Types de base de la structure cristalline
Description de l'étude
La compréhension de l'arrangement des atomes dans un cristal est fondamentale pour l'étude de la science des matériaux. Les structures cristallines déterminent de nombreuses propriétés physiques des matériaux, notamment leur résistance, leur conductivité et leurs caractéristiques optiques. Cet article de blog traite des différents types de structures cristallines et du concept de réseau.
Types de structures cristallines
Les cristaux peuvent être classés en plusieurs types en fonction de leur arrangement atomique. Les classifications les plus courantes sont les suivantes
Système cristallin cubique
Le système cubique est l'une des structures cristallines les plus simples et les plus symétriques. Il se caractérise par trois axes égaux se croisant à angle droit.
Système cristallin tétragonal
Dans le système tétragonal, deux axes sont de longueur égale, tandis que le troisième est plus long ou plus court, en conservant des angles de 90 degrés entre eux.
Système cristallin orthorhombique
Le système orthorhombique se compose de trois axes de longueurs différentes, se coupant tous à angle droit.
Système cristallin hexagonal
Les cristaux hexagonaux ont quatre axes : trois dans le même plan à 120 degrés les uns des autres et un perpendiculaire au plan.
Système cristallin trigonal
Semblable au système hexagonal, le système trigonal a trois axes dans un plan, mais diffère par sa symétrie et son arrangement atomique.
Le réseau dans les structures cristallines
Un réseau est un arrangement tridimensionnel répétitif de points dans l'espace, représentant les positions des atomes dans un cristal. Le réseau fournit le cadre sur lequel la structure cristalline est construite. La compréhension du réseau est cruciale pour déterminer les propriétés du matériau.
Cellule unitaire
La plus petite unité répétitive d'un réseau est appelée cellule unitaire. Elle définit la symétrie et la structure de l'ensemble du cristal.
Réseaux de Bravais
Il existe 14 réseaux de Bravais distincts, chacun représentant une combinaison unique de paramètres de réseau et de symétries dans l'espace tridimensionnel.
Nombre de coordination
Le nombre de coordination fait référence au nombre d'atomes voisins les plus proches entourant un atome central dans le réseau. Il influence la stabilité et les caractéristiques de liaison du cristal.
Comparaison des structures cristallines
|
Système cristallin |
Nombre d'axes |
Longueur des axes |
Angles entre les axes |
|
Cubique |
3 |
Egaux |
90° |
|
Tétragonale |
3 |
Deux égaux, un différent |
90° |
|
Orthorhombique |
3 |
Tous différents |
90° |
|
Hexagonal |
4 |
Trois égaux, un différent |
120° dans le plan, 90° à la verticale |
|
Trigonal |
3 |
Tous égaux ou différents |
120° dans le plan, 90° vertical |
Questions fréquemment posées
Qu'est-ce qui détermine le type de structure cristalline d'un matériau ?
Le type de structure cristalline est déterminé par la taille, la charge et les préférences de liaison des atomes ou des ions qui forment le cristal. Ces facteurs influencent la façon dont les atomes s'arrangent pour obtenir la configuration la plus stable.
Comment le réseau affecte-t-il les propriétés d'un matériau ?
Le réseau détermine la symétrie et l'espacement des atomes dans le cristal, ce qui affecte les propriétés telles que la conductivité électrique, la dureté et le comportement optique.
Un même élément peut-il former différentes structures cristallines ?
Oui, de nombreux éléments peuvent cristalliser dans des structures différentes dans des conditions de température et de pression variables. Par exemple, le carbone peut former à la fois du diamant et du graphite, qui ont des structures cristallines et des propriétés distinctes.
Pourquoi les diagrammes sont-ils importants dans l'étude des structures cristallines ?
Les diagrammes fournissent une représentation visuelle de l'arrangement atomique, ce qui facilite la compréhension et l'analyse de la symétrie, de la liaison et de la géométrie globale du cristal.
Quelle est l'importance de la cellule unitaire dans un réseau cristallin ?
La cellule unitaire est l'élément de base d'un réseau cristallin. En répétant la cellule unitaire en trois dimensions, la structure cristalline entière est formée. La compréhension de la cellule unitaire aide à prédire les propriétés et le comportement du matériau.
