11.14: Structures des solides

Les solides sont classés comme amorphes ou cristallins sur la base de leur structure tridimensionnel interne. Les solides amorphes comme le verre de silice fondue manque un arrangement interne ordonné de leurs particules constitutives, tandis que les solides cristallins comme le quartz ont leurs particules constituantes disposées dans un motif tridimensionnel répétitif dans tout le solide. La structure d'un solide cristallin est représentée par une cellule unitaire, qui est la plus petite unité répétitive de la structure cristalline qui conserve la symétrie de la structure.

Le motif tridimensionnel global est connu comme un réseau cristallin, qui est composé de points de maillage et de vecteurs de réseau. Les vecteurs de réseau délimitent les bords de la cellule unitaire, et les points de maillage peuvent être aux coins, sur les faces, ou au centre de la cellule unitaire. Les systèmes de maillage sont définis par les dimensions de l'unité cellule.

Il existe 7 types de systèmes de maillage:cubique, tétragonale, orthorhombique, rhomboédrique, monoclinique, triclinique et hexagonale. Les positions des atomes dans une maille élémentaire ne sont pas nécessairement les mêmes que ceux des points de réseau. Le motif des atomes dans la cellule unitaire, ou motif, est souvent défini en termes de localisation des atomes par rapport à un point de réseau donné.

Le nombre d'atomes dans une maille élémentaire reflète l'efficacité d'emballage du solide, ou la quantité de son volume occupé par les atomes plutôt que l'espace entre eux. Un plus grand nombre d'atomes dans la maille élémentaire correspond généralement à un conditionnement plus efficace. Les atomes affectés à une cellule unitaire peuvent ne pas être entièrement contenus dans la cellule.

Une façon de compter ces atomes partiels est de considérer chaque atome sur un coin comme un huitième d'un atome et chaque atome sur un visage comme la moitié d'un atome. Alternativement, si une cellule unitaire a un atome à chaque coin, l'un est affecté à la cellule unitaire et les sept autres sont ignorés. Si une maille élémentaire a un atome sur chacune des deux faces, l'un est affecté à la cellule unitaire et l'autre est ignoré.