A. Bravais (1845 r.) wykazał, że okresową budowę dowolnego kryształu można odwzorować za pomocą jednej z czternastu jakościowo różnych sieci przestrzennych, tzw. sieci translacyjnych Bravais’go. Komórki elementarne reprezentujące te sieci przedstawiono na Rys. 1. Cechą charakterystyczną sieci Bravais’go jest to, że każdy węzeł tej sieci ma identyczne otoczenie.
Aby przedstawić strukturę krystaliczną ciała stałego należy poznać i określić strukturę najprostszego jego elementu, przez którego powtórzenie w przestrzeni (translację) można odtworzyć strukturę ciała stałego. Element taki nosi nazwe komórki elementarnej. Wielkość i kształt komórki elementarnej wyrażone są długością trzech krawędzi: \( a, b, c \) i trzema kątami między nimi \( \alpha, \beta, \gamma \). Ponadto, dla jednoznacznego określenia komórki elementarnej potrzebna jest znajomość rodzaju, liczby i położenia atomów, cząsteczek czy jonów wchodzących w skład komórki.
Kryształ w pojęciu makroskopowym składa się z olbrzymiej liczby komórek elementarnych rozmieszczonych w trzech kierunkach przestrzeni. Zasadniczo istnieje 7 różnych podstawowych typów komórek elementarnych, którym odpowiada 7 układów krystalograficznych. Należą tu układy: regularny, tetragonalny, heksagonalny, trygonalny, rombowy, jednoskośny oraz trójskośny. Na Rys. 1 przedstawiono komórki elementarne sieci przestrzennych podstawowych układów krystalograficznych.
W komórkach przedstawionych na Rys. 1, atomy, cząsteczki, jony rozmieszczone są tylko w narożach. Komórki tego typu tworzą sieci przestrzenne puste. Oprócz prostych (prymitywnych) sieci przestrzennych występują w kryształach tzw. sieci złożone powstające przez nałożenie na siebie dwóch lub więcej sieci prostych.
Sieci nakładają się w ten sposób, aby wewnątrz komórki elementarnej znajdował się dodatkowy element struktury sieci (atom, jon). W ten sposób otrzymujemy sieć przestrzennie centrowaną. Umieszczając dodatkowy element na środku ściany otrzymujemy sieć płaskocentrowaną.
Na Rys. 2 przedstawiono dwie najczęściej spotykane komórki elementarne centrowane (ściennie i przestrzennie).
Właściwości fizyczne substancji krystalograficznych (metale, niemetale, sole) są związane z rodzajem elementów strukturalnych (atomy, cząsteczki, jony) i charakterem wiązań między nimi (metaliczne, jonowe, Van der Waalsa).
W zależności od charakteru wiązań między elementami budowy kryształu wyróżniamy cztery typy sieci krystalograficznej: sieci kowalentne, jonowe, molekularne i metaliczne.
Moduł opracowano na podstawie [1], [2].
Bibliografia
1. J. Sieniawski, A. Cyunczyk: Struktura ciał stałych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 20082. A. Bielański: Chemia ogólna i nieorganiczna, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1977