وحدة الخلية
المحتويات
في البداية، وحدة الخلية في علم البلورات هي أصغر خلية، وبواسطة نقلها على ثلاثة محاور الفراغ يتكون منها البناء البلوري . يتم النقل موازيا لكل محور من دون أي تدوير لوحدة الخلية. وتعرف وحدة الخلية بستة احداثيات: أطوال الأضلاع للوحدة وهي c ، b ، a وتسمى (ثوابت الشبكة البلورية) والزوايا بين الأضلاع وهم α ، γ ، β وتحتوي وحد الخلية على جميع عناصر التناظر التي تميز البلورة. يمكن أن تشغل كل زاوية ذرة واحدة، وبذلك يتم جسم البناء البلوري. وفيما يلي تفاصيل أوسع عن ذلك.
في هذا الإطار، في علم المعادن نجد أن نقاط الشبكة البلورية يمكن أن تشغلها أيونات بدلا عن الذرات، كما يمكن أن يشغلها أيونات مركبة مثل NH2- كما في مركبات الأميد مثل أميد الصوديوم وأميد البوتاسيوم.
وعلى صعيد آخر، (يحتوي المكعب على 8 زوايا، وتشغل كل زاوية ذرة واحدة. ولكن كل ذرة من هؤلاء تشترك في 8 مكعبات (خلايا) مجاورة، أي أن كل زاوية من ال 8 زوايا لوحدة الخلية تشترك ب 1/8 ذرة من ذرات الحديد، فيكون عدد الذرات الموجودة بوحدة الخلية التي تشغل الزوايا مساويا 1 ذرة. فضلًا عن 1 ذرة حديد في وسط الخلية، نحصل بذلك على ذرتين لكل وحدة خلية).
وفي السياق ذاته، في حالة الحديد مثلا تشغل كل زاوية ذرة حديد ويتبلور الحديد النقي في نظام المكعب، وتختص وحدة خلية الحديد بوجود ذرة حديد ثانية في وسطها. ولذلك يمكن القول بأن وحدة خلية الحديد تحتوي على ذرتين.
نظام ثلاثي الميل
إضافةً إلى ذلك، يبين الجدول الآتي 7 أنظمة لتلك لوحدات الخلية . وهي تلخص جميع أشكال تبلور المعادن والأملاح. بمعنى أن أي ملح أو أي معدن نجدة فهو يتبع واحدا من تلك الأنظمة. وعادة تشغل كل زاوية من زوايا وحدة الخلية بذرة واحدة من المعدن. وأحيانا كما يوجد في طبيعة البلورات يمكن أن تشغل ذرة ثانية وسط الخلية Body centered أو أحد أوجه وحدة الخلية.
علاوةً على ذلك، كيفية إشغال الخلية (بالذرات) كالآتي lattice centerings وينطبق ذلك على جميع الأنظمة أسفله:
- Primitive centering (P): الذرات تشغل الزوايا فقط.
- Body centered (I): ذرة ثانية تشغل وسط الخلية.
- Face centered (F): ثلاث ذرات إضافية يشغلون جميع أوجه الخلية.
- C centering: ذرة إضافية تشغل قاعدة الخلية.
- يمكن حساب حجم وحدة الخلية للسبعة أنظمة من الشبكات بواسطة العلاقة:
- حيث:
كذلك، يتسم كل معدن بأحد تلك الأنظمة، حيث تتلاحم خلايا النظام من دون فراغات بحيث تكون الصورة العينية للمجموع مطابقة تماما لهيكل الخلية الأساسية. ويمكن تصور ذلك بسهولة في حالة كون الخلية الأساسية المكعبة، فيحدها من اليمين مكعبا ومن اليسار مكعبا، ومن فوقها مكعبا ومن تحتها مكعبا، وأمامها مكعبا وخلفها مكعبا، يدل تكون الخلية الأساسية قد تغطت تماما بمكعبات تحدها من جميع جهاتها الست. ثم تُشغل طبقة الخلايا الأساسية السطحية بنفس الطريقة المذكورة وبهذا تكبر البلورة المعدنية.
