Atomirakenne vs. kristallirakenne
Tässä artikkelissa pääpaino on atomin ja kiteen sisäisessä järjestelyssä. Se, mitä näemme ulkopuolelta, on seurausta atomien tai molekyylien sisäisestä järjestelystä. Joskus ulkoinen näkymä voi olla erilainen kuin sisäinen rakenne; mutta ne eivät ole täysin riippumattomia toisistaan.
Atomic Structure
Atomit ovat kaikkien olemassa olevien aineiden pieniä rakennuspalikoita. Ne ovat niin pieniä, että emme voi edes havaita paljaalla silmällämme. Normaalisti atomit ovat Angströmin alueella. Subatomisten hiukkasten löytämisen jälkeen tutkijoiden seuraava kysymys oli selvittää, kuinka ne ovat järjestyneet atomissa. Vuonna 1904 Thompson esitteli luumuvanukasmallin selittääkseen atomirakenteen. Tämä sanoi, että elektronit ovat hajallaan pallossa, jossa on myös positiivisia varauksia hajallaan neutraloimaan negatiivisia varauksia. Elektronien hajoaminen on kuin luumujen hajoamista vanukkaan, josta se sai nimen "luumuvanukasmalli". Myöhemmin Ernest Rutherford teki kokeen, joka johti tarkempien yksityiskohtien löytämiseen atomin rakenteesta. He ampuivat alfahiukkasia ohueksi kultakalvoksi ja saivat selville seuraavat tiedot.
• Suurin osa alfahiukkasista kulki kultakalvon läpi.
• Muutama hiukkasista taittui.
• Jotkut alfahiukkasista pomppasivat takaisin suoraan.
Nämä havainnot auttoivat heitä tekemään seuraavat johtopäätökset.
• Alfahiukkaset ovat positiivisesti varautuneita. Suurin osa niistä kulki kultakalvon läpi, mikä tarkoittaa, että sisällä on paljon vapaita tiloja.
• Jotkut poikkesivat, koska ne olivat ohittamassa toisen positiivisen varauksen läheltä. Mutta poikkeamien määrä on hyvin pieni, mikä tarkoittaa, että positiiviset varautuneet ovat keskittyneet muutamaan pisteeseen. Ja tämä paikka nimettiin ytimeksi.
• Kun alfahiukkanen kohtaa suoraan ytimen, se pomppaa takaisin suoraan.
Ylläolevien koetulosten ja monien muiden myöhempien kokeiden perusteella atomirakennetta kuvattiin. Atomi koostuu ytimestä, jossa on protoneja ja neutroneja. Neutronien ja positronien lisäksi ytimessä on muita pieniä atomihiukkasia. Ja ytimen ympärillä kiertää elektroneja kiertoradalla. Suurin osa atomin tilasta on tyhjää. Positiivisesti varautuneen ytimen (protonien aiheuttama positiivinen varaus) ja negatiivisesti varautuneiden elektronien väliset vetovoimat ylläpitävät atomin muotoa.
Kiderakenne
Kiteen rakenne on tapa, jolla atomit tai molekyylit on järjestetty kiteen. Tällä on kolmiulotteinen järjestely avaruudessa. Normaalisti kiteessä on tiettyjen atomien tai molekyylien toistuva järjestely. Yksi kiteen toistuvista yksiköistä on nimeltään "yksikkösolu". Tämän toistuvan järjestelyn ansiosta kristallissa on kuvio ja pitkän kantaman järjestys. Kiderakenne määräsi monet sen fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista, kuten elektronisen nauharakenteen, katkaisun, läpinäkyvyyden jne. Kidehilajärjestelmiä on seitsemän, jotka luokitellaan muodonsa perusteella. Ne ovat kuutioisia, tetragonaalisia, ortorombisia, kuusikulmaisia, trigonaalisia, trikliinisia ja monokliinisiä. Ominaisuuksien mukaan myös kiteet voidaan luokitella kovalenttisiin, metallisiin, ionisiin ja molekyylikiteisiin.
Mitä eroa on atomirakenteella ja kristallirakenteella?
• Atomirakenne antaa käsityksen atomin muodosta ja siitä, kuinka subatomipartikkelit ovat järjestäytyneet atomissa. Kiteen rakenne kertoo kuinka atomit tai molekyylit ovat järjestäytyneet kiteiseen kiinteään aineeseen tai nesteeseen.
• Yleinen atomirakenne on yhteinen kaikille atomeille paitsi atomihiukkasten lukumäärälle. Mutta on olemassa suuri määrä kiderakenteen muunnelmia.
