Атомная структура и кристаллическая структура
В этой статье основное внимание уделяется внутреннему устройству атома и кристалла. То, что мы видим снаружи, является результатом внутреннего расположения атомов или молекул. Иногда внешний вид может отличаться от внутреннего строения; но они не полностью независимы друг от друга.
Атомная структура
Атомы - это маленькие строительные блоки всех существующих веществ. Они настолько крошечные, что мы даже не можем наблюдать их невооруженным глазом. Обычно атомы находятся в диапазоне ангстрем. С открытием субатомных частиц следующим вопросом для ученых стало выяснить, как они устроены в атоме. В 1904 году Томпсон представил модель сливового пудинга для объяснения строения атома. Это говорит о том, что электроны рассеиваются в сфере, где также рассеяны положительные заряды, чтобы нейтрализовать отрицательные заряды. Дисперсия электронов похожа на россыпь слив в пудинге, отсюда и название «модель сливового пудинга». Позже Эрнест Резерфорд провел эксперимент, который привел к обнаружению более точных сведений об атомной структуре. Они выстрелили альфа-частицами в тонкую золотую фольгу и получили следующие данные.
• Большая часть альфа-частиц прошла через золотую фольгу.
• Немногие частицы были отклонены.
• Некоторые из альфа-частиц прямо отскочили назад.
Эти наблюдения помогли им прийти к следующим выводам.
• Альфа-частицы заряжены положительно. Большинство из них проходило через золотую фольгу, значит, внутри много свободного места.
• Некоторые отклонились, потому что проходили рядом с другим положительным зарядом. Но количество отклонений очень мало, а это означает, что положительные заряды сосредоточены в нескольких точках. И это место было названо ядром.
• Когда альфа-частица непосредственно сталкивается с ядром, она напрямую отскакивает назад.
С помощью приведенных выше результатов эксперимента и многих других более поздних экспериментов была описана атомная структура. Атом состоит из ядра, в котором есть протоны и нейтроны. Кроме нейтронов и позитронов в ядре есть и другие мелкие субатомные частицы. И есть электроны, вращающиеся вокруг ядра по орбиталям. Большая часть пространства в атоме пуста. Силы притяжения между положительно заряженным ядром (положительный заряд из-за протонов) и отрицательно заряженными электронами поддерживают форму атома.
Кристаллическая структура
Кристаллическая структура – это то, как атомы или молекулы расположены в кристалле. Это имеет трехмерное расположение в пространстве. Обычно в кристалле есть повторяющееся расположение определенных атомов или молекул. Одна из повторяющихся единиц кристалла называется «элементарной ячейкой». Из-за такого повторяющегося расположения в кристалле существует закономерность и дальний порядок. Кристаллическая структура определяет многие его физические и химические свойства, такие как электронная зонная структура, расщепление, прозрачность и т. д. Существует семь систем кристаллической решетки, которые классифицируются в зависимости от их формы. Они бывают кубическими, тетрагональными, орторомбическими, шестиугольными, тригональными, триклинными и моноклинными. По свойствам кристаллы также можно разделить на ковалентные, металлические, ионные и молекулярные кристаллы.
В чем разница между атомной структурой и кристаллической структурой?
• Атомная структура дает представление о форме атома и о том, как субатомные частицы расположены в атоме. Кристаллическая структура говорит о том, как атомы или молекулы расположены в твердом кристалле или жидкости.
• Общая атомная структура является общей для всех атомов, за исключением числа субатомных частиц. Но существует большое количество вариаций кристаллической структуры.
