Структурата на материята.

В химически взаимодействия влизат не отделни атоми или молекули, а вещества.
Нашата задача е да се запознаем със структурата на материята.

При ниски температури веществата са в стабилно твърдо състояние.

☼ Най-твърдото вещество в природата е диамантът. Той се смята за краля на всички скъпоценни камъни. А самото му име означава на гръцки „неразрушим“. Диамантите отдавна са смятани за чудодейни камъни. Смятало се, че човек, носещ диаманти, не познава стомашни заболявания, отровата не го засяга, той запазва паметта и веселото си настроение до старост, радва се на кралско благоволение.

☼ Диамант, подложен на ювелирна обработка - шлифоване, полиране, се нарича диамант.

По време на топенето, в резултат на топлинни вибрации, редът на частиците се нарушава, те стават подвижни, докато природата на химичната връзка не се нарушава. Следователно няма фундаментални разлики между твърдото и течното състояние.
В течността се появява течливост (т.е. способността да приема формата на съд).

течни кристали.

Течните кристали са открити в края на 19 век, но са изследвани през последните 20-25 години. Много устройства за показване на съвременни технологии, например някои електронни часовници, мини-компютри, работят с течни кристали.

Като цяло думите "течни кристали" звучат не по-малко необичайно от "горещ лед". Всъщност обаче ледът може да бъде и горещ, т.к. при налягане над 10 000 атм. водният лед се топи при температури над 2000 C. Необичайната комбинация от "течни кристали" е, че течното състояние показва подвижността на структурата, а кристалът предполага строг ред.

Ако дадено вещество се състои от многоатомни молекули с удължена или ламеларна форма и с асиметрична структура, тогава когато се топи, тези молекули са ориентирани по определен начин една спрямо друга (дългите им оси са успоредни). В този случай молекулите могат свободно да се движат успоредно на себе си, т.е. системата придобива характеристиката на течливост на течност. В същото време системата запазва подредена структура, която определя свойствата, характерни за кристалите.

Високата мобилност на такава структура дава възможност да се контролира чрез много слаби влияния (термични, електрически и др.), Т.е. целенасочено променят свойствата на дадено вещество, включително оптични, с много малко енергия, което се използва в съвременните технологии.

Видове кристални решетки.

Всяко химическо вещество се образува от голям брой еднакви частици, които са свързани помежду си.
При ниски температури, когато топлинното движение е затруднено, частиците са строго ориентирани в пространството и образуват кристална решетка.

Кристална клетка е структура с геометрично правилно разположение на частиците в пространството.

В самата кристална решетка се разграничават възли и междувъзлово пространство.
Едно и също вещество, в зависимост от условията (p, t, ...) съществува в различни кристални форми (т.е. имат различни кристални решетки) - алотропни модификации, които се различават по свойства.
Например, известни са четири модификации на въглерода - графит, диамант, карбин и лонсдейлит.

☼ Четвъртата разновидност на кристален въглерод "лонсдейлит" е малко известна. Намерено е в метеорити и получено по изкуствен път, като структурата му все още се изучава.

☼ Сажди, кокс, въглен са класифицирани като аморфни полимери на въглерода. Сега обаче стана известно, че това също са кристални вещества.

☼ Между другото, в саждите бяха открити блестящи черни частици, които нарекоха "огледален въглерод". Mirror carbon е химически инертен, топлоустойчив, непропусклив за газове и течности, има гладка повърхност и абсолютна съвместимост с живите тъкани.

☼ Името на графита идва от италианското "graffito" - пиша, рисувам. Графитът е тъмносив кристал с лек метален блясък, има слоеста решетка. Отделни слоеве от атоми в графитен кристал, относително слабо свързани един с друг, лесно се отделят един от друг.

ВИДОВЕ КРИСТАЛНИ РЕШЕТКИ

Свойства на вещества с различни кристални решетки (таблица)

Ако скоростта на растеж на кристала е ниска при охлаждане, се образува стъкловидно състояние (аморфно).

