Structure de cristal de structure, types et exemples

Le structure cristalline C'est l'un des états solides que les atomes, les ions ou les molécules peuvent adopter dans la nature, ce qui se caractérise par un arrangement spatial élevé. En d'autres termes, cela témoigne de "l'architecture corpusculaire" qui définit de nombreux corps aux apparences brillantes et vitreuses.

Qu'est-ce qui favorise ou quelle est la force responsable de cette symétrie? Les particules ne sont pas seules mais interagissent les unes avec les autres. Ces interactions consomment de l'énergie et affectent la stabilité des solides, de sorte que les particules cherchent à s'adapter pour minimiser cette perte d'énergie.

Alors, leur nature intrinsèque les amène à se placer dans l'arrangement spatial le plus stable. Par exemple, cela peut être celui où les répulsions entre ions avec des charges comme sont minimes ou où aussi quelques atomes tels que le METALICOS occupent le plus grand volume possible dans leurs emballages.

Le mot "cristal" a un sens chimique qui peut être mal représenté par d'autres corps. Chimiquement, il se réfère à une structure ordonnée (microscope), par exemple, peut être constituée de molécules d'ADN (un ADN de cristal).

Cependant, il est généralement mal utilisé pour désigner un objet ou une surface vitreuse, comme des miroirs ou des bouteilles. Contrairement aux vrais cristaux, le verre consiste en une structure amorphe (désordonnée) de silicates et de nombreux autres additifs.

Index

• 1 structure
  • 1.1 Cellule Unité
• 2 types
  • 2.1 Selon son système cristallin
  • 2.2 Selon sa nature chimique
• 3 exemples
  • 3.1 K2Cr2O7 (système triclinique)
  • 3.2 NaCl (système cubique)
  • 3.3 ZnS (wurtzite, système hexagonal)
  • 3.4 CuO (système monoclinique)
• 4 références

Structure

L'image supérieure montre des pierres précieuses émeraude. Tout comme ces derniers, de nombreux autres minéraux, sels, métaux, alliages et diamants présentent une structure cristalline; Mais quelle est la relation entre son ordre et sa symétrie?

Si un verre, les particules ont pu être observées à l'oeil nu, est des opérations de symétrie appliquée (inversion, rotation à des angles différents, reflètent dans un plan, etc.), il constatera que reste intacte dans toutes les dimensions spatiales.

Le contraire se produit pour un solide amorphe, à partir duquel différents ordres sont obtenus en le soumettant à une opération de symétrie. De plus, il manque des motifs de répétition structurels, ce qui démontre la distribution aléatoire de ses particules.

Quelle est la plus petite unité qui constitue le motif structurel? Dans l'image supérieure, le solide cristallin est symétrique dans l'espace, tandis que le solide amorphe ne l'est pas.

Si vous dessinez un carré qui a verrouillé quelques oranges et sphères symétrie opérations affectées, il trouverait que d'autres parties du générer du cristal.

La chose précédente se répète avec des carrés de plus en plus petits, jusqu'à trouver celui qui est asymétrique; celui qui le précède en taille est, par définition, la cellule unitaire.

Cellule unitaire

La cellule unitaire est l'expression structurelle minimale qui permet la reproduction complète du solide cristallin. De là, il est possible d'assembler le cristal en le déplaçant dans toutes les directions de l'espace.

Il peut être considéré comme une petite boîte (tronc, seau, récipient, etc.) où les particules, représentées par des sphères, sont placées dans un remplissage de motif. Les dimensions et les géométries de ce tiroir dépendent des longueurs de ses axes (a, b et c) et les angles entre ceux-ci (α, β et γ).

La plus simple de toutes les cellules unitaires est celle de la structure cubique simple (image du haut (1)). En cela, le centre des sphères occupe les coins du cube, en plaçant quatre à sa base et quatre sur le toit.

Dans cet arrangement, les sphères occupent seulement 52% du volume total du moyeu, et parce que la nature a horreur du vide, pas beaucoup de composés ou des éléments qui adoptent cette structure.

Toutefois, si le même cube aura des domaines tels que l'on occupe le centre (corps cubique centrée, bcc), puis un emballage plus compact et efficace (2) ont. Maintenant, les sphères occupent 68% du volume total.

