2025-05-23 08:30:24
Кристаллы. Элементарные кубические ячейки и их характеристика (наименьшее число частиц, необходимых, для построения ячейки). Координационное число, кратчайшее расстояние между частицами. Расчет эффективных радиусов атомов для расчета кубических решеток. Виды связи в кристаллах. Атомные, молекулярные, ионное и металлические кристаллы.
Другие предметыКолледжКристаллическая решетка и структура веществкристаллыэлементарные кубические ячейкикоординационное числорасстояние между частицамиэффективные радиусы атомовкубические решеткивиды связи в кристаллахатомные кристаллымолекулярные кристаллыионные кристаллыметаллические кристаллы
2025-05-23 08:32:51
Кристаллы представляют собой твердые вещества, в которых атомы, ионы или молекулы упорядочены в регулярной трехмерной структуре. В химии мы часто изучаем элементарные кубические ячейки, которые являются основными строительными блоками кристаллических решеток.
1. Элементарные кубические ячейкиСуществует несколько типов элементарных ячеек, но мы рассмотрим три основных типа:
- Простая кубическая (primitive cubic)
- Объёмно-центрированная кубическая (body-centered cubic, BCC)
- Гранно-центрированная кубическая (face-centered cubic, FCC)
Для каждой из этих ячеек минимальное количество частиц, необходимых для построения ячейки, различно:
- Простая кубическая: 1 атом
- Объёмно-центрированная: 2 атома
- Гранно-центрированная: 4 атома
Координационное число — это количество ближайших соседей, с которыми взаимодействует данный атом. Для различных типов ячеек оно также различно:
- Простая кубическая: 6
- Объёмно-центрированная: 8
- Гранно-центрированная: 12
Это расстояние зависит от типа кристаллической решетки и размера атомов. Например, в простой кубической решетке кратчайшее расстояние между атомами равно длине ребра куба, а в FCC — это расстояние между атомами на гранях куба.
5. Расчет эффективных радиусов атомовЭффективный радиус атомов можно рассчитать, зная кратчайшее расстояние между ними и координационное число. Например, в FCC расстояние между атомами на гранях куба можно выразить через радиусы атомов:
- 2r = a√2, где r — радиус атома, а a — длина ребра куба.
Существует несколько типов кристаллических решеток, каждая из которых характеризуется своим типом связи:
- Атомные кристаллы: Атомы связаны ковалентными связями. Примеры: алмаз, кремний.
- Молекулярные кристаллы: Молекулы связаны слабыми межмолекулярными силами (вагоновскими, водородными связями). Примеры: сахар, лед.
- Ионные кристаллы: Ионы связаны ионными связями. Примеры: натрий хлорид (NaCl),магний оксид (MgO).
- Металлические кристаллы: Атомы металлов связаны металлическими связями, что обеспечивает электропроводность и пластичность. Примеры: медь, алюминий.
Таким образом, изучение кристаллических решеток и их характеристик позволяет понять многие физические и химические свойства веществ. Если у вас есть дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать их!
