BIRIM HÜCRESI: ÖZELLIKLER, AĞ SABITLERI VE TÜRLERI - KIMYA - 2025

Birim hücre bir bütün minimum ifadesini temsil eden bir hayali boşluk veya bölgesidir; kimya durumunda bütünün, yapısal bir modele göre düzenlenmiş atomlardan, iyonlardan veya moleküllerden oluşan bir kristal olacağı.

Bu kavramı somutlaştıran örnekler günlük hayatta bulunabilir. Bunun için, öğelerinin belirli bir tekrarlayan düzenini sergileyen nesnelere veya yüzeylere dikkat etmek gerekir. Bazı mozaikler, kısmalar, süslü tavanlar, çarşaflar ve duvar kağıtları, genel anlamda birim hücre ile anlaşılanları kapsayabilir.

Kedi ve keçilerin kağıt birim hücreleri. Kaynak: Hanna Petruschat (WMDE).

Daha net bir şekilde göstermek için, duvar kağıdı olarak kullanılabilecek yukarıdaki resme sahibiz. İçinde kediler ve keçiler iki alternatif duyu ile ortaya çıkar; kediler dik veya baş aşağı ve keçiler aşağı veya yukarı bakacak şekilde yatar.

Bu kedi ve keçiler, tekrarlayan bir yapısal sıra oluşturur. Kağıdın tamamını oluşturmak için, birim hücreyi yüzeyde yeterli sayıda, öteleme hareketlerini kullanarak yeniden üretmek yeterli olacaktır.

Olası birim hücreler mavi, yeşil ve kırmızı kutularla temsil edilir. Bu üçünden herhangi biri rolü almak için kullanılabilir; ancak, görüntüde gözlemlenen aynı diziyi yeniden üretip üretmediklerini anlamak için onları yüzey boyunca hayal gücüyle hareket ettirmek gerekir.

Kırmızı kutudan başlayarak, eğer üç sütun (kediler ve keçiler) sola kaydırılırsa, iki keçinin artık altta değil, yalnızca bir tane görüneceği takdir edilecektir. Bu nedenle, başka bir diziye yol açar ve bir birim hücre olarak düşünülemez.

Oysa mavi ve yeşil iki kutuyu hayal gücüyle hareket ettirirlerse, aynı kağıt sırası elde edilecektir. Her ikisi de birim hücrelerdir; ancak mavi kutu, yeşil kutudan daha küçük olduğu için tanıma daha çok uyuyor.

Birim Hücre Özellikleri

Az önce açıklanan örneğe ek olarak kendi tanımı, birkaç özelliğini açıklığa kavuşturur:

-Eğer uzayda hareket ederlerse yönden bağımsız olarak katı veya tam kristal elde edilecektir. Bunun nedeni, kedi ve keçilerde de belirtildiği gibi yapısal diziyi yeniden üretmeleridir; tekrar eden birimlerin uzamsal dağılımına eşittir.

-Diğer olası hücre seçeneklerine kıyasla mümkün olduğunca küçük (veya çok az hacim kaplamalı) olmalıdır.

-Genellikle simetriktirler. Ayrıca, simetrisi kelimenin tam anlamıyla bileşiğin kristallerine yansır; Bir tuzun birim hücresi kübik ise, kristalleri kübik olacaktır. Bununla birlikte, bozuk geometrilere sahip birim hücreler olarak tanımlanan kristal yapılar vardır.

- Üç boyutlu kafes olarak bilinen şeyi oluşturan noktalarla değiştirilebilen tekrarlayan birimler içerirler. Önceki örnekte, kediler ve keçiler, daha yüksek bir düzlemden görülen kafes noktalarını temsil etmektedir; yani iki boyut.

Tekrar eden birimlerin sayısı

Birim hücrelerin tekrar eden birimleri veya kafes noktaları, katı parçacıkların aynı oranını korur.

