Բյուրեղային ցանցի միավոր բջիջը ծառայում է նյութերի միկրոկառուցվածքը նկարագրելու համար: Նյութի շատ ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ կախված են նրա պարամետրերից՝ կարծրություն, հալման կետ, էլեկտրական և ջերմային հաղորդունակություն, պլաստիկություն և այլն։ Այս տարրական կառույցների տեսակները նկարագրվել են դեռևս 19-րդ դարում։ Սորտերից մեկը պարզունակ բջիջն է։ Նյութի կառուցվածքում միավոր բջիջը մեկուսացնելու համար պետք է պահպանվեն մի շարք պայմաններ։
Բյուրեղյա վանդակ
Բոլոր պինդ մարմինները, ըստ իրենց ներքին կառուցվածքի, կարելի է դասակարգել երկու ձևի՝ ամորֆ և բյուրեղային: Վերջինիս տարբերակիչ հատկանիշը մասնիկների հատուկ կազմակերպված կառուցվածքն է։
Բյուրեղային ցանցը պինդ բյուրեղների պարզեցված եռաչափ մոդել է, որն օգտագործվում է ֆիզիկայի, քիմիայի, կենսաբանության, հանքաբանության և այլ գիտությունների մեջ դրանց հատկությունները վերլուծելու համար: Արտաքնապես այն նման է ցանցի: Նրա հանգույցներում գտնվում են նյութի ատոմները: Կետերի այս զանգվածն ունի յուրաքանչյուր տեսակի հատուկ, պարբերաբար կրկնվող կարգ:նյութեր.
Ի՞նչ է միավոր բջիջը:
Բյուրեղային ցանցի միավոր բջիջը պինդ մարմնի ամենափոքր մասն է, որը թույլ է տալիս մեզ բնութագրել դրա հատկությունները: Այն ծառայում է որպես ցանցի հիմք և անհամար անգամ կրկնօրինակվում է դրանում:
Այս մոդելը օգտագործվում է բյուրեղների ներքին կառուցվածքի տեսողական նկարագրությունը պարզեցնելու համար: Այս դեպքում օգտագործվում է 3 բյուրեղագրական կոորդինատային առանցքների համակարգ, որոնք տարբերվում են սովորական ուղղանկյուններից նրանով, որ դրանք որոշակի չափի վերջավոր հատվածներ են։ Առանցքների միջև անկյունները կարող են հավասար լինել 90°-ի կամ լինել անուղղակի։
Եթե որոշակի ծավալը խիտ լցնում եք տարրական բջիջներով, կարող եք ստանալ իդեալական մեկ բյուրեղ: Գործնականում ավելի տարածված են պոլիբյուրեղները, որոնք բաղկացած են տարածության մեջ սահմանափակ մի քանի կանոնավոր կառուցվածքներից:
Դիտումներ
Գիտության մեջ կա 14 տեսակի վանդակաճաղերի տարրական բջիջներ՝ յուրահատուկ երկրաչափությամբ։ Դրանք առաջին անգամ նկարագրվել են ֆրանսիացի ֆիզիկոս Օգյուստ Բրավեի կողմից 1848 թվականին: Այս գիտնականը համարվում է բյուրեղագիտության հիմնադիրը:
Բյուրեղային ցանցի այս տիպի տարրական կառուցվածքները խմբավորված են 7 կատեգորիայի, որոնք կոչվում են սինգոներ՝ կախված կողմերի երկարությունների և անկյունների հավասարությունից:
- խորանարդ;
- քառանկյուն;
- օրթորոմբիկ;
- rhombohedral;
- վեցանկյուն;
- տրիկլինիկա.
