1. Elektrostatiska interaktioner:
* motsatta avgifter lockar: Positivt laddade katjoner och negativt laddade anjoner lockar varandra starkt och utgör grunden för kristallstrukturen.
* som avgifter avvisar: Avslag mellan joner med samma laddning förhindrar dem från att ockupera angränsande positioner.
2. Förpackningseffektivitet:
* Närmaste förpackning: Joner tenderar att ordna sig på ett sätt som maximerar förpackningstätheten och minimerar tomt utrymme.
* Koordinationsnummer: Detta hänvisar till antalet närmaste grannjoner av motsatt laddning kring en given jon. Koordinationsnumret påverkas av jonernas relativa storlekar.
3. Kristallgitter:
* Enhetscell: Den minsta upprepande enheten för kristallstrukturen kallas enhetscellen. Hela kristallen kan byggas upp genom att upprepa denna enhetscell i tre dimensioner.
* bravais -gitter: Det finns 14 distinkta Bravais-gitter som beskriver alla möjliga tredimensionella arrangemang av punkter.
* rymdgrupper: Den fullständiga symmetrin för en kristall beskrivs av sin rymdgrupp, som inkluderar Bravais -gitteret och arrangemanget av atomer i enhetscellen.
Vanliga kristallstrukturer:
* Simple Cubic: Varje jon är omgiven av sex närmaste grannar med motsatt laddning.
* ansiktscentrerad kubik (FCC): Varje jon är omgiven av tolv närmaste grannar. Detta är en mycket vanlig struktur för metaller.
* kroppscentrerad kubik (BCC): Varje jon är omgiven av åtta närmaste grannar.
* hexagonal närapackad (HCP): Varje jon är omgiven av tolv närmaste grannar i ett hexagonalt arrangemang.
Faktorer som påverkar kristallstrukturen:
* jonisk radie: Storleken på jonerna spelar en viktig roll för att bestämma koordinationsnumret och den övergripande strukturen.
* jonisk laddning: Laddningen för jonerna påverkar styrkan hos de elektrostatiska interaktionerna och därmed stabiliteten hos kristallstrukturen.
* Temperatur och tryck: Dessa faktorer kan påverka den relativa stabiliteten hos olika kristallstrukturer.
Exempel:
* naCl (bordsalt): Har en ansiktscentrerad kubisk struktur där varje Na+ -jon är omgiven av sex klare och vice versa.
* cscl: Har en enkel kubisk struktur där varje CS+ -jon är omgiven av åtta klister och vice versa.
* diamant: Även om det inte är en jonisk kristall, visar den principen för närmaste förpackning, med varje kolatom tetrahedralt koordinerad till fyra andra kolatomer.
Att förstå arrangemanget av joner i kristaller är avgörande inom olika områden som materialvetenskap, mineralogi och kristallografi. Det hjälper till att förutsäga egenskaper som smältpunkt, konduktivitet och hårdhet hos material.
