[일반화학실험] 결정 속의 입자의 쌓임

소개

[일반화학실험] 결정 속의 입자의 쌓임
주어진 이쑤시개와 스티로폼 구를 이용하여 단순 입방격자, 체심 입방격자, 면심 입방격자, 육방 최밀 격자를 각각 제작한다. 그리고 결정 구조의 기본 개념인 단위세포 내 입자수, 배위수, 입자 충진율 등을 구해보는 실험레포트입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 주의 사항
6. 실험 결과
7. 토의 사항
8. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
1.1. 여기에서 결정 구조의 기본 개념인 단위세포 내 입자수, 배위수, 입자 충진율 등을 구해보고 이 모델을 바탕으로 철의 원자 반지름을 측정해 본다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 서론
대부분의 고체물질은 결정성 고체와 비결정성 고체로 나뉠 수 있다. 이 때 대부분의 결정성 고체는 자신 고유의 원자의 배열을 가지고 있다. 이러한 배열을 결정 구조라고 부른다. 이 결정 구조는 단위세포라고 불리는 기본 원자의 패턴의 반복으로 이루어져 있다. 이 결정 구조에는 단순입방구조, 면심입방구조, 체심입방구조, 그리고 육방밀집구조 등 다양한 종류가 있다. 이러한 결정모델을 설명할 때 흔히 원자를 모두 동일한 크기를 가지는, 균일한 밀도로 이루어진 구로 간주한다. 이러한 방법으로 설명을 하면 결정성 고체의 결정 구조를 효과적으로, 그리고 시각적으로 표현할 수 있을 뿐만 아니라 일상생활에서 흔히 볼 수 있는 스티로폼 공이나 이쑤시개 등으로도 잘 표현할 수 있기 때문에 화학 전반에 걸쳐 널리 애용되고 있다.

2.2. 결정격자의 기본개념
서론에서 이미 설명된 바와 같이 모든 결정은 단위세포라고 불리는 작은 원자 패턴이 반복되어 이루어진다. 이 단위세포들은 3차원적 공간에서 모든 방향으로 반복적으로 쌓여서 하나의 결정성 고체를 이룬다. 이러한 결정 구조를 설명하기 위해서 먼저 배위수라는 개념을 도입한다. 배위수란 최단거리에서 어떤 기준이 되는 원자에 대해 있는 원자의 개수를 나타내며, 각각의 결정구조마다 고유한 값을 가진다. 단위세포 내 입자의 개수 이라는 것은, 결정구조에서 각각의 단위 세포 내에 실제적으로 포함되어 있는 입자의 개수를 의미한다. 이 때 체심에 있는 입자는 입자 하나가 온전히 단위세포 내에 있다고 생각하고, 면심에 있는 입자는 입자의 가, 모서리에 있는 입자는 입자의 이, 꼭지점에 있는 입자는(단위세포가 직육면체 모양인 경우) 입자의 이 실질적으로 하나의 단위세포 내에 포함된다고 생각한다.

참고자료

· 두산세계대백과, 두산동아, (주)두산동아, 2006년
· 결정학 개론, 정수진, 양조출판사, 1997년
· 고체물리학, Charles Kittel, 범한서적, 1997년