Връзката между позицията на елемент в периодичната система и кристалната решетка на неговото просто вещество.

Съществува тясна връзка между позицията на даден елемент в периодичната таблица и кристалната решетка на съответното елементарно вещество.

Простите вещества на останалите елементи имат метална кристална решетка.

ПОПРАВЯНЕ

Проучете лекционния материал, отговорете писмено на следните въпроси в тетрадката си:
- Какво е кристална решетка?
- Какви видове кристални решетки съществуват?
- Опишете всеки тип кристална решетка според плана:

Какво има в възлите на кристалната решетка, структурна единица → Вид химична връзка между частиците на възела → Сили на взаимодействие между частиците на кристала → Физични свойства, дължащи се на кристалната решетка → Агрегатно състояние на материята при нормални условия → Примери

Изпълнете задачите по тази тема:

- Какъв тип кристална решетка имат следните вещества, които обикновено се използват в ежедневието: вода, оцетна киселина (CH3 COOH), захар (C12 H22 O11), калиеви торове (KCl), речен пясък (SiO2) - точка на топене 1710 0C, амоняк (NH3 ), сол? Направете обобщено заключение: какви свойства на веществото могат да определят вида на неговата кристална решетка?
По формулите на дадените вещества: SiC, CS2, NaBr, C2 H2 - определете вида на кристалната решетка (йонна, молекулна) на всяко съединение и въз основа на това опишете физичните свойства на всяко от четирите вещества.
Треньор номер 1. "Кристални решетки"
Треньор номер 2. "Тестови задачи"
Тест (самоконтрол):

1) Вещества, имащи молекулярна кристална решетка, като правило:
а). огнеупорен и силно разтворим във вода
б). топими и летливи
в). Твърди и електропроводими
Ж). Топлопроводим и пластичен

2) Понятието "молекула" не е приложимо по отношение на структурната единица на веществото:

б). кислород

в). диамант

3) Атомната кристална решетка е характерна за:

а). алуминий и графит

б). сяра и йод

в). силициев оксид и натриев хлорид

Ж). диамант и бор

4) Ако дадено вещество е силно разтворимо във вода, има висока точка на топене, е електропроводимо, тогава неговата кристална решетка:

НО). молекулярно

б). ядрен

в). йонни

Ж). метален

В химически взаимодействия влизат не отделни атоми или молекули, а вещества.

Нашата задача е да се запознаем със структурата на материята.

При ниски температури веществата са в стабилно твърдо състояние.

☼ Най-твърдото вещество в природата е диамантът. Той се смята за краля на всички скъпоценни камъни. А самото му име означава на гръцки „неразрушим“. Диамантите отдавна са смятани за чудодейни камъни. Смятало се, че човек, носещ диаманти, не познава стомашни заболявания, отровата не го засяга, той запазва паметта и веселото си настроение до старост, радва се на кралско благоволение.

☼ Диамант, подложен на ювелирна обработка – шлифоване, полиране, се нарича диамант.

По време на топенето, в резултат на топлинни вибрации, редът на частиците се нарушава, те стават подвижни, докато природата на химичната връзка не се нарушава. Следователно няма фундаментални разлики между твърдото и течното състояние.

В течността се появява течливост (т.е. способността да приема формата на съд).

течни кристали

Течните кристали са открити в края на 19 век, но са изследвани през последните 20-25 години. Много устройства за показване на съвременни технологии, например някои електронни часовници, мини-компютри, работят с течни кристали.

Като цяло думите "течни кристали" звучат не по-малко необичайно от "горещ лед". Всъщност обаче ледът може да бъде и горещ, т.к. при налягане над 10 000 атм. водният лед се топи при температури над 200 0 C. Необичайната комбинация от "течни кристали" е, че течното състояние показва подвижността на структурата, а кристалът приема строг ред.

Ако дадено вещество се състои от многоатомни молекули с удължена или ламеларна форма и с асиметрична структура, тогава когато се топи, тези молекули са ориентирани по определен начин една спрямо друга (дългите им оси са успоредни). В този случай молекулите могат свободно да се движат успоредно на себе си, т.е. системата придобива характеристиката на течливост на течност. В същото време системата запазва подредена структура, която определя свойствата, характерни за кристалите.