Mavi kutudaki kedi ve keçilerin sayısını sayarsanız, iki kedi ve keçiniz olur. Aynı şey yeşil kutuda ve kırmızı kutuda da olur (bir birim hücre olmadığı zaten bilinse bile).

Örneğin, kedilerin ve keçilerin sırasıyla G ve C atomları olduğunu varsayalım (garip bir hayvan kaynağı). Mavi kutuda G'nin C'ye oranı 2: 2 veya 1: 1 olduğundan, katının GC (veya CG) formülüne sahip olması güvenle beklenebilir.

Katı, tuzlarda, metallerde, oksitlerde, sülfürlerde ve alaşımlarda olduğu gibi az çok kompakt yapılara sahip olduğunda, birim hücrelerde tamamen tekrarlayan birimler yoktur; yani, bir veya iki birim toplamı olan kısımları veya parçaları vardır.

Bu GC için geçerli değildir. Öyleyse, mavi kutu kedileri ve keçileri ikiye (1 / 2G ve 1 / 2C) veya dört parçaya (1 / 4G ve 1 / 4C) "böler". Sonraki bölümlerde, bu birim hücrelerde retiküler noktaların bu ve diğer yollarla uygun şekilde bölündüğü görülecektir.

Hangi ağ sabitleri bir birim hücreyi tanımlar?

GC örneğindeki birim hücreler iki boyutludur; ancak bu, üç boyutu da dikkate alan gerçek modeller için geçerli değildir. Böylece, kareler veya paralelkenarlar paralel yüzlere dönüşür. Şimdi, "hücre" terimi daha mantıklı.

Bu hücrelerin veya paralel yüzlülerin boyutları, ilgili kenarlarının ve açılarının ne kadar uzun olduğuna bağlıdır.

Alttaki resimde, a, b ve c kenarlarından ve α, β ve γ açılarından oluşan paralel yüzlü alt arka köşesine sahibiz.

Birim hücrenin parametreleri. Kaynak: Gabriel Bolívar.

Görüldüğü gibi a, b ve c'den biraz daha uzundur. Ortada, sırasıyla ac, cb ve ba arasındaki α, β ve γ açılarını gösteren noktalı bir daire vardır. Her birim hücre için bu parametreler sabit değerlere sahiptir ve simetrisini ve kristalin geri kalanının simetrisini tanımlar.

Yine biraz hayal gücü uygulayarak, görüntü parametreleri, küp benzeri bir hücreyi, kenarına a uzanmış olarak tanımlar. Böylelikle birim hücreler, kenarlarının farklı uzunlukları ve açıları ile ortaya çıkar ve bunlar da çeşitli tiplere ayrılabilir.

Türleri

14 Bravais ağı ve yedi temel kristal sistemi. Kaynak: Orijinal yükleyici, Portekiz Wikipedia'daki Angrense idi.

Ünite hücrelerindeki noktalı çizgilerle başlamak için dikkat edin: az önce açıklandığı gibi alt arka açıyı gösterirler. Aşağıdaki soru sorulabilir, kafes noktaları veya tekrar eden birimler nerede? Hücrelerin boş olduğuna dair yanlış bir izlenim verseler de cevap köşelerinde yatmaktadır.

Bu hücreler, tekrar eden birimler (görüntünün grimsi noktaları) köşelerinde yer alacak şekilde oluşturulur veya seçilir. Önceki bölümde oluşturulan parametrelerin değerlerine bağlı olarak, her birim hücre için sabit, yedi kristal sistem türetilir.

Her kristal sistemin kendi birim hücresi vardır; ikincisi ilkini tanımlar. Üstteki resimde yedi kristal sisteme karşılık gelen yedi kutu vardır; veya daha özetle, kristalin ağlar. Böylece, örneğin, bir kübik birim hücre, bir kübik kristal kafesi tanımlayan kristal sistemlerinden birine karşılık gelir.

