固体の構造

固体は、その三次元内部構造に基づいて、アモルファスまたは結晶のいずれかに分類されます。

溶融シリカガラスのようなアモルファス固体は、その構成粒子の内部配置が規則正しくありませんが、石英のような結晶性固体は、固体全体に構成粒子が繰り返し3次元パターンで配置されています。

結晶性固体の構造は、結晶構造の対称性を保持する最小の繰り返し単位である単位格子で表されます。

全体的な3次元パターンは結晶格子と呼ばれ、格子点と格子ベクトルで構成されています。格子ベクトルは単位セルのエッジを描き、格子点は単位セルの角、面、または中心に配置できます。

ラティス座標系は、単位セルの寸法によって定義されます。格子系には、立方晶、正方晶、斜方晶、菱面体、単斜晶系、三斜晶系、六角形の7種類があります。

単位格子内の原子の位置は、必ずしも格子点の位置と同じではありません。単位格子またはモチーフ内の原子のパターンは、多くの場合、特定の格子点に対する原子の位置に関して定義されます。

単位セル内の原子の数は、固体の充填効率、または原子間の空間ではなく原子が占める体積の量を反映しています。一般に、単位格子内の原子数が多いほど、より効率的な充填に対応します。

単位セルに割り当てられた原子は、セル内に完全に含まれていない場合があります。これらの部分的な原子を数える 1 つの方法は、角にある各原子を原子の 8 分の 1 と見なし、面上の各原子を原子の 2 分の 1 と考えることです。

あるいは、単位格子の各角に原子がある場合、1つは単位格子に割り当てられ、他の7つは無視されます。単位セルの 2 つの面のそれぞれに原子がある場合、一方は単位セルに割り当てられ、もう一方は無視されます。