Kristalna struktura: Razlika med redakcijama
Izbrisana vsebina Dodana vsebina
m Bot: Datoteko Glass111.jpg je v Zbirki izbrisal uporabnik Fastily, zaradi Mass deletion of pages added by Logger9; Copyright vio |
m slog AWB |
||
Vrstica 1:
{{brezvirov-IČ}}
[[Slika:
'''Kristalna struktura''' je pravilna razporeditev [[atom]]ov ali [[molekula|molekul]] v kristalni tekočini ali trdni snovi. Sestavljena je iz osnovnega vzorca urejenih atomov ali molekul - osnovne celice, ki se periodično ponavlja v trodimenzionalni [[kristalna mreža|kristalni mreži]] in ima simetrijske lastnosti.
Vrstica 8:
==Osnovna celica==
Osnovna celica je najmanjša ponavljajoča se enota kristalne strukture (mreže).<ref name = "Dobnikar">
<center><gallery>
Image:Lattic_simple_cubic.svg|Enostavna kocka</br>(P = primitivna)
Vrstica 17:
===Millerjevi indeksi===
{{glavni|Millerjevi indeksi}}
[[Slika:Indices miller plan definition.png|thumb|200px|right|Prikaz določanja indeksov ploskve iz
[[Slika:Cristal densite surface.svg|thumb|200px| Kompaktne kristalografske ploskve]]
Vektorje in kristalne ploskve v kristalni mreži se lahko zapiše s troštevilčnimi Millerjevimi indeksi, ki so izračunani z recipročenjem vrednosti odsekov na koordinatnih oseh (Weissovih parametrov) in odpravo ulomkov, če je to potrebno. Millerjevi indeksi ne vsebujejo ulomkov niti skupnega delitelja.<ref name= "Dobnikar" /> Pišejo s v obliki (ℓ m n), na primer (1 1 3).
Vrstica 27:
* [[Površinska napetost]]: kondenzacija snovi pomeni, da so atomi, ioni ali molekule bolj stabilni, če so obdani z drugimi podobnimi delci. Površinska napetost fazne meje je zato odvisna od gostote na površini.
* Mikrostrukturne napake: pore in kristaliti težijo k ravnim mejam zrn, zato imajo večjo gostoto ploskev.
* Razkolnost: kristali se običajno koljejo po ploskvah, ki so vzporedne bolj gostim ploskvami.
* Plastična deformacija: drsenje poteka predvsem po ploskvah, ki so vzporedne z gostejšimi ploskvami.
====Kubične strukture====
Vrstica 35:
<center><math>d_{\ell mn}= \frac {a} { \sqrt{\ell ^2 + m^2 + n^2} }</math></center>
Zaradi simetrije kubičnih kristalov je možno spreminjati zaporedje in predznake ℓ, m in n, vse tako dobljene smeri in ploskve pa so ekvivalentne:
* Koordinate v trikotnih oklepajih, na primer <100>, označujejo družino smeri, ki so ekvivalentne zaradi simetrijskih operacij, na primer [100], [010], [001]. Katerakoli vrednost je lahko tudi negativa.
* Koordinate v zavitih oklepajih, na primer {100}, označujejo družine normal na ploskve, ki so ekvivalentene zaradi simetrijskih operacij.
Za ploskovno centrirano kocko in telesno centrirano kocko primitivni mrežni vektorji niso pravokotni. V teh primerih so Millerjevi indeksi po dogovoru definirani z mrežnimi vektorji kubične supercelice in se zato vklapljajo v pravokotni koordinatni sistem.
Vrstica 100:
Splošen vpogled v geometrijo kristalov in ideje za njihovo vizualizacijo se dobijo z upoštevanjem medsebojne razporeditve atomov, kordinacijskega števila, se pravi števila najbližjih sosedov, razdalje med atomi, vrste vezi itd.