Високата мобилност на такава структура дава възможност да се контролира чрез много слаби влияния (термични, електрически и др.), Т.е. целенасочено променят свойствата на дадено вещество, включително оптични, с много малко енергия, което се използва в съвременните технологии.

Видове кристални решетки

Всяко химическо вещество се образува от голям брой еднакви частици, които са свързани помежду си.

При ниски температури, когато топлинното движение е затруднено, частиците са строго ориентирани в пространството и образуват кристална решетка.

кристална клетка - това е структура с геометрично правилно разположение на частиците в пространството.

В самата кристална решетка се разграничават възли и междувъзлово пространство.

Едно и също вещество в зависимост от условията (стр, T,…) съществува в различни кристални форми (т.е. имат различни кристални решетки) - алотропни модификации, които се различават по свойства.

Например, известни са четири модификации на въглерода - графит, диамант, карбин и лонсдейлит.

☼ Четвъртата разновидност на кристален въглерод "лонсдейлит" е малко известна. Намерено е в метеорити и получено по изкуствен път, като структурата му все още се изучава.

☼ Сажди, кокс, въглен са класифицирани като аморфни полимери на въглерода. Сега обаче стана известно, че това също са кристални вещества.

☼ Между другото, в саждите бяха открити блестящи черни частици, които те нарекоха "огледален въглерод". Mirror carbon е химически инертен, топлоустойчив, непропусклив за газове и течности, има гладка повърхност и абсолютна съвместимост с живите тъкани.

☼ Името графит идва от италианското „graffito” – пиша, рисувам. Графитът е тъмносив кристал с лек метален блясък, има слоеста решетка. Отделни слоеве от атоми в графитен кристал, относително слабо свързани един с друг, лесно се отделят един от друг.

ВИДОВЕ КРИСТАЛНИ РЕШЕТКИ

	йонни			метален
Какво има във възлите на кристалната решетка, структурна единица	йони	атоми	молекули	атоми и катиони
Тип химична връзка между частиците на възела	йонни		ковалентни: полярни и неполярни	метален
Сили на взаимодействие между кристалните частици	електростатичен кал	ковалентен	междумолекулен ние	електростатичен кал
Физични свойства, дължащи се на кристалната решетка	силите на привличане между йоните са силни, Т мн.ч. (огнеупорен), Лесно разтворим във вода стопилката и разтворът провеждат електрически ток, нелетлив (без мирис)	ковалентните връзки между атомите са големи, Т мн.ч. и T kip много, не са разтворими във вода стопилката не провежда електричество	Силите на привличане между молекулите са малки Т мн.ч. ↓, Някои се разтварят във вода Имат миризма - летливи са	силите на взаимодействие са големи Т мн.ч. , Висока топло- и електропроводимост
Агрегатно състояние на материята при нормални условия	твърдо	твърдо	твърд, газообразен, течност	твърд, течност (H ж)
Примери	повечето соли, алкали, типични метални оксиди	C (диамант, графит), Si, Ge, B, SiO 2, CaC 2, SiC (карборунд), BN, Fe 3 C, TaC (t пл. \u003d 3800 0 С) Червен и черен фосфор. Оксиди на някои метали.	всички газове, течности, повечето неметали: инертни газове, халогени, H 2 , N 2 , O 2 , O 3 , P 4 (бял), S 8 . Водородни съединения на неметали, оксиди на неметали: H 2 O, CO 2 "сух лед". повечето органични съединения.	Метали, сплави

Ако скоростта на растеж на кристала е ниска при охлаждане, се образува стъкловидно състояние (аморфно).

1. Връзката между позицията на елемент в периодичната система и кристалната решетка на неговото просто вещество.

Съществува тясна връзка между позицията на даден елемент в периодичната таблица и кристалната решетка на съответното елементарно вещество.