Բնության մեջ ամենապարզն ու տարածվածըդրանցից առաջին կատեգորիան է, որն իր հերթին բաժանվում է 3 տեսակի վանդակաճաղերի՝
- Պարզ խորանարդ. Բոլոր մասնիկները (և դրանք կարող են լինել ատոմներ, էլեկտրական լիցքավորված մասնիկներ կամ մոլեկուլներ) գտնվում են խորանարդի գագաթներում: Այս մասնիկները նույնական են։ Յուրաքանչյուր բջիջ ունի 1 ատոմ (8 գագաթ × 1/8 ատոմ=1):
- Մարմնի կենտրոնացված խորանարդ: Նախորդ մոդելից այն տարբերվում է նրանով, որ խորանարդի կենտրոնում կա ևս մեկ մասնիկ։ Յուրաքանչյուր բջիջ ունի նյութի 2 ատոմ։
- Դեմակենտրոն խորանարդ. Մասնիկները պարունակվում են տարրական բջջի գագաթներում, ինչպես նաև բոլոր դեմքերի կենտրոնում։ Բջիջներից յուրաքանչյուրն ունի 4 ատոմ։
Պրիմիտիվ բջիջ
Տարրական բջիջը կոչվում է պարզունակ, եթե դրա մասնիկները գտնվում են միայն ցանցի գագաթներում և այլուր բացակայում են: Նրա ծավալը նվազագույն է մյուս տեսակների համեմատ։ Գործնականում հաճախ պարզվում է, որ այն ցածր սիմետրիկ է (օրինակ՝ Wigner-Seitz բջիջը):
Ոչ պարզունակ բջիջների համար ծավալի կենտրոնում գտնվող ատոմը դրանք բաժանում է 2 կամ 4 նույնական մասերի: Դեմակենտրոն կառուցվածքում կա բաժանում 8 մասի։ Մետաղագրության մեջ օգտագործվում է տարրական, այլ ոչ թե պարզունակ բջիջ հասկացությունը, քանի որ առաջին բջջի համաչափությունը թույլ է տալիս ավելի ամբողջական նկարագրել նյութի բյուրեղային կառուցվածքը։
Նշաններ
Տարրական բջիջների բոլոր 14 տեսակներն ունեն ընդհանուր հատկություններ.
- դրանք ամենապարզ կրկնվող կառուցվածքներն են բյուրեղի մեջ;
- յուրաքանչյուր վանդակավոր կենտրոն բաղկացած է մեկիցմասնիկներ, որոնք կոչվում են ցանցային հանգույց;
- բջջային հանգույցները փոխկապակցված են ուղիղ գծերով, որոնք կազմում են բյուրեղի երկրաչափությունը;
- հակառակ դեմքերը զուգահեռ են;
- տարրական կառուցվածքի համաչափությունը համապատասխանում է ամբողջ բյուրեղյա ցանցի համաչափությանը:
Տարրական բջիջի կառուցվածքն ընտրելիս պահպանվում են որոշ կանոններ. Նա պետք է ունենա՝
- ամենափոքր ծավալը և մակերեսը;
- միանման եզրերի և դրանց միջև եղած անկյունների ամենամեծ թիվը;
- ուղիղ անկյուններ (եթե հնարավոր է);
- տարածական համաչափություն, որն արտացոլում է ամբողջ բյուրեղյա ցանցի համաչափությունը:
հատոր
Տարրական բջիջի ծավալը որոշվում է կախված նրա երկրաչափական ձևից: Խորանարդային սինգոնիայի համար այն հաշվարկվում է որպես դեմքի երկարություն (ատոմների կենտրոնից կենտրոն հեռավորությունը)՝ բարձրացված մինչև երրորդ ուժ։ Վեցանկյուն համակարգի համար ծավալը կարելի է որոշել՝ օգտագործելով ստորև բերված բանաձևը՝
որտեղ a-ն և c-ն բյուրեղային ցանցի պարամետրերն են՝ չափված անգստրոմներով:
Գործնականում բյուրեղային ցանցի պարամետրերը հաշվարկվում են, որպեսզի հետագայում որոշվի միացության կառուցվածքը, ատոմի զանգվածը (հիմնվելով տվյալ ծավալի կշռի և Ավոգադրոյի թվի վրա) կամ դրա շառավիղը։
