Кристалды тордың бірлік ұяшығы материалдардың микроқұрылымын сипаттау үшін қызмет етеді. Заттың көптеген физикалық және химиялық қасиеттері оның параметрлеріне байланысты: қаттылық, балқу температурасы, электр және жылу өткізгіштік, пластикалық және т.б. Бұл қарапайым құрылымдардың түрлері 19 ғасырда сипатталған. Сорттардың бірі - қарабайыр жасуша. Материалдық құрылымдағы бірлік ұяшықты оқшаулау үшін бірқатар шарттар орындалуы керек.
Хрустальды тор
Барлық қатты денелерді ішкі құрылысына қарай екі түрге бөлуге болады: аморфты және кристалды. Соңғысының айырықша ерекшелігі - бөлшектердің белгілі бір ұйымдасқан құрылымы.
Кристалл торы – физика, химия, биология, минералогия және басқа ғылымдарда олардың қасиеттерін талдау үшін қолданылатын қатты кристалдардың жеңілдетілген үш өлшемді моделі. Сырттай қарағанда ол торға ұқсайды. Оның түйіндерінде зат атомдары орналасқан. Бұл нүктелер массивінің әрбір түрге тән белгілі, үнемі қайталанатын тәртібі бар.заттар.
Бірлік ұяшығы дегеніміз не?
Кристалды тордың бірлік ұяшығы - оның қасиеттерін сипаттауға мүмкіндік беретін қатты дененің ең кішкентай бөлігі. Ол тордың негізі ретінде қызмет етеді және онда сансыз рет қайталанады.
Бұл модель кристалдардың ішкі құрылымының визуалды сипаттамасын жеңілдету үшін пайдаланылады. Бұл жағдайда 3 кристаллографиялық координат осінің жүйесі пайдаланылады, олар әдеттегі ортогональдылардан белгілі бір өлшемдегі ақырлы кесінділер болып табылады. Осьтер арасындағы бұрыштар 90°-қа тең немесе жанама болуы мүмкін.
Егер белгілі бір көлемді элементар ұяшықтармен тығыз толтырсаңыз, идеалды монокристалды алуға болады. Тәжірибеде кеңістікте шектелген бірнеше қалыпты құрылымдардан тұратын поликристалдар жиі кездеседі.
Көрулер
Ғылымда ерекше геометриясы бар торлардың элементар ұяшықтарының 14 түрі бар. Оларды алғаш рет 1848 жылы француз физигі Огюст Брава сипаттаған. Бұл ғалым кристаллографияның негізін салушы болып саналады.
Кристалдық тордың элементар құрылымдарының бұл түрлері қабырғалардың ұзындықтарының қатынасы мен бұрыштардың теңдігіне байланысты сингониялар деп аталатын 7 категорияға топтастырылған:
- куб;
- тетрагональ;
- орторомбты;
- ромбоэдрлік;
- алтыбұрышты;
- триклиника.
Табиғатта ең қарапайым және кең таралғанолардың ішінде бірінші категория, ол өз кезегінде торлардың 3 түріне бөлінеді:
- Қарапайым текше. Барлық бөлшектер (және олар атомдар, электрлік зарядталған бөлшектер немесе молекулалар болуы мүмкін) текшенің шыңдарында орналасқан. Бұл бөлшектер бірдей. Әрбір ұяшықта 1 атом бар (8 төбе × 1/8 атом=1).
- Денеге бағытталған текше. Оның алдыңғы үлгіден айырмашылығы текшенің ортасында тағы бір бөлшек бар. Әрбір жасушада заттың 2 атомы бар.
- Бет центрленген текше. Бөлшектер элементар ұяшықтың шыңдарында, сондай-ақ барлық беттердің ортасында орналасқан. Жасушалардың әрқайсысында 4 атом бар.
Бастапқы ұяшық
Егер оның бөлшектері тек тордың төбелерінде орналасса және басқа жерде жоқ болса, элементар ұяшық қарабайыр деп аталады. Оның көлемі басқа түрлермен салыстырғанда ең аз. Іс жүзінде ол жиі төмен симметриялы болып шығады (мысалы, Вигнер-Зейц ұяшығы).
Қарапайым емес жасушалар үшін көлемнің ортасында орналасқан атом оларды 2 немесе 4 бірдей бөлікке бөледі. Бет орталықтандырылған құрылымда 8 бөлікке бөлу бар. Металлографияда қарапайым ұяшық емес, элементар ұғымы қолданылады, өйткені бірінші ұяшықтың симметриясы материалдың кристалдық құрылымын толық сипаттауға мүмкіндік береді.
Белгілер
Бастауыш ұяшықтардың барлық 14 түрінің ортақ қасиеттері бар:
- олар кристалдағы ең қарапайым қайталанатын құрылымдар;
- әр тор орталығы біреуден тұрадытор түйіні деп аталатын бөлшектер;
- ұя түйіндері кристалдың геометриясын құрайтын түзу сызықтармен өзара байланысқан;
- қарсы беттер параллель;
- элементар құрылымның симметриясы бүкіл кристалдық тордың симметриясына сәйкес келеді.
Бастауыш ұяшықтың құрылымын таңдау кезінде кейбір ережелер сақталады. Оның болуы керек:
- ең кіші көлем және аумақ;
- бірдей жиектер мен олардың арасындағы бұрыштардың ең көп саны;
- тік бұрыштар (мүмкіндігінше);
- барлық кристалдық тордың симметриясын көрсететін кеңістіктік симметрия.
Дыбыс
Бастауыш ұяшықтың көлемі оның геометриялық пішініне байланысты анықталады. Кубтық сингония үшін ол үшінші дәрежеге көтерілген беттің ұзындығы (атомдардың центрден орталыққа дейінгі қашықтығы) ретінде есептеледі. Алтыбұрышты жүйе үшін көлемді төмендегі формула арқылы анықтауға болады:
мұндағы a және c ангстреммен өлшенген кристалдық тордың параметрлері.
Тәжірибеде кристалдық тордың параметрлері кейінірек қосылыстың құрылымын, атомның массасын (берілген көлемнің салмағы мен Авогадро санына негізделген) немесе оның радиусын анықтау үшін есептеледі.