		Група
				III				VII	VIII
П д Р и относно д								H2
						N 2	O2	F2
	III					P4	S8	Cl2
								Br2
								аз 2
Тип кристална решетка		метален					ядрен	молекулярно

Простите вещества на останалите елементи имат метална кристална решетка.

ПОПРАВЯНЕ

Проучете лекционния материал, отговорете писмено на следните въпроси в тетрадката си:

1. Какво е кристална решетка?
2. Какви видове кристални решетки съществуват?
3. Опишете всеки тип кристална решетка според плана: Какво има в възлите на кристалната решетка, структурна единица → Вид химична връзка между частиците на възела → Сили на взаимодействие между частиците на кристала → Физични свойства, дължащи се на кристала решетка → Агрегатно състояние на веществото при нормални условия → Примери

Изпълнете задачите по тази тема:

1. Какъв тип кристална решетка имат следните вещества, широко използвани в ежедневието: вода, оцетна киселина (CH 3 COOH), захар (C 12 H 22 O 11), калиеви торове (KCl), речен пясък (SiO 2) - топене точка 1710 0 C , амоняк (NH 3), готварска сол? Направете обобщено заключение: какви свойства на веществото могат да определят вида на неговата кристална решетка?
2. Според формулите на дадените вещества: SiC, CS 2, NaBr, C 2 H 2 - определете вида на кристалната решетка (йонна, молекулна) на всяко съединение и въз основа на това опишете физичните свойства на всяко от четирите вещества.
   
3. Треньор номер 1. "Кристални решетки"
   
4. Треньор номер 2. "Тестови задачи"
   
5. Тест (самоконтрол):

1) Вещества, имащи молекулярна кристална решетка, като правило:

а). огнеупорен и силно разтворим във вода
б). топими и летливи
в). Твърди и електропроводими
Ж). Топлопроводим и пластичен

2) Концепцията за "молекула" не е приложимопо отношение на структурната единица на веществото:

а). вода

б). кислород

в). диамант

Ж). озон

3) Атомната кристална решетка е характерна за:

а). алуминий и графит

б). сяра и йод

в). силициев оксид и натриев хлорид

Ж). диамант и бор

4) Ако дадено вещество е силно разтворимо във вода, има висока точка на топене и е електропроводимо, тогава неговата кристална решетка:

а). молекулярно

б). ядрен

в). йонни

Ж). метален

Инструкция

Както лесно можете да познаете от самото име, металният тип решетка се среща в металите. Тези вещества обикновено са висока температуратопене, метален блясък, твърдост, са добри проводници на електрически ток. Не забравяйте, че в местата на този тип решетка има или неутрални атоми, или положително заредени йони. В пролуките между възлите има електрони, чиято миграция осигурява висока електрическа проводимост на такива вещества.

Йонен тип кристална решетка. Трябва да се помни, че е присъщо и на солите. Характеристика - кристали от добре познатата трапезна сол натриев хлорид. Във възлите на такива решетки се редуват положително и отрицателно заредени йони. Такива вещества, като правило, са огнеупорни, с ниска летливост. Както се досещате, те са от йонен тип.

Атомният тип на кристалната решетка е присъщ на прости вещества - неметали, които при нормални условия са твърди вещества. Например сяра, фосфор,. В местата на такива решетки има неутрални атоми, свързани един с друг чрез ковалентна химична връзка. Такива вещества се характеризират с инфузивност, неразтворимост във вода. Някои (например въглерод във формата) - изключително висока твърдост.

И накрая, последният тип решетка е молекулярна. Среща се във вещества, които при нормални условия са в течна или газообразна форма. Отново може лесно да се разбере от това, че във възлите на такива решетки има молекули. Те могат да бъдат или неполярни (за прости газове като Cl2, O2) или полярни (най-известният пример е водата H2O). Веществата с този тип решетка не провеждат ток, летливи са и имат ниски точки на топене.

