Structura cristalină a materialelor

economie

Structura cristalină a materialelor poate fi definită ca organizarea regulată a atomilor în interiorul cristalelor. Această structură poate varia în funcție de tipul de material și poate influența proprietățile sale fizice și chimice. Cristalele pot fi clasificate în funcție de sistemul lor de cristalizare, ceea ce se referă la tipul de rețea cristalină pe care o are materialul. În acest articol, vom explora structura cristalină a materialelor, tipurile de sisteme cristaline și modul în care acestea influențează proprietățile materialelor.

Sistemele Cristaline

Există șapte sisteme cristaline diferite: cubul, tetraedrul, ortorombul, trigonalul, hexagonalul, monoclinicul și triclinicul. Aceste sisteme se bazează pe modul în care atomii sunt aranjați în interiorul cristalelor. Fiecare sistem cristalin are axisuri de simetrie și plane de simetrie, care sunt reprezentate prin puncte, linii și suprafețe.

Sistemul Cubic

Sistemul cubic este cel mai simplu sistem cristalin, iar toți axii au aceeași lungime și toate unghiurile dintre aceștia sunt de 90 de grade. Există trei tipuri diferite de sisteme cubice: cubicul simplu, cubicul cu față centrată și cubicul cu corp centrat. În sistemul cubic simplu, fiecare atom este așezat la colțul unui cub. În sistemul cubic cu față centrată, fiecare atom este așezat la colțul unui cub și încă unul în mijlocul feței. În sistemul cubic cu corp centrat, există un atom în centrul cubului și câte unul pe fiecare colț.

Sistemul Tetraedric

În sistemul tetraedric, există numai un singur tip de axis, cu toți unghiurile fiind de 70,5 grade. Vor fi patru vârfuri ale tetraedrului care vor fi ocupate de atomi.

Sistemul Ortorombic

Sistemul ortorombic are axisuri de simetrie asemănătoare cu cele ale unui dreptunghi. Fiecare ax este perpendicular pe celelalte două, dar pot avea lungimi diferite. Există două tipuri de fețe, una paralelă cu fiecare ax. În sistemul ortorombic, toate unghiurile vor fi de 90 de grade.

Sistemul Trigonal

Sistemul trigonal poate fi descris prin intermediul a patru axe de simetrie, dintre care trei sunt egale și celelalte două formează un unghi de 120 de grade. Există numai două tipuri de sisteme trigonale: trigonalul simplu și trigonalul romboidal.

Sistemul Hexagonal

Sistemul hexagonal este similar cu sistemul trigonal. Are trei axisuri de simetrie egale asemănătoare cu cele ale unui triunghi echilateral și un unghi de 120 de grade. Există un alt plan de simetrie care este perpendicular pe cele trei axisuri.

Sistemul Monoclinic

Sistemul monoclinic poate fi descris prin intermediul a două axisuri de simetrie, dintre care unul are aceeași lungime ca și axul tridimensional și celălalt are o lungime diferită. Aceste axisuri formează un unghi diferit de 90 de grade. Există doar un plan de simetrie care este perpendicular pe fiecare ax.

Sistemul Triclinic

Sistemul triclinic este cel mai complex sistem cristalin. Nu are nici un ax sau plan de simetrie. Toate lungimile și toate unghiurile din sistemul triclinic sunt diferite.

Proprietățile Materialelor

Structura cristalină a materialelor poate afecta proprietățile acestora, inclusiv rezistența, conductivitatea, duritatea și transparența. De exemplu, diamantele au o structură cristalină cubică și sunt foarte dure, datorită legăturilor chimice puternice între atomii lor. În contrast, metalele au tendința de a avea o structură cristalină hexagonală și sunt mai maleabile și ductile. Materia cristalină pură poate fi electric izolatoare sau conductoare, în funcție de modul în care atomii sunt aranjați în interiorul cristalelor.

Produsele farmaceutice sunt un exemplu în care structura cristalină poate afecta siguranța și eficacitatea medicamentelor. Formele cristaline diferite ale aceluiași medicament pot avea efecte diferite asupra absorbției în organism. Pentru a se asigura eficacitatea și siguranța produselor farmaceutice, este important să se cunoască structura lor cristalină.

O altă proprietate importantă a materialelor poate fi controlul dimensiunii și a formei cristalelor. Un exemplu este nanotehnologia, care este o ramură a științei și tehnologiei care se concentrează pe construirea de materiale cu dimensiuni și proprietăți precise la nivelul nanometric. Acestea sunt utilizate într-o varietate de aplicații, inclusiv în medicină, electronice și energie.

Concluzie

Structura cristalină a materialelor este foarte importantă pentru proprietățile acestora, inclusiv pentru rezistență, conductivitate, duritate și transparență. Sistemele cristaline se bazează pe modul în care atomii sunt aranjați în cristal, iar existența acestora influențează proprietățile materialelor. Cunoașterea structurii cristaline poate fi utilă în dezvoltarea de produse farmaceutice și în nanotehnologie pentru controlul proprietăților materialelor.