En la mineralogía y cristalografía, una estructura cristalina es un arreglo único de átomos en un cristal . Una estructura cristalina se compone de un adorno, de un sistema de los átomos dispuestos de una manera particular, y de un enrejado. Los adornos están situados sobre los puntos de un enrejado, que es un arsenal de puntos que repiten periódico en tres dimensiones. Los puntos se pueden pensar en como formación de las cajas minúsculas idénticas, llamado las células de unidad, que llenan el espacio del enrejado. Las longitudes de los bordes de una célula de unidad y los ángulos entre ellos se llaman los parámetros del enrejado. las características de la simetría del cristal se incorporan a su grupo de espacio . Una estructura y la simetría de cristal desempeñan un papel en la determinación de muchas de sus características, tales como hendidura, estructura de venda electrónica, y características ópticas .

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La estructura cristalina de un material o el arreglo de átomos en un cristal se puede describir en términos de su célula de unidad. La célula de unidad es una caja minúscula que contiene uno o más adornos, un arreglo espacial de los átomos que las células de unidades apilado en espacio tridimensional describen el arreglo a granel de los átomos del cristal. La célula de unidad es dada por sus parámetros del enrejado, la longitud de los bordes de la célula y los ángulos entre ellos, mientras que las posiciones de los átomos dentro de la célula de unidad son descritas por el sistema de atómico de las posiciones (x_i, y_i, z_i) medido de un punto del enrejado.

Aunque haya un número infinito de maneras de especificar una célula de unidad, porque cada estructura cristalina allí es una célula de unidad convencional del, que se elige para exhibir la simetría completa cristal (véase abajo). Sin embargo, la célula de unidad convencional no es siempre la opción posible más pequeña. Un que la célula de unidad primitiva de una estructura cristalina particular es el volumen posible más pequeño uno puede construir con el arreglo de átomos en el cristal tales que, cuando está apilado, llena totalmente el espacio. Esta célula de unidad primitiva no exhibe siempre todas las simetrías inherentes en el cristal. Una célula de Wigner-Seitz es una clase particular de célula primitiva que tenga la misma simetría que el enrejado. En una célula de unidad cada átomo tiene un ambiente idéntico cuando está apilado en el espacio dimensional 3. En una célula primitiva, cada átomo puede no tener el mismo ambiente.

Hay solamente los sistemas cristalinos posibles siete que los átomos pueden embalar juntos para producir un enrejado de espacio infinito 3D de una manera tal que cada punto del enrejado tenga un ambiente idéntico a ése alrededor de cada otro punto del enrejado.

Clasificación de cristales por simetría

La característica de definición de un cristal es su simetría inherente, por la cual significamos que bajo ciertas operaciones del el cristal permanece sin cambiar. Por ejemplo, girando el cristal 180 grados sobre cierto eje pueden dar lugar a una configuración atómica que sea idéntica a la configuración original. El cristal entonces se dice para tener una doble simetría rotatoria sobre este eje. Además de simetrías rotatorias tener gusto de esto, un cristal puede tener simetrías bajo la forma de planos de espejo y simetrías de translación, y también las simetrías supuestas del compuesto que son una combinación de traducción y de rotación/de simetrías de espejo. Una clasificación completa de un cristal se alcanza cuando todas estas simetrías inherentes del cristal se identifican.

Sistema cristalino

Los enrejados de Bravais

Cuando los sistemas cristalinos se combinan con los varios centerings posibles del enrejado, llegamos los enrejados de Bravais que describen el arreglo geométrico de los puntos del enrejado, y de tal modo la simetría de translación del cristal. En tres dimensiones, hay 14 enrejados de Bravais únicos que son distintos a partir del uno otro en la simetría de translación que contienen. Todos los materiales cristalinos reconocidos hasta ahora (no incluyendo el Quasicrystals cabido en uno de estos arreglos. Los catorce enrejados tridimensionales, clasificados por el sistema cristalino, se demuestran a la derecha. Los enrejados de Bravais se refieren a veces como enrejados de espacio del .