източници:

• тип решетка

температура топенетвърдото вещество се измерва, за да се определи степента му на чистота. Примесите в чистото вещество обикновено понижават температурата топенеили увеличаване на интервала, в който съединението се топи. Капилярният метод е класическият метод за наблюдение на примеси.

Ще имаш нужда

• - изпитвано вещество;
• - стъклен капиляр, запечатан в единия край (диаметър 1 mm);
• - стъклена тръба с диаметър 6-8 mm и дължина най-малко 50 cm;
• - отопляем блок.

Инструкция

Предварително изсушеният тестов обект се счуква в хаванче на най-малките. Внимателно вземете капиляра и потопете отворения край в веществото, докато част от него трябва да попадне в капиляра.

Поставете стъклената тръба вертикално върху твърда повърхност и пуснете капилярката през нея няколко пъти със запечатания край надолу. Това допринася за уплътняването на веществото. За да се определи температурата, колоната на веществото в капиляра трябва да бъде около 2-5 mm.

Поставете капилярния термометър в нагрятия блок и наблюдавайте промяната в тестваното вещество при повишаване на температурата. Термометърът преди и по време на нагряване не трябва да докосва стените на блока и други силно нагрети повърхности, в противен случай може да се спука.

Отбележете температурата, при която се появяват първите капки в капиляра (началото топене), и температурата, при която последните вещества изчезват (край топене). В този интервал веществото започва да се утаява до пълното преминаване в течно състояние. Когато анализирате, обърнете внимание и на промяната или разлагането на веществото.

Повторете измерванията още 1-2 пъти. Представете резултатите от всяко измерване под формата на съответния температурен интервал, през който веществото преминава от твърдо в течно състояние. В края на анализа направете заключение за чистотата на тестваното вещество.

Подобни видеа

В кристалите химическите частици (молекули, атоми и йони) са подредени в определен ред, при определени условия те образуват правилни симетрични полиедри. Има четири вида кристални решетки - йонни, атомни, молекулни и метални.

кристали

Кристалното състояние се характеризира с наличието на далечен ред в подреждането на частиците, както и със симетрията на кристалната решетка. Твърди кристали се наричат ​​триизмерни образувания, в които един и същ структурен елемент се повтаря във всички посоки.

Правилната форма на кристалите се дължи на тяхната вътрешна структура. Ако заместим молекулите, атомите и йоните в тях с точки вместо центровете на тежестта на тези частици, получаваме триизмерно редовно разпределение - . Повтарящите се елементи от неговата структура се наричат ​​елементарни клетки, а точките се наричат ​​възли на кристалната решетка. Има няколко вида кристали в зависимост от частиците, които ги образуват, както и от естеството на химичната връзка между тях.

Йонни кристални решетки

Йонните кристали образуват аниони и катиони, между които има. Този тип кристали включва соли на повечето метали. Всеки катион се привлича от аниона и се отблъсква от други катиони, така че е невъзможно да се изолират единични молекули в йонен кристал. Кристалът може да се разглежда като един огромен, като размерът му не е ограничен, той може да прикрепя нови йони.

Атомни кристални решетки

В атомните кристали отделните атоми са обединени чрез ковалентни връзки. Подобно на йонните кристали, те също могат да се разглеждат като огромни молекули. В същото време атомните кристали са много твърди и издръжливи, те не провеждат добре електричество и топлина. Те са практически неразтворими, характеризират се с ниска реактивност. Веществата с атомни решетки се топят при много високи температури.

молекулярни кристали

Молекулярните кристални решетки се образуват от молекули, чиито атоми са обединени чрез ковалентни връзки. Поради това между молекулите действат слаби молекулни сили. Такива кристали се характеризират с ниска твърдост, ниска точка на топене и висока течливост. Веществата, които образуват, както и техните стопилки и разтвори са лоши проводници на електрически ток.

Метални кристални решетки

В кристалните решетки на металите атомите са разположени с максимална плътност, техните връзки са делокализирани, те се простират до целия кристал. Такива кристали са непрозрачни, имат метален блясък, лесно се деформират, провеждат добре електричество и топлина.

