Двенадцатый класс
  1. Твердое состояние  1.1. Классификация твердых тел  1.2. Кристаллическая решетка и элементарная ячейка  1.3. Эффективность упаковки  1.4. Density of unit cell  1.5. Несовершенства в твердых телах (дефекты точек и линий)  1.6. Электрические свойства твердых тел (проводники, изоляторы и полупроводники)  1.7. Магнитные свойства твердых тел (диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные материалы)
  2. Раствор  2.1. Типы растворов (однородные и неоднородные)  2.2. Выражение концентрации растворов (массовая %, объемная %, молярность, моляльность, нормальность, мольная доля)  2.3. Растворимость твердых веществ и газов в жидкостях (Закон Генри)  2.4. Закон Рауля и идеальные и неидеальные растворы  2.5. Свойства синдрома  2.6. Аномальная молярная масса и фактор Вант-Гоффа
  3. Электрохимия  3.1. Электрохимические клетки (гальванические и электролитические клетки)  3.2. Гальванический элемент и ЭДС элемента  3.3. Стандартный электродный потенциал и электрохимический ряд  3.4. Уравнение Нернста и его приложения  3.5. Проводимость и электролитические ячейки (удельная, молярная и эквивалентная проводимость)  3.6. Закон Кольрауша и его приложения  3.7. Батарейки (первичные и вторичные элементы)  3.8. Коррозия и ее предотвращение
  4. Химическая кинетика  4.1. Скорость химической реакции  4.2. Факторы, влияющие на скорость реакции (концентрация, температура, катализатор, поверхность)  4.3. Порядок и молекулярность реакции  4.4. Интегрированные уравнения скорости (нулевого, первого и второго порядка)  4.5. Период полураспада реакции  4.6. Теория столкновений и энергия активации  4.7. Уравнение Аррениуса и его применения
  5. Поверхностная химия  5.1. Адсорбция и её виды (Физическая адсорбция и Хемосорбция)  5.2. Катализ и его виды (гомогенный и гетерогенный)  5.3. Коллоиды и их свойства (эффект Тиндаля, броуновское движение, коагуляция)  5.4. Эмульсии и гели  5.5. Применение коллоидов
  6. Общие принципы и процессы разделения элементов  6.1. Присутствие металлов и минералов  6.2. Обогащение руд (гравитационное разделение, флотация, магнитная сепарация)  6.3. Извлечение сырья (обжиг, кальцинация, восстановление)  6.4. Термодинамические и электрохимические принципы металлургии  6.5. Рафинирование металлов
  7. Элементы p-блока  7.1. Элементы группы 15 (азот и фосфор)  7.2. Элементы группы 16 (Кислород, Сера и их Соединения)  7.3. Элементы группы 17 (Галогены и их соединения)  7.4. Элементы группы 18  7.5. Свойства и тенденции в элементах p-блока  7.6. Важные соединения p-блока элементов (аммиак, фосфин, серная кислота, хлороводородная кислота)  7.7. Интергалогенные соединения и их приложения
  8. d-элементы и f-элементы  8.1. Общие свойства переходных металлов  8.2. Свойства внутризонных переходных металлов (лантаноиды и актиноиды)  8.3. Лантаноидное и актиноидное сжатие  8.4. Координационная химия элементов d-блока
  9. Координационные соединения  9.1. Теория Вернера и современные концепции  9.2. Координационное число и тип лиганда  9.3. Номенклатура координационных соединений  9.4. Изомерия (геометрическая и оптическая) в координационных соединениях  9.5. Связь в координационных соединениях (Теория валентных связей и Теория кристаллического поля)  9.6. Стабильность и применение координационных соединений в медицине и промышленности
  10. Галоалканы и галоарены  10.1. Классификация и номенклатура галогеналканов и галогенаренов  10.2. Физические и химические свойства галоалканов и галоаренов  10.3. Механизм нуклеофильных замен (SN1 и SN2)  10.4. Использование и экологические эффекты (истощение озонового слоя, CFCs)
  11. Алкоголь, фенол и эфир  11.1. Строение и классификация спиртов, фенолов и эфиров  11.2. Получение и свойства спиртов  11.3. Получение и свойства фенола  11.4. Получение и свойства эфиров  11.5. Химические реакции и использования
  12. Aldehydes, ketones and carboxylic acids  12.1. Структура и номенклатура в альдегидах, кетонах и карбоновых кислотах  12.2. Подготовка и свойства альдегидов и кетонов  12.3. Химические реакции в альдегидах, кетонах и карбоновых кислотах (нуклеофильное присоединение, окисление и восстановление)  12.4. Приготовление и свойства карбоновых кислот  12.5. Химические реакции и использование карбоновых кислот
  13. Органические соединения, содержащие азот  13.1. Амины (классификация, структура, основность)  13.2. Подготовка и свойства аминов  13.3. Реакции аминов (Диазотирование, Реакция карбиламинов)  13.4. Диазониевые соли и их применение в лакокрасочной промышленности
  14.1. Углеводы (классификация и свойства)  14.2. Белки (Структура и Функция)  14.3. Ферменты (Механизм и Функция)  14.4. Nucleic acids (DNA and RNA)  14.5. Витамины и гормоны
  15. Полимеры  15.1. Классификация полимеров (Добавление, Конденсация, Сополимеры)  15.2. Типы полимеризации (свободнорадикальная, ионная, конденсационная)  15.3. Важные полимеры и их применение  15.4. Биодеградируемые и небиодеградируемые полимеры
  16. Химия в повседневной жизни  16.1. Лекарства и их классификация (анальгетики, жаропонижающие, антибиотики, антациды)  16.2. Химические вещества в пище и косметике (консерванты, искусственные подсластители, антиоксиданты)  16.3. Средства для очистки и моющие средства (мыла, синтетические моющие средства, поверхностно-активные вещества)  16.4. Экологическая химия (Загрязнение, Зеленая химия, Устойчивое развитие)

