SEL SATUAN: PROPERTI, KONSTANTA JARINGAN, DAN TIPE - KIMIA - 2025

The sel satuan adalah sebuah ruang imajiner atau wilayah yang mewakili ekspresi minimum keseluruhan; bahwa dalam kasus kimia, keseluruhannya adalah kristal yang terdiri dari atom, ion, atau molekul, yang tersusun mengikuti pola struktur.

Contoh yang mewujudkan konsep ini dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Untuk ini, perlu memperhatikan objek atau permukaan yang menunjukkan urutan berulang elemennya. Beberapa mozaik, relief dasar, langit-langit bertepi, lembaran dan wallpaper, secara umum dapat mencakup apa yang dipahami oleh sel satuan.

Sel unit kertas kucing dan kambing. Sumber: Hanna Petruschat (WMDE).

Untuk mengilustrasikannya lebih jelas, kami memiliki gambar di atas yang bisa digunakan sebagai wallpaper. Di dalamnya kucing dan kambing muncul dengan dua indera alternatif; kucing tegak atau terbalik, dan kambing berbaring menghadap ke atas atau ke bawah.

Kucing dan kambing ini membentuk urutan struktural yang berulang. Untuk membangun seluruh kertas, itu akan cukup untuk mereproduksi sel satuan di seluruh permukaan dalam jumlah yang cukup, menggunakan gerakan translasi.

Sel satuan yang memungkinkan diwakili oleh kotak biru, hijau dan merah. Salah satu dari ketiganya dapat digunakan untuk mendapatkan peran tersebut; tetapi, perlu untuk memindahkannya secara imajinatif di sepanjang permukaan untuk mengetahui apakah mereka mereproduksi urutan yang sama seperti yang diamati pada gambar.

Dimulai dengan kotak merah, perlu diperhatikan bahwa jika tiga kolom (kucing dan kambing) dipindahkan ke kiri, dua kambing tidak lagi muncul di bawah tetapi hanya satu. Oleh karena itu, ini akan mengarah ke urutan lain dan tidak dapat dianggap sebagai sel satuan.

Sedangkan jika mereka secara imajinatif memindahkan dua kotak tersebut, biru dan hijau, akan diperoleh urutan kertas yang sama. Keduanya adalah sel unit; akan tetapi, kotak biru lebih mematuhi definisi, karena lebih kecil dari kotak hijau.

Properti Sel Unit

Definisinya sendiri, selain contoh yang baru saja dijelaskan, menjelaskan beberapa propertinya:

-Jika mereka bergerak di luar angkasa, terlepas dari arahnya, kristal padat atau lengkap akan diperoleh. Ini karena, seperti yang disebutkan pada kucing dan kambing, mereka mereproduksi urutan struktural; yang sama dengan distribusi spasial dari unit berulang.

-Mereka harus sekecil mungkin (atau menempati volume kecil) dibandingkan dengan opsi sel lain yang memungkinkan.

-Mereka biasanya simetris. Juga, simetrinya secara harfiah tercermin dalam kristal senyawa; jika sel satuan garam adalah kubik, kristalnya akan menjadi kubik. Namun, ada struktur kristal yang digambarkan sebagai sel satuan dengan geometri terdistorsi.

-Mereka berisi unit berulang, yang dapat diganti dengan titik, yang pada gilirannya membentuk apa yang dikenal sebagai kisi dalam tiga dimensi. Pada contoh sebelumnya kucing dan kambing mewakili titik-titik kisi, dilihat dari bidang yang lebih tinggi; yaitu dua dimensi.

Jumlah unit berulang

Satuan berulang atau titik kisi dari sel satuan mempertahankan proporsi yang sama dari partikel padat.

Jika Anda menghitung jumlah kucing dan kambing dalam kotak biru, Anda akan memiliki dua kucing dan kambing. Hal yang sama terjadi dengan kotak hijau, dan dengan kotak merah juga (meskipun telah diketahui bahwa itu bukan sel satuan).

Misalkan kucing dan kambing masing-masing memiliki atom G dan C (hewan aneh). Karena rasio G ke C adalah 2: 2 atau 1: 1 dalam kotak biru, dapat diharapkan bahwa padatan akan memiliki rumus GC (atau CG).

Ketika padatan menyajikan struktur yang kurang lebih kompak, seperti yang terjadi dengan garam, logam, oksida, sulfida dan paduan, dalam sel satuan tidak ada satuan yang berulang secara keseluruhan; Artinya, ada bagian atau bagian darinya, yang berjumlah satu atau dua unit.

Ini bukan kasus GC. Jika demikian, kotak biru akan “membelah” kucing dan kambing menjadi dua (1 / 2G dan 1 / 2C) atau empat bagian (1 / 4G dan 1 / 4C). Pada bagian selanjutnya akan terlihat bahwa dalam sel unit ini titik retikuler dengan mudah dibagi dengan cara ini dan cara lainnya.

Konstanta jaringan apa yang menentukan sel satuan?

Sel satuan dalam contoh GC adalah dua dimensi; akan tetapi, ini tidak berlaku untuk model nyata yang mempertimbangkan ketiga dimensi. Dengan demikian, kotak atau jajaran genjang, diubah menjadi paralelepiped. Sekarang, istilah "sel" lebih masuk akal.

Dimensi sel atau paralelepiped ini bergantung pada panjang sisi dan sudutnya masing-masing.

Pada gambar bawah kita memiliki sudut belakang bawah dari parallelepiped, terdiri dari sisi a, b dan c, dan sudut α, β dan γ.

Parameter sel satuan. Sumber: Gabriel Bolívar.