Тази класификация описва само екстремни случаи, повечето кристали на неорганични вещества принадлежат към междинни типове - молекулярно-ковалентни, ковалентни и т.н. Пример е графитен кристал, вътре във всеки слой има ковалентно-метални връзки, а между слоевете - молекулярни.

източници:

• alhimik.ru, Твърди вещества

Диамантът е минерал, принадлежащ към една от алотропните модификации на въглерода. Неговата отличителна черта е високата му твърдост, която с право му носи титлата на най-твърдото вещество. Диамантът е доста рядък минерал, но в същото време най-разпространеният. Неговата изключителна твърдост намира приложение в машиностроенето и индустрията.

Инструкция

Диамантът има атомна кристална решетка. Въглеродните атоми, които съставляват основата на молекулата, са подредени под формата на тетраедър, поради което диамантът има толкова висока якост. Всички атоми са свързани чрез силни ковалентни връзки, които се образуват въз основа на електронната структура на молекулата.

Въглеродният атом има sp3 хибридизация на орбитали, които са разположени под ъгъл от 109 градуса и 28 минути. Припокриването на хибридни орбитали става по права линия в хоризонталната равнина.

Така, когато орбиталите се припокриват под такъв ъгъл, a центриран

Всяко вещество в природата, както знаем, се състои от по-малки частици. Те от своя страна са свързани и образуват определена структура, която определя свойствата на определено вещество.

Атомното е присъщо и възниква при ниски температури и високо налягане. Всъщност именно благодарение на това металите и редица други материали придобиват характерна здравина.

Структурата на такива вещества на молекулярно ниво изглежда като кристална решетка, всеки атом в който е свързан със съседния чрез най-силното съединение, което съществува в природата - ковалентна връзка. Всички най-малки елементи, които образуват структури, са подредени по подреден начин и с определена периодичност. Представлявайки решетка, в ъглите на която са разположени атоми, винаги заобиколени от еднакъв брой сателити, атомната кристална решетка практически не променя структурата си. Добре известно е, че единственият начин да се промени структурата на чист метал или сплав е чрез нагряване. Колкото по-висока е температурата, толкова по-силни са връзките в решетката.

С други думи, атомната кристална решетка е ключът към здравината и твърдостта на материалите. В този случай обаче трябва да се има предвид, че разположението на атомите в различни веществабрадвата също може да се различава, което от своя страна влияе върху степента на здравина. Така например диамантът и графитът, които имат един и същ въглероден атом в състава си, се различават значително един от друг по отношение на силата: диамантът е на Земята, докато графитът може да се ексфолира и да се счупи. Факт е, че в кристалната решетка на графита атомите са подредени на слоеве. Всеки слой прилича на пчелна пита, в която въглеродните атоми са доста слабо свързани. Подобна структура причинява наслоено разпадане на глините на моливите: когато се счупят, части от графита просто се отлепват. Друго нещо е диамантът, чиято кристална решетка се състои от възбудени въглеродни атоми, тоест тези, които са способни да образуват 4 силни връзки. Да се ​​унищожи такава артикулация е просто невъзможно.

Освен това кристалните решетки на металите имат определени характеристики:

1. Решетъчен период- стойността, която определя разстоянието между центровете на два съседни атома, измерено по ръба на решетката. Общоприетото обозначение не се различава от това в математиката: a, b, c - съответно дължината, ширината, височината на решетката. Очевидно размерите на фигурата са толкова малки, че разстоянието се измерва в най-малките мерни единици - една десета от нанометъра или ангстрьоми.

2. К - координационно число. Индикатор, който определя плътността на опаковане на атомите в една решетка. Съответно, неговата плътност е толкова по-голяма, колкото по-голямо е числото K. Всъщност тази цифра е броят на атомите, които са възможно най-близо и на еднакво разстояние от атома, който се изследва.

3. Решетъчна основа. Също количество, което характеризира плътността на решетката. Представлява общия брой атоми, които принадлежат на определена изследвана клетка.

