Ô ĐƠN VỊ: THUỘC TÍNH, HẰNG SỐ MẠNG VÀ KIỂU - HÓA HỌC - 2026

Ô đơn vị là một vùng hoặc không gian ảo đại diện cho biểu thức tối thiểu của một tổng thể; rằng trong trường hợp hóa học, toàn bộ sẽ là một tinh thể bao gồm các nguyên tử, ion hoặc phân tử, được sắp xếp theo một mô hình cấu trúc.

Ví dụ thể hiện khái niệm này có thể được tìm thấy trong cuộc sống hàng ngày. Đối với điều này, cần phải chú ý đến các đối tượng hoặc bề mặt thể hiện một trật tự lặp lại nhất định của các phần tử của chúng. Một số tranh ghép, phù điêu, trần nhà, tấm và hình nền, có thể bao gồm các thuật ngữ chung là những gì được hiểu bởi ô đơn vị.

Các tế bào đơn vị giấy của mèo và dê. Nguồn: Hanna Petruschat (WMDE).

Để minh họa rõ ràng hơn, chúng tôi có hình ảnh ở trên có thể được sử dụng làm hình nền. Trong đó mèo và dê xuất hiện với hai giác quan thay thế nhau; mèo nằm thẳng hoặc lộn ngược, và dê nằm úp hoặc ngửa.

Những con mèo và con dê này thiết lập một chuỗi cấu trúc lặp đi lặp lại. Để tạo ra toàn bộ tờ giấy, chỉ cần sử dụng các chuyển động tịnh tiến là đủ để tái tạo ô đơn vị trên bề mặt đủ số lần.

Các ô đơn vị có thể được biểu thị bằng các hộp màu xanh lam, xanh lục và đỏ. Bất kỳ ai trong số ba điều này đều có thể được sử dụng để nhận vai; nhưng, cần phải di chuyển chúng theo trí tưởng tượng dọc theo bề mặt để tìm hiểu xem chúng có tái tạo cùng một chuỗi được quan sát trong ảnh hay không.

Bắt đầu với ô màu đỏ, sẽ đánh giá cao rằng nếu ba cột (của mèo và dê) được di chuyển sang trái, hai con dê sẽ không còn xuất hiện ở phía dưới mà chỉ còn một. Do đó, nó sẽ dẫn đến một chuỗi khác và không thể được coi là một ô đơn vị.

Trong khi nếu họ di chuyển hai hộp, màu xanh lam và xanh lục theo cách tưởng tượng thì sẽ thu được cùng một trình tự của tờ giấy. Cả hai đều là ô đơn vị; tuy nhiên, hộp màu xanh lam tuân theo định nghĩa nhiều hơn, vì nó nhỏ hơn hộp màu xanh lá cây.

Thuộc tính ô đơn vị

Định nghĩa riêng của nó, ngoài ví dụ vừa giải thích, làm rõ một số thuộc tính của nó:

-Nếu chúng chuyển động trong không gian, bất kể hướng nào thì sẽ thu được tinh thể rắn hoặc tinh thể hoàn chỉnh. Điều này là do, như đã đề cập với mèo và dê, chúng tái tạo trình tự cấu trúc; bằng với phân bố không gian của các đơn vị lặp lại.

-Chúng phải nhỏ nhất có thể (hoặc chiếm ít thể tích) so với các tùy chọn ô có thể có khác.

-Chúng thường đối xứng. Ngoài ra, tính đối xứng của nó được phản ánh theo nghĩa đen trong các tinh thể của hợp chất; nếu ô đơn vị của muối là lập phương, tinh thể của nó sẽ là lập phương. Tuy nhiên, có những cấu trúc tinh thể được mô tả như những ô đơn vị với hình dạng méo mó.

-Chúng chứa các đơn vị lặp đi lặp lại, có thể được thay thế bằng các điểm, từ đó tạo nên cái được gọi là mạng tinh thể trong ba chiều. Trong ví dụ trước, mèo và dê đại diện cho các điểm mạng, được nhìn từ một mặt phẳng cao hơn; nghĩa là, hai chiều.

Số đơn vị lặp lại

Các đơn vị lặp lại hoặc các điểm mạng của các ô đơn vị duy trì cùng một tỷ lệ các hạt rắn.