Seperti dapat dilihat, a sedikit lebih panjang dari b dan c. Di tengahnya terdapat lingkaran titik-titik untuk menunjukkan sudut α, β dan γ, masing-masing antara ac, cb dan ba. Untuk setiap sel satuan, parameter ini memiliki nilai konstan, dan menentukan simetri dan kesimetrian kristal lainnya.

Menerapkan beberapa imajinasi lagi, parameter gambar akan menentukan sel berbentuk kubus yang direntangkan di tepinya a. Dengan demikian, sel satuan muncul dengan panjang dan sudut yang berbeda dari tepinya, yang juga dapat diklasifikasikan menjadi berbagai jenis.

Jenis

14 jaringan Bravais dan tujuh sistem kristal dasar. Sumber: Pengunggah asli adalah Angrense di Wikipedia bahasa Portugis.

Perhatikan untuk memulai dengan gambar atas garis putus-putus di dalam sel unit: mereka menunjukkan sudut belakang bawah, seperti yang baru saja dijelaskan. Pertanyaan berikut dapat ditanyakan, di mana titik kisi atau unit berulang? Meskipun mereka memberikan kesan yang salah bahwa sel-sel itu kosong, jawabannya terletak pada simpul-simpulnya.

Sel-sel ini dibuat atau dipilih sedemikian rupa sehingga unit berulang (titik keabu-abuan pada gambar) ditempatkan di simpulnya. Bergantung pada nilai parameter yang ditetapkan di bagian sebelumnya, konstanta untuk setiap sel unit, tujuh sistem kristal diturunkan.

Setiap sistem kristal memiliki sel satuannya sendiri; yang kedua mendefinisikan yang pertama. Pada gambar atas ada tujuh kotak, sesuai dengan tujuh sistem kristal; atau dengan cara yang lebih ringkas, jaringan kristal. Jadi, misalnya, sel satuan kubik berhubungan dengan salah satu sistem kristal yang mendefinisikan kisi kristal kubik.

Menurut gambar, sistem atau jaringan kristal adalah:

-Kubik

-Tragonal

-Orthorhombic

-Heksagonal

-Monoklinik

-Triklinik

-Trigonal

Dan di dalam sistem kristal ini muncul yang lain yang membentuk empat belas jaringan Brava; bahwa di antara semua jaringan kristal, mereka adalah yang paling dasar.

Kubik

Dalam kubus semua sisi dan sudutnya sama. Oleh karena itu, dalam sel unit ini hal berikut ini benar:

α = β = γ = 90º

Ada tiga sel satuan kubik: simple atau primitive, body-centered (bcc), dan face-centered (fcc). Perbedaannya terletak pada bagaimana titik-titik tersebut didistribusikan (atom, ion, atau molekul) dan pada jumlahnya.

Manakah dari sel berikut yang paling kompak? Yang volumenya lebih banyak diisi oleh poin: yang kubik berpusat pada permukaan. Perhatikan bahwa jika kita mengganti titik-titik untuk kucing dan kambing sejak awal, mereka tidak akan terbatas pada satu sel; mereka akan menjadi milik dan akan dibagi oleh beberapa orang. Sekali lagi, itu akan menjadi bagian dari G atau C.

Jumlah unit

Jika kucing atau kambing berada di simpul, mereka akan dibagi oleh 8 unit sel; artinya, setiap sel akan memiliki 1/8 G atau C. Gabungkan atau bayangkan 8 kubus, dalam dua kolom yang masing-masing terdiri dari dua baris, untuk memvisualisasikannya.

Jika ada kucing atau kambing di wajah, mereka hanya akan dibagi oleh 2 unit sel. Untuk melihatnya, cukup satukan dua kubus.

Sebaliknya, jika kucing atau kambing berada di tengah-tengah kubus, mereka hanya akan termasuk dalam satu unit sel; Hal yang sama terjadi dengan kotak pada gambar utama, ketika konsep itu dibahas.

Memiliki kata di atas, dalam sel satuan kubik sederhana ada suatu satuan atau titik reticular, karena memiliki 8 simpul (1/8 x 8 = 1). Untuk sel kubik yang berpusat pada tubuh ada: 8 simpul, yang sama dengan satu atom, dan satu titik atau satuan di tengah; Oleh karena itu, ada dua unit.

Dan untuk sel kubik berpusat muka ada: 8 buah simpul (1) dan enam buah muka, dimana separuh dari setiap titik atau unit dibagi (1/2 x 6 = 3); oleh karena itu, ia memiliki empat unit.

Tetragonal

Komentar serupa dapat dibuat tentang sel unit untuk sistem tetragonal. Parameter strukturalnya adalah sebagai berikut:

α = β = γ = 90º

Ortorombik

Parameter untuk sel ortorombik adalah:

α = β = γ = 90º

Monoklinik

Parameter untuk sel monoklinik adalah:

α = γ = 90 °; β ≠ 90º

Triklinik

Parameter untuk sel triklinik adalah:

α ≠ β ≠ γ ≠ 90º

Heksagonal

Parameter untuk sel heksagonal adalah:

α = β = 90 °; γ ≠ 120º

Sel sebenarnya merupakan sepertiga dari prisma heksagonal.

Trigonal

Dan terakhir, parameter untuk sel trigonal adalah:

α = β = γ ≠ 90º

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke-8). CENGAGE Learning P 474-477.
2. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
3. Wikipedia. (2019). Sel primitif. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
4. Bryan Stephanie. (2019). Sel Satuan: Parameter Kisi & Struktur Kubik. Belajar. Diperoleh dari: study.com
5. Pusat Sumber Daya Akademik. (sf). Struktur kristal. . Institut Teknologi Illinois. Diperoleh dari: web.iit.edu
6. Belford Robert. (7 Februari 2019). Kisi kristal dan sel unit. Libreteks Kimia. Diperoleh dari: chem.libretexts.org