D'autre part, (3) aucune sphère occupe le centre du cube, mais le centre de leurs visages, et occupent tous jusqu'à 74% du volume total (cubique à faces centrées, ccp).

Ainsi, on peut voir que pour le même cube d'autres arrangements peuvent être obtenus en faisant varier la manière dont les sphères (ions, molécules, atomes, etc.) sont emballés.

Types

Les structures cristallines peuvent être classées en fonction de leurs systèmes cristallins ou de la nature chimique de leurs particules.

Par exemple, le système cubique est le plus commun de tous et de nombreux solides cristallins en découlent; cependant, ce même système s'applique à la fois aux cristaux ioniques et aux cristaux métalliques.

Selon son système cristallin

Dans l'image précédente, les sept principaux systèmes cristallins sont représentés.On peut noter que quatorze d'entre eux sont le produit d'autres formes d'emballage pour les mêmes systèmes et constituent les réseaux Bravais.

De (1) à (3) sont les cristaux avec des systèmes cristallins cubiques. Dans (2) on observe (par les bandes bleues) que la sphère du centre et celle des coins interagissent avec huit voisins, de sorte que les sphères ont un nombre de coordination de 8. Et dans (3) le nombre de coordination est 12 (pour le voir il faut dupliquer le cube dans n'importe quelle direction).

Les éléments (4) et (5) correspondent aux systèmes tétragonaux simples et centrés sur les faces. Contrairement au cube, son axe c est plus long que les axes a et b.

De (6) à (9) sont les systèmes orthorhombiques: du simple et centré sur les bases (7), à ceux centrés sur le corps et sur les faces. Dans ces α, β et γ sont 90º, mais tous les côtés sont de longueurs différentes.

Les figures (10) et (11) sont les cristaux monocliniques et (12) le triclinique, présentant les dernières inégalités sous tous ses angles et axes.

L'élément (13) est le système rhomboédrique, analogue au cube mais avec un angle γ différent de 90º. Enfin, il y a les cristaux hexagonaux

Les déplacements des éléments (14) proviennent du prisme hexagonal tracé par les lignes pointillées du vert.

Selon sa nature chimique

- Si les cristaux sont formés par des ions, alors ce sont des cristaux ioniques présents dans les sels (NaCl, CaSO₄CuCl₂, KBr, etc.)

- des molécules telles que le glucose (chaque fois que possible) des cristaux moléculaires; dans ce cas, les fameux cristaux de sucre.

- les atomes dont les liaisons sont essentiellement covalentes forment des cristaux covalents. Tel est le cas du diamant ou du carbure de silicium.

- De même, les métaux tels que l’or forment des structures cubiques compactes qui constituent les cristaux métalliques.

Des exemples

K₂Cr₂O₇ (système triclinique)

NaCl (système cubique)

ZnS (wurtzite, système hexagonal)

CuO (système monoclinique)

Références

1. Quimitube (2015). Pourquoi les "cristaux" ne sont pas des cristaux. Récupéré le 24 mai 2018 de: quimitube.com
2. Cahiers de presse 10.6 Structures en treillis dans les solides cristallins. Récupéré le 26 mai 2018 de: opentextbc.ca
3. Centre de ressources académiques Crystal Structures. [PDF] Extrait le 24 mai 2018 de: web.iit.edu
4. Ming. (30 juin 2015). Types de structures en cristal. Récupéré le 26 mai 2018 de: crystalvisions-film.com
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31 janvier 2018). Types de cristaux. Récupéré le 26 mai 2018 de: thoughtco.com
6. KHI (2007). Structures cristallines. Récupéré le 26 mai 2018 de: folk.ntnu.no
7. Paweł Maliszczak. (25 avril 2016). Cristaux d'émeraude rugueux de la vallée de Panjshir, en Afghanistan. [Figure] Récupéré le 24 mai 2018 sur: commons.wikimedia.org
8. Napy1kenobi. (26 avril 2008). Treillis Bravais. [Figure] Extrait le 26 mai 2018 de: commons.wikimedia.org
9. Utilisateur: Sbyrnes321. (21 novembre 2011). Cristallin ou amorphe. [Figure] Extrait le 26 mai 2018 de: commons.wikimedia.org