و و
هي وحدات المتجه (مقاييس وحدة الخلية)،
كذلك، وتعطي القائمة أسفله حجم كل من وحدات الخلايا، طبقا لشبكة تبلور برافيه:
أنواع وحدات الخلية البلورية
من جانب آخر، يمكن تقسيم نظم البلورات إلى سبعة نظم بلورية وذلك على أساس أطوال المحاور البلورية أ، ب، ج والزوايا البلورية،
علاوةً على ذلك، توجد المعادن في أشكال بلورية مختلفة والبلورة عبارة عن جسم من وسط صلب متجانس التركيب الكيميائي، تتخذ فيه الذرات مواضعا في شكل هيكلي هندسي منتظم. ويتميز الشكل الهيكلي بقابلية تقسيمه إلى وحدات أو خلايا متماثلة تماما، وأصغر خلية تسمي الخلية الأساسية. يظهر التركيب البلوري عينيا في هيئة أسطح ومستويات طبيعية تعرف باسم أوجه البلورة وتتميز بوجود علاقات تماثل معينة تعكس نظام الهيكل الهندسي.
- والنظم البلورية السبع هي:
- نظام المكعب
- نظام الرباعي
- نظام السداسي
- نظام الثلاثي
- نظام المعيني القائم
- نظام أحادي الميل
حيود النيوترونات
- كما يمكن تعيين البناء البلوري المغناطيسي بواسطة حيود النيوترونات.
- اقرأ كذلك
- شبكة تبلور برافيه
- علم البلورات
- نظام بلوري
- بنية بلورية
طرق تعيين البناء البلوري
إضافةً إلى ذلك، الدراسات التي تقوم بتعيين البناء البلوري للأملاح والمعادن تعتمد على طرق القياس الآتية:
حيود الأشعة السينية
وحدة خلية الحديد
وفي السياق ذاته، يبين الشكل وحدة الخلية للحديد، وهي تتسم بالأضلاع aو a و a (كلهم متساوون في المكعب) والزوايا القائمة:
من جهة ثانية، وعمليا نجد عند دراستنا للمعادن أنها تتبلور في 7 أنظمة بلورية ، ويمثل نظام المكعب أحد تلك الأنظمة حيث تتساوى فيه الأضلاع، كما تحكم فيه زوايا قائمة بين الأضلاع.
- α= β = γ = 90 .
- ويمكن تعيين احداثيات ذرتي الحديد في وحدة الخلية كالآتي:
- 1 ذرة في الإحداثيات 0 و 0 و 0
- 1 ذرة في الإحداثيات 2/a و 2/a و 2/a .
وحدة خلية للمركبات
كذلك، يمكن كذلك تمثيل المركبات في هيئة وحدة الخلية. ومثلًا بالنسبة إلى ملح الطعام وهو مركب كيميائي NaCl. يحتوي الجزيئ منه على ذرة صوديوم وذرة كلور. يتبلور ملح الطعام طبقا لنظام المكعب، وتتبع وحدة خليته النظام المكعب حيث تحتوي وحدة الخلية على جميع عناصر التناظر لبلورة ملح الطعام العينية. وتحتوي وحدة خلية ملح الطعام على 4 أيونات للكلور(-) و4 أيونات للصوديوم (+) ، بينما يمكن القول بأن وحدة الخلية البسيطة لملح الطعام تحتوي على 1 ذرة كلور و 1 ذرة صوديوم.
📝 هل في هذه المقالة خطأ؟
إذا وجدت معلومة تحتاج تصحيحاً أو إضافة، أو أردت حذف المقالة، أرسل لنا طلباً وسنراجعه.
ما رأيك في هذه المقالة؟