일반화학실험 | 결정의 구조

 

 

 

TIP

 

 

결정 구조를 나타내는 모형을 통해서 고체의 구조를 이해한다.

 

 

 

결정(Crystal)

구성원자들이 일정하게 배열되어 잇는 내부적 규칙성이 외부적으로 나타나 있는 고체. 이 규칙정인 배열이 고체 전체의 균일 하게 이루어져 있으면 단결정. 부분적으로는 결정을 이루지만 전체적으로는 하나의 균일한 결정이 아닌 경우를 다결정이라 한다.

 

또한, 결정은 수백만개의 단위세포라는 원자구성단위로 이루어져있다. 단위세포는 모든 방향으로 반복되어 기하학적형태를 만들며, 이것은 결정면이라는 외부평면의 수와 방향으로 나타낸다. 결정의 기본적인 특성은 대칭이며 모든 결정은 가장 뚜렷이 나타나는 대칭요소로 구분할 수 있다.

 

 

결정구조 (Crystal structure)

대부분의 단위체를 비롯하여 간단한 무기화합물·유기화합물 그리고 복잡한 조성을 가진 광물이나 유기천연물 또는 고분자물질에 이르기까지 결정구조가 밝혀진 것은 매우 많다. 각 물질의 결정구조는 대응하는 공간군(空間群)과 원자좌표값에 의하여 결정되는데, 원자의 상대적인 위치로부터 분자의 형성, 원자단의 존재 등이 밝혀지게 되어 원자간거리·분자간거리·배위수 등을 알 수 있게 되었다. 대표적인 결정구조형으로는 암염형(岩鹽形) 결정, 다이아몬드형 결정 등이 있다. 주로 X선해석으로 결정하며, 다른 입자선을 보조적으로 사용한다. 결정구조는 결정화학의 기초지식으로, 결정구조를 구하여 광물의 조성을 밝혀내는 X선광물학을 비롯하여, 많은 분야에서 널리 이용하고 있다.

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실험 방법

실험 A : 육방밀집 구조

1) 첫번째 층(A)을 빈공간을 최소로 하여 바닥에 깐다.

 

2) 두 번째 구는 첫번째 층의 패인 곳에 놓는다.

 

3) 세 번째 층은 첫 번째 층의 공 위쪽 위치에 쌓아서 ABABAB…형태를 확인한다. 층 사이의 구멍으로 꿰뚫어 볼 수 있음에 유의하라.

 

4) 관찰결과를 결과리포트에 적는다.

 

5) 다시 세 번째 층을 헐고, 세 번째 층의 구를 첫 번째 층의 구와 일치하지 않도록 두 번째 층의 패인 곳에 놓고, ABCABC 형태를 확인한다. 층 사이의 구멍으로 꿰뚫어 볼 수 없음에 유의하라.

 

6) 관찰결과를 결과리포트에 적는다.

 

실험 B : 격자 구조

1) 8개의 스티로폼 공들이 서로 닿도록 아크릴상자에 잘 쌓아 원시격자(pc)를 만든다. 만들어진 원시격자 단위세포의 부피 ,단위세포에 포함된 공의 수 ,공이 차지하고 있는 공간과 비어있는 공간의 부피를 계산한다.

 

2) 9개의 스티로폼 공들을 이용해서 체심격자(bcc)의 단위세포를 만든다. 단위세포의 대각선 방향으로 공들이 서로 맞닿고 있지만 ,모서리 방향에서는 공들이 서로 닿지 않고 있음을 관찰한다. 위1)에서와 같이 단위세포의 부피 ,단위세포에 포함된 공의 수 ,공이 차지하고 있는 공간과 비어있는 공간의 부피를 계산한다.

 

3) 14개의 스티로폼의 공들을 이용해서 면심격자(fcc)의 단위세포를 만든다. 이번에는 단위세포 옆면의 대각선 방향으로는 공들이 서로 맞닿고 있음을 관찰한다. 위와 마찬가지로 단위세포의 부피 ,단위세포에 포함된 공의 수 ,공이 차지하고 있는 공간과 비어있는 공간의 부피를 계산한다.

 

4) 큰 공을 염소 음이온이라고 생각하고, 작은 공을 Sodium양이온( )이라고 생각하여 NaCl의 격자 모형을 만든다. 큰 공 주위에 4개의 작은 공을 같은 평면에 서로 직각이 되도록 연결한다. 같은 평면에서 두 개의 작은 공 사이에 큰 공을 하나씩 끼워 넣는다. 큰 공의 아래와 위쪽에 작은 공을 하나씩 연결하고, 작은 공의 아래와 위에도 큰 공을 하나씩 연결한다. 큰 공 14개와 작은 공 13개가 필요할 것이다. 단위세포의 모양을 확인하고, 단위세포에 몇 개의 큰 공과 작은 공이 들어있는가를 확인한다

 

 

 

[일반화학실험]결정의 구조 레포트