[[Slika:close packing.svg|thumb|right|250px|Heksagonalni gosti zlog (levo)
====Gosti zlogi====
Vrstica 120:
<center><math> \frac { 4 \times 1,33 \pi r^3}{16 \sqrt {2} r^3} = 0,7405</math></center>
To pomeni, da je največja možna zasedenost prostora osnovne celice iz enako velikih kroglic približno 74 %. Večina kovinskih kristalov elementov ima heksagonalni gosti zlog, kubični gosti zlog ali telesno centrirano kocko. Heksagonalni gosti zlog in ploskovno centrirana kocka imata koordinacijsko število 12 in teoretično zasedenost prostora 0,74.
===Bravaisove mreže===
Vrstica 131:
Kristalografska točkovna skupina ali kristalni razred je skupina, ki vsebuje takšne simetrijske operacije, da ostane po operaciji na istem mestu vsaj ena točka, videz kristala pa ostane nespremenjen. Takšne simetrijske operacije so:
* zrcaljenje, ki prezrcali zgradbo preko zrcalne ravnine,
* rotacija, ki zasuče strukturo za določen del kroga okoli rotacijske osi,
* inverzija, ki spremeni predznak koordinat vsake točke glede na središče simetrije ali inverzijsko točko on
* nepravilna rotacija, ki je sestavljena iz rotacije okoli osi, kateri sledi inverzija.
Vrstica 138:
===Prostorske skupine===
Prostorska skupina kristalne strukture je sestavljena iz translacijskih simetrijskih operacij, ki sledijo operacijam točkovnih skupin. Operacije vključujejo:
* čiste translacije, ki premaknejo točko vzdolž vektorja,
* vijačne osi, ki zasučejo točko okrog osi in jo istočasno premaknejo vzdolž drsne ravnine simetrije,
* drsne ravnine, ki premaknejo točko vzporedno z drsno ravnino in jo istočasno prezrcalijo skozi drsno ravnino.
Vrstica 144:
==Meje zrn==
Meje zrn ali meje kristalitov so stične ploskve identičnih, vendar različno orientiranih kristalov. Področja meja zrn vsebujejo atome, ki so izrinjeni iz svojih pravih položajev v kristalni mreži, dislokacije in nečistoče, ki so migrirale na energijsko siromašnejšo fazno mejo.
Vrstica 153 ⟶ 151:
Meje zrn ovirajo gibanje dislokacij skozi snov, zato je zmanjšanje velikosti zrn eden od pogostih načinov za izboljšanje mehanskih lastnosti snovi. Ker so kristalne meje napake v kristalni strukturi, težijo k zmanjšanju električne in toplotne prevodnosti snovi. Velika medploskovna energija in relativno šibke vezi na večini meja zrn imajo za posledico, da je meja zrn bolj dovzetna za korozijo in odlaganje novih faz iz trdne snovi. Meje zrn so odgovorne tudi za mnoge mehanizme polzenja.
Meje zrn so običajno široke samo nekaj nanometrov. V večini snovi so zrna dovolj velika, da meje zrn predstavljajo samo majhen del celotnaga volumna, nekatere snovi pa imajo tudi zelo drobna zrna. V nanokristaliničnih trdnih snoveh zavzamejo meje zrn velik del volumna snovi, kar močno vpliva na njihove lastnosti, na primer na [[difuzija|difuzijo]] in [[plastičnost]]. Ko se delež meja zrn približa 100 %, snov izgubi svoje kristalinične lastnosti in postane amorfna trdna snov.
==Defekti in nečistoče==
Vrstica 176 ⟶ 174:
Polimorfizem je lastnost trdne snovi, da ima več kot eno kristalno strukturo. Kristalne faze so skladno z Gibbsovimi zakoni o faznem ravnotežju odvisne od intenzivnih spremenljivk kot so tlak, temperatura in volumen. Polimorfizem najdemo v mnogih kristaliničnih snoveh, tudi v polimerih, mineralih in kovinah in je soroden z [[alotropija|alotropijo]], ki se pojavlja v trdnih elementih. Popolna morfologija snovi je poleg polimorfizma opisana tudi z drugimi spremenljivkami, na primer s kristalnim habitom (oblika in velikost), amorfnimi frakcijami in kristalografskimi defekti. Polimorfi imajo različne stabilnosti in se lahko pri neki temperaturi spontano pretvorijo iz metastabilne (termodinamsko nestabilne) oblike v stabilno obliko. Imajo tudi različna tališča, topnosti in rentgenografske vzorce.
