Co to jest struktura krystaliczna?

Wiele ciał stałych i niektóre krystaliczne ciecze mają regularne, powtarzające się, trójwymiarowe rozmieszczenie atomów znane jako struktura krystaliczna lub krystaliczna sieć. W przeciwieństwie do tego, amorficzna substancja stała jest rodzajem stałego materiału, takiego jak szkło, w którym brakuje tak powtarzającej się struktury dalekiego zasięgu. Wiele właściwości fizycznych, optycznych i elektrycznych krystalicznych stałych lub cieczy jest ściśle związanych ze strukturą krystaliczną. Powtarzające się jednostki krystalicznej struktury, które składają się z małych pudełek lub innych trójwymiarowych kształtów, są określane jako „komórki”. Wiele z tych komórek jest zgrupowanych razem w powtarzającej się, uporządkowanej strukturze w celu tworzenia ogólnej struktury.

Struktura krystaliczna Materiał krystalicznych może wpływać na wiele ogólnych właściwości tego materiału. Jest to na przykład jeden z głównych czynników decydujących wpływających na właściwości optyczne materiału. Struktura krystaliczna również znacząco wpływa na reaktywność materiału krystalicznego, ponieważ określa aRargancja reaktywnych atomów na zewnętrznych krawędziach i twarzach krystalicznej stałej lub cieczy. Inne ważne cechy materiałowe, w tym właściwości elektryczne i magnetyczne niektórych materiałów, są również określane głównie przez strukturę krystaliczną.

Mineralogists, krystalografowie, chemicy i fizycy często badają materiały krystaliczne w warunkach laboratoryjnych. Niektóre proste aspekty struktur krystalicznych można określić na podstawie prostych pomiarów geometrycznych, ale różne metody oparte na dyfrakcji promieni rentgenowskich, neutronów, elektronów lub innych cząstek pozwalają na znacznie łatwiejsze i dokładniejsze określenie struktury. Niektórzy badacze zajmują się określeniem struktury danego materiału krystalicznego, podczas gdy inni są bardziej zainteresowani ustaleniem, w jaki sposób ta struktura łączy się z innymi właściwościami materiału. Jeszcze inni badacze są zainteresowani znalezieniem przydatnych aplikacjiW przypadku różnych materiałów opartych na ich strukturach, a niektórzy nawet próbują syntetyzować nowe krystaliczne ciałę stałe i ciecze na podstawie oczekiwanych właściwości ich pożądanych struktur.

Należy zauważyć, że chociaż teoretyczne krystaliczne materiały składają się z idealnej i spójnej serii powtarzanych jednostek, prawdziwe kryształy mają tendencję do wad. Te wady są w większości przypadków po prostu nieprawidłowości w regularnej strukturze krystalicznej. W niektórych przypadkach dzieje się tak, gdy jeden atom zajmuje inne miejsce w danej strukturze krystalicznej niż normalnie. Różne właściwości tego atomu mogą mieć znaczący wpływ na sposób, w jaki jednostki strukturalne kryształów rozmieszczają się wokół niego. Podobnie wady lub nieprawidłowości rzeczywistych kryształów mogą mieć znaczący wpływ na ogólne właściwości materiału krystalicznego.