결정 구조: 단위세포, 브라베 격자, X선 회절

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1 / 15 소금의 단위세포 하나한 변이 0.564 nm인 이 정육면체가 암염의 단위세포입니다. 모서리를 따라 나트륨(보라)과 염소(초록)가 번갈아 놓이고, 이름표로 어느 쪽인지 알 수 있습니다.

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소금의 단위세포 하나
한 변이 0.564 nm인 이 정육면체가 암염의 단위세포입니다. 모서리를 따라 나트륨(보라)과 염소(초록)가 번갈아 놓이고, 이름표로 어느 쪽인지 알 수 있습니다.
02
단위세포를 쌓아 덩어리로
모서리마다 네 칸씩 쌓으면 단위세포 64개가 됩니다. 덩어리 단계에서는 작은 세포를 10 × 10 × 10까지 쌓아, 이온 수천 개를 한꺼번에 그립니다.
03
소금이 정육면체로 쪼개지는 이유
덩어리가 서로 직각인 세 평면 가운데 하나인 {100} 면을 따라 갈라집니다. 조각마다 다시 평평한 면을 가진 상자가 되므로, 부순 소금도 작은 정육면체 모양입니다.
04
세포에서 알갱이로
겉모양 단계는 세포가 자라서 되는 결정의 모양을 보여 줍니다. 폭 1 mm인 소금 알갱이에는 같은 방향으로 늘어선 세포가 약 5.6 × 10¹⁸개 들어 있습니다.
05
다이아몬드: 원자마다 결합 네 개
탄소 하나가 0.154 nm 떨어진 이웃 넷을 붙잡고, 파란 정사면체가 그 넷을 잇습니다. 정육면체 단위세포는 폭 0.357 nm이고 원자 8개 몫이 들어 있습니다.
06
흑연: 0.335 nm 간격의 판
같은 탄소가 평평한 육각형 판으로 놓였습니다. 원자마다 이웃이 3개이고 간격은 0.142 nm, 판과 판 사이는 0.3355 nm입니다.
07
얼음: 수소결합으로 묶인 결정
물 분자마다 수소 두 개를 이웃 둘에게 내밀고, 다른 두 분자에게서 수소를 하나씩 받습니다. 이 파란 결합이 만드는 성긴 고리 때문에 얼음이 물에 뜹니다.
08
금속은 공을 빽빽하게 쌓습니다
구리는 면심입방입니다. 원자마다 다른 원자 12개와 맞닿고, 공이 공간의 74%를 채웁니다. 같은 크기의 공으로 채울 수 있는 최대치입니다.
09
점을 되풀이하는 열네 가지 방법
모든 결정은 브라베 격자 14가지 가운데 하나 위에 지어집니다. 지금 보이는 것은 꼭짓점과 한가운데 점 하나로 된 체심입방입니다. 아래 실험 칸에 14가지가 모두 있습니다.
10
(111) 면 자르기
밀러 지수는 면의 이름입니다. h = k = l = 1 이면 면이 정육면체 모서리를 비스듬히 잘라 내고, 면마다 구리 원자가 삼각형 무늬로 놓입니다. 가장 빽빽한 면입니다.
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X선은 면에서 반사됩니다
브래그 법칙은 n λ = 2 d sin θ 입니다. 소금의 (2 0 0) 면 간격은 0.282 nm라서, 파장 1.5406 Å 인 Cu Kα X선은 2θ = 31.70°에서 반사됩니다. 구석의 그래프에 모든 반사가 나옵니다.
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철은 912 °C에서 바뀝니다
α 철을 912 °C 넘게 데우면 면심입방으로 바뀝니다. 이 변화와, 새 격자에 녹아 드는 탄소가 강철 열처리의 바탕입니다.
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전위
끝에서 보면 구리 원자의 반쪽 면 하나가 더 끼어 ⊥ 표시에서 끝납니다. 금속이 작은 힘에도 휘는 것은 이런 선이 한 줄씩 움직이기 때문입니다.
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석영은 육각형으로 자랍니다
석영은 삼방정계입니다. 육각기둥 끝을 능면체 면이 덮습니다. 스테노는 1669년 이 면들 사이 각도가 바뀌지 않는다는 것을 알아냈습니다.
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단위세포 하나의 무게
밀도는 단위세포 하나의 질량을 부피로 나눈 값이고, 식으로는 ρ = Z·M / (N_A·V)입니다. 소금은 2.163 g/cm³가 나와 측정값 2.168과 맞습니다. 그려진 이온을 모두 세면 값이 커지는데, 면에 놓인 이온은 이웃 칸과 나눠 갖기 때문입니다.

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