La estructura cristalina consiste en el mismo grupo de átomos, la base del, colocada alrededor de cada punto del enrejado. Este grupo de átomos por lo tanto repite indefinidamente en tres dimensiones según el arreglo de uno de los 14 enrejados de Bravais. Las simetrías características de la rotación y de espejo del grupo de átomos, o la célula de unidad, son descritas por su grupo cristalográfico del punto.

Punto y grupos de espacio

El grupo cristalográfico del punto o la clase cristalina del es el grupo matemático que abarca las operaciones de simetría que dejan por lo menos un punto impasible y que salen del aspecto de la estructura cristalina sin cambios. Estas operaciones de simetría pueden incluir la reflexión del, que refleja la estructura a través de un plano, la rotación de la reflexión del del, que gira la estructura a la porción especificada de un círculo sobre un eje de rotación del, la inversión del que cambia la muestra del coordenada de cada punto con respecto a un centro del de la simetría o el punto de la inversión del y la rotación incorrecta del, que consiste en una rotación sobre un eje seguido por una inversión. Las hachas de la rotación (apropiadas e incorrectas), los planos de la reflexión, y los centros de la simetría colectivamente se llaman los elementos de simetría del . Hay 32 clases cristalinas posibles. Cada uno se puede clasificar en uno de los siete sistemas cristalinos.

El grupo de espacio de la estructura cristalina se compone de las operaciones de simetría de translación además de las operaciones del grupo del punto. Éstos incluyen las traducciones puras del que mueven un punto a lo largo de un vector, el eje de tornillo del, que giran un punto alrededor de un eje mientras que traduce paralela al eje, y los planos de deslizamiento del, que reflejan un punto a través de un plano mientras que lo traducen paralelo al plano. Hay 230 grupos de espacio distintos.

Características físicas

Defectos en cristales

Los cristales verdaderos ofrecen los defectos o las irregularidades en los arreglos ideales descritos arriba y él son estos defectos que determinan críticamente muchas de las características eléctricas y mecánicas de materiales verdaderos. Particularmente las dislocaciones en el enrejado cristalino permiten el esquileo en una tensión mucho más baja que lo necesario para una estructura cristalina perfecta.

Simetría cristalina y características físicas

Veinte de las 32 clases cristalinas son el supuesto piezoeléctrico, y los cristales que pertenecen a una de estas clases (grupos del punto) exhiben la piezoelectricidad . La carencia piezoeléctrica de 20 clases un centro de la simetría. Cualquier material desarrolla una polarización dieléctrica cuando un campo eléctrico es aplicado, pero una sustancia que tiene tal a la separación natural de la carga incluso en la ausencia de un campo se llama a material polar. Independientemente de si un material es polar es resuelto solamente por su estructura cristalina. Solamente 10 de los grupos de 32 puntos son polares. Todos los cristales polares son Pyroelectric, tan las 10 clases cristalinas polares se refieren a veces como las clases pyroelectric.

Hay algunas estructuras cristalinas, notablemente la estructura de la perovskita, que exhiben comportamiento ferroeléctrico . Esto es análogo al Ferromagnetism, en eso, en la ausencia de un campo eléctrico durante la producción, el cristal ferroeléctrico no exhibe una polarización. Sobre el uso de un campo eléctrico de la suficiente magnitud, el cristal se polariza permanentemente. Esta polarización se puede invertir por una reconvención suficientemente grande, de la misma manera de que que un ferromagnet puede ser invertido. Sin embargo, es importante observar que, aunque se llamen ferroelectrics, el efecto es debido a la estructura cristalina, no la presencia de un metal ferroso.

Los cristales inconmensurables tienen simetría de translación período-diversa. El período entre los nodos de la simetría es constante en la mayoría de los cristales. La distancia entre los nodos en un cristal inconmensurable es dependiente en el número de nodos entre ella y el nodo bajo.

Ver también el del de

para una información más detallada en usos específicos de la tecnología considera la ciencia material, el de cerámica, o la metalurgia . style=" del
Hendidura (cristal)
Cristal
Ingeniería cristalina
Cristalografía
Grupo cristalográfico del punto
Defecto cristalográfico
Crecimiento cristalino
Cristal líquido
Índice de Miller
Función de Patterson
Quasicrystals
Cristal de semilla
Enrejado constante

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