Structura cristalină

CAPITOLUL I

STRUCTURA CRISTALINA

1.1 Stari de structura in solide

Corpurile ale caror atomi sau molecule prezinta un aranjament spatial regulat se gasesc in stare cristalina si acestea sunt cele mai raspandite in natura. Alte corpuri prezinta o distributie dezordonata a atomilor sau moleculelor si acestea sunt corpurile necristaline(amorfe); ele nu prezinta o structura cristalina cu ordine la lunga distanta ci o structura caracterizata printr-un tip de ordine a particulelor constituiente numai la scurta distanta, caracteristici comune atat solidelor amorfe cat si lichidelor, in contrast cu lipsa completa de ordine caracteristica gazelor.

Din punct de vedere al conductibilitatii electrice, corpurile solide pot fi clasificate in doua grupe mari:

-corpuri conductoare sau metalice, la care conductivitatea electrica, sigma are valori mari int-un domeniu larg de temperaturi si scade proportional cu cresterea temperaturii

sigma=108-106( omega.cm)*(-1);

-corpuri semiconductoare sau izolatoare, la care conductivitatea electrica creste cu temperatura, aproape exponential sigma luind valori mai mici in raport cu cele de la metale, pentru izolatori conductia electrica are loc doar la temperaturi foarte ridicate, uneori depasind temperatura de topire.

Din punct de vedere al structurii, corpurile solide pot fi:

-cristaline

-necristaline( amorfe).

Structura cristalina confera propietatea de anizotropie in timp ce corpurile necristaline ar fi izotrope.

1.2.Elementele structurii cristaline

Caracteristica fundamentala a structurii cristaline este aranjamentul periodic regulat in spatiu a particulelor ce formeaza cristalul, tot o data acest aranjament formeaza reteaua care este de fapt o abstractie matematica.

Reteaua spatiala –este un aranjament periodic regulat al unei multimi infinite de puncte discrete din spatiu, care prin translatii repetate se intind la infinit dupa trei directii spatiale necoplanare.

Pozitia unui nod din reteaua cristalina fata de nodurile vecine se defineste prin trei vectori ce se numesc vectori fundamentali ( de translatie sau vectori primitivi).

In functie de tipul retelei cristaline vectorii sunt orientati sub unghiurile ,de marimi diferite.

Daca sunt trei vectori necoplanari dupa cele trei directii necoplanare, prin repetarea carora se obtine reteaua spatiala ,acestia definesc un paralelipiped numit celula elementara.

Prin repetarea prin translatie a celulei elementare pe cele 3 directii x, y, z se obtine intreaga retea spatiala.

Atasand fiecarui nod al retelei spatiale unul sau mai multi atomi (molecule) atunci obtinem o realitate fizica numita structura cristalina.

Celula elementara careia ii revine un singur nod se numeste celula primitiva.

Celula Wigner-Seitz este un tip de celula primitiva. Pentru a construi celula Wigner-Seitz a unei celule neprimitive se procedeaza astfel:

-se ia un nod oarecare al celulei neprimitive care se uneste prin segmente de dreapta cu toate nodurile vecine 1-8 cele mai apropiate de primul;

-se duc planele mediatoare la toate aceste segmente. Intersectia planelor mediatoare delimiteaza celula Wigner-Seitz care contine un singur nod si simetria retelei cristaline date.

In general, numarul nodurilor dintr-o celula elementara este dat de relatia: