単位セルは、全体の最小の発現を表す仮想空間または領域です。化学の場合、全体は、構造パターンに従って配置された原子、イオン、または分子で構成される結晶になります。
この概念を具体化する例は、日常生活で見つけることができます。このため、要素の特定の繰り返し順序を示すオブジェクトまたはサーフェスに注意を払う必要があります。一部のモザイク、浅浮き彫り、格天井、シート、壁紙は、ユニットセルによって理解されるものを一般的な用語で包含することができます。
猫と山羊のペーパーユニットセル。出典：Hanna Petruschat（WMDE）。
より明確に説明するために、壁紙として使用できる上記の画像を示します。その中で猫と山羊は2つの別の感覚で現れます。猫は直立または逆さまであり、山羊は上または下を向いて横たわっています。
これらの猫と山羊は、反復的な構造シーケンスを確立します。紙全体を構築するには、並進運動を使用して、表面全体にユニットセルを十分な回数複製するだけで十分です。
可能な単位セルは、青、緑、赤のボックスで表されます。これら3つはいずれも、役割を取得するために使用できます。しかし、それらをイメージに沿って想像的に動かして、画像で観察されたのと同じシーケンスを再現するかどうかを確認する必要があります。
赤いボックスから始めて、3つの列（猫と山羊）を左に移動すると、2つの山羊が下部に表示されなくなり、1つだけになることがわかります。したがって、これは別のシーケンスにつながり、ユニットセルとは見なされません。
一方、青と緑の2つのボックスを想像力をもって動かしたとしても、同じ一連の紙が得られます。どちらもユニットセルです。ただし、青色のボックスは緑色のボックスよりも小さいため、青色のボックスはより多くの定義に従います。
ユニットセルプロパティ
説明した例に加えて、独自の定義により、そのプロパティのいくつかが明確になります。
・空間内を移動すると、方向に関係なく、固体または完全な結晶が得られます。これは、猫や山羊で述べたように、それらが構造シーケンスを再現するためです。これは繰り返し単位の空間分布と同じです。
-それらは、他の可能なセルオプションと比較して、可能な限り小さい（またはボリュームをほとんど占有しない）必要があります。
-それらは通常対称です。また、その対称性は文字通り化合物の結晶に反映されています。塩の単位胞が立方体である場合、その結晶は立方体になります。ただし、歪んだ形状の単位格子として説明される結晶構造があります。
-それらは、ポイントで置き換えることができる反復的な単位を含み、これは次に、3次元の格子として知られているものを構成します。前の例では、猫と山羊はより高い平面から見た格子点を表しています。つまり、2次元です。
繰り返し単位の数
ユニットセルの繰り返し単位または格子点は、同じ比率の固体粒子を維持します。
青いボックス内の猫と山羊の数を数えると、2匹の猫と山羊になります。緑のボックスでも、赤いボックスでも同じことが起こります（たとえユニットセルではないことがすでにわかっているとしても）。
たとえば、猫と山羊がそれぞれGとCの原子であるとします（奇妙な動物の溶接）。青いボックス内のGとCの比率は2：2または1：1であるため、固体は式GC（またはCG）を持つことが安全に期待できます。
塩、金属、酸化物、硫化物、合金のように、固体が多かれ少なかれコンパクトな構造を示す場合、ユニットセル内には繰り返し単位全体はありません。つまり、それらの一部または一部があり、合計で1つまたは2つのユニットになります。
これはGCには当てはまりません。その場合、青いボックスは猫と山羊を2つ（1 / 2Gと1 / 2C）または4つ（1 / 4Gと1 / 4C）に「分割」します。次のセクションでは、これらのユニットセルで網状ポイントがこの方法や他の方法で分割されていることがわかります。
ユニットセルを定義するネットワーク定数は何ですか？
GCの例のユニットセルは2次元です。ただし、これは3つの次元すべてを考慮する実際のモデルには適用されません。したがって、正方形または平行四辺形は、平行六面体に変換されます。さて、「セル」という言葉はもっと理にかなっています。
これらのセルまたは平行六面体の寸法は、それぞれの側面と角度の長さに依存します。
下の画像では、側面a、b、cと角度α、β、γで構成される平行六面体の下部後隅があります。
ユニットセルのパラメータ。出典：ガブリエルボリバル