4. Коефициент на компактностсе измерва чрез изчисляване на общия обем на решетката, разделен на обема, зает от всички атоми в нея. Подобно на предишните две, това количество отразява плътността на изследваната решетка.

Разгледахме само няколко вещества, които имат атомна кристална решетка. Междувременно има много от тях. Въпреки голямото разнообразие, кристалната атомна решетка включва звена, винаги свързани помежду си (полярни или неполярни). В допълнение, такива вещества са практически неразтворими във вода и се характеризират с ниска топлопроводимост.

В природата съществуват три вида кристални решетки: кубична с центрирана тяло, кубична с лицев център, хексагонална с плътна опаковка.

Нека поговорим за твърди вещества. Твърдите вещества могат да бъдат разделени на две големи групи: аморфени кристален. Ще ги разделим на принципа дали има ред или няма.

AT аморфни веществамолекулите са подредени произволно. Няма закономерности в тяхното пространствено разположение. Всъщност аморфните вещества са много вискозни течности, толкова вискозни, че са твърди.

Оттук и името: "a-" е отрицателна частица, "morphe" е форма. Към аморфните вещества спадат: стъкла, смоли, восък, парафин, сапун.

Липсата на ред в подреждането на частиците определя физичните свойства на аморфните тела: те нямат фиксирани точки на топене. При нагряване вискозитетът им постепенно намалява и те също постепенно стават течни.

За разлика от аморфните вещества има кристални. Частиците на кристалното вещество са подредени пространствено. Така се нарича правилната структура на пространственото разположение на частиците в кристално вещество кристална решетка.

За разлика от аморфните тела, кристални веществаимат фиксирани точки на топене.

В зависимост от това кои частици има възли на решетката, и от това какви облигации ги държат, разграничете: молекулярно, ядрен, йоннии металрешетки.

Защо е фундаментално важно да знаем каква е кристалната решетка на дадено вещество? Какво определя тя? Всичко. Структурата определя как химични и физични свойства на материята.

Най-простият пример е ДНК. Във всички организми на земята тя е изградена от един и същ набор от структурни компоненти: четири вида нуклеотиди. И какво разнообразие от живот. Всичко се определя от структурата: реда, в който са подредени тези нуклеотиди.

Молекулярна кристална решетка.

Типичен пример е водата в твърдо състояние (лед). Местата на решетката съдържат цели молекули. И ги дръжте заедно междумолекулни взаимодействия: водородни връзки, сили на Ван дер Ваалс.

Тези връзки са слаби, така че молекулярната решетка е слаба най-крехката, точката на топене на такива вещества е ниска.

Добър диагностичен знак: ако дадено вещество има течно или газообразно състояние при нормални условия и / или има миризма, тогава най-вероятно това вещество има молекулярна кристална решетка. В крайна сметка течните и газообразните състояния са следствие от факта, че молекулите на повърхността на кристала не се държат добре (връзките са слаби). И те са "издухани". Това свойство се нарича волатилност. А изпуснатите молекули, дифундирайки във въздуха, достигат до нашите обонятелни органи, което субективно се усеща като миризма.

Молекулярната кристална решетка има:

1. Някои прости вещества от неметали: I 2, P, S (т.е. всички неметали, които нямат атомна решетка).
2. Почти всички органични вещества ( с изключение на соли).
3. И както бе споменато по-рано, веществата при нормални условия са течни или газообразни (замразени) и/или имат мирис (NH3, O2, H2O, киселини, CO2).

Атомна кристална решетка.

Във възлите на атомната кристална решетка, за разлика от молекулярната, има отделни атоми. Оказва се, че ковалентните връзки държат решетката (в края на краищата те свързват неутрални атоми).

Класически пример е стандартът за якост на твърдост - диамант (по химическа природа той е просто вещество въглерод). Връзки: ковалентен неполярен, тъй като само въглеродните атоми образуват решетката.

Но например в кварцов кристал (чиято химична формула е SiO 2) има атоми Si и O. Следователно връзките ковалентен полярен.

