고체의 구조와 결정 격자 (crystal lattice)

고체의 구조와 결정 격자 (crystal lattice)

 

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[1] 구조 차이에 따른 고체의 분류

 

1) 결정성(crystalline) 고체

▶ 구성 입자가 규칙적/반복적으로 배열되어있는 고체.

▶ 간단히 ‘결정’이라고도 함.

예) NaCl, 석영, 다이아몬드, 황철석(iron pyrite)

 

 

 

2) 비결정성(amorphous) 고체

▶ 구성 입자가 불규칙적으로 배열되어있는 고체.

예) 유리, 고무, 흑요석(obsidian)

 

 

 

 

[ 그림 출처 Wikimedia ] Organization of molecules in crystalline and amorphous matter.

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/12867 ] 결정성 SiO2(석영)와 비결정성 SiO2(유리)

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/3064 ] 결합 종류에 따른 고체의 분류. ① 금속성 고체, ② 이온성 고체, ③ 공유성-그물구조 고체, ④ 분자성 고체

 

 

 

 

[2] 결정 격자 (crystal lattice)

 

▶ 결정(결정성 고체)을 이루는 원자(원자단), 분자, 이온 등의 주기적/체계적 배열.

▶ 간단히 ‘격자’라고도 함.

▶ 결정 격자 ≡ 격자 ≡ 결정

▶ 결정의 내부에는 몇 개의 요소(motif)가

일정한 규칙에 따라 공간 내에 반복하여 배열된다.

▶ 요소 ≡ 결정 인자(Basis) ≡ 구성 단위

 

 

 

 

[ 그림 출처 Wikimedia ] A crystal can be described as a pattern that is replicated at the nodes of a lattice.

> 격자(lattice) + 요소(motif) = 결정(crystal)

> 격자 점 = lattice point = nœud du réseau

 

 

 

 

[움짤] motif와 lattice point.

 

 

 

 

[3] 요소의 종류에 따른 격자의 분류

 

1) 철 또는 다이아몬드의 경우,

⇨ 철 원자 또는 탄소 원자가

공간 내에 배열되어 격자를 이루고 있기 때문에

⇨ 원자 격자

 

 

 

2) 요오드 결정 또는 이산화탄소의 결정인 드라이아이스의 경우,

⇨ 요오드 분자 또는 이산화탄소 분자가

공간 내에 배열되어 격자를 이루고 있기 때문에

⇨ 분자 격자

 

 

 

3) 염화나트륨의 경우,

⇨ 양이온인 Na^+ 이온과 음이온인 Cl^- 이온이

공간 내에 배열되어 격자를 이루고 있기 때문에

⇨ 이온 격자

 

 

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Q. 석영(SiO2)은 다음 중 어디에 속하는가?

① 원자 격자, ② 분자 격자, ③ 이온 격자

 

 

 

A. ① 원자 격자

공유결합성 화합물인 SiO2를

‘원자’ 격자라고 부르는 게 좀 이상하지만,

격자 점(lattice point)에 위치하는(존재하는)

물질이(물질의 형태가) ‘원자’이기 때문에,

원자 격자에 해당된다.

> 수정은 원자 결정.

 

 

 

 

[ 그림 출처 ] unit cell. 단위 세포. 단위 격자.

 

 

 

 

[그림] 벽돌담 = 결정 격자. 벽돌 = 단위 세포.

 

 

 

 

 

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▶ 원자 격자, 이온 격자 이 둘과 분자 격자 사이의

가장 두드러진 물리적 특성은 ‘녹는점’ 차이.

 

▶ 원자 격자, 이온 격자는 결합 힘이 ‘화학 결합’이므로, 녹는점이 높고,

( 원자 격자는 공유 결합, 이온 격자는 이온 결합 )

 

▶ 분자 격자는 결합 힘이 ‘분자간 힘’이므로, 녹는점이 낮다.

( 참고: 분자간 힘 https://ywpop.tistory.com/2579 )

 

 

 

 

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