Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci...
Transcript of Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci...
![Page 1: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/1.jpg)
Wykład 4:Struktura krystaliczna
Wg Blicharskiego, Wstęp do materiałoznawstwa
http://webmineral.com/
![Page 2: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/2.jpg)
Komórka elementarna
![Page 3: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/3.jpg)
Geometria komórki
Dla zdefiniowania trójwymiarowej
komórki elementarnej należy podać
trzy krawędzie i trzy kąty
![Page 4: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/4.jpg)
7 układów krystalograficznychUkłady krystalograficzne są uporządkowanewedług malejącej symetrii:- w układzie regularnym (sześcian)
trzy krawędzie są równe i kąty wynoszą 90º- w układzie tetragonalnym sześcian zamieniasię w prostopadłościan, o podstawie kwadratu
-w układzie rombowym pozostaje prostopad-
łościan ale podstawa nie jest już kwadratem-układ trygonalny przypomina romb, ale w
trzech wymiarach
-układ heksagonalny ma w podstawie sześcio-
kąt foremny (komórka elementarna to 1/3 tej
podstawy)
-układ jednoskośny to zgnieciony (w jednym
kierunku) prostopadłościan-układ trójskośny jest zgnieciony w trzech
kierunkach
![Page 5: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/5.jpg)
7 układów krystalograficznychUkłady krystalograficzne są uporządkowanewedług malejącej symetrii:- w układzie regularnym (sześcian) trzy krawędzie są równe i kąty wynoszą 90º- w układzie tetragonalnym sześcian zamieniasię w prostopadłościan, o podstawie kwadratu-w układzie rombowym pozostaje prostopad-łościan ale podstawa nie jest już kwadratem-układ trygonalny przypomina romb, ale w trzech wymiarach-układ heksagonalny ma w podstawie sześcio-kąt foremny (komórka elementarna to 1/3 tej podstawy)-układ jednoskośny to zgnieciony (w jednymkierunku) prostopadłościan-układ trójskośny jest zgnieciony w trzech kierunkach
rozciąganie w 1D
zgniatanie w 1D lub 3D
rozciąganie za 2 rogi
![Page 6: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/6.jpg)
14 typów sieci
Proste struktury nie zapewniają
największego upakowania,
szczególnie w przypadku związków
chemicznych.
Możliwe jest „dodanie” do sieci
dodatkowych atomów, np. w środkusześcianu dla sieci regularnej.
Taką sieć nazywamy przestrzennie
centrowaną. Inny sposób, to doda-nie atomu na środku ściany – siećściennie centrowana.
![Page 7: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/7.jpg)
Symbole układów
![Page 8: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/8.jpg)
Simple tetragonal
Klasy krystalograficzne 0-1tetragonalny = prostopadłościan o podstawie kwadratowej
Body-centered tetragonal
The unit cell of rutile TiO2. Ti atoms are grey; O atoms
are red.
Rutyl w kwarcuhttp://en.wikipedia.org/wiki/File:[email protected]
![Page 9: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/9.jpg)
Klasy krystalograficzne (0-2):rombowy (orthorhombic)= prostopadłościan „nieregularny”
.
Przykład: aragonit
(CaCO3)
ale CaCO3 kalcyt –trygonalny
(rhombohedral)
face-centered
orthorhombic
body-centered
orthorhombic
base-centered
orthorhombicsimple orthorhombic
http://en.wikipedia.org/wiki/Orthorhombic
![Page 10: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/10.jpg)
Klasy krystalograficzne (0-a):trygonalny (trigonal, ≈rhombohedral) = sześcian skrzywiony jednakowo w 3D
α-kwarc (SiO2)
http://en.wikipedia.org/wiki/Corundum
Korund (Al2O3)
http://en.wikipedia.org/wiki/Cinnabar
Cynober (HgS)
![Page 11: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/11.jpg)
Klasy krystalograficzne (1a):jednoskośny (monoclinic)= prostopadłościan skrzywiony w 1D
Simple monoclinic (P) Centered monoclinic (C)
http://www.soes.soton.ac.uk/resources/collection/minerals/minerals/images/M18-Gypsum-vs.jpg
Gips (CaSO4)
![Page 12: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/12.jpg)
Klasy krystalograficzne (1b):trójskośny (triclinic)= prostopadłościan skrzywiony w 3D
Triclinic (a ≠ b ≠ c and α ≠ β ≠ γ
Brak osi symetrii
http://www.galleries.com/minerals/silicate/bytownit/byt-9.jpg
Plagiokiazy, np. albit
![Page 13: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/13.jpg)
Klasy krystalograficzne (6):heksagonalny = prostopadłościan o podstawie 6-kąta
Wurtzite unit cell. The gray
balls represent sulfur or
selenium atoms, and yellow
balls represent metal atoms.