Двенадцатый класс → Твердое состояние ↓


Кристаллическая решетка и элементарная ячейка


В области химии твердого тела важно понимать строение твердых веществ. Одним из основных понятий, объясняющих эту структуру твердых тел, являются кристаллическая решетка и элементарная ячейка. Эти концепции предоставляют систематический метод для описания упорядоченного и трехмерного расположения атомов или молекул внутри кристаллического твердого тела. Эта дискуссия подробно рассматривает эти две важные структуры.

Что такое кристаллическая решетка?

Кристаллическая решетка — это упорядоченное и периодическое расположение атомов или молекул в твердом теле. Она простирается во всех направлениях и образует повторяющийся узор. Представьте город, увиденный с высоты: улицы, здания и площади расположены в регулярном и повторяющемся порядке. Подобным образом атомы в кристалле расположены в регулярной и повторяющейся манере.

Кристаллическую решетку можно представить как бесконечный массив точек в пространстве, где каждая точка имеет аналогичное окружение с соседями. Эта симметрия и повторяемость определяют уникальные характеристики кристаллических материалов.

    
    <svg width="200" height="200" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
        <rect x="10" y="10" width="20" height="20" fill="lightgrey" />
        <rect x="40" y="10" width="20" height="20" fill="lightgrey" />
        <rect x="70" y="10" width="20" height="20" fill="lightgrey" />
        <rect x="10" y="40" width="20" height="20" fill="lightgrey" />
        <rect x="40" y="40" width="20" height="20" fill="lightgrey" />
        <rect x="70" y="40" width="20" height="20" fill="lightgrey" />
        <rect x="10" y="70" width="20" height="20" fill="lightgrey" />
        <rect x="40" y="70" width="20" height="20" fill="lightgrey" />
        <rect x="70" y="70" width="20" height="20" fill="lightgrey" />
    </svg>

Характеристики кристаллических решеток

Каждая точка в кристаллической решетке называется узловой точкой, и это может быть атом, молекула или ион. Вся структура кристалла состоит из бесчисленного количества таких узловых точек. Учитывая повторяющийся характер, важны следующие свойства регулярности и периодичности:

  • Симметрия: Кристаллические решетки демонстрируют симметрию, где некоторые их части отражают другие части или вращаются вокруг оси.
  • Повторяемость: Узор повторяется с регулярными интервалами в трех измерениях.
  • Геометрия: Регулярность расположения часто приводит к геометрическим формам, позволяя науке легко визуализировать и изучать их.

Что такое элементарная ячейка?