Görüntüye göre, kristal sistemler veya ağlar:

-Cubic

-Tetragonal

-Orthorhombic

-Hexagonal

-Monoclinic

-Triclinic

-Trigonal

Ve bu kristal sistemlerin içinde on dört Bravais ağını oluşturan diğerleri ortaya çıkar; tüm kristalin ağlar arasında en temel olanları bunlar.

kübik

Bir küpte tüm kenarları ve açıları eşittir. Bu nedenle, bu birim hücrede aşağıdakiler doğrudur:

α = β = γ = 90º

Üç kübik birim hücre vardır: basit veya ilkel, vücut merkezli (bcc) ve yüz merkezli (fcc). Farklılıklar noktaların nasıl dağıldığına (atomlar, iyonlar veya moleküller) ve sayılarına bağlıdır.

Bu hücrelerden hangisi en kompakt olanıdır? Sesi daha çok noktalarla dolu olan: kübik olanı yüzlerin ortasında. Noktaları baştan itibaren kediler ve keçiler yerine koyarsak, tek bir hücreyle sınırlı olmayacaklarını unutmayın; onlar ait olacak ve birkaç kişi tarafından paylaşılacaktı. Yine, G veya C'nin bölümleri olacaktır.

Birim sayısı

Kediler veya keçiler köşelerde olsaydı, 8 birim hücre tarafından paylaşılacaklardı; yani, her hücrede 1/8 G veya C bulunur. Görselleştirmek için her biri iki satırdan oluşan iki sütun halinde 8 küpü birleştirin veya hayal edin.

Yüzlerde kedi veya keçi olsaydı, sadece 2 birim hücre tarafından paylaşılırdı. Görmek için iki küpü bir araya getirin.

Öte yandan, eğer kedi veya keçi küpün merkezinde olsaydı, sadece tek bir birim hücreye ait olurlardı; Aynısı, kavram ele alındığında ana resimdeki kutularda da olur.

Yukarıdakileri söyledikten sonra, basit bir kübik birim hücre içinde , 8 köşesi (1/8 x 8 = 1) olduğu için bir birim veya ağsı nokta vardır. Gövdede merkezlenen kübik hücre için: bir atoma eşit olan 8 köşe ve merkezde bir nokta veya birim; bu nedenle iki birim vardır.

Ve yüz merkezli kübik hücre için: 8 köşe (1) ve her nokta veya birimin yarısının paylaşıldığı altı yüz (1/2 x 6 = 3); bu nedenle dört birimi vardır.

dörtgen şeklinde

Tetragonal sistem için birim hücre ile ilgili benzer yorumlar yapılabilir. Yapısal parametreleri aşağıdaki gibidir:

α = β = γ = 90º

ortorombik

Ortorombik hücre için parametreler şunlardır:

α = β = γ = 90º

monoklinik

Monoklinik hücre için parametreler şunlardır:

α = γ = 90 °; β ≠ 90º

triklinik

Triklinik hücresinin parametreleri:

α ≠ β ≠ γ ≠ 90º

altıgen şeklinde

Altıgen hücrenin parametreleri şunlardır:

α = β = 90 °; γ ≠ 120º

Hücre aslında altıgen bir prizmanın üçte birini oluşturur.

köşeli

Ve son olarak, trigonal hücrenin parametreleri:

α = β = γ ≠ 90º

Referanslar

1. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya. (8. baskı). CENGAGE Learning S. 474-477.
2. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya. (Dördüncü baskı). Mc Graw Hill.
3. Vikipedi. (2019). İlkel hücre. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
4. Bryan Stephanie. (2019). Birim Hücre: Kafes Parametreleri ve Kübik Yapılar. Ders çalışma. Study.com'dan kurtarıldı
5. Akademik Kaynak Merkezi. (Sf). Kristal yapılar. . Illinois Teknoloji Enstitüsü. Web.iit.edu adresinden kurtarıldı
6. Belford Robert. (7 Şubat 2019). Kristal kafesler ve birim hücreler. Kimya Libretexts. Chem.libretexts.org adresinden kurtarıldı