Кіріспе
Кристаллографиялық жүйе, онда бірлік жасуша куб пішінде болады. Кристаллографияда кубтық (немесе изометриялық) кристалл жүйесі – бірлік жасушасы куб пішіндес кристалл жүйесі. Бұл кристалдар мен минералдарда ең көп кездесетін және ең қарапайым пішіндердің бірі. Осы кристалдардың үш негізгі түрі бар:
Бастапқы кубикалық (қысқартылған cP, немесе қарапайым кубикалық)
Денеорталық кубикалық (қысқартылған cI немесе bcc)
Беторталық кубикалық (қысқартылған cF немесе fcc)
Ескерту: fcc термині металдарда кездесетін кубикалық тығыз қаптамалы (ccp) құрылымымен жиі қолданылады. Дегенмен, fcc – беторталық кубикалық Браве торшасы, және тор нүктелеріне мотив орналасқанда ол міндетті түрде тығыз қаптамалы болмайды. Мысалы, алмаз және мырыш-қоспалы торлары fcc, бірақ тығыз қаптамалы емес. Олардың әрқайсысы төменде тізілген басқа түрлерге бөлінеді. Бұл кристалдардағы бірлік жасушалар көбінесе кубтар деп есептелсе де, бастапқы бірлік жасушалар көбінесе куб пішіндес болмайды.
In crystallography, the cubic (or isometric) crystal system is a crystal system where the unit cell is in the shape of a cube. This is one of the most common and simplest shapes found in crystals and minerals. There are three main varieties of these crystals:
Primitive cubic (abbreviated cP and alternatively called simple cubic)
Body centered cubic (abbreviated cI or bcc)
Face centered cubic (abbreviated cF or fcc)
Note: the term fcc is often used in synonym for the cubic close packed or ccp structure occurring in metals. However, fcc stands for a face centered cubic Bravais lattice, which is not necessarily close packed when a motif is set onto the lattice points. E. g. the diamond and the zincblende lattices are fcc but not close packed. Each is subdivided into other variants listed below. Although the unit cells in these crystals are conventionally taken to be cubes, the primitive unit cells often are not.
Бір элементті құрылымдар
Қағида бойынша, қатты денедегі атомдар бір-біріне тартылатындықтан, атомдардың тығыз орналасуы көбірек кездеседі. (Дегенмен, орбиталық гибридтеу белгілі бір байланыс бұрыштарын қажет еткен жағдайларда, сирек орналасқан құрылымдар да кездеседі.) Осыған сәйкес, әсіресе атомдық қаптама коэффициенті төмен бастапқы кубтық құрылым табиғатта сирек кездеседі, бірақ полонийде табылады. Жоғары тығыздығы бар bcc және fcc екеуі де табиғатта жиі кездеседі. bcc-ге мысалдар: темір, хром, вольфрам және ниобий. fcc-ге мысалдар: алюминий, мыс, алтын және күміс. Тағы бір маңызды кубтық кристалл құрылымы – көміртекте, кремнийде, германийде және қалайыда кездесетін алма кубтық құрылымы. fcc және bcc-ден айырмашылығы, бұл құрылым тор емес, себебі оның элементар жасушасында бірнеше атом бар. Басқа элементар құрылымдардың ішінде вольфрамда кездесетін А15 құрылымы және марганецтің өте күрделі құрылымы бар.
Көп элементті құрылымдар
Бір элементтен көп тұратын қосылыстар (мысалы, екі элементтен тұратын қосылыстар) көбінесе текше кристалдық жүйеге негізделген кристалдық құрылымға ие болады. Олардың ең көп таралғандары төменде тізілген. Бұл құрылымдарды бір-біріне еніп жатқан екі немесе одан көп субрешеттер ретінде қарастыруға болады, мұнда әрбір субрешеттер екіншісінің аралық кеңістіктерін (интерстициалдық орындарын) иеленеді.
Цезий хлориді құрылымы
Олардың бірі – "интерпенетрациялық қарапайым кубикалық" құрылым, сонымен қатар "цезий хлориді" немесе B2 құрылымы деп те аталады. Бұл құрылым атомдардың орналасуы бірдей болғандықтан, денеорталық кубикалық құрылыммен жиі шатастырылады. Дегенмен, цезий хлориді құрылымы екі түрлі атомнан тұратын базаға ие. Денеорталық кубикалық құрылымда [111] бағыты бойынша трансляциялық симметрия болады. Цезий хлориді құрылымында [111] бағыты бойынша трансляция түрдің өзгеруіне алып келеді. Бұл құрылымды әрбір түрінен бір-біріне үстіне орналасқан екі қарапайым кубикалық құрылым ретінде де қарастыруға болады. Хлорид кубінің бұрышы цезий кубінің ортасында орналасқан, және керісінше. Бұл келесі бөлімде сипатталатын NaCl құрылымы үшін де сәйкес келеді. Егер Cl атомдарын алып тастасақ, қалған Na атомдары қарапайым кубикалық емес, FCC құрылымын құрайды. CsCl бірлік жасушасында әрбір ион қарама-қарсы иондардан тұратын кубтың ортасында орналасқан, сондықтан координациялық саны сегіз. Орталық катион көрсетілгендей, кубтың бұрыштарындағы 8 анионмен координацияланған, ал орталық анион кубтың бұрыштарындағы 8 катионмен координацияланған. Басқаша айтқанда, бұл торды кубтың ішіне орналасқан екінші атом бар қарапайым кубикалық құрылым ретінде қарастыруға болады. Цезий хлоридінен басқа, бұл құрылым төмен температурада немесе жоғары қысымда дайындалған кейбір басқа сілтілік галоидтарда да кездеседі. Әдетте, бұл құрылым иондық радиусы шамамен бірдей екі элементтен (мысалы, Cs+ = 167 пм және Cl− = 181 пм) пайда болуы мүмкін. Цезий хлориді (CsCl) құрылымының кеңістіктік тобы Германн-Моген нотациясы бойынша Pmm, ал Халықаралық кристаллография кестелерінде "221" деп аталады. Структурлық есептеме белгісі "B2" болып табылады. CsCl құрылымында кристалданатын жүзге жуық сирек кездесетін металл қосылыстары бар, оның ішінде сирек кездесетін жерлердің магниймен және 11, 12 және 13-топтардағы элементтермен екілік қосылыстары бар. Цезий хлориді сияқты құрылымды көрсететін басқа қосылыстар: CsBr, CsI, жоғары температурадағы RbCl, AlCo, AgZn, BeCu, MgCe, RuAl және SrTl.
Гейслер құрылымы
Гейслер құрылымы, Cu2MnAl құрылымына негізделген, өтпелі металдарды қатыстыратын үштік қосылыстар үшін кең таралған құрылым болып табылады. Оның кеңістіктік тобы Fmm (No. 225), ал Strukturbericht белгілемесі L21. Жарым Гейслер және кері Гейслер қосылыстарымен қатар, жүздеген мысалдар кездеседі.
Қылқалам Фелан құрылымы
Weaire–Phelan құрылымы Pmn (223) симметриясына ие. Онда пиритоэдрлі жасушалары бар үш бағытта орналасқан тетрадекаэдрлер кездеседі. Химияда ол кристаллдық құрылым ретінде танымал, және әдетте "I типті клатрат құрылымы" деп аталады. Метан, пропан және көмірқышқыл газының төмен температурада түзілетін газ гидраттарының құрылымында су молекулалары Weaire–Phelan құрылымының түйіндерінде орналасып, сутек байланысы арқылы біріктірілген, ал ірі газ молекулалары полиэдрлі қуыстарға қамалады.