al atomilor din cristal. Celula unitară este reprezentată în termenii parametrilor laturii acesteia, care sunt lungimile marginilor celulelor (a, b și c) și unghiurile dintre ele (alfa, beta și gama), în timp ce pozițiile atomilor din interiorul celulei unitare sunt descrise de mulțimea de poziții atomice (xi, yi, zi) măsurate de la un punct de referință al rețelei. În mod obișnuit, pozițiile atomice sunt reprezentate în termeni de coordonate fracționate, în raport cu lungimile celulelor unitare.
(Cubic simplu (P) – Cubic centrat pe corp (I) – Cubic centrat pe față (F))
Pozițiile atomului din celula unitară pot fi calculate prin aplicarea operațiilor de simetrie către unitatea asimetrică. Unitatea asimetrică se referă la cea mai mică ocupare posibilă a spațiului din celula unitară. Acest lucru nu implică totuși faptul că întreaga unitate asimetrică trebuie să se situeze în limitele celulei unitare. Transformările simetrice ale pozițiilor atomice se calculează din grupul spațial al structurii cristaline și aceasta este, de obicei, o operație de cutie neagră realizată prin programe de calculator. Cu toate acestea, calculul manual al pozițiilor atomice din celula unitară poate fi realizat din unitatea asimetrică, prin aplicarea operatorilor de simetrie descriși în Tabelele internaționale pentru cristalografie: volumul A.
Indicii Miller
(Planuri cu indici Miller diferiți în cristale cubice.)