Физични свойства на веществата с атомна кристална решетка:

1. сила, твърдост
2. високи точки на топене (огнеупорни)
3. нелетливи вещества
4. неразтворим (нито във вода, нито в други разтворители)

Всички тези свойства се дължат на силата на ковалентните връзки.

В атомната кристална решетка има малко вещества. Няма специален модел, така че просто трябва да ги запомните:

1. Алотропни модификации на въглерод (C): диамант, графит.
2. Бор (B), силиций (Si), германий (Ge).
3. Само две алотропни модификации на фосфора имат атомна кристална решетка: червен фосфор и черен фосфор. (Белият фосфор има молекулярна кристална решетка).
4. SiC - карборунд (силициев карбид).
5. BN е борен нитрид.
6. Силициев диоксид, планински кристал, кварц, речен пясък - всички тези вещества имат състав SiO 2.
7. Корунд, рубин, сапфир - тези вещества имат състав Al 2 O 3.

Със сигурност възниква въпросът: C е едновременно диамант и графит. Но те са напълно различни: графитът е непрозрачен, цапа, провежда електрически ток, а диамантът е прозрачен, не цапа и не провежда ток. Те се различават по структура.

И тогава, и тогава - атомната решетка, но различна. Следователно свойствата са различни.

Йонна кристална решетка.

Класически пример: готварска сол: NaCl. Във възлите на решетката са отделни йони: Na+ и Cl–. Задържа решетъчните електростатични сили на привличане между йони ("плюс" се привлича към "минус"), т.е. йонна връзка.

Йонните кристални решетки са доста здрави, но крехки, точките на топене на такива вещества са доста високи (по-високи от тези на представителите на метала, но по-ниски от тези на веществата с атомна решетка). Много от тях са водоразтворими.

По правило няма проблеми с дефиницията на йонната кристална решетка: където има йонна връзка, има йонна кристална решетка. То: всички соли, метални оксиди, алкали(и други основни хидроксиди).

Метална кристална решетка.

Металната решетка е реализирана в прости вещества метали. По-рано казахме, че цялото великолепие на металната връзка може да бъде разбрано само заедно с металната кристална решетка. Настъпи часът.

Основното свойство на металите: електрони върху външно енергийно ниволошо държани, така че лесно се дават. След като загуби електрон, металът се превръща в положително зареден йон - катион:

Na 0 – 1e → Na +

В метална кристална решетка непрекъснато протичат процеси на откат и прикрепване на електрони: електрон се отделя от метален атом в едно място на решетката. Образува се катион. Отделеният електрон се привлича от друг катион (или същия): отново се образува неутрален атом.

Възлите на металната кристална решетка съдържат както неутрални атоми, така и метални катиони. И свободните електрони пътуват между възлите:

Тези свободни електрони се наричат ​​електронен газ. Именно те определят физичните свойства на прости вещества от метали:

1. топло- и електрическа проводимост
2. метален блясък
3. ковкост, пластичност

Това е метална връзка: металните катиони се привличат към неутрални атоми и всичко това се „залепва“ от свободни електрони.

Как да определим вида на кристалната решетка.

П.С.Има нещо в училищната програма и програмата USE по тази тема, с което не сме съвсем съгласни. А именно: обобщение, че всяка метално-неметална връзка е йонна връзка. Това предположение е умишлено направено, очевидно за опростяване на програмата. Но това води до изкривяване. Границата между йонните и ковалентните връзки е условна. Всяка връзка има свой собствен процент "йонна" и "ковалентна". Връзката с ниско активен метал има малък процент "йонност", тя е по-скоро като ковалентна. Но според програмата USE тя е "закръглена" към йонната. Поражда понякога абсурдни неща. Например, Al 2 O 3 е вещество с атомна кристална решетка. За каква йонност говорим тук. Само ковалентна връзка може да държи атоми по този начин. Но според стандарта "метал-неметал" ние квалифицираме тази връзка като йонна. И се получава противоречие: решетката е атомна, а връзката е йонна. Ето до какво води прекаленото опростяване.