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11.14:

고체의 구조

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Chemistry
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Structures of Solids

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고체는 그의 3차원 내부 구조에 따라 무정형 또는 결정체로 분류됩니다. 용융 실리카 유리와 같은 무정형 고체는 구성 입자의 질서있는 내부 배열이 부족한 반면 석영과 같은 결정 고체는 고체 전체에 걸쳐 반복되는 3차원 패턴으로 배열된 구성 입자를 가지고 있습니다. 결정 고체의 구조는 구조의 대칭성을 유지하는 결정 구조의 장 작은 반복 단위인 단위 세포로 표현됩니다.전체적인 3차원 패턴을 격자점과 격자 벡터로 구성된 결정 격자라고 합니다. 격자 벡터는 단위 세포의 가장자리를 나타내며 격자점은 단위 세포의 모서리 면 또는 중심에 있을 수 있습니다. 격자 체계는 단위 세포의 치수에 의해 정의됩니다.격자 체계에는 입방체, 사방체, 직교체 능면체, 단사체, 삼사체, 육방체의 일곱 가지 종류가 있습니다. 단위 세포에서 원자의 위치는 격자점의 위치와 반드시 동일하지는 않습니다. 단위 셀에 있는 원자의 패턴 또는 모티브는 대체로 주어진 격자점에 상대적인 원자의 위치를 기준으로 정의됩니다.단위 세포의 원자 수는 원자 사이의 공간이 아니라 고체의 패킹 효율성 또는 원자가 차지하는 부피의 양을 반영합니다. 단위 세포 내 원자 수가 많을수록 일반적으로 더 효율적인 패킹을 보장합니다. 단위 세포에 할당된 원자는 세포 내에 완전히 포함되어 있지 않을 수 있습니다.이러한 부분 원자를 계수하는 한 가지 방법은 구석에 있는 각각의 원자를 원자의 8분의 1로 면에 있는 각 원자를 원자의 1/2로 간주하는 것입니다. 또는 단위 세포의 각 모서리에 원자가 있는 경우 한 원자는 단위 세포에 할당되고 나머지 7개는 무시합니다. 단위 세포의 두 면 각각에 하나의 원자가 있는 경우 하나는 단위 세포에 할당하고 다른 하나는 무시합니다.

11.14:

고체의 구조

원자, 이온 또는 분자가 명확한 반복 패턴으로 배열되는 고체는 결정성 고체로 알려져 있다. 금속 및 이온 화합물은 일반적으로 주문된 결정성 고체를 형성합니다. 결정체 고체는 동일한 유형의 각 원자 또는 분자가 동일한 힘 또는 에너지로 제자리에 고정되어 있기 때문에 정확한 용융 온도를 갖는다. 주문된 내부 구조가 부족하고 무작위로 배치되는 비정질 고체 또는 비결정 성 고체 (또는 때로는 안경). 큰 분자로 구성 되는 물질, 또는 그의 움직임이 더 제한 되는 분자의 혼합물, 종종 비정질 고체형성. 비정질 물질은 분자의 구조적 비 동등성으로 인해 온도 범위에서 점진적인 연화를 겪습니다. 비정질 물질이 가열되면 가장 약한 분자 간 어트랙션이 먼저 깨집니다. 온도가 더 높아짐에 따라 더 강한 어트랙션이 깨집니다.

단위 셀

결정성 고체의 구조는 가장 가장 간단한 반복 장치에 의해 설명된다, 그 단위셀이라고. 단위 셀은 원자 또는 이온의 위치를 나타내는 격자 점으로 구성됩니다. 전체 구조는 그림 1에 도시된 바와 같이 이 단위 셀이 3차원으로 반복되는 것으로 구성됩니다.

Image1

그림 1. 격자점이 적색으로 표시된 단위 셀 및 결정 격자.

일반적으로 단위 셀은 도 2에 도시된 바와 같이 3개의축(a, bc)과각도(α, βγ)의길이에 의해 정의된다. 축은 공간 격자의 점 사이의 길이로 정의됩니다.

Image2

그림 2. 단위 셀은축(a, bc)과각도(α, βγ)에의해 정의됩니다.

7개의 다른 격자 시스템이 있습니다, 그 중 일부는 격자의 둘 이상의 모형이, 14개의 다른 단위 세포의 총을 위해 있습니다.

시스템 각도
입방 α = β = γ = 90° a = b = c
테트라고날 α = β = γ = 90° a = bc
오토옴빅 α= β = γ = 90° a bc
모노클리닉 α = γ = 90°;  β ≠ 90° a bc
트라이클리닉 αβ γ ≠ 90°≠ γ a bc

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 10.6: 결정 성 고체의 격자 구조에서 적용됩니다.