Wurtzite (ZnS, FeS, CdSe)
http://en.wikipedia.org/wiki/Beryl
Three varieties of beryl:
morganite, aquamarine and heliodor
![Page 14: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/14.jpg)
Sieć a kryształ
Kryształ to coś więcej niż sama(geometryczna) sieć:
- kryształ powstaje przez wstawienie
określonych atomów do węzłów
sieci.
![Page 15: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/15.jpg)
Układ regularny: krystobalit, korund
![Page 16: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/16.jpg)
Układ heksagonalny: grafit
Struktura heksagonalna – największego
upakowania
- Wiązanie kowalencyjne
(hybrydyzacja sp2) w pierścieniach
+ wiązanie van der Waalsa (słabe)
między pierścieniami
-Dobre własności smarownicze
(poślizg płaszczyzn)
-Stopień wypełnienia przestrzeni
16.9%
![Page 17: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/17.jpg)
Wskaźniki sieciowe (położenia)
![Page 18: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/18.jpg)
Kierunki sieciowe
![Page 19: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/19.jpg)
Wskaźniki płaszczyzn (Millera)
![Page 20: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/20.jpg)
Wskaźniki płaszczyzn:
układ regularny (np. Si)
(111) (-1,1,1)
![Page 21: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/21.jpg)
Wskaźniki płaszczyzn: heksagonalny
![Page 22: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/22.jpg)
Metale
0.1332hcpZn0.1750fccPb
0.1371bccW0.1241bccFe(α)
0.1445hcpTi(α)0.1278fccCu
0.1445fccAg0.1490hcpCd
0.1246fccNi0.1431fccAl
R[nm]Strukt.MetalR [nm]Strukt.Metal
fcc = face-centered cubic; hcp = hexagonal close-packed; bcc = body-centered cubicCallister, Rethwisch
![Page 23: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/23.jpg)
Kryształ regularny: chlorek cezu
Układ regularny prosty Cl- z jonami Cs+ w lukach tetrahedrycznych =
przestrzennie centrowany (atomy centrujące – Cs)
http://pl.wikipedia.org/wiki
![Page 24: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/24.jpg)
Kryształ regularny: chlorek sodu
Układ regularny ściennie centrowany dla Cl- (zielone)
z jonami Na+ (szare) w lukach oktaedrycznych
http://pl.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3l_kamienna
![Page 25: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/25.jpg)
Kryształ regularny: diament
Układ regularny, ściennie centrowany
Kubisch flächenzentrierte Kristallstruktur (fcc) des Diamant. Jedes Kohlenstoffatom ist gleichwertig mit vier Nachbaratomen kovalent gebunden, unten links in der Zeichnung hervorgehoben.
http://de.wikipedia.org
ZnS – blenda cynkowa
(sfaleryt)
![Page 26: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/26.jpg)
System trygonalny (≈romboedryczny)
none verifiedC3rhombohedral tetartohedral
quartz, cinnabarD3trapezohedral
dolomite, ilmeniteS6rhombohedral tetartohedral
tourmaline, aluniteC3vrhombohedral hemimorphic
calcite, corundum, hematiteD3drhombohedral holohedral
examplesSchoenfliesname
http://www.msnucleus.org/membership/html/k-6/rc/minerals/1/images/rc1m03calcite.jpghttp://webmineral.com
Kalcyt CaCO4
http://www.kacha-stones.com/acatalog/_quartz_lithium_26b.jpg
Kwarc
SiO2
http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=140
![Page 27: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/27.jpg)
Kryształheksagonalny
Szmaragd Be3Al2(SiO3 )6
http://webmineral.com800px-Émeraude_(Brésil).jpg300px-National_Museum_of_Natural_History_Emeralds_2.JPG
![Page 28: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/28.jpg)
Kryształ jednoskośny
Ortoklaz KAlSi3O8
www.sciencehelpdesk.comhttp://www.thomsonminerals.com/images/JBW615CORTHOCLASENC1.jpg
![Page 29: Wykład 4: Struktura krystalicznadydaktyka.fizyka.umk.pl/ObrazyJB/BIPWM/PDF/BiWM04...14 typów sieci Proste struktury nie zapewniaj ą najwi ększego upakowania, szczególnie w przypadku](https://reader033.fdocuments.pl/reader033/viewer/2022041902/5e60ed5fe7016d7ae223ff33/html5/thumbnails/29.jpg)
cd. czeka…http://webmineral.com/crystall.shtml