Red cristalina y celda unitaria

En los sólidos cristalinos, sus partículas constituyentes tienen una disposición definida en tres dimensiones. Las posiciones de estas partículas en el cristal entre sí generalmente se representan mediante puntos. La dispensación de estos insoportables conjuntos de puntos se denomina red espacial. Las posiciones ocupadas por átomos, iones o moléculas en una red cristalina son los puntos de red de collar o sitios de red. Este artículo cubrirá la comprensión básica de la red espacial, la red bidimensional y luego la red tridimensional. Comencemos uno por uno.

Redes bidimensionales

Una red bidimensional es una distribución estacionaria de partículas constituyentes (átomos, iones o moléculas) en el plano. Hay cinco tipos de redes bidimensionales. Estos son rectángulo cuadrado, paralelogramo, rombo y red hexagonal. Estos difieren en la simetría de la disposición de los puntos. La red hexagonal tiene la disposición de puntos más simétrica, mientras que la red de paralelogramo tiene la disposición de puntos menos simétrica.

Debido a la disposición de los puntos que se repiten regularmente en una red bidimensional, es necesario describir una pequeña parte de la red para especificarla por completo. Por ejemplo, seleccione cuatro puntos en una red bidimensional y únalos para formar un paralelogramo. Esta parte más pequeña se llama celda unitaria. Se puede producir una red ideal rotando repetidamente la celda unitaria en la dirección de sus bordes una distancia igual al borde de la celda.

Una celda unitaria da la forma de toda la red. Sin embargo, se puede observar que para cualquier red dada, las celdas unitarias se pueden seleccionar de muchas maneras diferentes. Esto se debe a que una red contiene una gran cantidad de átomos y se pueden encontrar muchos puntos idénticos.

Una celda con un punto interior se llama celda unitaria enfocada. Aquellas celdas unitarias que no tienen ningún punto interno se denominan celdas unitarias primitivas.

Por lo tanto, una red bidimensional puede describirse como la especificación de la celda unitaria por las longitudes de los bordes y los ángulos entre ellos. Así, los cinco retículos bidimensionales son:

1. celosía cuadrada
2. Celosía rectangular
3. celosía de paralelogramo
4. Celosía Rómbica
5. Celosía hexagonal

Red cristalina tridimensional

Las partículas constituyentes (átomos, iones o moléculas) en un sólido cristalino tienen un arreglo tridimensional definido. Si la disposición tridimensional de las partículas constituyentes de un cristal se representa esquemáticamente representando cada partícula por puntos, la disposición se denomina red cristalina o red espacial. Una red cristalina es una disposición bien ordenada de las partículas constituyentes de un sólido cristalino en un espacio tridimensional.

Una red cristalina tridimensional es como una red bidimensional. El conjunto de puntos de red repetidos en una red cristalina se puede encontrar analizando cuidadosamente la red cristalina. Este patrón ingeminado inferior se llama celda unitaria. Una celda unitaria se puede definir como la parte repetitiva tridimensional más pequeña de la red espacial, que cuando se repite en diferentes direcciones produce una red cristalina completa.

Este patrón Ingeminado más pequeño representa el tamaño de todo el cristal. Se puede producir una red completa girando repetidamente la celda unitaria en la dirección de sus bordes desde una distancia igual al borde de la celda. Se puede pensar que los cristales consisten en un número infinito de celdas unitarias.

Red cristalina

Una disposición tridimensional regular de puntos (iones, átomos, etc.) en el espacio se denomina red cristalina. Hay 14 redes tridimensionales posibles. Estas se llaman redes de Bravais.

Características de la celosía cristalina

• Cada punto en la red cristalina se denomina punto de red o sitio de red.
• Cada punto de la red cristalina representa una partícula constituyente que puede ser un átomo, una molécula (un grupo de átomos) o un ion.
• Distribución tridimensional de puntos de red que representan una red cristalina.
• Los puntos de la red se unen mediante líneas rectas para resaltar la geometría de la red.

Celda unitaria

La celda unitaria es la parte más pequeña de la red cristalina, que cuando se repite en diferentes direcciones produce la red completa, por ejemplo, celdas unitarias primitivas y celdas unitarias concentradas.

Tipos de celdas unitarias: las celdas unitarias se pueden dividir ampliamente en dos categorías,

• Celda unitaria primitiva: en las celdas unitarias primitivas, las partículas constituyentes están presentes solo en las posiciones de las esquinas de la celda unitaria, mientras que en las celdas unitarias concentradas, una o más partículas componentes están presentes en ubicaciones distintas de las esquinas.
• Celda unitaria centrada La celda unitaria centrada se clasifica como celda unitaria centrada en el cuerpo (bcc), celda unitaria centrada en la cara (fcc), celda unitaria centrada en el extremo (ecc).

Parámetros de una celda unitaria

Una celda unitaria se caracteriza por:

• Sus dimensiones (longitud) son de forma a, b y c con tres aristas. Estos bordes pueden o no ser mutuamente perpendiculares.
• ángulos α, ß y γ entre el par de aristas. El ángulo α está entre los bordes b y c, el ángulo ß está entre los bordes c y a y el ángulo γ está entre los bordes a y b. Así, una celda unitaria se caracteriza por seis parámetros, a, b, c, α, ß y γ. La red cristalina completa se puede obtener expandiendo la celda unitaria en las tres direcciones.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Cuáles son las características de esta celda unitaria?

Responder: 

La celda más conveniente es la celda unitaria más pequeña que tiene una simetría de red perfecta.

• Para redes cuadradas, rectangulares y de paralelogramos, las celdas unitarias elegidas son cuadradas, rectangulares y paralelogramos respectivamente.
• Para una red hexagonal, la celda unitaria es un rombo con un ángulo de 60°.
• Para una red de rombos, generalmente se elige una celda unitaria rectangular con un punto interior.

Pregunta 2: ¿Qué red sólida es excepcionalmente buena conductora de electricidad? 

Responder:

El grafito, una red sólida, es un buen conductor de electricidad.

Pregunta 3. ¿Cómo se relacionan la celda unitaria y la red espacial?

Responder: 

La red espacial se obtiene repitiendo la celda unitaria en tres dimensiones. La disposición espacial, el muñón y la densidad de la celda unitaria y la red espacial son equivalentes.

Pregunta 3: Elija los impares de los siguientes conjuntos: Azufre, Argón, Co ₂ sólido , Diamante, SIC, Cuarzo, BaO, Grafito

Responder:

Diamante porque todos los demás sólidos moleculares y BaO porque todos son sólidos covalentes.

Pregunta 4: ¿Cuál es la diferencia entre el vidrio y el cuarzo, mientras que ambos están hechos de SiO ₄ , tetraédrico? ¿Bajo qué condiciones se puede convertir el cuarzo en vidrio?

Responder: 

El vidrio es un sólido amorfo mientras que el cuarzo es un sólido cristalino. Cuando el cuarzo se derrite y luego se enfría rápidamente, el cuarzo se convierte en vidrio. 

Pregunta 5: Si rompe un pedazo de un cubo, ¿qué diferencia esperaría ver en el comportamiento del vidrio y el cloruro de sodio?

Responder:

El vidrio (un sólido amorfo) se romperá de manera irregular, generalmente en forma curva porque sus moléculas constituyentes no están dispuestas en un patrón ordenado. Como sustituto, el cloruro de sodio (sólido iónico bronceado) romperá todas las superficies planas paralelas a las caras del cubo porque los planos de sus iones constituyentes son paralelos a las caras del cubo cristalino.