見て分かるように、aはbとcよりも少し長い。中央には点線の円があり、それぞれac、cb、baの間の角度α、β、γを示します。各ユニットセルについて、これらのパラメーターは一定の値を持ち、その対称性と他のクリスタルの対称性を定義します。
もう一度想像力を適用すると、画像パラメーターは、その端aに伸ばされた立方体のようなセルを定義します。このように、単位セルは、その長さと角度が異なるエッジで発生し、さまざまなタイプに分類することもできます。
タイプ
14のブラベネットワークと7つの基本的な結晶システム。出典：元のアップローダーはポルトガル語版ウィキペディアのAngrenseでした。
上の画像で、ユニットセル内の点線から始めることに注意してください。これらは、先ほど説明したように、後部下部の角度を示しています。次の質問をすることができます、格子点または繰り返し単位はどこですか？セルが空であるという誤った印象を与えますが、その答えは頂点にあります。
これらのセルは、反復単位（画像の灰色がかった点）がそれらの頂点に配置されるように生成または選択されます。前のセクションで確立されたパラメーターの値に応じて、各ユニットセルに対して一定で、7つの結晶系が導出されます。
各結晶系には独自の単位格子があります。2番目は最初を定義します。上の画像には、7つの結晶系に対応する7つのボックスがあります。またはもっと要約すると、結晶ネットワーク。したがって、たとえば、立方体の単位格子は、立方晶格子を定義する結晶系の1つに対応します。
画像によると、結晶系またはネットワークは次のとおりです。
-キュービック
-正方晶系
-斜方
-六角
-モノクリニック
-トリクリニック
-三角
そして、これらの結晶系の中に、14のブラベネットワークを構成する他のものが生じます。すべての結晶ネットワークの中で、それらは最も基本的です。
キュービック
立方体では、そのすべての側面と角度が等しいです。したがって、このユニットセルでは次のようになります。
α=β=γ=90º
3つの立方単位セルがあります。単純またはプリミティブ、体中心（bcc）、および顔中心（fcc）です。違いは、ポイントの分布方法（原子、イオン、分子）とそれらの数にあります。
これらのセルのどれが最もコンパクトですか？ボリュームがより多くのポイントで占められているもの：面を中心とした3次ボリューム。猫と山羊を最初からドットに置き換えた場合、それらは単一のセルに限定されないことに注意してください。それらは属し、いくつかで共有されます。この場合も、GまたはCの一部になります。
ユニット数
猫や山羊が頂点にいる場合、それらは8つのユニットセルで共有されます。つまり、各セルにはGまたはCの1/8があります。2つの行の2つの列にある8つの立方体を結合または想像して、それを視覚化します。
猫や山羊が顔にあった場合、それらは2つのユニットセルでのみ共有されます。それを見るには、2つの立方体を組み合わせます。
一方、猫または山羊が立方体の中心にいる場合、それらは単一のユニットセルにのみ属します。同じことが、コンセプトが扱われたときに、メイン画像のボックスでも起こります。
上記のように、8つの頂点（1/8 x 8 = 1）があるため、単純な立方ユニットセル内にユニットポイントまたは網状ポイントがあります。体の中心にある立方体のセルには、1つの原子に等しい8つの頂点と、中心にある点または単位があります。したがって、2つのユニットがあります。
そして、面心立方セルの場合：8つの頂点（1）と6つの面。各点または単位の半分が共有されます（1/2 x 6 = 3）。したがって、4つのユニットがあります。
正方晶
正方晶系の単位胞についても同様のコメントができる。その構造パラメーターは次のとおりです。
α=β=γ=90º
斜方
斜方晶系セルのパラメータは次のとおりです。
α=β=γ=90º
単斜
単斜晶系細胞のパラメーターは次のとおりです。
α=γ= 90°; β≠90º
トリクリニック
三斜晶系セルのパラメーターは次のとおりです。
α≠β≠γ≠90º
六角
六角形セルのパラメーターは次のとおりです。
α=β= 90°; γ≠120º
セルは実際には六角柱の3分の1を構成します。
三角
最後に、三角セルのパラメーターは次のとおりです。
α=β=γ≠90º
参考文献
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