Наименьшая повторяющаяся часть кристаллической решетки называется элементарной ячейкой. Проще говоря, если вы можете найти часть в головоломке, которая при многократном повторении образует всю головоломку, то это похоже на элементарную ячейку в кристалле. Путем повторения и выравнивания элементарной ячейки в разных измерениях можно образовать полную кристаллическую решетку.

Элементарная ячейка определяется своими параметрами решетки, которые включают:

  • Константы решетки: Это длины ребер элементарной ячейки, обозначаемые a, b и c.
  • Межосевые углы: Эти углы существуют между ребрами. Они обозначаются α (альфа), β (бета) и γ (гамма).

Типы элементарных ячеек

Элементарные ячейки широко классифицируются на различные типы в зависимости от симметрии и длины осей. Существует три основных типа:

  • Простая элементарная ячейка: Атомы присутствуют только в углах элементарной ячейки.
  • Объемно-центрированная элементарная ячейка: Дополнительный атом присутствует в центре элементарной ячейки вместе с атомами, расположенными в углах.
  • Поверхностно-центрированная элементарная ячейка: В дополнение к угловым атомам дополнительные атомы присутствуют в центре каждой грани элементарной ячейки.

Понимание кристаллических систем

Каждая кристаллическая система образуется комбинацией элементарных ячеек, которые могут проявлять различную симметрию и занимать различные позиции в решетке. Заданные узоры, согласно которым элементарные ячейки могут быть расположены, известны как кристаллические системы, и существует семь таких систем:

  • Триклиническая: Наиболее распространенная кристаллическая система, в которой все оси имеют разную длину, а все углы не равны 90 градусам.
  • Моноклинная: Две оси имеют одинаковую длину, но два угла равны 90 градусам, а третий угол отличается.
  • Орторомбическая: все оси имеют разную длину, но все углы составляют 90 градусов.
  • Тетрагональная: две оси имеют одинаковую длину, а углы постоянно составляют 90 градусов.
  • Кубическая: Самая распространенная и простая, все оси одинаковой длины, углы составляют 90 градусов.
  • Гексагональная: Два измерения равной длины перпендикулярны, а третье составляет другой угол.
  • Ромбическая: Все стороны равны, но ни одна из них не составляет прямого угла.

Визуализация кристаллической структуры

Визуализация кристаллов становится легче, когда мы разбиваем их на эти помеченные геометрические формы. Рассмотрим некоторые двумерные визуальные диаграммы:

    
    <svg width="200" height="200" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
        <circle cx="20" cy="20" r="10" fill="lightgrey" /> 
        <circle cx="60" cy="20" r="10" fill="lightgrey" />
        <circle cx="100" cy="20" r="10" fill="lightgrey" />
        <circle cx="20" cy="60" r="10" fill="lightgrey" />
        <circle cx="60" cy="60" r="10" fill="lightgrey" />
        <circle cx="100" cy="60" r="10" fill="lightgrey" />
        <circle cx="20" cy="100" r="10" fill="lightgrey" />
        <circle cx="60" cy="100" r="10" fill="lightgrey" />
        <circle cx="100" cy="100" r="10" fill="lightgrey" />
    </svg>

Важность кристаллических решеток и элементарных ячеек

Понимание кристаллических решеток и элементарных ячеек важно по нескольким причинам:

  • Предсказательные возможности: Они помогают предсказывать свойства материалов, такие как прочность, проводимость, оптические свойства и др.
  • Важность для материаловедения: Их изучение чрезвычайно важно в материаловедении и разработке новых материалов с уникальными свойствами.
  • Изучение структуры твердых тел вытекает из этих двух основных понятий: основы химии и физики.

Заключение

Обширное изучение кристаллических решеток и элементарных ячеек в химии раскрывает упорядоченный и организованный мир на атомном уровне в твердых телах. Эти базовые структуры объясняют, как природа великолепно организует атомы для формирования структур, начиная с простых, таких как соль, и заканчивая сложными, такими как кристаллы. Понимание этих основ открывает путь к сложным исследованиям в области физики, делая возможными достижения в области технологий и промышленности.


Двенадцатый класс → 1.2


U
username
0%
завершено в Двенадцатый класс

← Предыдущий (1.1)
Классификация твердых тел
Следующий (1.3) →
Эффективность упаковки

Комментарии 



Кристаллическая решетка и элементарная ячейка

https://www.chemistryelite.com/g12/1.2?ceal=ru