Nếu bạn đếm số mèo và số dê trong ô màu xanh, bạn sẽ có hai con mèo và con dê. Tương tự đối với hộp màu xanh lá cây và hộp màu đỏ (ngay cả khi người ta đã biết rằng nó không phải là một ô đơn vị).

Giả sử chẳng hạn, mèo và dê lần lượt là nguyên tử G và C (một mối hàn động vật lạ). Vì tỷ lệ của G so với C là 2: 2 hoặc 1: 1 trong ô màu xanh lam, nên có thể yên tâm rằng chất rắn sẽ có công thức GC (hoặc CG).

Khi chất rắn có cấu trúc đặc hơn hoặc ít hơn, như xảy ra với muối, kim loại, oxit, sunfua và hợp kim, trong các ô đơn vị không có đơn vị lặp lại toàn bộ; nghĩa là, có các phần hoặc các phần của chúng, cộng lại lên đến một hoặc hai đơn vị.

Đây không phải là trường hợp của GC. Nếu vậy, hộp màu xanh lam sẽ "chia" mèo và dê thành hai (1 / 2G và 1 / 2C) hoặc bốn phần (1 / 4G và 1 / 4C). Trong các phần tiếp theo, chúng ta sẽ thấy rằng trong các ô đơn vị này, các điểm lưới được phân chia thuận tiện theo cách này và cách khác.

Hằng số mạng nào xác định một ô đơn vị?

Các ô đơn vị trong ví dụ GC là hai chiều; tuy nhiên, điều này không áp dụng cho các mô hình thực xem xét cả ba chiều. Do đó, các hình vuông hoặc hình bình hành, được biến đổi thành các hình bình hành. Bây giờ, thuật ngữ "tế bào" có ý nghĩa hơn.

Kích thước của các ô này hoặc các ô song song phụ thuộc vào độ dài các cạnh và góc tương ứng của chúng.

Trong hình dưới, chúng ta có góc phía sau phía dưới của hình bình hành, bao gồm các cạnh a, b và c, và các góc α, β và γ.

Các tham số của một ô đơn vị. Nguồn: Gabriel Bolívar.

Như có thể thấy, a dài hơn b và c một chút. Ở trung tâm có một hình tròn chấm chấm để chỉ các góc α, β và γ, giữa ac, cb và ba, tương ứng. Đối với mỗi ô đơn vị, các tham số này có giá trị không đổi và xác định tính đối xứng của nó và của phần còn lại của tinh thể.

Áp dụng một số trí tưởng tượng một lần nữa, các tham số hình ảnh sẽ xác định một ô giống hình khối được kéo dài ra trên cạnh của nó a. Do đó, các ô đơn vị phát sinh với độ dài và góc cạnh khác nhau của chúng, cũng có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau.

Các loại

14 mạng Bravais và bảy hệ tinh thể cơ bản. Nguồn: Người tải lên ban đầu là Angrense tại Wikipedia tiếng Bồ Đào Nha.

Lưu ý bắt đầu với hình ảnh phía trên các đường chấm trong các ô đơn vị: chúng chỉ ra góc phía sau thấp hơn, như vừa giải thích. Câu hỏi sau có thể được đặt ra, đâu là điểm mạng tinh thể hoặc đơn vị lặp lại? Mặc dù chúng tạo ấn tượng sai rằng các ô trống, câu trả lời nằm ở các đỉnh của chúng.

Các ô này được tạo ra hoặc được chọn theo cách mà các đơn vị lặp lại (điểm xám của hình ảnh) nằm ở các đỉnh của chúng. Tùy thuộc vào giá trị của các tham số được thiết lập trong phần trước, hằng số cho mỗi ô đơn vị, bảy hệ tinh thể được suy ra.

Mỗi hệ tinh thể có một ô đơn vị riêng; cái thứ hai xác định cái đầu tiên. Trong hình trên có bảy hộp, tương ứng với bảy hệ tinh thể; hay nói một cách tóm tắt hơn là mạng lưới kết tinh. Vì vậy, ví dụ, một ô đơn vị khối tương ứng với một trong các hệ tinh thể xác định mạng tinh thể lập phương.