Lep primer polimorfizma so silikati, katerih osnova je [[silicijev dioksid]] (SiO<sub>2</sub>). [[Silicij]]ev atom ima v veliki večini silikatov tetraedrično koordinacijo s štirimi atomi [[kisik]]a. Vse kristalne strukture, razen ene, so med seboj povezane v različnih razporeditvah preko kisikovih atomov na vrhovih tetraedrov. Enote so lahko posamične, vezane v parih, velikih končnih klastrih, obročih, enojnih in dvojnih verigak, plasteh in prostorskih zamreženih strukturah. Silikati se razvrščajo ravno po teh značilnostih v ''otočne silikate'', v katerih so tetraedri izolirani od ostalih tetraedrov (olivin X<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>, granati X<sup>2+</sup><sub>3</sub>Y<sup>3+</sup><sub>2</sub>(SiO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>), ''skupinske silikate'' z dvema tetraedroma (hemimorfit Zn<sub>4</sub>(Si<sub>2</sub>O<sub>7</sub>)(OH)<sub>2</sub>·H<sub>2</sub>O, epidot Ca<sub>2</sub>(Fe<sup>3+</sup>,Al)Al<sub>2</sub>O(SiO<sub>4</sub>)(Si<sub>2</sub>O<sub>7</sub>)OH), ''obročaste silikate'' (benitoit BaTi(Si<sub>3</sub>O<sub>9</sub>) - tričlenski obroč, aksinit Ca<sub>3</sub>Al<sub>2</sub>(BO)<sub>3</sub>(Si<sub>4</sub>O<sub>12</sub>)OH - štiričlenski obroč, turmalin NaMg<sub>3</sub>Al<sub>6</sub>(BO<sub>3</sub>)<sub>3</sub>(Si<sub>6</sub>O<sub>18</sub>)(OH)<sub>4</sub> - šestčlenski obroč), ''nitaste silikate z enojimi nitmi'' (pirokseni X<sup>2+</sup>SiO<sub>3</sub> ali W<sup>+</sup>Y<sup>3+(</sup>SiO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>), ''nitaste silikate z dvojnimi nitmi'' (amfibola tremolit Ca<sub>2</sub>Mg<sub>2</sub>Si<sub>8</sub>O<sub>22</sub>(OH)<sub>2</sub> in feroaktinolit Ca<sub>2</sub>Fe<sub>5</sub>Si<sub>8</sub>O<sub>22</sub>(OH)<sub>2</sub>), ''plastnate silikate'' (lojevec Mg<sub>3</sub>(Si<sub>4</sub>O<sub>10</sub>)(OH)<sub>2</sub>, pirofilit Al<sub>2</sub>(Si<sub>4</sub>O<sub>10</sub>)(OH)<sub>2</sub> in muskovit KAl<sub>2</sub>(AlSi<sub>3</sub>O<sub>10</sub>)(OH)<sub>2</sub>) in tridimenzionalne ''paličaste silikate'' (glinenci albit Na(AlSi<sub>3</sub>O<sub>8</sub>) - 25 % tetraedrov zaseda Al<sup>3+</sup>, anortit Ca(Al<sub>2</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>8</sub>) - 50 % tetraedrov zaseda Al<sup>3+</sup> in ortoklaz K(AlSi<sub>3</sub>O<sub>8</sub>)).<ref name="Dobnikar"/>
Drug primer je elementarni [[kositer]] (Sn), ki je pri sobni temperaturi koven, pri nizki temperaturi pa krhek. Pri normalni temperaturi in tlaku naletimo na njegova glavna alotropa α- in β-kositer, bolj znana kot sivi in beli kositer. Pri temperaturah nad 161
==Fizikalne lastnosti==
Vrstica 195 ⟶ 193:
* Klein C., Hurlblut C.S.: Manual of Mineralogy, John Wiley & Sons, New York, 1993.
* Phillips F. C.: An Introduction to Crystallography, Longman, Singapore 1986.
* Rousseau J.J.: Basic Crystallography, John Wiley & Sons, New York, 1999.
== Glej tudi ==
| |||