Theo hình ảnh, các hệ thống hoặc mạng lưới tinh thể là:

-Cubic

-Tragonal

- Thống kinh

-Hình lục giác

- Phòng khám bệnh

-Triclinic

-Trigonal

Và trong những hệ thống tinh thể này nảy sinh những hệ thống khác tạo nên mười bốn mạng Bravais; rằng trong số tất cả các mạng tinh thể, chúng là mạng cơ bản nhất.

Khối

Trong một hình lập phương, tất cả các cạnh và góc của nó bằng nhau. Do đó, trong ô đơn vị này, điều sau là đúng:

α = β = γ = 90º

Có ba ô đơn vị lập phương: đơn giản hoặc nguyên thủy, căn giữa (bcc) và căn giữa (fcc). Sự khác biệt nằm ở cách các điểm được phân bố (nguyên tử, ion hoặc phân tử) và số lượng của chúng.

Tế bào nào trong số các tế bào này nhỏ gọn nhất? Khối có thể tích bị chiếm nhiều hơn bởi các điểm: khối lập phương có tâm ở các mặt. Lưu ý rằng nếu chúng ta thay thế các dấu chấm cho mèo và dê ngay từ đầu, chúng sẽ không bị giới hạn trong một ô duy nhất; chúng sẽ thuộc về và sẽ được chia sẻ bởi một số. Một lần nữa, nó sẽ là các phần của G hoặc C.

Số đơn vị

Nếu mèo hoặc dê ở các đỉnh, chúng sẽ được chia sẻ bởi 8 ô đơn vị; nghĩa là, mỗi ô sẽ có 1/8 G hoặc C. Nối hoặc tưởng tượng 8 hình khối, trong hai cột mỗi hàng hai hàng, để hình dung nó.

Nếu mặt mèo hoặc mặt dê, chúng sẽ chỉ được chia sẻ bởi 2 ô đơn vị. Để xem nó, chỉ cần đặt hai hình khối lại với nhau.

Mặt khác, nếu con mèo hoặc con dê ở giữa khối lập phương, chúng sẽ chỉ thuộc về một ô đơn vị duy nhất; Điều tương tự cũng xảy ra với các hộp trong hình ảnh chính, khi khái niệm được đề cập.

Như đã nói ở trên, trong một ô đơn vị hình khối đơn giản có một đơn vị hoặc điểm lưới, vì nó có 8 đỉnh (1/8 x 8 = 1). Đối với ô lập phương có tâm trong phần thân có: 8 đỉnh bằng một nguyên tử và một điểm hoặc đơn vị ở tâm; do đó, có hai đơn vị.

Và đối với ô lập phương tâm mặt có: 8 đỉnh (1) và sáu mặt, trong đó một nửa của mỗi điểm hoặc đơn vị được chia sẻ (1/2 x 6 = 3); do đó, nó có bốn đơn vị.

Tetragonal

Các nhận xét tương tự có thể được thực hiện liên quan đến ô đơn vị của hệ tứ giác. Các thông số cấu trúc của nó như sau:

α = β = γ = 90º

Orthorhombic

Các tham số cho ô trực thoi là:

α = β = γ = 90º

Phòng khám đa khoa

Các thông số cho tế bào đơn tà là:

α = γ = 90 °; β ≠ 90º

Triclinic

Các tham số cho tế bào triclinic là:

α ≠ β ≠ γ ≠ 90º

Lục giác

Các tham số cho ô lục giác là:

α = β = 90 °; γ ≠ 120º

Tế bào thực sự tạo thành một phần ba của một hình lăng trụ lục giác.

Tam giác

Và cuối cùng, các tham số cho ô tam giác là:

α = β = γ ≠ 90º

Người giới thiệu

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học. (Xuất bản lần thứ 8). Học CENGAGE P 474-477.
2. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ. (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
3. Wikipedia. (2019). Tế bào nguyên thủy. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
4. Bryan Stephanie. (2019). Ô đơn vị: Tham số mạng & cấu trúc khối. Học. Phục hồi từ: study.com
5. Trung tâm tài nguyên học thuật. (sf). Các cấu trúc tinh thể. . Viện Công Nghệ lllinois. Được khôi phục từ: web.iit.edu
6. Belford Robert. (Ngày 7 tháng 2 năm 2019). Mạng tinh thể và ô đơn vị. Hóa học Libretexts. Được khôi phục từ: chem.libretexts.org